‘壹’ 特态矿物与油气的伴生关系
油气从运移通道中源源不断地径流,不断地带给运移通道形成特态矿物黄铁矿所需的硫化氢并使运移通道周围的三价铁还原为二价铁,为黄铁矿和磁铁矿的形成创造环境和物质条件。
在没有固态沥青沉淀的油气运移通道中,形成的特态矿物主要是黄铁矿。而在有固态沥青沉淀的油气运移通道中,形成的特态矿物则主要是磁铁矿。
一、无固态沥青沉淀油气运移通道中的黄铁矿
在柴达木盆地跃灰1井3241.5m处,在泥质泥晶灰岩岩心上发现一条油气二次运移的通道———断裂。断裂斜交层理切割岩心,断裂面见断层泥和断层擦痕,块状黄铁矿沿断裂面分布,粒径1~4mm,块状不规则排列。
岩石薄片的偏光显微镜观察显示,黄铁矿带6mm以上,贯穿整个薄片,黄铁矿为块状集合体,其中混有次生亮晶方解石,部分方解石溶蚀形成次生孔隙,最大孔径为1.5mm。
阴极发光显微镜下观察,泥晶方解石发较暗橙黄色光,次生亮晶方解石发较亮—亮橙黄色光,黄铁矿不发光。阴极发光+斜交偏光观察发现,黄铁矿块体由几个微米大小的晶粒组成,所有黄铁矿块体中均分布有许多相互连通的网状裂隙,微裂隙全部相互连通。黄铁矿块体中溶蚀孔周围见残余亮晶方解石。
荧光显微镜下观察,基质发黄绿色中亮光,少量原生有机质呈蠕虫状平行层理分布,发黄色亮光或极亮光。次生块状黄铁矿矿体上微裂隙呈网状分布,网状微裂隙中全部充满着油质沥青(石油),油质沥青发黄绿—绿色亮光。亮晶方解石中沥青“C”发黄色中暗光(图版8-1)。
在建参1井4107.25m处,岩石手标本呈黑色,致密且坚硬,见针孔状孔隙,且有一条白铁矿脉状体。这是一条小的天然气运移的通道附近的产物。
偏光显微镜下用透射光和反射光观察发现,黑色致密的岩石其矿物成分主要为黄铁矿,少量针柱状石膏等。黄铁矿体中见针孔状微孔隙,微孔隙周缘存在稻草黄晕圈。
阴极发光显微镜恢复原岩成分结构的观察表明,黄铁矿体形成前的原岩是粉砂岩。天然气沿运移通道(多孔隙的粉砂岩)在长期的运移过程中,不断形成的黄铁矿交代石英和长石等粉砂成分,最终形成了交代成因的特态黄铁矿体。
荧光显微镜分析表明,黄铁矿体上有少量针孔状微孔隙,微孔隙面积约占岩石薄片总面积的3%为晶间孔。针孔状微孔隙中有黄色中亮光显示,说明存在油质沥青。同时,钻井在此深度见到较好的气显示(图版8-2)。
在跃68井2021m处,偏光显微镜下观察,其岩性为含黄铁矿灰质粉砂岩,黄铁矿在岩石局部的粒间孔中呈胶结状产出。在荧光显微镜下,可以明显地看到在黄铁矿的晶间包裹着发绿色亮光的沥青“C”(图版8-3)。
在狮25井4015.67~4022.90m处,偏光显微镜下观察是粉砂质泥岩,其中含有一些块状的黄铁矿,黄铁矿交代泥质的现象较为明显。在荧光显微镜下观察发现,块状黄铁矿体的微裂缝和晶间孔中有绿色的中亮光,表明是沥青“C”(图版8-4)。
二、有固态沥青沉淀的油气运移通道中的磁铁矿
油气运移的通道可以是地层或岩石中的断裂,也可以是具良好连通性孔隙体系的砂岩或碳酸盐岩。石油经过运移通道时,如果发生降解作用,就可以产生固态沥青的沉淀,同时就可以伴随有磁铁矿的形成。
McCabe通过研究美国伊利诺伊州和密西西比州两个采石场沥青样品,发现它们具有很强的磁性。岩石磁性研究结果表明,强磁性载体为沥青样品中的磁铁矿。
碳酸盐岩和碎屑岩储层可由于石油运移和捕集,使石油降解而产生固态沥青沉淀。在原生孔和次生孔及裂缝可以观察到此类沉淀(Rogers et al.,1974;Lomando,1985;Dix-on et al.,1989)。当出现固态沥青沉淀时,固态沥青就如同碳酸盐岩和二氧化硅胶结物或自生粘土一样,对运移通道的物性起到重要的控制作用,缩小裂隙和孔隙的体积甚至完全地充填,致使孔隙率和渗透率变小甚至到零。
这种沥青在地下条件下呈高黏态—固态,在实验室条件下呈不溶性抽提物且富含氮、硫、氧。固态沥青沉淀大致经历3个重要的自然作用过程:脱沥青作用、热蚀变作用和细菌降解作用。
美国得克萨斯州Anderson县的西Purt油田为一盐丘西翼形成的构造-地层型圈闭(Lomanoetal.,1984),原油产自Rodessa组,上覆FerryLake硬石膏,下伏Bexar页岩。产层层段为Rodcssa中部,该段为含骸晶粒状灰岩和具粒内、印模、粒间孔隙的层孔虫类—珊瑚类—厚壳蛤类砾状灰岩。这些地层东—北东向穿过构造鼻向南翼斜向尖灭(图5-6)。油田东界为一北南向东的正断层。
图5-6 西油田组顶部构造图和穿过构造顶部剖面图(沥青分布仅限于东界断层附近的井而与构造高度无关)
利用岩心和岩屑分析绘图证实,储层沥青仅分布于沿东界断层的井中,从储层顶部至油水界面皆有分布(Lomando,1985)。沥青沉淀使孔隙度和渗透率出现明显降低(与未受储层须有影响的井相比较)。
通过次生气体向东部边界断层移动并在圈闭和油藏中进行脱沥青作用可较好地解释储层沥青的分布。这有可能来源于深埋的侏罗系Smackover组的天然气向上运移到断层/断裂系统中并伴之附近BrushyCreek底辟盐丘刺穿,同时沿层、断层横剖面长驱直入渗透性储层内,而与构造高度无关。在这种情况下,仅断层附近的储层部分由于油气运移而引起脱沥青作用。这说明,作为油气运移通道的储集岩中势必形成固态沥青。
西非下Congo盆地经历了构造一沉积幕层序(Briceetal.,1982)。Briceetal.将这个地层层序描述成5个幕:①前裂谷侏罗系硅质碎屑岩;②同裂谷期Ⅰ,由Neocomian期泥质砂岩和碳酸盐岩构成;③同裂谷期Ⅱ,由Barremian—Aptian期蒸发岩、碳酸盐岩和硅质碎屑岩构成;④后裂谷期,由Albian—始新世碳酸盐岩和硅质碎屑岩混合构成;⑤始新统—上新统砂岩和页岩。西非这种地层剖面常被简化成“前盐层序”包括(1,2,3幕)(图5-7a)和“后盐层序”包括(4,5幕)(图5-7b)。后盐层序白垩系岩层的特点是经历了两个海浸-海退旋回,从下Congo盆地向北遍布Douala盆地(Seiglieetal.,1984)。
在下Congo盆地“后盐层序”中白垩系一些混合碳酸盐岩-硅质碎屑岩储层中,观察到固态沥青。在该剖面的陆架砂岩中,沥青桥塞了孔隙喉道并填充了储层某些部分的孔隙。
对一层来说,向上变细的层序沥青含量往往向上减少,或在一个均质、分选好的层内呈均一分布。在薄层状砂岩内,储层沥青优先分布于粗粒、分选好的层内,形成一种黑色分层产状。在“前盐层序”烃源岩和Cabon-Congo边界储集岩中也观察到沥青(Robert et al.,1990),这与烃源岩中热作用有关,但主要是储层内生物降解作用或脱沥青作用形成的。
图5-7 下Congo盆地典型横剖面图
当然,储层固体沥青分布是靠近有进入天然气形成深埋藏烃源岩分布地区的上方,区域性储层分布的低势端。烃源岩中形成的油气经过有储层固体沥青存在的储层不断地向高势区无固体沥青存在的储层中运移并积聚成藏,有储层固体沥青存在的储层,首先是油气运移的通道,然后才是积聚和存储油气的储层。因此,这里储层固体沥青形成的首要原因应该是烃类的运移作用。
柴达木盆地的研究和世界上许多含油气盆地的研究有着一致的结果,在大多数有储层沥青分布的储层中,尤其是有固体沥青和油质沥青同时存在的储层中,在固体沥青中有分散状或块状的磁铁矿存在,这些磁铁矿的存在可以看成是曾经有长时期的油气运移的证据。出露地表和近地表主要分布在储层段上部的沥青质,是石油中轻烃组分不断逸散和轻质油分不断减少过程中形成的,其中往往还含有磁铁矿,有时还含有磁黄铁矿或黄铁矿。
‘贰’ 石油开采过程中是伴有天然气么那为什么要把天然气燃烧掉而不是提取利用起来,我国的天然气资源也不丰富
石油开采中一般都有伴生气,主要成分c1……c6的饱和烷烃,也有一些是专门的气井产气(基本都是气体)。由于在最初的开采时,天然气装置尚未建成,为了安全考虑(天然气易燃易爆、比空气略重或相当容易沉积在低洼处,有一定毒性),所以,要放空将天然气烧掉来保证安全。燃烧装置叫火炬(此时,不管气处理装置是否完成,火炬叫安全火炬)。随着油气田开发,油井或者气井越来越多,经过经济核算和下游用户考察,建立天然气装置有必要,才进行天然气处理。我国是贫油国家,在勘探过程和产能建设时,应该同步考虑天然气处理装置来保证环境和经济利益。一般丙烷和丁烷做液化气民用和工业用,甲烷和乙烷做天然气做民用燃料,戊烷和己烷做轻油组分去化工装置。