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石油地质学第5章

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石油 地质学
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第五章 石油和天然气的运移 第五章 石油和天然气的运移 ■ 主要内容 油气运移概述 初次运移 二次运移 第五章 石油和天然气的运移 一 、 基本概念 1、 油气运移 ( : 指石油 、 天然气在地壳中的任何移动 。 ■ 第一节 油气运移概述 油气聚集 初次运移 二次运移 疏导层 烃源岩 油 气 2、 初次运移 ( : 指油气从生油层向储集层运移 。 3、 二次运移 ( : 油气进入储集层后的一切运移 。 它包括油气在储集层或运载层内部的运移 、 油气沿断层 、 裂隙 、 不整合面等通道的运移以及聚集起来的油气由于外界条件的变化而引起的再次运移 。 第五章 石油和天然气的运移 二、油气运移在油气藏形成中的作用 ■ 第一节 油气运移概述 油气运移与油气生成及油气藏的形成、破坏、再形成过程紧密相联系 干酪根 沉积物 烃源岩 储集层 油气藏 油气运移 (原生油) 有机质 埋藏 次生油气藏 油气运移 油气运移 第五章 石油和天然气的运移 三 、 引起油气运移的因素 1、 内在原因:油气是流体 , 具有 流动性 。 2、 外界条件:地下具有促使油气运移的 动力 。 ■ 第一节 油气运移概述 四 、 油气运移的证据 1、 地面出露的油气苗 、 沥青; 2、 背斜圈闭中油气水的分布; 3、开采油气,井间干扰现象。 第五章 石油和天然气的运移 四 、 油气运移的证据 1、 地面出露的油气苗 、 沥青; 2、 背斜圈闭中油气水的分布; 3、开采油气,井间干扰现象。 气 油 水 五章 石油和天然气的运移 第五章 石油和天然气的运移 渗滤与扩散 是油气运移的两种基本方式,但 两者的条件和效率不同。 渗滤 是一种机械运动、整体流动方式,由高 的向低流动,达到吸附平衡以后各种组分的浓度 基本不改变,油气渗滤可以用达西定律来描述。 扩散 方向总是从高浓度向低浓度进行,扩散 系数与分子大小、扩散介质条件有关。对于气态 烃,分子扩散是其传递的主要作用之一。 五、油气运移的基本方式 第五章 石油和天然气的运移 润湿性 ,流体附着固体的性质,即固体上分子润湿流体所需的功。当液体对固体的分子引力 (附着力 )大于液体自身的分子引力 (内聚力 )时,液体将润湿固体。 润湿相,在多种互不混溶的流体共存于岩石孔隙中时,易附着在岩石上的流体。 非润湿相,在多种互不混溶的流体共存于岩石孔隙中时,不易附着在岩石上的流体。 六、岩石的润湿性 第五章 石油和天然气的运移 第五章 石油和天然气的运移 岩石颗粒多数为水润湿 ,因水是极性分子,能在颗粒表面上形成吸附水膜。 烃源岩为部分亲水、部分亲油的中间润湿,含有许多亲油的有机质颗粒,毛细管压力方向指向水,因而它对石油的运移不完全构成阻力。岩石的润湿性具有非均匀性、混合润湿性 岩石的湿润性影响着油气在其中的运移难 易程度,不同的润湿性造成油、水两相在孔隙 中的流方式、残留形式和数量不同 。 第五章 石油和天然气的运移 七、地层压力、折算压力和测压面 地层压力,地下多孔介质中流体的压力,单位为帕斯卡 ((流体压力或孔隙流体压力)水压头,工程上常使用,相当于地层压力所能促使地层水上升的高度。表达式为: h=p /(ρ 测压面,同 —层位各点水压头顶面的连线,是一个想像的面,反映横向上水压头的变化,直观反映地层压力的大小。 在静水条件下,测压面是水平的; 在动水条件下,测压面是倾斜的。 第五章 石油和天然气的运移 第五章 石油和天然气的运移 一 、 问题的提出 石油成因理论 —晚成说 必须回答以下问题: 1、 成岩晚期 , 生油岩已经固结成岩 , 油气从生油层运移出来 靠什么动力 ? ■ 第二节 油气初次运移 2、 油气从细粒生油岩 ( 泥岩 、 页岩 、 生物灰岩 、泥灰岩 ) 运移出来 , 如何克服巨大的毛细管阻力 ? 3、油气从生油岩向储集层运移过程中, 以何种相态,通过什么运载体将油气输送出来? 第五章 石油和天然气的运移 二、油气初次运移的动力 孔隙中的流体在静水柱压力下,处于一种压力平衡状况,即: 地静压力 ==孔隙流体压力 == 静水柱压力 P =hρ w g ■ 第二节 油气初次运移 流体是静止的,一旦压力超过其静水柱压力,就有剩余压力存在,若剩余压力超过毛管压力就会使流体流动。产生剩余压力的原因有很多。 第五章 石油和天然气的运移 二 、 油气初次运移的动力 ( 一 ) 压实作用 沉积物随着埋藏深度增加 ,上覆地层重量不断增加 , 孔隙中流体可以自由排出 , 这时的地静压力是通过流体传递给孔隙内流体 。 粗粒沉积物适用于正常压实过程规律 。 泥岩孔隙度损失远大于砂岩 。 ■ 第二节 油气初次运移 第五章 石油和天然气的运移 ■ 第二节 油气初次运移 (一)压实作用 - 厚度均等的新沉积物层的加载 流体排出 老沉积物 泥岩孔隙度 深度 压实作用 0b 0剩余压力 : ( 0   )(/0000横向剩余压力相等 只存在垂向剩余压力梯度: 压实流体的流动方向为垂直向上 第五章 石油和天然气的运移 - 横向厚度变化的 楔状 新沉积物层的加载 老沉积物 深度 剩余压力 : 00 )(  (/ 0  此外,还有横向剩余压力梯度: 存在垂向剩余压力梯度: 0L 新沉积物 0b000 )(  (/ 0   ()(//000 ■ 第二节 油气初次运移 第五章 石油和天然气的运移 在砂 砂岩和泥岩都会经历压实排水的过程 . 但由于泥质沉积抗压性差 , 其压实效应相对较强 . 因此在压实作用下 , 泥质烃源岩中的流体将排向相邻的砂岩层中 . ■ 第二节 油气初次运移 第五章 石油和天然气的运移 欠压实现象:泥质岩类 在压实的过程中 , 由于其渗透率难以满足排液速度的要求,孔隙流体不能正常排出,导致其 孔隙流体压力高于相应深度的静水压力 ,形成 异常高压 。这种现象称为 欠压实现象 。 与欠压实伴生的异常高压可驱使烃源岩中的油气排向相邻的储集层 . (二) 欠压实作用 ( 欠压实特征: 1 孔隙度异常高 2 流体压力异常高 ■ 第二节 油气初次运移 第五章 石油和天然气的运移 (三)新生流体的增压作用 1.有机质 生烃 作用 干酪根在热演化过程中生成的产物 (油 /气 /水 )的增压作用。 1978):生成流体的体积 超过 原始干酪根体积的 25%。 2.蒙脱石 脱水 作用 蒙脱石 : 膨润性粘土矿物 , 含大量孔隙水和结构水 . 在压实和热力作用下 , 将排出其孔隙水和部分结构水 . 在烃源岩排液顺畅时 , 这种体积膨胀产生的压力将推动油气运移 ;当排液不畅或受阻时 , 促进 异常高压形成 。 在烃源岩排液顺畅时 , 由脱出水产生的压力将推动油气运移 ;当排液不畅或受阻时 , 促进 异常高压形成 。 ■ 第二节 油气初次运移 第五章 石油和天然气的运移 ■ 第二节 油气初次运移 粘土矿物层 粘土矿物层 水分子 吸水 膨胀 干的膨润性粘土蒙脱石在吸水后体积有时可增大数倍 , 伴随体积膨胀产生的压力可高达 50,000kg/ • 石油开采 : 注水 水敏 • 建筑工程 : 建筑物安全性 • 水坝工程 : 基岩裂缝填堵 第五章 石油和天然气的运移 ■ 第二节 油气初次运移 (四)流体热增压作用 方向 :地温高处 → 地温低处 随着埋深加大、地层温度增高: 流体受热膨胀 → 体积增大 → 层内压力增高 → 流体运动 欠压实段烃源岩层 : 水热增压现象较正常压实段更明显。 (含有更多的水 ) 石英的热膨胀率为水的 1/15 水的膨胀 超过 因颗粒膨胀造成的孔隙体积膨胀 在三种地温梯度下,正常压力带 水的比容 (据真柄钦次, 1974) 第五章 石油和天然气的运移 ■ 第二节 油气初次运移 (五)其他作用 2 毛细管力作用 烃源岩与储集层 界面 处,表现为 动力 )11(c o  散作用 在岩性致密、高压地层中对 天然气运移 有重要作用 1 构造应力作用 构造应力导致岩石形成断裂 , 造成烃源岩层内泄压和流体排出 , 岩石受力变形时 , 构造应力会传递给孔隙流体 。 第五章 石油和天然气的运移 ■ 第二节 油气初次运移 烷烃 s) 烷烃 s) 烷烃 s) 10-6 10-7 10210-6 10-7 10310-7 10-7 10过饱含水的页岩孔隙的轻烃扩散系数( D) (据 1982) 第五章 石油和天然气的运移 ■ 第二节 油气初次运移 泥质烃源岩不同阶段的排烃动力 埋藏深度,m 温度, ℃ 有机质演化阶段 油气初次运移动力 0~1500 10~50 未 熟 正常压实 渗析 扩散 1500~4000 50~150 成 熟 正常压实 —欠压实 蒙脱石脱水 有机质生烃 流体热增压 渗析 扩散 4000~7000 150~250 高成熟 —过成熟 有机质生气 气体热增压 扩散 总结 : 中 压实作用 为主要动力; 中 异常高压 为主要动力 。 (七)烃源岩排烃动力的演变 第五章 石油和天然气的运移 三 、 油气初次运移的相态和运载体 1、 水溶相运移 1903) 提出 主要论点: 烃类 溶解在水中 以单相流动 , 或以 胶束运移和胶体运移 , 在亲水的生油层中 , 呈单相流动的水只存在水分子之间的内摩擦阻力而不存在毛细管阻力 , 当驱动力存在时 , 水溶液可以沿细小的孔隙喉道运移 。 ■ 第二节 油气初次运移 优点: 从物理学角度看它是最理想的运移相态 。 局限性: 水源问题;溶解度问题 。 第五章 石油和天然气的运移 假如石油是以 水溶相态 运移并聚集起来的话 , 则要求石油的溶解度至少应该达到 1000 因此 , (分子 )水溶相态不是石油初次运移的主要相态。 ■ 第二节 油气初次运移 两种全石油( 1, 5)和四种拔顶石油( 6, 3, 2, 4)在水中溶解度随温度的变化(据 1976 (拔顶温度为 200℃) ) 在石油大量生成的温度范围内,升高温度对其溶解度的提高只有十分有限的作用 温度 100℃ 后 ,溶解度开始有较明显增大 ,但一般也仅为几至数十 使在 180℃ 的高温下 ,溶解度也只有数十至数百 更高温度下可望石油的溶解度会有较快的增加 ,但这样的高温已超过了石油能稳定存在的临界温度值。 第五章 石油和天然气的运移 ■ 第二节 油气初次运移 * 胶束溶液运移 有机质在生油的过程中会生成一些表面活性物质 , 如有机酸等 , 其分子的一端为亲油的烃链 ,另一端为亲水的极性基 . 当其在水中达到一定浓度时 , 会形成分子聚集体 ( 即 胶束 ) , 油被包裹在胶束中呈胶束溶液运移 。 问题 : 表面活性物质数量太少 ; 胶束直径过大 ; 如何“破胶”将油释放出来 ? 第五章 石油和天然气的运移 ■ 第二节 油气初次运移 气态烃 - 地表条件下在水中的溶解度相对较大,一般为几十 - 增大压力可使其溶解度显著提高 ( 据 979资料) 温压条件 标准状况 900米深处 2500米深处 6100米深处 甲烷溶解度 约 25大 50倍 约增大 100倍 约增大 300倍 尽管整个天然气的溶解度随压力的增长没有这样大 , 但呈水溶相态运移无疑是天然气初次运移的一种重要方式 烃类在水中溶解度随碳数增加而减少 (气态烃溶解度明显大于液态烃) (据 1963 第五章 石油和天然气的运移 2、游离相态运移 • 油相运移 : 泥质烃源岩随压实的进行 ,孔隙水不断排出 ,含水量逐渐减少 ,且残留的孔隙水中 ,很大一部分是以氢键固着在粘土颗粒表面的结构水 . 随着压实的继续进行和液态烃的不断生成 ,孔隙内的含油饱和度逐渐增高 ,而含水饱和度则相应降低 . 当含油饱和度达到某个临界值后 ,石油即可呈连续油相进行运移 . 临界含油饱和度 油相运移的高峰是在中等压实阶段 . 在早期压实阶段油的相对渗透率低 ,不利于油相运移 ; 而晚期压实阶段烃源岩的绝对渗透率低 ,也不利于油相运移 . ■ 第二节 油气初次运移 第五章 石油和天然气的运移 由于在石油大量生成的同时天然气也在大量生成 ,而天然气在油中的溶解度又较大 ,因此有相当一部分天然气可以溶解在油中被带出烃源岩。 * 孔隙中心烃网络说 同样建立在随压实作用进行泥质烃源岩的孔隙水大部分成为不动的结构水的基础上 . • 在成熟阶段的早期 ,干酪根生成的少量油吸附在干酪根颗粒表面 . • 随着生成油的数量不断增多 , 在烃源岩的孔隙中心形成连续的油相网络 (孔隙中心烃网络 ). • 后续生成的油沿着这一烃网络以油相排出烃源岩 . 孔隙中心烃网络的形成 (据 1979) ■ 第二节 油气初次运移 第五章 石油和天然气的运移 ■ 第二节 油气初次运移 • 气相运移 : - 油溶于气 ,以 “ 气溶 ” 方式运移 要求的条件 : 游离气烃的数量远大于液烃的数量 ; 一定的温压条件故只可望出现在成熟阶段的晚期 (高成熟期 )或以生气为主的烃源岩 中 (1985) - 在过成熟阶段 , 存在的烃类几乎全为甲烷 , 加之烃源岩中的可动水已极少 , 因此气相运移可能是唯一的运移方式 第五章 石油和天然气的运移 3、油气初次运移的相态演化 ■ 第二节 油气初次运移 第五章 石油和天然气的运移 四 、 油气初次运移的通道 、 时期 、 方向 、 距离 ■ 第二节 油气初次运移 ( 一 ) 通道 微裂缝具有周期性开启与闭合的特点。 1.埋深增加,温度升高,流体热膨胀,内压力超过岩石机械强度,产生垂直微裂缝。 2.干酪根热演化生成大量烃类等,使生油气岩内压力不断增大,产生微裂缝。 未熟 —低熟阶段: 孔隙、微层理面; 成熟 —过成熟阶段: 微裂缝 ; 第五章 石油和天然气的运移 第五章 石油和天然气的运移 ■ 第二节 油气初次运移 (二)、时期 油气初次运移的主要时期: 主生油期 • 大规模的初次运移只可能发生在油气大量生成的同时或稍后 • 具备大量运移的环境条件 : - 烃源岩孔隙相对较大、可动水较少(正常压实时) - 含油饱和度很容易达到临界运移值 - 存在多种引发超压的因素(欠压实、油气生成、粘土脱水、较高地温 …) 第五章 石油和天然气的运移 ( 三 ) 距离 取决于烃源岩和储集层的接触关系 、 输导能力 。 烃源岩靠近储集层 15米左右 。 烃源岩的单层厚度并非越厚越好;存在排烃效率最佳的厚度 。 烃源岩 单层厚度为 10 4000米 ): 液态烃发生高温裂解,形成大量气态烃,液体溶解在气态烃中以气溶油相运移,气态烃作为运载体。 过成熟阶段 烃源岩中的可动水已很少,干酪根只能生成干气甲烷,天然气呈游离气相运移。扩散模式 总结: 第五章 石油和天然气的运移 第五章 石油和天然气的运移 早期降解沥青充填于粒间孔中 ,1b,× 63(- ) 问题 :( 1)油气分布在哪里? ( 2)油气如何注入? ( 3)目前处于运移的哪个阶段? 第五章 石油和天然气的运移 本章内容提要: 石油 、 天然气运移是形成油气聚集的不可缺少的环节; 二次运移的结果是油气聚集 ,受储层物理性的影响较大 。 因此 , 二次运移的 相态 、 动力 、 距离 、方向 、 时期 等问题是研究的主要内容 。 不同输导层类型是主要通道 , 运移距离有所不同 。 ■ 第三节 油气 二次运移 第五章 石油和天然气的运移 油气经初次运移进入到储层 , 就开始了二次运移 。 •初次运移和 石油生成 密切有关; •二次运移与 石油的聚集 密切相关 (油藏的形成 ); •环境是 孔 、 渗都较大 的多孔介质; •一般以 连续游离相 进行运移 。 二次运移 , 油气进入储层的一切运移 , 二次运移紧接初次运移而发生 。 包括储层内 、 沿断层 、 不 整合面等通道的运移 , 聚集与成藏 。 ■ 第三节 油气 二次运移 第五章 石油和天然气的运移 一 、 油气二次运移的概念 油气进入储集层后的一切运移 。 是初次运移的继续和延伸 。 二 、 油气二次运移的主要作用力 ■ 第三节 油气 二次运移 浮力 : 动力 水动力 : 动力 或 阻力 毛细管力 : 阻力 构造运动力: 动力 (一)浮力 • 由于油、气、水的密度差异而产生。油气与水的密度差越大,所 受的浮力越大。 • 地层条件下 水的密度一般为 1.2 g/ 油的密度一般为 1.0 g/ 气的密度一般小于 g/ 因此 , 同等条件下,气所 受到水的浮力远大于油所受到水的浮力。 第五章 石油和天然气的运移 ■ 第三节 油气 二次运移 L S Z L   (a) (b) F 2 在充满水的储集层中 , 长度为 L、横截面积为 S 的直立油链 (图 a)所受到的 浮力为 : ƒ = L• S • 链受到的重力为: G = L• S • 油链受到的合力(净浮力)为: F= ƒ- G = L• S ( w - o )g 作用在单位面积油链上的净浮力为: F’ = L( w - o )g 当同一油链在倾角为  的倾斜储集层中顺层展布时(图 b) , 所受 顺层向上的净浮力 为 : L• S ( w - o )g • 则沿 顺层向上方向 , 作用在单位面积油链上的净浮力为: = Z ( w - o )g ( F • ) ( Z = L • ) 第五章 石油和天然气的运移 关于这个问题 , 从美国学者奇尔曼所作的简单实验 , 能够得到有力的说明 。 长方形盒子长 10宽 30满浸水的砂子 , 观察浮力的作用 。 第一阶段 :将三堆油注入水浸砂中 , 每堆油大小约 10互不连接 。 此时由于油堆体积不大 , 浮力不足 , 阻力阻止了油滴向上浮起 , 停滞不动 。 第二阶段 :又加入了一些油 , 使三堆油互相连接汇合 。 此时可见 , 其上部有指状油流开始向上浮起 , 此乃油堆体积增大 , 浮力随之增大 , 足以克服阻力 , 而上浮运移 。 第三阶段 :几小时后 , 整个油堆都上浮运移到盒子的顶部聚集 , 在下部只残留了很少很小的油滴 , 其直径只相当于几个孔隙大小 。 ■ 第三节 油气二次运移 第五章 石油和天然气的运移 如果把石油体积 样得到石油运移的临界高度 (2(1/[(ρw - ρo )g] 即:石油在储集层中的聚集高度必须大于 才能开始运移 978)计算了等大小球形颗粒的不同岩性对应的石油运移临界油柱高度。 例如: 当油水之间的密度差为 储集层颗粒直径为 则油柱的临界高度为 即油柱高度超过 石油将在储集层内向上运移。 假如储集层颗粒变细,石油为了 向上运移就需要更高的油柱。 ■ 第三节 油气 二次运移 第五章 石油和天然气的运移 (二)毛细管力 在充满水的储集层中 , 呈游离相态的油气在外力作用下由孔隙挤入喉道时 , 其前端必然发生变形 , 此时将产生指向油 (气 )体运移后端的毛管压力差 , 力图阻止油 (气 )体通过 . 该毛管压力差可表示为 :  2 ( 1/ 1/ (假定储集层为强水湿 ) 只有当作用于油 (气 )体的动力能克服该毛管压力差时 , 油气才能通过喉道而进入与之相连的下一个孔隙。 ■ 第三节 油气 二次运移 第五章 石油和天然气的运移 ( 三 ) 水动力 储集层内是充满水的 , 储集层内所含水的来源有沉积原生水 、 压实水及地表渗入水三种 。 油气进入储集层后要受水压作用 。 1、 静水压力: 在储集层内 , 随深度而增加的水柱静止重量 , 称为 静水压力 。 静水压力的大小 , 也可用水柱高度 ( 即水压头 —相当于地层压力所能促使地层水上升的高度 ) 来表示: h=P/( ρ w g) 式中: h— 水压头 , m; P— 地层压力 , ρw — 水的密度 , kg/ g— 重力加速度 , m/ 同一层位各点水压头顶面的连线称该层的测压面 , 用来反映横向上水压头的变化 。 在静水条件下 , 测压面是水平的;在动水条件下 ,测压面是倾斜的 。 ■ 第三节 油气 二次运移 第五章 石油和天然气的运移 ■ 第三节 油气 二次运移 基准面 在静水条件下 , 测势面是水平的同一储集层内各点处的水势相等 (因此水不流动 )。 在有多层储集层存在且各层的测势面具不同高程时 , 若有通道 ( 如开启性断层或井 ) 将这些储集层彼此沟通 , 则 测势面较高的储集层中的水 , 将向测势面较低的储集层中流动 ( 即从高势区向低势区流动 ) 。 基准面 二、油气二次运移的动力 当 压面 高于 ,流体从 上层流向下层 ; 当 压面 低于 ,流体从 下层流向上层 ; 当 压面 等于 ,两层流体不发生层间的垂向运移。 第五章 石油和天然气的运移 2、 动水压力: ■ 第三节 油气 二次运移 . . …….. …….. …….. ……. …….. …….. …….. …….. …….. …….. …….. …….. …….. …….. …….. … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …   h 0 L 测势面 当储集层的供水区和泄水区之间存在高差时 , 测势面发生倾斜 , 水将沿测势面降落的方向流动 . 由水的流动产生的压力即 水动力 。 如图 , 作用在油链 L 上的水动力可表示为 : P = h 式中 : w – 地层水的密度 h – 油链两端的水头差( 即油链两端测势面的高程差) 第五章 石油和天然气的运移 ■ 第三节 油气 二次运移 . . …….. …….. …….. ……. …….. …….. …….. …….. …….. …….. …….. …….. …….. …….. …….. … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …   h 0 L 测势面 水流方向与浮力 方向相反 , 则水动力是油链上浮运移的 阻力 . 水流方向与浮力 方向相同 , 水动力就成为油链上浮运移的 动力 . 二次运移能否进行 , 取决于浮力与毛管阻力的相对大小 , 以及水动力的存在与否及其大小和方向 . 浮力 = w - o )g 毛管力 = 2 ( 1/ 1/ 水动力 = h 第五章 石油和天然气的运移 ( 四 ) 构造运动力 构造运动力能直接促使油气运移 。 当沉积物的成岩作用与褶皱作用同时进行时 , 构造运动力既然可使沉积物发生褶皱 , 这种力也必然会传递到其中所含的流体 ,驱使油气从高压区向低压区运移 。 在此时期 , 由于沉积物正在紧结成岩 , 岩性因素阻碍小 , 流体可进行较大规模的运移 。 ■ 第三节 油气 二次运移 第五章 石油和天然气的运移 三、油气二次运移的相态 1、 溶解在水中的方式 1989) 提出 主要观点: 油气在烃源岩附近被溶解之后 , 以水相的体积流方式进行二次运移 , 遇到圈闭后 , 油才从水中离散出来 。 遇到的问题: 溶解度问题 。 2、 烃相运移方式 人们普遍接受的二次运移机制 。 主要观点: 从烃源岩排出后油气以不连续相逐渐聚集 , 逐渐增大的油滴或油流或气泡受到净浮力作用能克服局部毛细管阻力向上倾方向运移 , 运移后期 , 穿过运载层的烃类到达圈闭 , 便开始油气聚集过程 。 ■ 第三节 油气 二次运移 第五章 石油和天然气的运移 ■ 第三节 油气 二次运移 • 油气以具有一定体积的游离相态进入储层: 在表面张力作用下,油气会立即形成油滴 / 气泡。 随着进入储层的油气不断增多 , 油滴 /气泡将连接 合并 , 直至其连续高度达到一定值后 , 即可在浮 力作用下进行运移 . • 油气以溶解 状态进入储层 : 随温度 /压力的降低 , 油气将从水中分离出来 , 进 而以游离相态进行运移 综上 , 油气以游离相态 (或最终要转变成游离相态 ) 进行二次运移 第五章 石油和天然气的运移 油气的次运移进入储层后 , 条件发生变化 油气逐渐释放出来 。 目前主要认为 温度 、 压力 起作用: 压力降低 ——气态烃释放 ; 温度降低 ——液态烃释放 。 因此 , 相态应是以 游离相 为主 , 由分散的 油 滴 → 油线 → 油片 → 油气藏 。 ■ 第三节 油气 二次运移 第五章 石油和天然气的运移 早期降解沥青充填于粒间孔中 ,1b,× 63(- ) 问题 :( 1)油气分布在哪里? ( 2)油气如何注入? ( 3)目前处于运移的哪个阶段? 第五章 石油和天然气的运移 四 、 油气二次运移的时期 ■ 第三节 油气 二次运移 一个盆地 ( 或地区 ) 最早的大规模二次运移时期 , 一般是与初次运移主要时期相当的时期 。 最早的大规模二次运移时期 , 决定了该盆地 ( 地区 )油气聚集原始格局形成的时期 。 由于初次运移主要时期对应着烃源岩的主生油期 , 故根据烃源岩的年代 、 达到主生油期所对应的埋深及埋藏速度 ,即可推算出最早的大规模二次运移时期 。 构造运动可以改变原有的油气聚集格局、造成油气再次大规模运移并在新的有利位置重新聚集(或逸散)。含油气盆地常常经历过多期区域性构造运动,从而对应有多期较大规模的二次运移。 盆地内最晚的大规模二次运移时期控制了盆地内现今油气分布格局形成的时期。 第五章 石油和天然气的运移 油藏 气藏 沥青封堵带 油气运移方向 断层资阳、威远地区油气运移聚集模式图 ■ 第三节 油气 二次运移 第五章 石油和天然气的运移 五 、 二次运移的通道 1. 储集层中的孔隙 、 裂缝 是油气运移的基本通道 。 能成为运移通道的储集层一定具有较好的渗透性 。 储集层的孔隙度决定其储集性能 , 而连通孔隙与孔隙之间的喉道则主要决定着岩石的渗透性 。 在总孔隙度不变的前提下 , 喉道半径越大 , 孔隙半径与喉道半径的差值越小 , 岩石的连通性就越好 , 油气在运移中的毛细管阻力就越小 。 ■ 第三节 油气 二次运移 第五章 石油和天然气的运移 五 、 二次运移的通道 2、 断层 具两重性 ( 通道 遮挡作用 ) 断层既可做为运移 通道 , 又可成为油气继续运移的 遮挡 。 1) 纵向上取决于: A、 断层的性质及产状: 张性断层:通道作用;压性断层:一般封闭遮挡作用; 断层面陡 , 封闭性差;断层面缓 , 封闭性好; B、 断层带内地层的性质: 柔性地层中 ( 泥岩 、 泥灰岩 ) , 常形成断层泥 —封闭遮挡作用 脆性地层 、 渗透性地层 —通道作用 C、 断层带内地下水的性质: 富含 通道作用 富含 封闭遮挡作用 D、 油气沿断层运移过程中氧化形成的固体沥青 —封闭遮挡作用 ■ 第三节 油气二次运移 第五章 石油和天然气的运移 ■ 第三节 油气 二次运移 2) 横向上取决于: A、 断层的规模及断距大小; B、 断层两侧地层接触关系:渗透性地层不见面 C、断层穿透地层情况:隐蔽断层、通天断层 D、断层位于储集层的上倾方向。 第五章 石油和天然气的运移 五 、 二次运移的通道 3. 不整合面 1) 、 不整合面 代表着一次区域性的沉积间断或剥蚀事件 , 往往使下伏地层风化侵蚀 、 溶解淋滤 , 因此可能形成较高孔 、渗古风化壳或古岩溶带; 2) 、 不整合面 一般具有区域性 , 因此能把不同岩性的地层连接起来 , 形成时 、 空跨距很大的生 、 储岩层组合 , 成为长距离的侧向运移通道或形成油气藏; 3) 、 不整合面 在时 、 空上具有相对稳定性 , 一旦形成通道 ,便很难进一步演变 , 因此比断层通道更易把握 。 在实际研究时也要注意不同的不整合面渗透性可能不同 , 同一个不整合面在不同部位渗透性变化很大 。 ■ 第三节 油气 二次运移 第五章 石油和天然气的运移 尼日尔油田横剖面图 断层作为油气垂向运移的主要通道 第五章 石油和天然气的运移 3s 五章 石油和天然气的运移 不整合作为二次运移通道 第五章 石油和天然气的运移 克拉玛依油田西北缘三叠系油藏 地壳运动(新圈闭) 地壳运动(断层切割) 地壳运动(地层抬升) 油气藏是如何形成的? 第五章 石油和天然气的运移 六 、 二次运移方向 ■ 第三节 油气 二次运移 油气二次运移的方向 , 遵循沿着阻力最小的途径 , 由高势区向低势区运移这一基本规律 。 位于生油凹陷内部的隆起区及生油凹陷四周的隆起区和斜坡区 , 特别是其中的长期继承性隆起区 , 往往是油气二次运移的主要指向区 。 第五章 石油和天然气的运移 源控论 ■ 第三节 油气 二次运移 第五章 石油和天然气的运移 七 、 二次运移距离 1、 区域构造条件:即隆起 、 坳陷 、 斜坡的分布 2、 储集层岩性 、 岩相 、 物性等横向变化 3、 水流方向 供泄水区的变化 4、 孔隙 、 裂缝 、 断层 、 不整合面等通道的变化 需要进行综合分析 。 我国 中新生代陆相含油气盆地以 短距离运移 为主,一般为30公里, < 80公里。 ■ 第三节 油气 二次运移 第五章 石油和天然气的运移 ■ 第三节 油气 二次运移 第五章 石油和天然气的运移 各个盆地很不一致 , 变化范围大 。 主要取决于: ① 通道的 畅通程度 ; ② 烃源岩 供给的富集程度 ; ③ 盆地的大小及构造的 格局 、 展布等 ; 我国陆相地层特定环境,一般在在 50 内,最大约 80拉玛依 )。海相地层在油源 充沛及水动力条件有利情况下,可有 较长距离 的运移 。如美国堪萨斯隆起的一个古潜山带 第五章 石油和天然气的运移 二次运移的结果 (变化 ) 二次运移的最终结果是 停止运移,在圈闭 中聚集成藏 。油气在通过岩层运移中,可看作 是穿过一个天然的色柱层,产生 色层效应 。 (主 要是某些矿物表面吸付作用 ) 因此,油气的物理性质,化学成分都产生 一定的变化规律。为我们提供了一个用地球化 学方法研究油气运移的方向。 第四章 石油和天然气的运移 单位质量流体所具有的总机械能”。 220  场强度): fg ra 油、气、水在其各自的水势场中,其运动主要方向都是沿着阻力最小的途径由高势区向地势区运移, 这是油气在地下运移的总规律。但具体的运移方向,则要受多种因素制约。 四、流体势分布与油气二次运移方向 第四章 石油和天然气的运移 1、色层分析效应(吸附效应) 在地下环境,矿物颗粒可相当于色层柱,因而将产生天然的色层分异效果。人们发现,沿着运移方向,石油成分一般将发生下列变化: (1)非烃化合物 (胶质、沥青烯、卟啉及 V、 少,轻烃组分相对增多; (2)烃类内部烷烃相对增多,芳烃相对减少; (3)烷烃中低分子烃相对增多,高分子烃相对减少; (4)物理性质:比重变轻,颜色变淡,粘度变稀,含蜡量和凝固点温度降低; (5)12比值随意移距离加大而降低,故 δ 13 四、流体势分布与油气二次运移方向 第四章 石油和天然气的运移 塔河
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本文标题:石油地质学第5章
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