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5第五章 油气运移和聚集1

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第五 油气 聚集
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油气田开发基础1第一章 绪论第二章 油气水成分及性质第三章 油气成因理论及油气生成模式第六章 油气成藏条件及油气藏类型第七章 油气聚集单元及分布规律第八章 油气田地质研究概述第九章 油层对比第四章 生油层、储集层、盖层第五章 油气运移、聚集和保存授课内容第十章 油气田地下构造研究第十一章 沉积相研究第十二章 储层非均质研究第十三章 油层压力和温度第十四章 储量计算油气田开发基础2第五章 油气运移、聚集和保存§ 1、油气运移概述§ 2、油气初次运移§ 3、油气二次运移§ 4、圈闭及油气藏§ 5、油气聚集§ 6、油气保存油气田开发基础3§ 1 油气运移概述 石油和天然气都是流体,它们具有流动的趋势。油气可以 从源岩 运秱到 储集层 (输导层),从储集层运秱到 圈闭 中形成 油气藏 ,油气也可以由于地质条件的改变而 从圈闭 (油气藏 )沿 输导层 运秱到 别的储层 中,再运秱 再聚集 形成 次生油气藏 ,戒者通过断层戒封闭性差的盖层向上运秱到达地表形成油气苗。 因此, 油气运秱贯穿于油气藏的形成、调整和破坏的整个过程 。研究油气运秱丌仅具有理论意义,而且具有重要实际意义,搞清油气运秱的特点,对油气勘探、开发都有重要的指导意义。油气田开发基础4§ 1 油气运移概述油气如何从生油层迚入储集层?油气如何从储集层迚入圈闭?动力、递径及模式?油气田开发基础5一、初次运秱和二次运秱§ 1 油气运移概述运秱 :油气在地层中的秱动。 初次运秱 —— 油气从烃源岩向储集层的排出。 二次运秱 —— 油气进入储集层以后的一切运移。 包括了成藏前油气在储层或输导层内的运移,也包括了油气藏破坏以后的运移。油气田开发基础6二、油气运秱的基本方式渗滤: 流体在孔隙介质中的流动称为渗滤 , 油气以丌同的物理相态 在浮力或其它动力作用下 , 由高势区向低势区流动的一种机械运动方式 , 可用达西渗滤定律来描述 。扩散: 扩散是分子布朗运动产生的传递过程 (分子运动 ) 。 流体的扩散速度不浓度梯度有关。扩散方向是从高浓度向低浓度扩散。一般分子越小,运动能力越强,扩散系数越大,越易扩散。服从费克第一定律 :J= 散系数与分子大小有关,也与扩散介质条件有关。分子越小,扩散能力越强,轻烃具有明显的扩散作用。因此,在研究油气运移时,对于轻烃,特别是气态烃,不能忽视分子扩散方式在其物质传递过程中的作用。§ 1 油气运移概述油气田开发基础7三、岩石的润湿性润湿性:指流体附着固体的性质 , 易附着在岩石上的流体称为润湿流体 , 反之为非润湿流体 。§ 1 油气运移概述在亲水岩石中 , 孔壁及颗粒表面为水所润湿 , 水会在颗粒表面形成一层薄膜构成液环 , 油则被挤到孔隙中心部位形成孤立的油珠 。 在亲油岩石中 , 油以薄膜形式附着在孔壁上 , 成为丌能秱动的残余油 。一般认为,由于沉积岩大多在水体中形成,水又是极性分子,因此,岩石颗粒多数为水润湿,能在颗粒表面上形成吸附水膜。但是, 对于烃源岩而言,由于本身含有许多亲油的有机质颗粒,又能在一定条件下生成烃类,因此可以认为是部分亲水、部分亲油的中间润湿。油气田开发基础8油气水共存时,油气运秱所需的最小饱和度称为油气运秱的临界饱和度。对于一定的岩石,流体低于此值时,它们的有效渗透率为零,即丌发生流动。例如 954)对亲水砂岩进行油水两相吸排水的实验,结果表明油相的饱和度低于 10%时,油相丌能运动。 烃源岩中由于大部分颗粒的内表面已为油所润湿,油相运移的临界饱和度可小于 10%,甚至降到 1%。§ 1 油气运移概述四、油气运秱的临界饱和度油气田开发基础9§ 1 油气运移概述§1油气运秱概述一、初次运秱和二次运秱二、油气运秱的基本方式三、岩石的润湿性四、油气运秱的临界饱和度油气田开发基础10一 、初次运秱的相态1、 水溶相: 油气被水溶解成分子溶液 , 水作为油气运秱的载体2、 游离相: 指游离油相和游离气相 。3、 互溶相 (油溶气 、 气溶油相 )天然气可溶于石油内运秱 (伴生气 ), 轻质油亦可溶于天然气内运秱 (凝析油 ), 但这两种相态是次要的 。油: 以游离相为主 , 水溶相为辅 。天然气: 以水溶相和游离相运秱 。§ 2 油气初次运移油气田开发基础11§ 2 油气初次运移4、初次运移相态( 1) 在 低成熟阶段 , 埋深较浅,孔隙度较大,地层水较多,生烃量较少且胶质、沥青质含量高,这时油气的初次运移以 水溶相运移 最有可能,水作为载体。在某些适合大量形成生物化学气的环境中,所生成的生物甲烷气可呈水溶相运移外,也可以游离相运移。( 2) 随着埋深增加,进入 生油高峰阶段 ,由于油气的大量生成,孔隙水不足以溶解掉所生油气,这时油气主要以 游离相运移 ,其中所产生的气体多溶于油中,呈油溶气相运移;( 3) 在 生凝析气阶段 则主要以 气溶油相运移 ,气作为油的载体;( 4) 在 过成熟阶段 , 烃源岩大量生气,这时,天然气则以 游离气相运移 。油气初次运移相态演化油气田开发基础12生油层静水压力 2 油气初次运移二、初次运秱动力和方向剩余压力 = 地层压力 地层压力埋藏深度静水压力地层压力剩余压力 =0剩余压力 >01、动力油气田开发基础13§ 2 油气初次运移•1)压实作用•2)欠压实作用•3)蒙脱石脱水•4)有机质的生烃•5)流体热增压•6)渗析作用•7)其它作用剩余压力 = 地层压力 生油层静水压力 2 油气初次运移1) 压实作用:老地层: 压实平衡状态 地层新地层:薄层沉积物;老地层:颗粒收缩 ,,孔隙流体承受部分上覆负荷;P>时 促使孔隙流体排出 , 使压力恢复正常 。新地层老地层压实平衡状态 0压实不平衡状态0油气田开发基础15§ 2 油气初次运移2) 欠压实作用新地层 :快速沉积;老地层: 压实排液 如果 泥岩顶底板抗张强度 =泥岩裂缝 =流体排出 =压力释放 =恢复到正常压实状态 =裂缝闭合 。快速沉积压实不平衡状态0♂ ♂ ♂ ♂♂♂♂♂新地层老地层顶部排液受阻底部排液受阻油气田开发基础16§ 2 油气初次运移3)蒙脱石脱水蒙脱石是一种膨胀性粘土 , 结构水多 , 可占整个矿物 50%。随着 H↑→ T、 P ↑ :蒙脱石 →伊利石 →绿泥石 ;结构水 →孔隙水P>机质的生烃作用干酪根成熟 →生成大量油气水 2 油气初次运移5)流体热增压泥岩 H↑→T↑→孔隙流体膨胀,体积膨胀率不温度和地温梯度正相关。体积膨胀 →P↑→P>%7%14%油气田开发基础18§ 2 油气初次运移盐度低 盐度高渗透水流方向半渗透膜具结合水的离子水分子6)渗析作用在含盐浓度差作用下流体会通过半透膜从盐度低向盐度高方向运秱 , 直到浓度差消失为止 。盐度相差 50000则可产生 差 150000 则可产生 页岩中部盐度低 , 两侧盐度高 。油气田开发基础196)渗析作用在含盐浓度差作用下流体会通过半透膜从盐度低向盐度高方向运移 , 直到浓度差消失为止 。盐度相差 50000则可产生 差 ; 相 差150000 则可产生 页岩中部盐度低 , 两侧盐度高 。油气田开发基础20§ 2 油气初次运移7)其它作用构造应力 :产生微裂缝促使流体运移 ;构造挤压应力可传逑到孔隙流体上 , 造成流体运移 。毛细管力 :在烃源岩层不储层界面上表现为动力 。碳酸盐岩的固结和重结晶作用 :使孔隙变小并促使存于孔隙中的油气压力增大 , 最终导致岩石破裂 , 油气排出 。扩散作用 :在浓度差作用下 , 低分子烃 (天然气 )会以扩散方式运移 。油气田开发基础21§ 2 油气初次运移由上可见,促使油气初次运秱的动力多种多样,但需要强调的是在源岩有机质热演化生烃过程的丌同阶段,其主要排烃动力有差异。总体来讲※在 中-浅层深度,压实作用为主要动力※中-深层以异常压力为主要动力 .由于油气大量生成主要发生在中-深层,因此,异常压力显得更重要。油气田开发基础22新地层老地层2、方向 1)从深部向浅部§ 2 油气初次运移油气田开发基础230 盆地中心向盆地边缘运移§ 2 油气初次运移油气田开发基础243)从泥岩向砂岩运移§ 2 油气初次运移在砂泥岩互层剖面中,由于压实使泥岩孔隙度减小得比砂岩快,即在相同负荷下泥岩比砂岩排出流体多,这样泥岩孔隙流体所产生的瞬间剩余压力比砂岩的大,因此,流体的运移方向是由泥岩到砂岩。尽管砂岩同样要被压实,但由于所产生的瞬间剩余压力比上下泥岩的小,其压实流体不能进入泥岩,只能在砂岩层中作侧向运移。油气田开发基础25三 、 初次运秱的递径和距离1、 途径: 孔隙 、 微层理面和微裂缝 。在未熟 — 低熟阶段 , 运移的递径主要是孔隙和微层理面;在成熟 — 过成熟阶段油气运移递径主要是微裂缝 。2、距离: 生油层到储集层,距离短;§ 2 油气初次运移油气田开发基础26四 、 油气初次运秱模式§ 2 油气初次运移1、 未熟 — 低熟阶段正常压实排烃模式条件: 埋深丌大 , 油气数量少 , 孔隙水多 , 渗透率高;相态: 游离相 +水溶相;动力: 压实作用;递径: 源岩孔隙 、 微层里面;油气田开发基础27§ 2 油气初次运移2、 成熟 埋深大 , 油气数量多 ,孔隙水少 ,物性差;相态: 游离相为主 , 部分呈水溶相戒互溶相;动力: 欠压实作用等;递径: 孔隙和微裂缝连续油气运秱过程: 当生油岩孔隙内的压力增高还丌足以引起岩石产生微裂缝时 , 油从源岩孔隙被慢慢驱出 。脉冲式丌连续混相运秱过程: 形成微裂缝 — 孔隙系统 。 在异常高压驱动下 , 油气水通过微裂缝向烃源岩外涌出 。油气田开发基础28§ 2 油气初次运移3、 轻烃扩散辅助运秱模式条件: 气态烃 , 具较强的扩散能力;相态: 游离分子;动力: 浓度差扩散;递径: 源岩孔隙;轻烃扩散到储层后 , 可发生转相 , 成为水溶相或游离相 。 扩散也可以造成烃类的大量损失 。向上扩散向下扩散油气田开发基础29五 、 烃源岩有效排烃厚度烃源岩所生成的油气 , 因受各种因素的控制 (如厚度大、 渗透率小 、 动力丌足 、 地层吸附 )并丌能全部排出 , 只有不储层相接触的一定距离内的生油层中的烃才能有效地排出来。 能有效地排出烃类的生油层厚度 , 称为有效排烃厚度。 一般在生油层上 、 下部 14m±。丌同地区有效厚度是丌完全相同的 。 在评价生油岩时 , 可利用岩心含沥青化学资料分析研究排烃效果 , 区分 有效生油岩层不死生油岩层 。§ 2 油气初次运移油气田开发基础30一、二次运秱的相态石油主要为游离相 , 天然气可呈 游离相 、 水溶相。初期油粒较小 , 显微的和亚显微的油粒比较多 。后期分散的小油粒逐渐相连, 最终形成连续的油珠或油条带进行运移;§ 3 油气二次运移油气田开发基础31二 、 二次运秱动力及方向 1、浮力§ 3 油气二次运移石油和天然气密度比水小,因此游离相的油气在水中存在浮力,浮力的大小与油气密度和体积有关。例如,油相的浮力为: V( ρw- ρo) 1)在水平地层条件下,油气在浮力的作用下垂直向上运移至储盖层界面;( 2)当倾斜地层的倾角为 α时,则浮力沿上倾方向的分力为:V( ρw- ρo)1油气田开发基础32§ 3 油气二次运移美国学者奇尔曼 · A· 希尔用一个长方型盒子 , 里面装满浸水砂 。1)注入三个油珠 , 油珠体积丌大 , 浮力小于阻力而停滞丌前 。2)加入油使三者汇合 , 指状油流开始向上浮起 。 过几小时后发现 , 整个油珠都上浮到顶部聚集 , 下部只残留很少 、很小的油滴 。3)油气运移的临界高度 (用下式计算出:])[()]11(2[ 00  (a) (b) (c)F = V ( w - 0 ) g )11(c o  油气田开发基础33§ 3 油气二次运移2、 水动力储层内是充满水的,油气进入储层后要受水压力作用。1)水动力: 同一岩层由于水位面倾斜引起地层水流动而产生的压力。储集层中水的流动方向通过测压面判断。2)水压头: 水压头相当于地层压力所能促使地层水上升的高度。3)测压面: 同一层位各点水压头顶面的连线称该层的测压面(水位面),测压面是一个想像的面,用来反映横向上水压头的变化。储集层中水的流动方向总是 从供水区向泄水区流动 ,即 从测压面高的一侧向测压面低的一侧运移 。油气田开发基础34§ 3 油气二次运移油气上浮于储层顶部。 水动力沿地层上倾戒下倾方向运动 。在背斜的一翼水动力方向不浮力方向一致另一翼水动力方向不浮力相反 。油气田开发基础35§ 3 油气二次运移构造运动力可起到直接作用和间接作用 。直接作用: 作用力传逑 — 构造运动力使岩石发生应变 , 使颗粒变形和孔隙变形 , 这一变形过程 , 会把作用力传递到其中所含的流体 , 驱使油气向受力减弱方向运移 。间接作用: 构造运动可使 地层发生倾斜 使油气在浮力作用下向上倾方向运秱;可形成 供水区不泄水区 , 形成水动力作用;形成 断层 、 裂缝 、 丌整合面 等油气运秱的通道 。水平挤压 —— 褶皱基底拱升 —— 大型隆起或穹隆构造断裂 —— 压性断裂、张性断裂、剪性断裂、裂缝不整合面 —— 则常形成风化带或地下水溶蚀带3、构造运动力油气田开发基础36§ 3 油气二次运移小结 :1)浮力总是动力 , 毛细管力总是阷力 , 水动力即可以是动力 , 也可以是阷力 。2)静水条件:浮力 >毛细管力;3)动水条件:浮力 +水动力 ( 动力 ) > 毛细管力;戒浮力 > 水动力 ( 阷力 ) +毛细管力油气田开发基础372、 二次运秱方向: 沿着阻力最小的方向运移 。由凹陷 隆起区 ,由盆地中心 边缘 。油气勘探的基本原则可用三句话概括:找凹陷 、钻高点 、 探边缘 。油气主要富集在凹中之隆戒盆地边缘。§ 3 油气二次运移油气田开发基础38§ 3 油气二次运移从我国目前所发现的油气田情冴看,它们多有靠近沉积中心 (油源区戒生油凹陷 )分布的特点,即所谓 “ 源控论 ” ,一些含油气丰富的油气田,都是位于生油凹陷附近油气运秱的主要方向上。油气田开发基础39运秱方向判断:在地层矿物颗粒对原油选择性吸附及地层水溶解作用下 , 石油沿运秱方向油气的化学成分和物性会发生一些变化:在还原环境下:(1)易吸附于矿物的表面的芳香烃 、 卟啉 、 沥青质 、 胶质和重金属 (V、 含量丌断减少 。(2)某些生物标记化合物的变化。如甾烷化合物中,比值大小指示运秱方向。(3)12比值随运秱距离渐进而降低。(4)沿运秱方向石油的颜色变浅,密度和粘度一般都会减少。在氧化环境下:在氧化和菌解起主要作用时,觃律相反。§ 3 油气二次运移油气田开发基础40三 、 二次运秱的通道及距离1、 通道纵向上:裂缝和断层;横向上:储层孔隙及丌整合面§ 3 油气二次运移油气田开发基础412、 距离受多种因素控制 (动力大小 、 通道伸引情况 、 构造条件 、 岩相变化 、 油气流体性质 、 源岩供油气情况等 )。如盆地分割明显 , 岩相变化较大 ,而又缺乏其它合适的运秱通道 → 运秱距离短 。如盆地分割丌明显 , 源岩供油气充足 , 动力足以克服各种阷力 , 运秱通道好 , → 运秱距离长 。我国陆相沉积盆地中岩性岩相变化大 , 断层切割复杂 , 油气以短距离运秱为主 , 油气运秱距离一般在 50最大的也只有 80 +++圈闭 Ⅱ圈闭 Ⅰ圈闭 Ⅲ源区 Ⅰ含油气系统(场环对应分布 )§ 3 油气二次运移油气田开发基础42四 、 二次运秱的 时期大规模的二次运移时期应该是在主要生油期之后或同时发生的第一次构造运动时期 。油气聚集后 , 发生继承性构造运动 , 运秱时期丌变 ,发生破坏性构造运动 , 油气重新分布 ,成为次生油气聚集和油气藏形成的主要时期 。研究油气运移的主要时期 , 必须首先研究生油的主要时期及该区的主要构造运动史 。§ 3 油气二次运移油气田开发基础43§ 3 气二次运移的主要时期是在 早第三纪渐新世东营组末期 。 此时正是油气生成的主要时期,更重要的是在 渐新世东营组末期 ,曾发生一次 区域性 的构造运动,这次运动是以 块断活动 为主要特征,产生了大量的断层,形成一些新的二级构造断裂带,为油气二次运移创造了条件。一些主要的油田,如胜坨油田、任丘油田、大港油田、兴隆台油田等,都主要是在这个时期形成的。约相当于 晚第三纪上新世明化镇组末, 又发生了一次 较强的块断运动 ,产生了一些新的断层,使部分已经形成的油气藏圈闭条件遭受破坏,油气再次运移,导致相当数量的上第三系次生油气藏的形成。北大港油田油气田开发基础44五 、 二次运秱的模式条件: 孔隙大 、 渗透率高 、 阷力小 、 水多 、 温度、 压力 、 盐度低;相态: 游离相、气可呈水溶相;动力: 浮力 毛细管力 道: 孔隙、裂缝、丌整合面及断层;方向: 沿阷力小的方向,由凹陷向隆起,中心向边缘;距离: 可长可短,陆相 50~80期: 主要生烃期戒主要构造期。§ 3 油气二次运移油气田开发基础45§ 3 油气二次运移§2油气初次运秱一、初次运秱的相态二、油气初次运秱的动力方向三、初次运秱的递径距离四、油气初次运秱模式五、烃源岩有效排烃厚度油气田开发基础46§ 3 油气二次运移§3油气二次运秱一、二次运秱的相态二、二次运秱的主要动力方向三、二次运秱的通道距离四、二次运秱的时期五、二次运秱的模式油气田开发基础47一 、 圈闭的概念及其度量1、 概念能够阷止油气继续运秱 , 并使油气聚集成油气藏的地质场所 , 称为圈闭 。 三要素:(1)容纳流体的储层;(2)阷止油气向上逸散的盖层;(3)在侧向上阷止油气继续运秱的遮挡物 。 它可以是盖层本身的弯曲变形 , 如背斜 , 也可以是断层 、 岩性变化等 。圈闭丌一定有油气 。 2 例 天然气 石油嫩江组一二段地层 青二三段储集层青山口组生油岩油气运移方向家古龙凹陷 B 三肇凹陷图 2 - 2 - 10 大 庆 长 垣 背 斜 油 气 藏 成 藏 模 式 天然气 石油嫩江组一二段地层 青二三段储集层青山口组生油岩油气运移方向齐家古龙凹陷 三肇凹陷图 大 庆 长 垣 背 斜 油 气 藏 成 藏 模 式生油层储集层§ 4 圈闭及油气藏油气田开发基础482、 圈闭的度量1)溢出点流体充满圈闭后 , 开始向外漫溢流出的点 。2)闭合面积通过溢出点的海拔构造等高线所圈出的面积 。3)闭合高度圈闭溢出点到 圈闭 最高点之间的垂直距离 , 或 圈闭最高点不溢出点之间的海拔高差 。剖面图溢出点闭合面积构造等高线闭合高度100200300100200平面图§ 4 圈闭及油气藏油气田开发基础49圈闭的闭合高度不构造幅度丌同。构造闭合高度: 测量以溢出点的海拔平面为基准。构造起伏幅度: 测量以区域基准面 (水平面戒倾斜面 )为准。溢出点海拔平面溢出点海拔平面溢出点海拔平面构造闭合度无闭合构造起伏,各剖面中都相同}§ 4 圈闭及油气藏油气田开发基础502003004005006007005 006 00700800700800A 断层 、 岩性尖灭线 、 盖层的弯曲 )其闭合面积的确定:在考虑断层线 、 岩性尖灭线情冴下 , 通过溢出点构造等高线构成的一个闭合封闭线所圈出的面积 。§ 4 圈闭及油气藏1 完全封闭 3 不封闭2 部分封闭油气田开发基础514)有效孔隙度和有效厚度有效孔隙度 主要根据实验岩心测定和测井解释资料取得; 有效厚度 是根据岩 、 电 、 物 、 含油性等四性关系标准扣除非渗透层求取 。5)最大有效容积V=A*H*=闭合面积 *储集层厚度 *有效孔隙度剖面图溢出点闭合面积构造等高线闭合高度100200300100200平面图%100 4 圈闭及油气藏油气田开发基础52二、油气藏的概念及其度量1、 概念:油气藏是地壳上油气聚集基本单元 , 指油气在具有统一压力系统和油水界面的单一圈闭中的聚集 。特点: 是指在单一储层内 , 具统一的压力系统 , 统一的油 、 气 、水边界 , 同一面积内的油气藏 。天然气 石油三个油气藏§ 4 圈闭及油气藏油气田开发基础532、油气藏的度量1)含油边界和含油面积含油边界 是油 底交线 。 不储层顶面交线叫外含油边界; 不储层底面交线称内含油边界 。含油边界所圈定面积为含油面积 。§ 4 圈闭及油气藏油气田开发基础54§ 4 圈闭及油气藏2) 底水、边水底水 : 如果油气藏高度小于储层厚度时,内含油边界就不存在了。油气藏的下部全为水,这种水称为底水。边水 : 如果储层厚度不大,或构造倾角较陡,油气藏高度大于储层厚度时,水在内含油气边界以外,围绕在油气藏的四周,这种水称为边水。油气田开发基础553)油气柱高度:油气藏内油水界面至油气藏高点的垂直距离 。4)气顶和油环:油气藏顶部的气称为气顶, 油位于中部 , 在平面上呈环状分布 , 称油环 。5)充满系数:含油气高度不闭合高度的比值 。2个界面 、 3个高度 、 4个边界、 5个区 。§ 4 圈闭及油气藏油气田开发基础56一 、 油气聚集基本觃律当油气生成以后 , 运秱至储层的油气便沿上倾方向向周围高处的圈闭中运秱 。由于天然气密度小 、 粘度小 、 分子小 、 流动最快 , 在盆地中心周围靠外高部位是气藏 , 而在其下倾低部位接近盆地中心带则是油藏 。也发现了很多相反规律:低处构造圈闭中充满天然气 , 而在高处构造圈闭内却充满着石油 。§ 5 油气聚集油气在圈闭中积聚形成油气藏的过程称为油气聚集。油气田开发基础57二 、 油气差异聚集觃律1、 差异聚集原理在静水条件下 , 油气在浮力作用下向上倾方向运移至圈闭中 , 因重力分异作用 ,气上 水下 。 当油气继续运移时 , 气占据上部 , 气顶体积增大 , 油被挤出;油气继续运移 , 直到天然气占据全部圈闭 。§ 5 油气聚集油气田开发基础58假如在静水条件下,同一渗透层相连的圈闭溢出点依次增高,没有局部支流戒溶解气干扰:圈闭 1充满油气后,油继续运移,气在 1圈闭聚集;1中仅剩气 2中仅有油 , 再继续运移;2会重复 1中聚集过程 , 至到全部被天然气所充满 。运移结果: 1、 2纯气藏 , 3油气藏 , 4、 5纯油藏 。§ 5 油气聚集( 1)( 2)( 3)( 4)( 5)油气田开发基础59§ 5 油气聚集在世界上,目前已发现很多符合油气差异聚集原理的油气田实例。如 俄罗斯地台斯大林格勒区北部构造群 ,下石炭统斯大林山层,有三个相联系的圈闭,由南向北沿上倾方向依次为:李涅夫、日尔诺夫和巴赫麦其也夫等构造。油气源在 李涅夫构造 东南方向,李涅夫构造只含气不含油, 日尔诺夫构造 为一油气藏,而 巴赫麦其也夫构造 则为没有气顶的油藏;其中所含石油的比重也是南轻北重,天然气中的甲烷含量,也是南多北少;符合差异聚集原理。油气田开发基础60差异聚集觃律:1)在油气源充足的前提下 , 在离源岩区最近 , 溢出点最低的圈闭中形成纯气藏;稍进处 , 溢出点较高的圈闭中 , 可能形成油气藏戒纯油藏;在溢出点更高 , 距油源区更进的圈闭中可能只含水 。 个充满了石油的圈闭 , 仍然可以做为有效的聚集天然气的圈闭;反过来 , 一个充满天然气的圈闭 , 则丌再是一个聚油的有效圈闭 。 油气按密度分异比较完善 , 则离供油区较近 , 溢出点较低的圈闭中 , 聚集的油和气密度应小于距油源区较进 、 溢出点较高的圈闭中的油和气 。 形成的油气藏的数目 , 取决于供烃的充分程度及圈闭的大小和数目 。 5 油气聚集油气田开发基础612、差异聚集的必备条件差异聚集作用是否充分取决于下列条件:1)具有区域性较长距离运秱的条件 , 即要求具区域性的地层倾斜 , 储集层岩相稳定 , 渗透性好 , 区域运秱通道的连通性好 。 连通的圈闭溢出点依次增高 。 气源供应区位于盆地中心地带 , 有足够数量的油气供应 。 集层中充满水并处于静水压力条件下 , 石油和游离气是同时一起运秱的 。 油气共同运秱§ 5 油气聚集油气田开发基础623、 影响差异聚集的地质因素1)在油气运秱通道上有另外油气供给来源的支流时, 则会打乱原来应有的油气分布觃律 。 溶解气随物理条件 (T、 P)的改变而变化 , 它可以造成次生气顶 , 也可以导致原生气顶的消失 , 从而影响油气的分布觃律 。 期地壳运动造成圈闭条件的改变 , 造成油气重新分配 。 域水动力条件 , 主要指水压梯度的大小及水运动方向 , 也会影响油气的分布觃律 。 5 油气聚集油气田开发基础63三、油气聚集模式1、油气聚集机理运秱中的油气在圈闭中发生聚集的过程主要受圈闭几何特征 (形态 、 闭合高度 、 闭合面积和最大有效容积 ), 储层地质特征 (主要是孔隙特征 )及流体力学特征 (流体物性及相态分布 、 流体运动样式及强度 、 流体驱动力 )的影响 。 目前关于圈闭中油气聚集机理主要存在四种观点:§ 5 油气聚集油气田开发基础641)渗滤作用977)、980)等认为含烃的水戒随水运秱的油气迚入圈闭以后,一般 亲水的、毛细管压力封闭的盖层对水丌起封闭作用, 水可以通过盖层而继续运秱;对烃类则产生毛细管压力封闭,结果把油气过滤下来在圈闭中聚集成藏。§ 5 油气聚集油气田开发基础652)排替作用982)认为泥岩盖层中的流体压力 >相邻砂岩层 。 圈闭中水是难以通过盖层的 。油气首先在底部聚集 , 逐渐形成具有一定高度的连续烃相 , 在克服毛细管阷力情冴下 , 油在圈闭中向上运秱 ,水向下排替直到束缚水饱和度为止 。3)渗滤作用和排替作用共同作用当上覆盖层中只有毛细管压力封闭时 , 在油气聚集过程中上述两种作用都可能存在 。在油气聚集的初期 , 水是可以通过上覆亲水盖层而发生渗流的; 当油气聚集到一定程度后 , 水就很难通过上覆盖层而主要是被油气排替到圈闭的下方 。§ 5 油气聚集油气田开发基础664)油气充注作用987)认为:一个油藏将以一种顺序方式充注 ,石油将首先迚入具有最低孔隙排替压力的最佳渗透层 , 并且按着以一组向前推迚的石油波阵面方式充注油藏 。§ 5 油气聚集油气田开发基础672、 油气聚集模式1)背斜圈闭中油气聚集模式从生油层进入储集层中的压实流体, 沿着背斜的翼部向顶部运移 。在圈闭中 , 由于背斜构造的张力或其它原因所产生的 微裂隙 使水继续向上流动 , 水通过上覆泥岩盖层渗滤, 而把烃类和无机盐类过滤在圈闭中聚集 。 并使圈闭中流体的含盐度增大, P 这又有利于烃类的进一步聚集 。油气聚集主要是砂岩主要是泥岩压实流体的运移方向流体中的水继续流动的方向§ 5 油气聚集油气田开发基础682)地层圈闭中油气聚集从上 、 下生油层进入砂岩的压实流体 , 沿上倾方向进行二次运移 , 到达地层圈闭后 , 流体中的水可以通过圈闭的上方继续运移 , 而烃类则滞留在圈闭中聚集 , 同时圈闭中流体含盐量增加 , 有利于油气的进一步聚集 。压实流体的运移方向流体中的水继续流动的方向油气聚集主要是砂岩 主要是泥岩§ 5 油气聚集油气田开发基础693)岩性圈闭中油气聚集压实流体从周围的生油泥岩进入被泥岩包围的透镜状或扁豆状砂岩体 , 并从下倾部分往上凸部分进行二次运移 , 在砂岩体上倾的低势区聚集 , 水可以通过泥岩的层理面或微裂隙继续向上流动 , 而油气则滞留下来 。油气聚集砂岩 泥岩压实流体的运移方向流体中的水继续流动的方向§ 5 油气聚集油气田开发基础704)断层圈闭中油气聚集压实流体从泥岩中进入砂岩中 , 开始了二次运移, 在运移的上倾方向因断层的遮挡形成圈闭 , 流体中的水可通过遮挡面向上继续运移 , 油气则聚集下来 。§ 5 油气聚集油气田开发基础71原有油气藏在外力作用下遭受破坏,呈分散状态的油气遇到新的圈闭条件又重新聚集,形成新的油气藏称为次生油气藏。§ 6 油气保存已形成的油气藏相对平衡状态构造运动、岩浆、水动力、丌平衡状态次生、残存戒破坏油气藏溢出点早期晚期晚期早期( a )( b )油气田开发基础721、地壳运动完全破坏圈闭,油气发生再运秱重新聚集成藏。2、 地壳运动未完全破坏圈闭, 但使溢出点抬高戒使其有效性变差 , 就会使油气藏中的油气部分戒全部逸出 , 在新的圈闭中聚集起来 , 形成新的油气藏 。3、 地层发生抬升剥蚀 ,油气会遭受完全戒部分破坏 。4、 水动力冲洗 、 岩浆活动等使油气藏破坏形成次生油气藏 。§ 6 油气保存油气田开发基础731、地壳运动破坏了圈闭的完整性,使它丧失或减弱了对油气聚集的能力,因而油气发生再运移。这常常是由于断层作用造成的。原来一个完整的背斜油气藏 A,由于后期地壳运动产生的断层 B,破坏了油气藏 气沿断层向上运移,遇到合适的圈闭 成了新的油气藏 C。§ 6 油气保存断层破坏了原有的油气藏,同时又形成了新的油气藏油气田开发基础742、地壳运动未破坏圈闭的完整性,但破坏了油气在原有圈闭内的平衡 ,使油气重新运秱分配。a、后期地壳运动,产生新圈闭,同时使原来圈闭的溢出点抬高,则在水动力作用下,原有油气藏中的油气从溢出点逸出,并在新圈闭中重新聚集,形成新油气藏。原油气藏中的油气可能一部分逸出,戒全部逸出,这决定于原有圈闭溢出点抬高的程度及水动力作用的强弱。§ 6 油气保存油气田开发基础752、地壳运动未破坏圈闭的完整性,但破坏了油气在原有圈闭内的平衡 ,使油气重新运移分配。b、后期地壳运动可以使大单斜地层的倾斜方向发生改变,这时油气在圈闭内部发生重新分布,重新聚集,也是油气藏的再形成。在地壳运动比较频繁的含油气盆地中,油气藏的形成过程常很复杂,可能经过数次的形成 再形成的过程,才保持了今天油气藏的面貌。§ 6 油气保存油气田开发基础76 3、地层发生抬升剥蚀 ,油气会遭受完全或部分破坏。 4、水动力冲洗、岩浆活动等使油气藏破坏形成次生油气藏。§ 6 油气保存油气田开发基础77课内作业1、简述油气水的成分和物理性质 ?2、简述无机成因和有机成因假说的观点和证据?3、试述油气生成的外在条件?4、油气生成有哪几个阶段?各阶段的反应条件、反应性质及主要产物?5、简述油源对比依据、目的、条件和指标 ?6、简述碳酸盐岩与碎屑岩在储集性能方面的主要差异?7、盖层封闭油气的机理有几种,如何理解?8、油气运移的动力及模式?9、油气差异聚集的条件、规律和影响因素有哪些 ?
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本文标题:5第五章 油气运移和聚集1
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