地质学基础

1682测井解释

第一章 岩石学

第一节 矿物

一、矿物

1.矿物:矿物是由地质作用形成的单质或化合物。

2.地质作用:人们把引起地壳的物质组成、内部结构和表面形态不断运动、变化和发展的各种自然作用称为地质作用。

二、矿物的化学成分

1.矿物的化学成分是指单质或化合物类矿物中的组成元素种类及含量。

2.矿物中的水:水是矿物的重要组成部分。

①吸附水:吸附水是以中性水分子形式被机械地吸附于矿物颗粒外表面或孔隙中的水。

②结晶水:结晶水以中性水分子形式参与构成矿物晶体结构,其数量固定,并遵守定比定律。

③结构水(或化合水):结构水是以OH-或H+、H3O+离子形式参与构成矿物晶体结构。

三、矿物的物理性质

1.矿物的光学性质

①颜色:矿物的颜色是矿物对入射可见光不同波长的光线进行选择吸收后,透射和反射的各种波长可见光的混合色。

②条痕:将矿物在白色无釉瓷板(条痕板)上擦划后留下的矿物粉未的颜色称条痕。

③光泽:矿物表面对可见光的反射能力称光泽。

④透明度:矿物允许可见光透过的程度称为矿物的透明度。

⑤发光性:矿物受到外界能量激发(如加热、紫光、紫外线、X射线、阴极射线照射)时发出可见光的性质称发光性。

2.矿物的力学性质

①硬度:矿物的硬度是指矿物抵抗外力机械作用的强度。

②解理:矿物晶体受力作用后沿一定方向裂开成一系列光滑平面的性质称解理。

③断口:矿物受力后,在任意方向上裂成的凹凸不平的面称为断口。

3.矿物的其他性质

①比重(密度)

②磁性

③放射性

④导电性

⑤介电性、压电性和、焦(热)电性

第二节 岩石

一、定义:岩石是天然产生的具有一定结构、构造及固定外形的矿物聚合体。

分类:岩浆岩、变质岩、沉积岩(55%)三大类。

二、岩浆岩

岩浆岩的定义:在内力作用下,岩浆由地下深处向上运动逐渐冷却后而形成的岩石。

分类:侵入岩(岩浆没有喷出地面在地层冷凝形成)

喷出岩(岩浆喷出地面而冷凝形成)

类型:亥武岩、安山岩、粗面岩、流纹岩

三、变质岩

变质岩的定义:由变质作用形成的岩石。

变质作用:内力作用促使岩石矿物成分、结构、构造发生变化的作用。

内力:包括地壳运动和岩浆活动。

分类:正变质作用、副变质作用

正变质作用:岩浆岩经变质作用形成。

副变质作用:沉积岩经变质作用形成。

影响变质岩的因素:温度、压力、流体

变质作用的方式:重结晶作用、变质结晶作用、交代作用、变形和碎裂作用、变质分异作用

变质岩岩石类型:千枚岩、石英岩、片麻岩

四、沉积岩

1.沉积岩的定义:在地表条件下,由风化作用、生物作用和火山作用的产物,经过搬迁,沉积作用而形成的一类岩石。

2.沉积岩形成过程:

①母岩破坏阶段:

a. 风化作用(相对静止):物理风化、化学风化、生物风化

风化的产物三大类:碎屑物质(石英)、粘土类(长石)、生化物质(胶体形式)

b. 剥蚀作用

②搬运阶段:风化后的产物被搬离原来位置的作用。分为机械和化学搬运。

③沉积作用阶段:机械沉积、化学沉积、生物沉积

④成岩石生阶段:压实作用、胶结作用、重结晶作用

3.沉积岩一般特征:具有层理特征构造。

①化学成分:基本与岩浆岩石相似、主要SiO2,Al2O3

②颜色:红色砂岩、灰黑色泥岩

③结构:碎屑结构、泥状结构、晶粒结构、生物结构

4.沉积构造分为:层理构造、层面构造

①层理:沿沉积平面重向上矿物成分、姿色、构造等特征发生变化所构成的一种层状构造。

②层面构造:沉积物表面上由于流水、风、生物活动所留下的痕迹。

a. 波痕

b. 泥裂

③变形层理构造

a. 色卷原理:饱含水份的沉积物受流水推压变形形成的一种构造形态。

b. 糅皱构造

有关层理术语:细层、层系、层系组

常见层理类型:水平层理、平行层理、波状层理、余层理、交错层理、块状层理

5.沉积岩石的分类

按分化产物分为两大类:碎屑岩、化学岩

①碎屑岩:砾岩、砂岩、粉砂岩、粘土岩(泥质岩石)

②化学岩:碳酸盐岩、硅质岩、卤化物岩

五、陆源碎屑岩石及分类

1、定义:碎屑物经过压实,胶结而成的岩石。

2.一般特征:由碎屑和充填物组成。

①成份:石英65%、长石25%、其它矿物10%

②粒度:颗粒的大小,反映碎屑岩矿物稳定性,风化强度等特征。

按粒度分:砾石、粗砂、中砂、细砂、粉砂、杂基

粒径:>2mm、0.5mm-2mm、0.25mm-0.5mm、0.1mm-0.25mm、0.03mm-0.1mm、<0.03mm

常见描述粒度的参数:

①粒度中值Md

②分选系数和标准偏差,反映颗粒均匀性的一个参数

③偏差

④锋值:频率曲线的最高值,反映粒度相对集中的程度

⑤球度:接近球体的程度

填隙物:杂基、粘土,胶结物、化学性物质

砾岩:砾石含量大于50%的岩石

砂岩:粒径0.1-2mm的岩石

粉砂岩:拉径0.05-0.005mm占50%碎屑的岩石,是良好的储层,水动力条件相对较弱

粘土岩:粒径小于0.005mm的细颗粒组成的岩石

火山碎屑岩:由火山作用形成碎屑物质堆积而成的岩石

常见的火山碎屑岩:角砾岩、凝灰岩(GR值低、电阻率高、电流大)

六、碳酸盐岩

1.定义:由方解石和白云石组成的岩石类型叫碳酸盐岩。

成分:CaCO3、MgCO3、CaSO4等化合物

主要岩石类型:石灰岩和白云岩

2、一般特征:

①成份:

a. CO3盐矿物,如文石

b. 陆源碎屑物混入物,如石英、长石、粘土

c. 非CO3盐自生矿物,如海绿石、黄铁矿等

②结构:

a. 粒屑结构:内碎屑、生物碎屑、鲕粒灰岩、团粒

b. 生物骨架结构:生物礁、海绵、钙藻

c. 晶粒结构

③构造:

a. 叠层构造:叠层石

b. 鸟眼构造

c. 缝合线:常见于石灰岩中,垂直于层面的断面上呈现出的一种线状裂隙

④孔隙:

a. 原生孔隙:针块状,是沉积过程中呈存在和产生的一种孔隙。

b. 次生孔隙:粒间漓孔,粒内漓孔、溶洞等。

按孔隙的大小分:隐孔<0.01mm、显孔0.01-1mm、晶洞>1mm

⑤CO3碳酸盐岩的分类:白云岩、石灰岩

a. 很少见到原生的白云岩、次生白云岩多

b. 常见是石灰岩

常见的碳酸盐岩类型:竹节状灰岩、鲕粒灰岩、豹皮灰岩、白云岩

七、其他岩石类型

硅质岩、蒸发岩(沉积岩)、油页岩、煤

①油页岩:是一种高灰分的腐泥质岩石。文南油田

砂岩油层与油页岩测井辨别方法:

砂岩:GR、SP低值;井径缩径;电阻率MSFL<LLS<LLD

油页岩:GR、SP中等;电阻率和孔隙度等或高

②煤:植物、藻类

形成阶段:泥炭化阶段、煤化阶段

无烟煤:具有金属光泽,质地均匀

③蒸发岩:由各种蒸发矿物组成的岩石

类型:石膏岩、硬石膏岩

④硅质岩:富含SIO2的岩石

成分:蛋白石、玉髓

测量岩石物理性质所需要的仪器:

颜色:井壁取芯

电学性质:三电阻率、侧向、电极系(长短)

声学性质:声波、声幅、声变、CSAT-V

力学性质:RFT、DSI(偶极声波测地应力)

层理层面构造:电成像EMI、SHDT、HDT

准确孔隙度:MRIL或CMR

沉积相:电成像、SHDT

放射性:伽马能谱、中子、岩性密度、同位素

第二章 地层学

第一节

一、地层——是指某一地质时代所形成的岩层或岩层组合。

油气层——地层中含有油气的地层。

二、地层的划分:

岩性法:东营组

标志层法:华南三叠系“绿豆层

沉积旋徊法

第二节 地质年代

前寒武纪——古生代(新疆)——中生代(额尔多斯盆地)——新生代(中原)

一、前寒武纪——是指寒武纪以前的全部地质年代。

时间持续:38亿年 (全部年代:46亿年到现在)

标志:只有低等的菌、藻类植物

主要矿产:铁矿(鞍山铁矿)、菱镁矿(辽宁)、石油(西南地区灯影组)

二、古生代

早古生代:6亿年前—4亿年前,包括寒武纪、奥陶纪、志留纪

标志:大量的复杂的生物,如三叶虫、笔石等。

矿产:额尔多斯盆地奥陶纪发现巨大的天然气田。

晚古生代:4亿年前—2.3亿年前,包括泥盆纪、石炭纪、二叠纪

矿产:重要的成煤期、油气资源丰富。

三、中生代:2.3亿年前—6500万年前,包括三叠纪、侏罗纪、白垩纪

特点:爬行动物(如恐龙)繁盛、裸子植物、菊石时代

矿产:亚洲阿拉伯半岛、四川须家河组气藏、陕北延长组油矿、科威特的布尔干油田

四、新生代:6500万年前—至今,包括第三纪、第四纪(近200万年)

特点:出现了人类、大陆漂移——板块学说、气候适宜人类居住、明显的分布河冰川时期

五、中国的新生代

发育了一系列的北北东向(沙河街组)的断陷盆地。

从东到西有三列沉降带和三列隆起带:

第一列隆起带:菲律宾、日本、海上

第一列沉降带:台湾海峡、中国南海(中海洋)

第二列隆起带:福建五夷山脉、张广才岭

第二列沉降带:三江平原、松辽平原、华北平原、江汉平原

第三列隆起带:太行山、贵州山脉

第三列沉降带:四川盆地、陕甘宁盆地、青海柴达木盆地、塔里木盆地

新生代矿产:第三纪中有丰富的石油。

第三章 沉积相

第一节

一、沉积相:也叫相,它是沉积环境及在该沉积环境中形成的沉积物特征的总和。

沉积环境包括的要素:自然地理条件、气侯条件、构造条件、发生沉积介质的物理条件、发生沉积介质的化学条件

物理条件:介质、运动方向、沉积能量的大小

研究范围:沉积的形成过程以及发生这种过程的环境。

二、沉积相的分类:

四大类:相组(海相、路相)、相、亚相、微相

用测井方法研究沉积相:地层倾角、EMI

第二节 常见的沉积相类型

一、湖泊相:湖泊是大陆上地形相对低洼的蓄水区。

亚相类型有四种:

湖成三角洲亚相:分三段下(湖展晶)

滨湖亚相:发育砂层、交错层理、斜层现(水力作用倾向指向湖心)

浅湖亚相:水平层理,波状层理

深湖亚相:水平级层、季节级理、以深湖泥为主

湖泊相与油气的关系:

湖成三角洲、湖底扇、浊积砂岩是有利的沉积相带

二、三角洲相:陆地到湖泊的汇合区

亚相类型有三种:

①三角洲平原亚相:

陆上平原、陆下平原(水下平原)

②三角洲前缘亚相:

河口坝微相、软砂微相(齿状)、席状砂微相(指状)、水下河道微相(箱状)

③前三角洲亚相:

以前三角洲泥为主

三角洲相与油气的关系:

沉积速度快、厚度大、砂体发育通常是油气储集带

三角洲通常与断层一起形成滚动同生断层,半背斜构造。

三、河流相:分为曲流河和辫状河

亚相:河床亚相、堤岸、河漫、牛轭湖

微相:边滩、心滩、河床滞留沉积

点砂坝、凹岸的物质到达凸岸

心滩是重要的油气储层带

河床滞留,砾石等极粗岩石

四、冲积扇:分为扇根、扇中、扇部,有利的沉积相带

第四章 构造地质学

构造地质学:研究地质构造的形态、分布规律、成因、发展演化过程以及各种构造的研究方法等的一门学科。

第一节 岩层产状及接触关系

1.产状:岩层的空间方位和产出状态。

四种产状的岩层:①水平岩层 ②倾斜岩层 ③直立岩层 ④倒转岩层

2.描述产状三要素:走向、倾向、倾角

走向:岩层的水平、延伸方向(岩层面与水平面的交线)AOB

倾向:层面上与连向盘有并沿倾余面向下的垂线OE

倾角:倾斜线OE与水平线OF的的夹角(真倾角)

在所有倾角中,真倾角总是最大的(真倾角大于视倾角)。

三要素的表示方位:①方位角表示法1250<400 ②象限角表示法SE600

3.地层的接触关系:分为整合和不整合,不同地层在纵向上的接触关系。

整合接触关系:连续沉积的不同时代地层的接触关系。

整合接触的特征:

①上下两套地层连续,没有层间断

②上下的套地层产状基本一致

③上下两套地层岩性和所会化石是一致的

不整合接触关系:如果两套地层发生层序间断或有部分地层缺失。

分为:平行不整合(也叫假整合,仅产状基本一致)、角度不整合

形成过程:下降沉积——上升、中断并剥蚀———再下降再接受沉积

角度不整合:产状不一样,呈角度相交,出现不整合面

特点:①有明显的褶皱变形

②遭受过剥蚀

形成过程:下降接受沉积——褶皱、中断、剥蚀——再下降接受新的沉积

确定不整合的存在:①古生物法 ②沉积方法 ③构造方面的标质 ④变质作用的标志

第二节 褶皱

1.褶皱:指层状岩石受力后所产生的弯曲变形现象,是地层塑性变形的具体表现。

2.分类:背斜和向斜

向斜:岩层向下弯曲,核心部位地层年代较新;

背斜:岩层向上弯曲,核心部分的地层年代较老。

3.褶皱的八大要素:

核、翼、转折端、枢纽、轴面、轴迹、脊线(最高点的连线)、槽线(最低点的连线)

4.褶皱的基本形态:

直立褶皱、斜歪褶皱、倒转褶皱、平卧褶皱、翻卷褶皱

5.研究褶皱的意义:

大多数油田的油气集中在背余的顶部或穹隆的构造中。

第三节 断裂构造

包括节理和断层

1.断裂构造:岩石承受的力达到或超过其破裂程序时发生破裂变形而形成的构造。

断层:两块发生明显位移的断裂构造。

2.断层的几何三要素:

①断层面:产状

②断盘:上升盘、下降盘

③位移

断距:相对层位的垂直距离

3.断层的分类:

①正断层:上盘相对下降

②逆断层:上盘相对上升

③平移断层:沿着断层面的走向作水平位移

4.断层的组成类型:阶梯状断层、叠瓦状断层、地堑、地垒、环状断层、放射状断层

5.同沉积断层:指在岩层形成的过程中伴生的断层也叫生长断层。

特点:①都是正断层②下降盘明显加厚③断距随深度增加而增大④通常为牵引断层也称滚动半背斜它是良好的储油构造

6.研究断层的意义

影响石油天然气的形成运移,聚集和保存,勘探开发更复杂。

第四节 构造单元的划分

含油气盆地构造单元的划分分为三级:

1.一级构造单元:隆起、坳陷、斜坡

坳陷是盆地里有利的生油地区、泥岩、油页岩;斜坡是找油有利的地区。

2.二级构造单元:背斜带、长垣、断裂带、潜山带(可开成“新生古储”式的气藏)

3.三级构造单元:背斜、向斜、算状构造

背斜油气聚集的重要构造圈闭形式。

第五节 大地构造学说

1.地槽:地台学说

2.地质力学:运用力学观点研究地壳构造和地壳运动的学科。

地质学家李四光创立、新华夏构造

3.板块构造学说

泛大陆、泛大泽、地缝合线、地幔物质热对流

地质时代:

元古代:震旦纪

早古生代:寒武纪、奥陶纪、志留纪

晚古生代:泥盆纪、石炭纪、二叠纪

中生代:三叠纪、侏罗纪、白垩纪

新生代:第三纪、第四纪

第五章 储层地质学

第一节

1.储层:储层呈地层的一部分,能够储存和产生液体的那一部分岩层段。

2.储层地质学:成因、分布特征

第二节储层的物理性质

1.孔隙度

总孔隙度

连通孔隙度

流动孔隙度:岩石中流动孔隙体积

2.渗透性K:允许流体通过的能力

绝对孔隙度:达西定律

相渗透度,也叫有效渗透率,在两种流体岩石中

相对渗透率:多种流体中的岩石中,一种流体的渗透率绝对

影响渗透层的因素:

①粒度分选

②孔隙度(与渗透率呈指数关系)

第三节 饱和度

1.概念

饱和度:某种流体所占据总孔隙

原始饱和度

饱和度 可动油(流体)饱和度

2.影响因素

①孔隙分布

②储层的位置(高位)

③采出程度

第四节 岩石的比表面

比表面:度呈岩石颗粒分散程度的物理量

大小由油气的长、中直接相关

第五节 储层发育的影响因素

母岩性质

组分、结构、构造

构造持质作用

气候

沉积环境

成岩作用

一、母岩作用

1.成分、结构、成熟度

2.物岩供应情况

①近源:粗——低、物性差、内扇、三平原

②连运:颗粒中药——中多、物性好、中扇三前原

③远:颗粒细泥粉砂、远砂坎、外扇亚相

3.稳定性

①稳定性好:分选好、原生孔发育

②稳定性不好:淡不上分选,次生孔隙裂开,溶洞、溶孔

二、岩石组分

三、构造地质作用

1.构造运动强烈:容易形成裂缝、裂隙有利储集性能改善

2.构造运动不强烈不利于储层生成

3.断层:开启性:沿着断层面发生二次运移

四、气候

1.干燥:物理分化,有利形成孔隙、陆源碎屑岩

2.潮湿:化学变化可形成海相储层

五、沉积环境

六、成岩后生作用

①压实作用:主要引起储层孔隙度头小又埋深

②胶洁作用:使岩石孔隙度降低,渗透率下降(与碳酸岩矿物胶结)

③压溶作用:形成缝合线,作为油气运移的渗流通道

④白云石化作用:白云石晶体格架发生变化

⑤溶蚀作用:对度贡献最有利

第六节 储层评价

一、单井储层评价

1.岩石学研究

颜色、成份、结构、构造

2.沉积环境研究

3.孔隙类型

4.石生物标志

5.温度、压力评价

6.储集空间特性评价

7.综合解释

8.试油井段