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石油勘探對於石油開采有什麼作用

發布時間: 2022-09-10 04:18:38

❶ 我國頁岩油勘探獲重大突破,這給我國的石油業帶來了多大的幫助

近年來,我國對提升我國油氣勘探提出了一系列重要指示和大力支持,尤其在加大科技創新和關鍵技術方面,更是不遺餘力,也正是如此我國在頁岩油領域接連取得重大發現和突破,其中包括鄂爾多斯盆地、長慶油田。截止今年,探明頁岩油儲量35.5億噸,至此慶城油田不到三年時間拿下探明儲量超過10億噸整裝大油田,成為我國油氣勘探領域主要的標志性成果之一。

高質量、高技術、高水平、高速度這已經成為了我國石油業的主要優勢,與此同時也加快推進了中國石油產能建設,預計到十四五末期,頁岩油年產量有望增長到300萬噸,極大程度上助力了油氣發展。

❷ 什麼是油氣勘探

油氣勘探,也叫石油地質勘探,是指在油氣田形成模式與分布規律理論的指導下,運用各種手段和方法進行資料的採集、處理與綜合分析,判斷油氣田形成的基本條件是否存在,不斷縮小勘探靶區,最終發現和探明油氣田的過程。這是教科書里的定義。其實,用老百姓的話說,就是運用什麼方法、手段去找油,到哪裡去找油,怎樣找到油。

❸ 石油勘探的經濟意義與重要性何在最關鍵的經濟因素是什麼

經濟規律控制著每個油氣田的生命,因此,油氣田的開發計劃運行與經濟分析的整體結構。必須與該油氣田生命周期的預測及當時涉及的經濟大環境進行對比。當勘探的費用僅佔到工程支出額的一小部分時,在一個油氣田開發的早期階段,油氣的產量往往就會達到最高峰。然而,若在一個接近成熟的油田,由於產量的下降和維持產量的費用增加等原因,每開采出一桶額外的石油,費用就會增加。在一個油田開發的最後20年中,由於投入的連續追加和科技的發展,人們可以利用新技術從該油田采出更多的石油和天然氣,這樣,開發作業就會發生重大變化。在一些實例中,這種情況可以導致需要投入比原來預測更多的開發工作,人們尤其需要注意油田的管理工作中的安全性和環境保護工作。人們對勘探與開發的投入可以源源不斷地找到石油和天然氣資源。人們已將油氣勘探引入更深的領域,採用更佳的勘探工具,在地球的一些極端地域展開勘探,在這些方面投入的資金和專業技能使石油工業找到並開發更多的新資源。然而,石油科技人員必須通過對已有的和正在趨於成熟的生產區域實施提高採收率作業,才能獲得更多的石油。

❹ 四川發現十億噸大油田,科學家們是如何勘測石油的

地質勘探


如果說石油工作者的勘探會發現本區域有石油的存在,此時就會利用專業的技術在預先選定的位置處,打好圓柱並且還要到達地下油氣層而這樣的工作也就稱之為鑽井。要知道在石油勘探與遊艇開發的過程當中,鑽井騎著相當重要的作用,比如說查看已經正式尤其構造以及面積還有儲量,比如說四川發現的10億噸大油田正是通過這種方法才得到准確數據。

可以說關於油田以及地質資料的開發相關數據,包括將原油從地上輸送到地面,都是通過鑽井得以完成的,所以這項工作也是石油開采與勘探的重要環節之一。除了這些之外是有勘探的方法還有很多,由於篇幅選擇的原因也只能介紹到這里,如果感興趣可以尋找專業書籍。

❺ 石油天然氣勘探

重力勘探在石油及天然氣的普查和勘探階段具有重要的作用。針對油氣普查、勘探和開發的不同階段,重力勘探有如下應用:首先利用小比例尺(1∶100萬~1∶50萬)重力異常圖研究區域地質構造,劃分構造單元,圈定沉積盆地的范圍,預測含油、氣遠景區;其次根據中等比例尺(1∶20萬~1∶10萬)的重力異常圖劃分沉積盆地內的次一級構造,進一步圈定出有利於油氣藏形成的地段,尋找局部構造,如地層構造、古潛山、鹽丘、地層尖滅、斷層封閉等有利於油氣藏儲藏的地段;特別是由於重力儀測量精度的提高與數據處理和解釋方法的發展,還可利用大比例尺高精度重力測量查明於油氣藏有關的局部構造的細節,直接尋找與油氣藏有關的低密度體,為鑽井布置提供依據;在油氣開發過程中,根據重力異常隨時間變化,可以監測油氣藏的開發過程。

圖2-9-5 重慶—西藏馬尼根果地形與布格重力異常剖面對比

1—布格重力異常剖面;2—地形剖面

圖2-9-6 新疆巴楚至大鹽池地形與布格重力異常剖面對比

1—布格重力異常剖面;2—地形剖面

(一)區域地質構造的研究及油氣遠景區的預測

華北平原是中朝准地台的一部分,其基底是由前震旦紀的變質岩系所構成。呂梁運動以後相當長一段時間為穩定的地區,震旦紀至中奧陶世沉積了較厚的海相地層;晚奧陶世至早石炭世期間,全區上升,缺失了這一時期的沉積;中石炭世以後,全區再度下沉,接受了海陸交互相的沉積;燕山運動期間,北部、西部邊緣褶皺成山(燕山及太行山),平原區內部為新生代沉積所覆蓋,全區沉積岩繫纍積厚度達幾萬米。

平原區沉積岩系內有兩個主要密度分界面:①上部界面在新生界沉積與下伏的中生界岩系之間;②下部界面在下古生界海相地層與上覆的中生界岩系之間。在上古生界及中生界缺失的地區,兩個密度界面合為一個界面,界面上下地層的密度差可達0.4g/cm3~0.6g/cm3。由於該區上古生界及中生界地層分布零散,加之下古生界海相地層與結晶基底密度差不明顯,因此在重力解釋時,就可以把下古生界的頂面作為盆地的基底看待。

如圖2-9-7所示,根據對異常特徵的分析並結合其他物探成果,華北平原可劃分出下列構造單元:冀中坳陷、滄縣隆起、黃驊坳陷、無棣隆起、濟陽坳陷、臨清坳陷和內黃隆起等。這些構造單元的劃分為油氣普查、勘探指明了潛在的遠景區和進一步工作的地區,並且這些推斷被後來的鑽井資料和進一步的物探工作所證實。20世紀60年代在黃驊坳陷中找到了大港油田,在濟陽坳陷發現了勝利油田,70年代又在冀中坳陷發現了任丘油田(即華北油田)。這些事實說明利用重力資料研究區域地質構造,對尋找油氣田有著非常重要的意義。

圖2-9-7 華北平原布格重力異常及構造單元劃分圖

1—布格重力異常等值線;2—區域構造單元界線;3—大斷裂:數值單位為10-5m·s-2

(二)尋找古潛山和封閉構造

利用重力勘探直接尋找油氣構造(如背斜、鹽丘……)已為許多事例證明是有效的。古潛山構造主要由下奧陶統、寒武系、震旦系的灰岩為主的老地層隆起所構成。當它周圍沉積了巨厚的生油岩系時,石油就會向古潛山地層上翹或隆起的部位運移、聚集。由於石灰岩的節理、層理或溶洞比較發育,因此在一定條件下,可形成古潛山油田(圖2-9-8)。斷層封閉構造所產生的斷塊凸起或下陷,在具有良好的生、儲油條件下,也可形成儲油構造,見圖2-9-9。

圖2-9-8 古潛山儲油構造

圖2-9-9 斷層切割、封閉儲油構造

現在,重力勘探在石油勘探及開發中得到了不少新的應用,發揮了越來越大的作用。除油氣田預測及探測外,重力勘探已經用於:①油氣資源評價;②解決不同勘探階段的地質問題;③與地震資料進行聯合反演,解決地震解釋中的一些難題;④解決火山岩地區的問題;⑤估計地震波速度;⑥推斷油氣水平運移方向等。

❻ 勘察技術與工程在油氣田開發全過程中的作用

非石油工程院校勘查與技術工程就是你說的工程物探,主要指建築前對於地表淺層地質情況進行勘查,為甲方提供該處是否可以建房的或者如何改造該處地基使其可以進行建築施工的工程地質信息。
石油勘探工程早就沒有這個專業了,不知道你從哪查的。石油院校資源勘查工程、地質學、勘查技術與工程都屬於石油勘探方面。另外你可以關心下石油工程專業,其鑽井方向也屬於勘探,即鑽探。
石油院校的地質學/資源勘查工程都是原來的石油地質專業,一個偏理學綜合運用能力,一個偏工程運用能力。古生物學都是必修課,上課看化石對化石進行素描學習地球演變歷史,但和傳統的考古沒什麼關系。如過你對古生物感興趣,可以學習這個專業,讀研研究古生物與地史方向。
這幾個籠統的講都是地質類專業,地質原來都是冷門,後來隨著在勘探開發的過程中重要性不斷增強,保持了很多年的高就業率,但近兩年就業率整體成下滑趨勢,4年後不太好說。

❼ 學習石油地質學對石油勘探的意義

隨著世界油氣勘探的深入發展,在「背斜理論」指導下,容易尋找的背斜油氣田多已被
發現,用新理論、新技術指導的現代油氣勘探已經成為世界各國油氣勘探人員面臨的重大挑
戰。地殼上油氣分布的不均衡性,受地層、岩性因素控制的大量非構造油氣藏形成、分布的
隱蔽性,天然氣氣藏在形成機理上與油藏的差異性,海上及邊遠地區油氣勘探、開發技術的
復雜性等等,都迫使我們發展新的石油地質學及油氣勘探理論、油氣勘探技術,以適應現代
油氣勘探形勢的需要與發展。
上述世界油氣勘探的趨勢及特點,決定了石油地質學必須向若干邊緣學科方向發展,並
在基本原理方面有所進展,才能滿足勘探的需要,促進生產的發展。近余年來,石油地
質學在如下方面獲得了顯著進展。
一、邊緣學科
板塊構造學說的應用——板塊構造學說的誕生被譽為「地質學上的革命」。它給石油地質學也帶來了新的活力,
表現在:
含油氣盆地分類方案繁多。過去的含油氣盆地分類多限於陸地和大陸邊緣,板塊構
造學說誕生後,含油氣盆地分類方案如雨後春筍,異常活躍,不再限於陸殼型和過渡殼型的
盆地,而是眼光更為開闊,注意到洋殼型盆地;對盆地類型及其形成機制的認識也更為深刻,
油氣勘探的預見性增強,領域更廣。
油氣無機成因說重新活躍。板塊構造學說的出現,以及在巨大轉換斷層帶和環太平
洋俯沖帶發現了大量烴類顯示,說明其生成與上地幔的物質活動有關。因此,國內外不少學
者重新提倡油氣生成的無機來源,在地盾、俯沖帶及轉換斷層帶的油氣勘探與科學研究顯著
加強了。
逆掩推覆體找油引起重視。以往地質家們認為逆掩斷層帶構造復雜,保存條件差,
很少列為油氣勘探對象。由於板塊構造學說將烴類生成及顯示與上地幔活動聯系起來,大型
逆掩斷層帶正可成為深部油氣向上移動的通道,只要遇見良好圈閉便可聚集成油氣藏。美國
落基山東麓逆掩推覆體若乾重要油氣田的發現證實了上述觀點,開拓了油氣勘探領域。
有機地球化學的應用——
有機地球化學的應用,使石油地質學的基本原理發生了天翻地覆的變化,油氣成因的研
究從定性向定量發展,提高了油氣勘探成功率。有機地球化學的現代技術和先進設備,使有
機質類型、豐度及成熟度研究愈益深入,地球化學指標大量涌現,烴源岩及生氣區、生油區
的評價均可達到定量水平。生物標志化合物及同位素地球化學近年來發展尤快,甾、萜、
異戊間二烯型烷烴等生物標志物的研究,有助於探討油源對比、母質類型及成熟度;同位素
地球化學研究對解釋氣源對比、油源對比、有機質成熟度、天然氣成因類型及地層絕對年齡
等,均具有重要意義。現在有機地球化學技術正被推廣用來探討油氣運移、聚集和保存問題,
用來發展地面地球化學勘探技術,探索直接找油氣的途徑和方法。
地震地層學層序地層學的應用——
地震地層學是現代數字地震勘探技術與地層學、沉積學、石油地質學相結合衍生的一門
新興邊緣學科,對油氣勘探與開發均具有重要意義。目前可將地震地層學明確地劃分為區域
地震地層學(含層序地層學)與儲層地震地層學(含開發地震學)兩個范疇。前者主要是利用地震反射剖面結合少量岩心及測井資料,研究盆地內各層序的沉積環境,分析體系域的類
型、特點及分布,重塑沉積史及構造史,對生、儲、蓋、圈等條件作出評價,尋找非構造圈
閉,為預探井提供鑽探對象;後者是近幾年萌芽的一個新研究動向,在一個局部構造或沉積
單元內對地震資料進行特殊處理,綜合測井及岩心資料,定量研究薄砂層或薄石灰岩,確定
薄砂層厚度或薄石灰岩溶蝕帶厚度,計算孔隙度、滲透率、泥質含量等物性參數與含氣飽和
度、含油飽和度、氣水界面、油水界面、剩餘孔隙流體壓力等含烴性參數,甚至探索直接尋
找氣藏或油藏的方法,為詳探井、生產井、調整井等提供鑽探對象。
儲層評價技術——
隨著油氣勘探的深入發展,尤其是在深部油氣勘探和天然氣勘探中,對儲集層的研究和
評價技術愈益顯得重要,在盆地、區帶及油田的勘探、開發全過程中,如何對儲集體、儲集
層、儲集性質及儲集效率逐級進行定性和定量評價,日益成為勘探或開發成敗的關鍵,所以
國內外學者正在加強儲層評價技術的系統研究,基本包括區域儲層評價技術、單井儲層評價
技術、開發儲層評價技術、動態儲層評價技術和敏感儲層評價技術等套技術。這些成套儲
層評價技術的研究,必將顯著提高油氣勘探與開發的成功率。
數學地質和計算機的應用——
數學地質和計算機技術的引入,正在促使石油地質學及油氣勘探技術發生更加深刻的革
命。各種數理統計方法在沉積學、古生物學、構造地質學、石油地質學中早已得到廣泛的應
用。特別是近幾年來,應用計算機技術,編制各種地質圖件,建立各種資料庫,開展盆地分
析與模擬,進行不同勘探階段的油氣資源評價和儲量計算,並進一步探索建立各地質學科的
綜合專家系統。
綜合石油地質學的上述邊緣學科的新進展,它們可以為油氣勘探工作中的盆地分析、區
帶評價、圈閉(油藏)描述提供新技術,顯著提高油氣勘探成功率,促進油氣地質勘探及開
發事業的蓬勃發展。
二、石油地質學原理
在上述邊緣學科迅速發展的同時,石油地質學原理也獲得了重要進展,顯著特徵在於從
靜態向動態、從單學科向多學科綜合發展,所謂「成藏動力學」的呼聲日益高漲。表現在下
列諸方面:
地溫場、地壓場、地應力場(三場)與油氣藏形成的關系;
流體壓力封存箱;
油氣系統。
上述三方面是本世紀年代以來在石油地質學原理領域的重要進展,盡管它們尚處於
發展過程中,有待完善,但它們已顯示出對指導油氣勘探開發的巨大作用。

❽ 石油開采需要什麼樣的研究工作資源評價的重要性何在

石油勘探就是尋找地下幾千米深處的石油。石油工業的歷史是一個真正成功的故事,而且也是一個令人倍感興奮的故事,講述一直在地球深處蘊藏了數百萬年的、完全自然發生的流體過去、現在與未來的故事。這個美好而真實的故事從19世紀開始,當時的人們開始對石油和天然氣產生了濃厚的興趣,試圖利用它們來提高自己的生活質量並為自己的子孫後代提供生活保障。同時,世界各國都在不斷努力尋找可以利用的可再生能源,一些學識顯赫的科學家正在勤奮地工作,努力使新能源更多地為人類所利用。為了尋找石油並獲得石油產品,我們這個世界就開始了勘探與開發工作。勘探工作的著眼點在於發現隱藏在地下深處的石油和天然氣田,因為石油在地下的沉積岩內形成,並通過沉積盆地的流體系統運移。石油最終會被圈閉在各種地質環境內,石油勘探隊的工作就是要確定這些圈閉的位置。勘探隊由地質學家和地球物理學家組成,他們通過研究岩石、礦物和古生物化石,確定有可能在哪裡找到油氣藏。他們還了解全球的板塊構造運動,以及全球盆地在地質歷史中的演化情況。他們常常會利用地震學方法,研究地球內部的聲波特徵。一旦確定了一個油田的位置,開發工作將隨即展開。開發工作需要研究油氣藏以便准確地確定地下的石油和天然氣儲量,並確定如何才能准確地把它們安全而有效地開采或生產出來。開發中應用的技術與勘探工作中所採用的相似,但往往會更加細致地展開,並貫穿於油田的整個生命周期。科學家們所有的研究工作都是在實驗室中完成,即使所獲得的否定性結論,也同樣出自實驗室。勘探過程中未能發現石油或天然氣的井被稱為乾井,但它們也能使勘探家們獲得極有價值的地下數千米處沉積岩的信息。
「我們在哪裡可以找到石油?我們怎樣找到石油?」

❾ 石油有什麼作用

石油可以提煉成汽油、煤油、柴油、瀝青、潤滑油、石蠟等用於國家的經濟生產中和居民的日常生活中。

石油又稱原油,是從地下深處開採的棕黑色可燃粘稠液體。主要是各種烷烴、環烷烴、芳香烴的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物經過漫長的演化形成的混合物,與煤一樣屬於化石燃料。

石油的起源
最早提出「石油」一詞的是公元977年中國北宋編著的《太平廣記》。正式命名為「石油」是根據中國北宋傑出的科學家沈括(1031一1095)在所著《夢溪筆談》中根據這種油「生於水際砂石,與泉水相雜,惘惘而出」而命名的。在「石油」一詞出現之前,國外稱石油為「魔鬼的汗珠」、「發光的水」等,中國稱「石脂水」、「猛火油」、「石漆」等。

我們平時的日常生活中到處都可以見到石油或其附屬品的身影,不知你注意了嗎?比如汽油、柴油、煤油、潤滑油、瀝青、塑料、纖維等還有很多!這些都是從石油中提煉出來的;而我們日常所用的天然氣(液化氣)是從專門的氣田中產出的!通過輸氣管道和氣站再到各家各戶。

目前就石油的成因有兩種說法:①無機論 即石油是在基性岩漿中形成的;②有機論 既各種有機物如動物、植物、特別是低等的動植物像藻類、細菌、蚌殼、魚類等死後埋藏在不斷下沉缺氧的海灣、潟湖、三角洲、湖泊等地經過許多物理化學作用,最後逐漸形成為石油。

形貌與成分
原油的顏色非常豐富紅、金黃、墨綠、黑、褐紅、甚至透明;原油的顏色是它本身所含膠質、瀝青質的含量,含的越高顏色越深。原油的顏色越淺其油質越好!透明的原油可直接加在汽車油箱中代替汽油!原油的成分主要有:油質(這是其主要成分)、膠質(一種粘性的半固體物質)、瀝青質(暗褐色或黑色脆性固體物質)、碳質(一種非碳氫化合物)。

石油由碳氫化合物為主混合而成的,具有特殊氣味的、有色的可燃性油質液體!天然氣是以氣態的碳氫化合物為主的各種氣體組成的,具有特殊氣味的、無色的易燃性混合氣體。

在整個的石油系統中分工也是比較細的:
物探: 專門負責利用各種物探設備並結合地質資料在可能含油氣的區域內確定油氣層的位置;
鑽井: 利用鑽井的機械設備在含油氣的區域鑽探出一口石油井並錄取該地區的地質資料;
井下作業: 利用井下作業設備在地面向井內下入各種井下工具或生產管柱以錄取該井的各項生產資料,或使該井正常產出原油或天然氣並負責日後石油井的維護作業;
採油: 在石油井的正常生產過程中錄取石油井的各項生產資料並對石油井的生產設備進行日常維護;
集輸: 負責原油的對外輸送工作;煉油 將輸送到煉油廠的原油按要求煉制出不同的石油產品如汽油、柴油、煤油等!

石油的性質因產地而異,密度為0.8 ~ 1.0 克/厘米3,粘度范圍很寬,凝固點差別很大(30 ~ -60°C),沸點范圍為常溫到500°C以上,可容於多種有機溶劑,不溶於水,但可與水形成乳狀液。 組成石油的化學元素主要是碳 (83% ~ 87%)、氫(11% ~ 14%),其餘為硫(0.06% ~ 0.8%)、氮(0.02% ~ 1.7%)、氧(0.08% ~ 1.82%)及微量金屬元素(鎳、釩、鐵等)。由碳和氫化合形成的烴類構成石油的主要組成部分,約佔95% ~ 99%,含硫、 氧、氮的化合物對石油產品有害, 在石油加工中應盡量除去。不同產地的石油中,各種烴類的結構和所佔比例相差很大, 但主要屬於烷烴、環烷烴、芳香烴三類。 通常以烷烴為主的石油稱為石蠟基石油;以環烷烴、芳香烴為主的稱環烴基石油;介於二者之間的稱中間基石油。我國主要原油的特點是含蠟較多,凝固點高,硫含量低, 鎳、氮含量中等,釩含量極少。除個別油田外,原油中汽油餾分較少,渣油佔1/3。組成不同類的石油,加工方法有差別,產品的性能也不同,應當物盡其用。大慶原油的主要特點是含蠟量高,凝點高,硫含量低,屬低硫石蠟基原油。

從尋找石油到利用石油,大致要經過四個主要環節,即尋找、開采、輸送和加工,這四個環節一般又分別稱為「石油勘探」、「油田開發」、「油氣集輸」和「石油煉制」。下面就這四個環節來追溯一下石油工業的發展歷史。

「石油勘探」有許多方法,但地下是否有油,最終要靠鑽井來證實。一個國家在鑽井技術上的進步程度,往往反映了這個國家石油工業的發展狀況,因此,有的國家競相宣布本國鑽了世界上第一口油井,以表示他們在石油工業發展上邁出了最早的一步。

「油田開發」指的是用鑽井的辦法證實了油氣的分布范圍,並且有井可以投入生產而形成一定生產規模。從這個意義上說,1821年四川富順縣自流井氣田的開發是世界上最早的天然氣田。

「油氣集輸」技術也隨著油氣的開發應運而生,公元1875年左右,自流井氣田採用當地盛產的竹子為原料,去節打通,外用麻布纏繞塗以桐油,連接成我們現在稱呼的「輸氣管道」,總長二、三百里,在當時的自流井地區,綿延交織的管線翻越丘陵,穿過溝澗,形成輸氣網路,使天然氣的應用從井的附近延伸到遠距離的鹽灶,推動了氣田的開發,使當時的天然氣達到年產7000多萬立方米。

至於「石油煉制」,起始的年代還要更早一些,北魏時所著的《水經注》,成書年代大約是公元512~518年,書中介紹了從石油中提煉潤滑油的情況。英國科學家約瑟在有關論文中指出:「在公元十世紀,中國就已經有石油而且大量使用。由此可見,在這以前中國人就對石油進行蒸餾加工了」。說明早在公元六世紀我國就萌發了石油煉制工藝。

石油是一種液態的,以碳氫化合物為主要成分的礦產品。原油是從地下采出的石油,或稱天然石油。人造石油是從煤或油頁岩中提煉出的液態碳氫化合物。組成原油的主要元素是碳、氫、硫、氮、氧。

具有不同結構的碳氫化合物的混和物為主要成份的一種褐色、暗綠色或黑色液體。

❿ 石油開發地質環境狀況及其對能源開發的影響研究

石油不僅是人類主要的能源之一,也是人類環境污染源之一。據資料統計,每年有800多萬噸石油進入世界環境,污染土壤、地下水、河流和海洋。隨著黃土高原地區石油的大量開采利用,該地區呈現採油麵積大、油井多、產量低、開發技術落後等特點。它對自然環境帶來的污染日趨嚴重,直接影響到該地區的生態與生存條件。局部地區情況已經極為嚴重,已威脅到當地的農業生產和農民的生存環境。石油類物質已成為該地區的重點污染物之一,區內土壤、河流等已不同程度的遭到石油類的污染。

一、鄂爾多斯盆地主要含油氣系統

鄂爾多斯盆地是多旋迴的疊合含油氣盆地,地跨陝、甘、寧、晉、內蒙古5省(區),面積32萬km2,顯生宙沉積巨厚。盆地基底為太古宙—古元古代變質岩系,中、新元古代為裂陷槽盆地,沉積物為淺海碎屑岩—碳酸鹽岩裂谷充填型;早古生代為克拉通盆地,沉積物為陸表海碳酸鹽岩台地型;晚古生代—中三疊世為克拉通坳陷盆地,沉積物由濱海碳酸鹽岩型過渡為陸相碎屑岩台地型;晚三疊世—白堊紀為大型內陸坳陷盆地,沉積物為陸內湖泊、河流相沉積型;新生代整體上升,盆地主體為平緩西傾的大斜坡,沉積物為三趾馬紅土和巨厚的風成黃土;周緣有斷陷盆地發生和發展。盆地內已勘探開發的4套含油氣系統均屬地層-岩性油氣藏。

1.上三疊統延長組岩油藏含油系統

最早勘探開發的延長組含油系統烴源岩以延長組深湖相及淺湖相黑色泥岩、頁岩和油頁岩為主,生烴中心分布在盆地南部馬家灘—定邊—華池—直羅—彬縣范圍,油源岩最厚達300~400m,有利生油區面積達6萬km2(圖3-3),儲集岩圍繞生油凹陷分布,北翼緩坡帶有定邊、吳旗、志丹、安塞和延安等5個大型三角洲及三角洲前緣砂體,南翼較陡坡帶則發育環縣和西峰等堆積速率較快的河流相砂體及水下沉積砂體。儲滲條件靠裂縫及濁沸石次生孔隙改善,圈閉靠壓實構造,遮擋靠岩性在上傾方向的側變。

2.下侏羅統延安組砂岩油藏含油系統

延安組砂岩油藏以淡水—微鹹水湖相沉積的上三疊統延長組烴源岩為主要油源岩,屬混合型乾酪根;以沼澤相煤系沉積的侏羅系延安組為輔助烴源岩,屬腐殖型乾酪根,陝北南部的衣食村煤系更以含油率高為特徵。三疊紀末期,印支運動使鄂爾多斯盆地整體抬升。在三疊系頂部形成侵蝕地貌,以古河道形式切割延長組。規模最大的甘陝古河由西南向東北匯聚慶西古河、寧陝古河和直羅古河,開口向南延伸(圖3-4)。印支期侵蝕面的占河道切割了延長組,成為油氣下溢通道,溢出侵蝕面的油氣首先向古河床內的富縣組和延安組底砂岩運移和聚集,也向延安組上部各砂岩體及古河床兩側的邊灘砂體中運移、聚集,以壓實構造和大量岩性圈閉為其主要圈閉形式。

圖3-3 鄂爾多斯盆地晚三疊世延長組沉積期沉積相圖

3.奧陶系馬家溝組碳酸鹽岩含氣系統

鄂爾多斯盆地奧陶系陸表海淺海碳酸鹽岩的烴源岩主要為微晶及泥晶灰岩、泥質灰岩、泥質雲岩及膏雲岩,厚達600~700m。生烴中心:東部在榆林—延安一帶,西部在環縣—慶陽一帶,產生腐泥型裂解氣。加里東運動使鄂爾多斯盆地整體抬升,經受130Ma的風化剝蝕,導致奧陶系頂面形成準平原化的古岩溶地貌,盆地中部靖邊一帶分布有南北走向的寬闊潛台,周緣有潛溝和窪地,在上覆石炭系煤系鐵鋁土岩的封蓋和東側奧陶系鹽膏層的側向遮擋雙重作用下,古潛台成為天然氣運移聚集的大面積隱蔽圈閉(圖3-5)。

4.石炭-二疊系煤系含氣系統

鄂爾多斯盆地石炭系為河湖相和潮坪相沉積,二疊系為海陸過渡相和內陸河湖相沉積,以碎屑岩為主,僅石炭系有少量碳酸鹽岩。烴源岩主要為石炭系太原組和下二疊統山西組的煤系,顯微組成為鏡質體與絲質體,乾酪根屬腐殖型,煤層氣的組分以甲烷為主。北部東勝、榆林地區煤層厚20m,暗色泥岩厚50~90m,范圍約7萬km2;南部富縣、環縣地區煤層厚5~10m,暗色泥岩厚10~100m,范圍約6萬km2。儲集體以砂岩為主,主要物源區在北部大青山、鳥拉山一帶,各層砂體疊置,蔚為壯觀。山西組沉積中心位於盆地南部洛川—慶陽一帶,以盆地北部砂體最發育,共有6條大砂體向盆地內延伸,各條大砂體內部受古河網控制,呈現復雜的條帶狀。儲滲條件靠裂縫及後生成岩作用改善,圈閉靠壓實構造及上傾方向的岩性遮擋。

圖3-4 鄂爾多斯盆地早侏羅世甘陝古河示意圖

二、石油開發引起的主要地質環境問題

(一)石油類污染物的產生

在石油的勘探開發過程中,從地質勘探到鑽井及石油運輸的各個環節中,由於工作內容多,工序差別大,施工情況復雜,管理水平不一,以及設備配置和環境狀況的差異,使得污染源的情況比較復雜。石油開採的每一個環節都可能產生石油類污染物(圖3-6)。

石油開采不同作業期所產生的石油類污染物具體描述如下:

1.鑽井期

在油田進行鑽井作業時,會產生含有石油類污染物的鑽井廢水及含油泥漿。這是鑽井過程中,由沖洗地面和設備的油污、起下鑽作業時泥漿流失、泥漿循環系統滲漏而產生。廢水含抽濃度在50~1200mg/L之間,水量從幾噸至數十噸不等。另外,有些情況下,在達到高含油層前,要經過一定數量的低含油地層,從而引起油隨鑽井泥漿一起帶至地面。同時,一經到達高含油層,地壓較高時少量高濃度油可能噴出。

圖3-5 鄂爾多斯盆地奧陶系頂面古地貌圖(據范正平等,2000)

圖3-6 石油開采過程中石油類污染物的來源及污染途徑示意圖

2.採油期

採油期(包括正常作業和洗井),排污包括採油廢水和洗井廢水。在地下含油地層中,石油和水是同時存在的,在採油過程中,油水同時被抽到地面,這些油水混合物被送進原油集輸系統的選油站進行脫水,脫鹽處理。被脫出來的廢水即採油廢水,又稱「采出水」。由於採油廢水是隨原抽一起從油層中開采出來,經原油脫水處理而產生,因此,這部分廢水不僅含有在高溫高壓的油層中溶進了地層中的多種鹽類和氣體,還含有一些其他雜質。更為主要的是,由於選油站脫水效果的影響,這部分廢水中攜帶有原油———石油類污染物;另外,在研究流域范圍內,也存在採用重力分離等簡單的脫水方法,並多見於單井脫水的油井。一般地,油井採油廢水含抽濃度在數千mg/L,單井排放量平均為數十m3/d。洗井廢水是對注水井周期性沖洗產生的污水或由於油井在開采一段時間後,由於設備損壞、油層堵塞、管道腐蝕等原因需要進一步大修或洗井作業而產生的含油廢水。

3.原油貯運過程的滲漏

原油在貯存、裝運過程中由於滲漏而產生落地原油,以及原油在管道集中輸運過程的一些中間環節均有可能造成一定數量的原油泄漏或產生含油廢水。

4.事故污染

事故污染包括自然因素和人為因素兩種情況:自然事故包括井噴,設備故障和採用車輛運輸時山體滑坡引發的交通事故而造成原油泄漏。延安地區地表黃土結構鬆散、水力沖刷劇烈,由於山體滑坡而導致的污染事故更為頻繁。人為事故指各種人為因素造成採油設備、輸油管線被破壞及原油車輛運輸時,人為交通事故引起的翻車等污染事故。事故污染具有產污量大、危害嚴重,難以預測的特點。

(二)石油開采過程中對水土環境的影響

在石油的各個環節都可以產生污染,污染對象以土壤為主,其次為地表水體,地下水的污染以間接污染為主,在鄂爾多斯盆地沒有明顯指標顯示石油泄漏或滲透污染了地下水,即地下水中沒有檢測出有石油類污染物。但在石油開發過程中,地下水的水質發生了明顯變化,礦化度明顯增加,其他指標也發生了很大變化。

1.對土壤的影響

(1)落地原油對土壤環境的影響

大量的泄漏原油進入土壤中後,會影響土壤中微生物的生存,造成土壤鹽鹼化,破壞土壤結構,增加石油類污染物含量。原油泄漏後,原油在非滲透性基岩及黏重土壤中污染(擴展)面積較大,而疏鬆土質中影響擴展范圍較小。特別強調的是,黏重土壤多為耕作土,原油覆於地表會使土壤透氣性下降,土壤肥力降低。在最初發生泄漏事故時,原油在土壤中下滲至一定深度,隨泄漏歷時的延長,下滲深度增加不大,根據在隴東油田和陝北油田等實地調查表明,落地原油一般在土壤內部50cm以上深度內積聚,因此,原油泄漏後主要污染土壤的耕作層。

(2)石油類污染物在土壤中的垂直滲透規律

鄂爾多斯盆地氣候乾燥,降雨量少,地表多為戈壁砂礫覆蓋,土壤發育不良,含沙量高,因此,在該盆地進行油田開發,其產生的石油類污染物更容易沿土壤包氣帶下滲遷移,危害生態環境。其遷移速度決定於土壤對污染物的吸附能力。一般原油比重小於1,長期在土壤中既不是靜止不動,又不類似於可溶性物質上下迅速遷移。為了弄清油類物質在土壤中的遷移狀況,採用野外取樣分析的方法,對石油類污染物在油田區土壤中的遷移規律進行了研究。

分別對隴東西峰油田和慶城油田的井場附近土壤剖面中石油類物質的含量進行了測定,測定結果見表3-5至表3-7。

表3-5 慶城油田石油類污染物在土層中的縱向分布情況

表3-6 西峰油田石油類污染物在土層中的縱向分布情況

表3-7 陝北安塞杏2井放噴池附近石油類在土層中的縱向分布情況

由表3-5至表3-7可知,由於土壤的吸附等作用,石油類污染物隨土層縱向剖面距離的增大,其含量逐漸降低,尤其是50cm以內污染物降低得很快。石油類污染物主要積聚在土壤表層80cm以內,而且一般很難下滲到2m以下。長慶油田所在區域多為風沙土和灰棕漠土壤,顆粒較粗,結構較鬆散,孔隙率比較高,垂直滲透系數較一般土壤大。但由於西北各油田所在地氣候乾旱,降雨量少,土壤中含水率很低,使污染物的遷移滲透作用大大減弱,又很少有大量降水的淋濾作用,因此油田開發過程中產生的這些落地原油只積聚在土壤表層,滲透程度較淺,對深層土壤影響較小。

2.對地表水體的影響

鄂爾多斯油田地跨陝、甘、寧3省(區),境內主要水系有3個,即甘肅隴東馬蓮河水系、陝西延安延河水系、陝西靖邊無定河水系。石油開發過程中這三大水系都不同程度地受到了污染。

隴東石油開發區地表水最主要的污染物是COD和氯化物,其中COD污染最嚴重,14個樣品中全部超標,環江超標尤其嚴重;氯化物污染指數除葫蘆河、固城川及蒲河各樣點中的未超標之外,其餘均超標,也以環江為最。pH值均未超標;石油類除環江韓家灣斷面嚴重超標外,其餘樣品的石油類介於0.04~0.3mg/L;揮發酚除柔遠河華池悅樂斷面超標1倍之外,其餘未超標;環江洪德橋由於地質原因,TDS含量非常高,這部分苦水下泄影響了下游水質,但隨著下游水量增加,礦化度逐漸降低。

總體來看,在隴東地區環江和馬蓮河幹流的污染最為嚴重的,其次是柔遠河,蒲河污染最輕。環江與馬蓮河幹流已不能滿足Ⅲ類水體功能使用要求,柔遠河和蒲河已不能滿足Ⅱ類水體功能使用要求。

根據吳旗縣水文站從1987年至1992年的水文資料(表3-8),可以看出在石油資源大規模開發前北洛河上遊河水中的硫酸鹽,氯離子、六價鉻含量年均值已超過國家標准Ⅲ類標准,尤其是氯化物含量和硫酸鹽含量超過標准2~3倍,礦化度均大於1000,大部分為高TDS水,而且總硬度在500~600mg/L之間,超標嚴重。

表3-8 吳旗縣水文站水質監測數值統計單位:mg·L-1

洛河上游地區水質礦化度及各種鹽類含量超標與洛河上游地下水補給區的白堊系、第三系(古、新近系)地層含鹽有關,地下水本身礦化度或含鹽量高。吳起地區的白於山南緣存在吳起古湖,乾枯後形成含鹽地層,在地下水補給時將大量鹽分輸入洛河。吳起西北方向定邊地區存在大量鹽池及含鹽地層,鹽分進入地下水向東南方向補給也不容忽視。90年代以來,石油資源大規模開發之後,TDS、六價鉻、氨氮、氯化物、高錳酸鹽指數、硫酸鹽、總硬度等均呈明顯的上升趨勢,說明目前的洛河上游「高鹽、高礦化度(TDS)、高硬度」是在本地較高的基礎上進一步水質污染造成的。

陝北地區,石油開發區地表水體中六價鉻均超標,其他重金屬均未超標,揮發酚大部分都不超標,只有兩個樣品超標,超標分別為1.8,0.6倍,相對而言,化學需氧量和氨氮超標率大一點。氯化物超標最嚴重,超標率達到了63%,其次為硫酸鹽,硫酸鹽有一半多斷面超標,接下來是硝酸鹽和總磷,氟化物全部不超標。

表3-9是2006年、2007年長慶油田公司安塞油田開發區地面水中有害物監測結果。其中對環境污染最嚴重是石油類,最大超標32倍,硫化物最大超標120倍,揮發酚最大超標4.2倍,COD最大超標1.71倍,BOD5最大超標5.23倍。其中超標嚴重地點主要在王窯水庫、杏子河馮莊上游。從表3-9可以看出,2007年8月監測數據超標情況比2006年4月監測數據值高。

表3-9 長慶油田公司安塞油田區地面水中有害物監測結果表單位:mg·L-1

3.對地下水的影響

鄂爾多斯盆地地下水埋藏較深,結合上述土壤和地表水體污染特徵來看,落地原油和石油廢水對地下水沒有影響,石油開發對地下水的影響主要是注水井對地下水的影響,這主要在石油開發過程中,大量掠去地下水,改變了地下水環境。

(1)地下水污染狀況

在隴東油區,各主要油田區塊的地下水由於採油活動使得地下水中的指標超標嚴重(表3-10)。馬嶺油田地下水中氨氮超標最為嚴重,監測結果全部超標,六價鉻6個監測點位中有5個超標或接近標准值;氯化物也有超標現象。華池油田地下水有1個監測點位的大腸菌群指標嚴重超標;各點COD均超標或接近標准值。樊家川油田地下水中氨氮、六價鉻、氯化物、細菌總數、大腸菌群全部超標,其中,大腸菌群污染最為嚴重;另外,氟化物也有超標現象。總體上講,屬較差水質,不適合人類飲用。這些污染與石油開發有很大關系,但是也存在其他的污染因素。

表3-10 隴東油區地下水水質指標表單位:mg·L-1

總體來說,隴東油田地下水的主要污染物是COD,56.25%超過國家Ⅲ類標准,其次是氯化物,31.43mg/L;pH值未超過國家Ⅲ類標准;石油類全部未檢出;礦化度變化范圍為452.67~15736.00mg/L。

陝北地區石油類、六價鉻、氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽部分超標,其餘的測試項目均未超標;個別地區石油類超標十倍多,部分井水和泉水六價鉻超標,不是很嚴重;部分樣品氯化物超標較嚴重,最高超標500倍。硝酸鹽有1個井水樣超標。泉水的pH值較大,井水次之,油層水最小(表3-11)。

表3-11 陝北地區地層水與河水TDS、硬度、氯離子含量對比表

續表

將各地的地下水與其地表水的礦化度、硬度、氯離子進行對比分析,以揭示地下水的地表水的相互關系。表中選取的河水水樣是根據地層水的樣點位置選取的,在地層水的附近。選取井水、泉水與相應的河流水進行對比,可以看出井水的TDS、硬度、氯離子的含量都比河水低,從其他指標看來地下水的水質也優於同一地區的地表水,這與在調查中發現的當地居民基本飲用地下水的情況相一致。

陝西靖邊安塞油田位於大理河上游,從1990年到2006年,靖邊青陽岔215km2的范圍內先後打成近千口油井,致使這里的淺層地下水滲漏,深層高鹽水上溢,地下水資源衰竭,加之民采混亂,蜂窩式的濫采,使油層、水層相互滲透污染,80%的水井乾枯,部分能出水的水井水質苦澀,不能飲用。

(2)注水井對地下水的影響分析

以隴東地區為例,目前,隴東油田共有7座采出水處理廠,采出水經處理後回注地層,主要工藝流程為:沉降罐脫出水—除油罐除油—過濾—絮凝—殺菌—回注。

污水回注層位是直羅組(深度約1000m以下)。地層中夾有多層較厚的泥質粉砂岩與泥岩等弱透水層或不透水層,貫通上下岩層的導水構造極不發育,回注水不大可能突破不透水層向上部地層運移和滲透,更不可能進入潛水層與地表水。同時,直羅組砂岩層孔隙度大(19%~22%),納水容量大,以注水井為基點,影響半徑500m范圍內,僅按射孔段砂岩平均厚度30m(直羅組砂岩層厚達200~340m)計算,孔隙體積約為500萬m3時。可見,選擇直羅組作為回注層是合理可行的,在壓力驅使下采出水回注直羅組地層後,不大可能突破多層隔水層而污染地下水。

采出水在回注前必須處理達到《地下水質量標准》(GB/T14848—1993)Ⅲ類標准值,這樣與深層承壓水水質無明顯差異,某些組分還低於地下承壓水水質,故不可能對深部承壓水產生不良影響。此外注水的水體是隨原油的開采來自深層地層,經過原油脫水處理後,它的體積遠遠小於開采時含水原油體積,再返注於作業區深部地層,有利於原油采空區的填充,不大可能因此引起水文地質與工程地質條件的改變。

但是,采出水處理後一般含有較高的礦化度與硬度,並含有一定的DO,H2S,CO2,硫酸鹽還原菌和腐生菌。因此在回注過程中易產生沉澱而堵塞污水處理系統及地層孔隙,導致注水不暢,嚴重時易造成采出水迴流污染地表水及地下潛水。DO,H2S,CO2和厭氧菌還可能造成污水處理系統及管線的腐蝕穿孔,也有可能使采出水向非注水層滲漏,引起地下水污染。

通過野外調查,鄂爾多斯盆地在石油開采過程中,用處理後的污水作為回注水的量實際上很少,大部分回注水還是採油部門通過購買當地的淡水資源(TDS含量小於1.5mg/L)進行回注,該盆地需要回注水的量很大,這樣大量的佔用了當地極為寶貴的淡水資源。

4.對植被影響

石油勘探開發是對地層油藏不斷認識發展的過程,不僅擴大了人類活動的范圍,更使原先無人到達或難以進入的地區變的可達和易進入,尤其是生態環境脆弱地區,對於黃土丘陵溝壑區、戈壁風沙區來說,灌木、蒿草在維持該地區生態系統平衡方面具有很重要的作用,地表剝離引起的植被破壞,短時間內很難恢復。從用地構成看,井場、站(所)對植被是點狀影響,道路、集輸管道是線狀影響,線狀影響遠大於點狀影響;從用地方式看,臨時用地植被可採取人工和自然恢復,永久性用地則完全被人工生態系統代替,雖然經人工植樹種草,植被覆蓋率上升,但可能造成遺傳均化,生態系統功能減弱。

石油生產過程產生的污染物對生長在土壤上植被資源也同樣產生影響,污染物超過植物耐污臨界點和適應性,將導致局部脆弱生態系統的惡化。對於荒漠戈壁沙灘植被來講,自然更新很慢,及不易恢復。一般來說,採油、試油等過程中產生的落地原油在地表1m以內積聚,在1m以下土壤中含油量很少,一般不會污染地表水層,對區域地下水基本不產生影響。油田產生的廢水、含醇廢水經專門收集處理達標後,除部分生活污水用於綠化外,其餘全部回注奧陶系,不外排。

同樣,由於石油輸送是密閉式地下管道輸送,也不會對植被造成影響。當原油泄漏時,在管道壓力的作用下,原油噴發而出,加上自然風力影響,原油噴濺在周圍植物體表上,直接造成植物污染,情況嚴重的造成植物枯竭,死亡。輸油壓力越大,噴濺范圍越廣,污染越嚴重。

三、地質環境問題對石油開發的影響

石油開采破壞生產環境、增加了生產成本、引發所在生產地居民和生產單位的矛盾。油田道路與管線的修建,對山區方向來的洪水有一定的阻擋作用,水通過自然沖溝自流而下,而道路和管線則起到一定的阻擋和匯集作用,改變洪水流向,形成局部地段較大的洪水,會產生新的水蝕。而經污染的高礦化度的水必定會加速這種水蝕,縮短了石油管線等的使用壽命。

基於石油生產及運輸(管道)的特點,不會像煤炭開采一樣造成比較大的較明顯的地質問題(塌陷、滑坡、泥石流、荒漠化),不會形成嚴重的事故(如坍塌)而造成的人員及財產損失。它對地質環境的危害相對緩和(與煤炭資源開采相比)。然而其對水體、土壤、氣體、作物的影響,必定會危害原本和諧的生態環境,引起當地居民的強烈不滿。在沒有給當地政府和居民帶來良好經濟效益的時候,石油的開采及煉化過程必定會步履維艱,如建設征地、勞動力僱傭等。而這些會直接減緩甚或停止生產的順利進行,從而加大了生產成本;另外,石油開采和生產引起當地土地和水資源的損失,嚴重影響了當地居民的生存狀態,反過來,當地群眾為了奪回屬於自己的土地和水資源,阻礙石油部門的開采活動。