绪论

石油地质学是探索油气生成理论、油气运聚条件、油气藏形成和分布规律的新兴学科，是矿床学的分支学科。

第一章 油气水的成分与性质

第1节 原油的成分与性质

石油：自然界中存在于地下的以气态、液态、固态烃类化合物为主，并含有少量杂质的复杂

混合物。

一、原油的化学成分 （一）、原油的元素组成（自学） 主要元素：C、H、O、S、N

微量元素Ｖ（钒）／Ｎｉ（镍）比值：海相原油含钒高，Ｖ／Ｎｉ比高，陆相原油含镍高，Ｖ／Ｎｉ低（但盐湖相除外）。

腐泥质含钒高，绿色植物的腐殖质含镍高。 （二）、石油的烃类组成

１.烷烃（脂肪族烃、石蜡烃、直链烃）：CnH2n+2,SPT标准温压条件，293ＯＫ，0.101MPa）条件下，C1-C4为气态，C5-C15为液态，C15以上为固态。烷烃属于饱和烃。 ２.环烷烃：属于饱和烃，有单环（CnH2n），双环（CnH2n-2），三环（CnH2n-4）及多环。石油中多为五员环和六员环。

３.芳香烃：具有苯环的化合物。有单环，多环（两个或两个以上独立苯环）和稠环（两个或两个以上苯环共用相连的C原子）

(三) 、石油的非烃组成:主要是O、S、N的化合物 1.含硫化合物：大于2%的称高硫石油

2%——0.5%的称含硫石油 小于0.5%的称低硫石油 高含硫原油多产至碳酸盐地层和膏盐地层

2.含氮化合物：最具研究意义的是金属卟啉化合物（钒卟啉和镍卟啉），它们存在于动物的血红素和植物的叶绿素中。被认为是石油有机成因的证据之一。

意义：海相生油岩和原油以钒卟啉为主，陆相生油岩和石油以镍卟啉为主。 3.含氧化合物：主要是石油酸（环烷酸、脂肪酸、酚等）及醛、酮等。 （四）、石油的馏份

石油的馏分就是利用组成石油的化合物各自具有不同沸点的特性，通过对原油加热蒸馏，将石油分割成不同沸点范围的若干部分，每一部分就是一个馏分 （五）、 石油的组分

它是利用有机溶剂和吸附剂对组成石油的 化合物具有选择性溶解和吸附的性能，选用不 同有机溶剂和吸附剂，将原油分成若干部分， 每一部分就是一个组分。

二、原油的分类

该分类主要是依据原油中各烃类的含量比例关系，以烷烃（石蜡烃） ，环烷烃，芳烃+S、N、O化合物三个参数作为三个端元，采用三角图解来划分原油类型。注意该方案中所用参数是原油中沸点＞210℃馏分的分析数据。

组分含量 %

原油类型

含硫量 %

S>50 P>N且P>40 石蜡型原油 <0.5

AA<50 P≤N且P≤40 石蜡─环烷型原油

N>P且N>40 环烷型原油

S≤50 P>10 芳香─中间型原油 >0.5

AA≥50 P≤10 N<25 芳香─沥青型原油

N≥25 芳香─环烷型原油 一般小于1.0

注：S─饱和烃；AA─芳香烃+非烃+沥青质； P─石蜡烃； N─环烷烃。

三、海相与陆相原油的基本区别

主要有如下几个方面：石油类型、含蜡量、含硫量、钒、镍含量与比值和碳稳定同位素的分布 1.原油类型

海相石油：以芳香-中间型和石蜡-环烷型为主，饱和烃占石油的25-70%，芳烃占总烃的

25-60%。

陆相石油：以石蜡型为主，部分为石蜡-环烷型饱和烃占石油60-90%，芳烃占总烃的10-20%。 2.含蜡量。含蜡量高是陆相石油的基本特征之一，高蜡石油都产于陆相环境中，海相石油含蜡量均小于5%，一般仅0.5-3。

3.含硫量。海相石油一般为高硫石油，而陆相石油一般为低硫石油。含硫量主要与蒸发盐或碳酸盐母岩的沉积环境（主要是盐度）有关。

4.钒镍比值。海相石油中钒、镍含量高，且V/Ni＞1；而陆相石油中钒、镍含量较低，且V/Ni＜1。此外，钒、镍主要存在于卟啉类化合物中，海相石油富含钒卟啉，而陆相石油富含镍卟啉。 5.碳同位素。第三系海相石油δ13C值一般大于-27‰，而陆相石油的δ13C值一般小于-29‰。不同时代海、陆相石油δ13C值可有一定幅度的变化，但两者的差别仍是基本的。

第2节 原油的物理性质

1.颜色：在透射光下石油的颜色可以呈淡黄、褐黄、深褐、淡红、棕色、黑绿色及黑色等色。原油颜色的深浅主要取决于胶质、沥青质的含量。其含量愈高，则颜色愈深。 2.相对密度：指原油与4℃纯水单位体积的重量比（2930K，0.101MPa）

以40C温度下的水的密度为基准，原油可以进一步分类： 密度大于1t／m3为超重原油； 密度1—0．92t／m3为重质原油； 密度0．87—0．92t／m3为中质原油； 密度小于0．87t／m3为轻质原油。

3.粘度：反映流体流动时分子之间相对运动所引起内摩擦力的大小。

石油粘度大小主要取决于其化学组成，小分子的烷烃、环烷烃含量高，粘度就低；而石蜡、胶质、沥青质含量高，粘度就高。石油粘度随温度升高、溶解气量增加而降低。因此，地下石油的粘度常低于地表。在地下1,500-1,700m处，石油的粘度通常仅为地表的一半。 4.溶解性。当压力不变时，烃在水中的溶解度随温度升高而变大。芳香烃更明显。但随含盐度和压力的增大而变小。当水中饱和CO2和烃气时，石油的溶解度将明显增加。

5.原油的凝固与液化。石油的凝固点与粘度和重质石蜡的含量有关，尤其与后者关系密切。 6.蒸发与挥发:指在常温常压下液体表面汽化的现象。 7.荧光性：石油在紫外光照射下可产生发荧光的特性 石油中只有不饱和烃及衍生物具有荧光性。芳烃呈天蓝色，胶质为黄色，沥青质为褐色。

8.旋光性：大多数石油都具有旋光性，即原油通过偏振光能使偏振光的振动面旋转一定角度的性能。旋光性可以作为石油有机成因的重要证据之一。 9.导电性。原油及其产品具有极高的电阻率。 10.热值。

相对密度在0.7-0.8kg/l的原油为44.5-47MJ/kg； 相对密度为0.8-0.9kg/l的原油为43-44.5MJ/kg； 相对密度为0.9-0.95kg/l的原油为42-43MJ/kg。

第3节 油田水的成分与性质

油田水：广义上是指油气田区域内的地下水，包括油（气）层水和非油（气）层水。

狭义上是指油气田范围内直接与油（气）层连通的地下水，即油（气）层水。

一、油田水的化学成分

1.主要的离子：Na＋ 、 K＋ 、Cａ2+、Mg2+、H＋、Fe2+、Cl－、SO42-、CO32-、HCO3- 2.有机组分：环烷酸、酚、苯、有机碳等。但大多数有机组分以有机盐的形式存在而易溶于

水，是水化学找油的标志。

3.水中的气体组分：主要是甲烷和ＣＯ２。 二、油田水的存在形式

1）吸附水：呈薄膜状被岩石颗粒表面所吸附，在一般温、压条件下不能自由运动。

2）毛细管水：存在于毛细管孔隙-裂缝中，只有当作用于水的力超过毛细管力时才能运动。 3）自由水：存在于超毛细管孔隙-裂缝中，在重力作用下能自由运动。 根据水与油、气的相对位置关系

底水：是指含油（气）外边界范围以内与油（气） 相接触，且位于油气之下承托着油气的油（气）层水。 边水：是指含油（气）外边界以外的油（气）层水， 实际上是底水的自然外延。

三、油田水的来源：沉积水、渗入水、深成水、成岩水 四、油田水的分类

大陆水含盐度低（一般小于500mg/l），其化学组成具有HCO3-＞SO42-＞Cl-，Ca2+＞Na+＜Mg2+的相互关系，且Na+＞Cl-，Na+/Cl-(当量比)＞1。

海水的含盐度较高(一般约为35,000mg/l)，其化学组成具有Cl-＞SO42-＞HCO3-，Na+＞Mg2+＜Ca2+，且Cl-＞Na+，Na+/Cl-（当量比）＜1的特点。

大陆淡水中以重碳酸钙占优势，并含有硫酸钠；而海水中不存在硫酸钠 。 苏林四个基本类型

油田水的水化学类型以氯化钙型为主，重碳酸钠型(NaHCO3)次之，硫酸钠型和氯化镁型较为罕见。

Na2SO4水型：属于地表或近地表的水型。若在油气剖面上出现，表明地表水与地下水交替

频繁，是封闭差的表现，对油气的保存不利。

NaHCO3水型：是典型的地表水水型，但油田水中亦见此水型（如大庆油田有此水型）。 但其特征是有H2S存在，对油气的保存有利。

MgCl2水型：是海水环境的典型代表。此水型说明油田水是古海水，显然对保存有利。 CaCl2水型：代表水交替完全停止的封闭环境水型，对油气保存有利。四川的许多Ｚ、Ｃ、Ｐ、Ｔ气藏为此水型

五、水与油气运移、聚集及破坏 1.与油气运移，水的浮力、水动力

2.水对油气的破坏作用于，水的冲洗作用、水中细菌的破坏作用

第4节 碳、氢、氧、硫、氮同位素

一、 稳定同位素基础知识

1.同位素概念：所谓同位素，是指元素周期表中具有相同原子序数而原子量不同的元素。 稳定同位素：是指原子核不会自发地改变的同位素 δ值的定义为：

(C13/C12)样品?（C12/C13)标准?C??1000 1213（C/C)标准13二、油气中的稳定同位素

1）海相原油的δ13C值要高些，大致在-27 ‰到-22 ‰ ；陆相原油的δ13C值偏低，一般为-29 ‰到-33 ‰ 。2）油源对比：同源，碳同位素相同。3）.阐明油气成熟情况：随着有机质演化程度加深，干酪根的Ｃ13相对富集（Ｃ12-Ｃ12键比Ｃ12-Ｃ13、Ｃ13-Ｃ13键更易断裂），δ13Ｃ增大4）判断油气运移：沿运移方向，Ｃ13递减（因石油中的轻质组分相对增加）5）天然气：扩散运移，Ｃ13减少；载体运移，Ｃ13富集；溶解运移；Ｃ13富集 若δ13CCO2＞-10‰，绝大多数是属无机成因的CO2； 若δ13CCO2≥-8‰则都是无机成因的CO2。 2.H同位素 3. 硫同位素 4. 氧同位素 5. 氮同位素

第二章 现代油气成因理论 第1节 油气成因理论发展

“石油地质构造的基本要素：生、储、盖”；1941年潘钟祥提出陆相生油理论 有机成因论的基本思想：认为油气是在地质历史上由分散在沉积岩中的动物、植物有机体转化而成。石油总是与生物化石相伴生 现象： 与煤的分布及其相似

绝大部分产自沉积盆地 有机质在一定条件下转化成石油。

地化证据：现代沉积物的观察，有机物能转化成油气。 石油中具有有机质的“指纹”，如蜡质、卟、啉、甾烷等的存在。 碳同位素特征与有机物类似，与无机物的碳有很大差别。

第2节 油气生成物质基础

一、影响有机质多寡的因素：温度、环境、矿物质等。 形成石油的潜在母源物质的基础分子有四类： (1)脂类：主要是脂肪、油和蜡质。如硬脂酸（Ｃ17Ｈ35COOCH）、硬脂酸钠（Ｃ17Ｈ35COONa）。