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第04章 油气运移与油气藏的形成(01)

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第四章第四章油气运移及油气藏的形成油气运移及油气藏的形成第一节第一节与油气运移有关的基本概念与油气运移有关的基本概念第二节第二节油气初次运移油气初次运移第三节第三节油气二次运移油气二次运移第四节第四节圈闭与油气藏的概念及量度圈闭与油气藏的概念及量度第五节第五节油气藏形成的基本地质条件油气藏形成的基本地质条件第一节第一节与油气运移有关的基本概念与油气运移有关的基本概念一、初次运移与二次运移一、初次运移与二次运移二、油气运移的基本方式二、油气运移的基本方式三、岩石的润湿性三、岩石的润湿性四、四、地层压力、折算压力和测压面地层压力、折算压力和测压面●● 油气运移油气运移 。 ★★★★烃源岩中的烃源岩中的分散状分散状→→运载层运载层(储集层储集层)→→聚集聚集成藏成藏初次运移初次运移的过程。 ★★★★二次运移二次运移一切运移。 ★★★★一、初次运移与二次运移一、初次运移与二次运移还有人把还有人把油油气藏被破坏后气藏被破坏后的油气运移称的油气运移称三次运移三次运移。。沉积物沉积物烃源岩烃源岩储集层储集层有机物有机物干酪根干酪根初次运移初次运移原石油原石油 ,甲烷气甲烷气烃类烃类 (油油 ,气气 )埋藏埋藏油气运移聚集过程示意图油气运移聚集过程示意图油气苗油气苗二次运移二次运移二次二次运移运移烃类烃类(油油,气气)次生油气藏次生油气藏油油气气藏藏渗滤渗滤与与扩散扩散,但两者的条件和效率不同。,但两者的条件和效率不同。与油气运移有关的基本概念与油气运移有关的基本概念2、扩散、扩散过程。该过程在固在固体中进行的速率非常低体中进行的速率非常低,,结果结果使使浓度梯度浓度梯度达到均衡达到均衡。。流体流体中的扩散中的扩散传递速率传递速率与与浓度梯度浓度梯度有关有关。。 (分子相互撞击作永不停止、无规则的运动分子相互撞击作永不停止、无规则的运动 )1、渗滤、渗滤守能量守恒定律;,遵守能量守恒定律;流动方向:流动方向:高机械能处→低机械能处高机械能处→低机械能处;;是一种是一种整体流动方式整体流动方式,在,在流动流动中表现出一定的中表现出一定的相态相态。。二、油气运移的基本方式二、油气运移的基本方式三、岩石的润湿性三、岩石的润湿性1、、润湿性润湿性流体与非润湿流体与非润湿性性流体流体▲▲ 易附着在岩石上的流体易附着在岩石上的流体 ,▲▲ 不易附着在岩石上的流体不易附着在岩石上的流体 。在多种在多种互不混溶的互不混溶的流体流体共存于共存于岩石岩石孔隙中孔隙中时时,,润湿流体润湿流体非润湿流体非润湿流体一种的性质,是一种吸附作用吸附作用。。不同流体与不同岩石会表现出不同的润湿性。不同流体与不同岩石会表现出不同的润湿性。与油气运移有关的基本概念与油气运移有关的基本概念2、影响岩石润湿性的因素、影响岩石润湿性的因素岩石的润湿性:岩石的润湿性:与岩石与岩石矿物组成矿物组成及及流体性质流体性质有关有关。。●● 一般认为,一般认为, 沉积岩沉积岩 多形成于水中,多形成于水中,水是极性分子水是极性分子→→岩石颗粒岩石颗粒多数为水润湿多数为水润湿,,在颗粒表面形成在颗粒表面形成吸附水膜吸附水膜。。●● 对于烃源岩对于烃源岩 ,本身,本身 含有含有 许多亲油的许多亲油的 有机质颗粒有机质颗粒 ,,又能在一定又能在一定条件下条件下生成烃类生成烃类,,因此可认为因此可认为是是部分亲水、部分亲油部分亲水、部分亲油的中间润湿。的中间润湿。四、地层压力、折算压力和测压面四、地层压力、折算压力和测压面2、测压面、测压面::指指同一层位同一层位各点水柱各点水柱顶界面顶界面的连线。的连线。测压面是一个想像的面。测压面是一个想像的面。 ★★★★1、地层压力、地层压力::指地下多孔介质中流体的压力。指地下多孔介质中流体的压力。用于岩层孔隙空间内流体上的压力。 ★★★★也可称为也可称为地层流体压力地层流体压力或或孔隙流体压力孔隙流体压力。。单位单位: 大气压大气压(或或帕帕(N/㎡㎡。。1101325105在在静水条件下静水条件下,,测压面是水平的测压面是水平的;;在在动水条件下动水条件下,测压面是,测压面是倾斜的倾斜的。。单一储集层内的静水压面示意图单一储集层内的静水压面示意图3、折算压力、折算压力点相对于某一基准面的压力;数值上数值上==由由测压面测压面到到折算基准面折算基准面的的水柱高度水柱高度所产生的所产生的压力压力。。 ★★★★水的水的流动方向流动方向::从折算压力高→折算压力低方向从折算压力高→折算压力低方向思考:思考:ⅠⅠ层和层和ⅡⅡ层内部,流体是否可以流动?层内部,流体是否可以流动?若一口井钻穿两层,流体如何流动?若一口井钻穿两层,流体如何流动?第一节第一节与油气运移有关的基本概念与油气运移有关的基本概念油气运移、初次运移、二次运移、油气运移、初次运移、二次运移、地层压力地层压力(孔隙流体压力孔隙流体压力)、折算压力、测压面、折算压力、测压面第二节第二节油气初次运移油气初次运移一、油气初次运移的相态一、油气初次运移的相态二、油气初次运移的动力及方向二、油气初次运移的动力及方向三、油气初次运移的通道三、油气初次运移的通道/途径途径四、初次运移的主要时期及烃源岩有效排烃厚度四、初次运移的主要时期及烃源岩有效排烃厚度第四章第四章油气运移及油气藏的形成油气运移及油气藏的形成一、油气初次运移的相态一、油气初次运移的相态存在水溶相与游离相运移之争存在水溶相与游离相运移之争::●● 游离相运移占主导地位游离相运移占主导地位 (被越来越多的人承认被越来越多的人承认 )●● 溶于水而呈溶于水而呈 水溶相水溶相 、溶于气而呈、溶于气而呈 气溶相气溶相居居次要地位次要地位石油石油的初次的初次运移运移天然气天然气的初次的初次运移运移●● 主要有主要有 水溶相水溶相 和和 游离相游离相 (气相气相 )运移运移●● 某些条件下,某些条件下, 气溶于油中气溶于油中 (油溶相油溶相 )运移运移油气在地下究竟呈什么相态进行初次运移油气在地下究竟呈什么相态进行初次运移,,取决于取决于::●● 烃源层的烃源层的 岩石类型岩石类型 和和 组构组构 特点;特点;●● 埋藏埋藏 深度深度 ,以及,以及 地层地层 温度温度 和和 压力压力 ;;●● 孔隙度大小孔隙度大小 及及 孔隙水多少孔隙水多少 ;;●● 有机质类型有机质类型 及其及其 生烃量生烃量 和生烃和生烃 性质性质 等等 多种因素多种因素 。。一、油气初次运移的相态一、油气初次运移的相态油气初次运移的相态演化油气初次运移的相态演化因此,因此,不同地区不同地区、、不同岩性不同岩性、、不同深度不同深度情况下,情况下,油气运移的油气运移的相态不同相态不同。。★★★★●● 低成熟阶段低成熟阶段 隙度较大,埋深较浅,孔隙度较大, 地层水地层水 较多较多 ,,生烃量较少,油气的初次运移以生烃量较少,油气的初次运移以水溶相运移水溶相运移最有可能最有可能。。对于泥质烃源岩而言对于泥质烃源岩而言●● 生凝析气阶段生凝析气阶段 溶油相运移气溶油相运移 ,, 气气 为载体为载体 。。●● 过成熟阶段过成熟阶段 —主要生成天然气,以主要生成天然气,以 游离游离 气相气相 运移。运移。●● 生油高峰阶段生油高峰阶段 气大量生成,油气油气主要主要以以游离相运移游离相运移,,气体气体多溶于油中多溶于油中油气初次运移过程中的可能相态油气初次运移过程中的可能相态 (据(据 978) 第二节第二节油气的初次运移油气的初次运移一、油气初次运移的物理状态一、油气初次运移的物理状态二、油气初次运移的动力及方向二、油气初次运移的动力及方向1、正常压实产生的剩余流体压力、正常压实产生的剩余流体压力2、欠压实作用产生的异常高压、欠压实作用产生的异常高压3、蒙脱石脱水作用、蒙脱石脱水作用4、流体热增压作用、流体热增压作用5、有机质的生烃作用、有机质的生烃作用6、渗析作用、渗析作用7、、胶结和重结晶作用胶结和重结晶作用8、、其他作用其他作用三、油气初次运移的通道三、油气初次运移的通道/途径途径四、初次运移的主要时期及烃源岩有效排烃厚度四、初次运移的主要时期及烃源岩有效排烃厚度压实作用是沉积物最重要的成岩作用之一。压实导致压实作用是沉积物最重要的成岩作用之一。压实导致孔孔隙水隙水排出排出,,孔隙度孔隙度减少减少,岩石,岩石体密度体密度增加增加。。●● 某一地层中流体压力为某一地层中流体压力为 静水压力时静水压力时 ,称,称 压实平衡压实平衡 。。1、、正常压实产生的剩余流体压力正常压实产生的剩余流体压力●● 接受新沉积接受新沉积 ,新的沉积负荷使孔隙体积进一步缩小,,新的沉积负荷使孔隙体积进一步缩小,在变化的瞬间,在变化的瞬间,孔隙流体要承受部分上覆负荷压力孔隙流体要承受部分上覆负荷压力,使孔,使孔隙流体隙流体产生了超过静水压力的剩余压力产生了超过静水压力的剩余压力。。在在剩余压力作用下,孔隙内流体排出剩余压力作用下,孔隙内流体排出;;排出一定量后,流体压力排出一定量后,流体压力恢复为恢复为静水压力静水压力。。静止状态静止状态流体不流动流体不流动流体在流体在垂向上垂向上由深部由深部向浅部运移;在向浅部运移;在横向横向上上,由比较厚的点向比,由比较厚的点向比较薄的点运移。较薄的点运移。这种这种厚度变化厚度变化现象常现象常出现于出现于由盆地中心向盆由盆地中心向盆地边缘的过渡带地边缘的过渡带,因,因此,压实流体此,压实流体多从多从盆地盆地中心中心向向盆地边缘运移盆地边缘运移。。在楔状沉积物负荷下压实流体在楔状沉积物负荷下压实流体的排出方向的排出方向(据据977)厚度在横向上存在变化的情况厚度在横向上存在变化的情况流体运移方向:流体运移方向:在在砂泥岩互层剖面砂泥岩互层剖面中,中,压压实使泥岩孔隙度减小得比砂实使泥岩孔隙度减小得比砂岩快岩快,即,在相同负荷下,即,在相同负荷下泥泥岩比砂岩排出流体多岩比砂岩排出流体多→泥岩→泥岩孔隙流体所产生的孔隙流体所产生的瞬间剩余瞬间剩余压力比砂岩的大压力比砂岩的大→→流体的运流体的运移方向是由页岩到砂岩移方向是由页岩到砂岩。而。而砂岩中的流体只能在砂岩层砂岩中的流体只能在砂岩层中做侧向运移。中做侧向运移。砂泥岩互层砂泥岩互层剖面:剖面:砂泥岩互层剖面中压实流体的运移方向砂泥岩互层剖面中压实流体的运移方向综上所述,对于一个碎屑岩沉积盆地,流体运移方向:综上所述,对于一个碎屑岩沉积盆地,流体运移方向:●● 微观上微观上 ,, 压实流体总是压实流体总是 泥岩泥岩 →→ 砂岩砂岩 ;;●● 宏观上宏观上 ,, 流体总是流体总是 深部深部 →→ 浅部浅部 、、 盆地中心盆地中心 →→ 边缘边缘 。。★★ 注意注意 :: 不同岩性的压实特征不同,不同岩性的压实特征不同,①①碳酸盐岩碳酸盐岩容易发生胶结作用,容易发生胶结作用,压实作用压实作用影响较小影响较小;;②②不同压实阶段不同压实阶段对不同岩性的对不同岩性的压实程度不同压实程度不同,,如,如,压实早期压实早期对泥岩的对泥岩的影响影响较较对砂岩对砂岩的的更显重要更显重要。。2、、欠压实作用产生的异常高压欠压实作用产生的异常高压泥质岩类在压实过程中由于压实流体排出受阻或来不泥质岩类在压实过程中由于压实流体排出受阻或来不及排出,及排出,导致导致孔隙流体压力>相应静水压力孔隙流体压力>相应静水压力。。孔隙压力孔隙压力超过超过泥岩的泥岩的承受强度承受强度时,则时,则泥岩泥岩出现出现破裂破裂,,从而使超压从而使超压流体通过微裂缝涌出流体通过微裂缝涌出。。正常压实及正常压实及欠压实带中流体的排出方向欠压实带中流体的排出方向 (据(据 蒙脱石是一种蒙脱石是一种膨胀性粘膨胀性粘土土,,结构水较多结构水较多,这些水份,这些水份按体积计算可占整个矿物的按体积计算可占整个矿物的50%,按重量计可占,按重量计可占22%。。这些结构水这些结构水在压实和热力在压实和热力作用下作用下会有会有部分甚至全部成部分甚至全部成为孔隙水为孔隙水,这些新增的流体,这些新增的流体必然排挤孔隙内原有流体,必然排挤孔隙内原有流体,从而起到排烃作用。从而起到排烃作用。3、蒙脱石脱水作用、蒙脱石脱水作用膨胀型粘土膨胀型粘土 (蒙脱石蒙脱石 )向非膨胀型粘向非膨胀型粘土土 (伊利石伊利石 )转化曲线转化曲线 (据978)在蒙脱石脱水过在蒙脱石脱水过程中,矿物性质程中,矿物性质随之改变,最终随之改变,最终蒙脱石蒙脱石 转变为伊转变为伊利石利石 。。蒙脱石脱水与流体异常压力的关系蒙脱石脱水与流体异常压力的关系 (据据 984)该该两口井两口井的地层压力突变带的地层压力突变带均位于均位于蒙脱石蒙脱石转化带内转化带内。。静岩压力静岩压力 上覆上覆 岩柱岩柱 /土柱土柱 的压力的压力 );地静压力地静压力 上覆沉积物重量造成的压力。地温梯度地温梯度是是25℃℃/:压力=压力=0时,时,水的比容水的比容1力=80容,10%。。4、流体热增压作用、流体热增压作用当埋藏加深当埋藏加深,泥岩可压实比,泥岩可压实比例减小,例减小,压实作用压实作用对流体运移对流体运移的的贡献贡献减小减小。但是,。但是,水随温度水随温度增加而膨胀增加而膨胀::水的压力水的压力 密度密度 (比容比容 )的关系曲线的关系曲线 (据据 978)正常压力带的三个地温梯度正常压力带的三个地温梯度情况下,水的比容与深度关系情况下,水的比容与深度关系(据据 978) / /℃℃/100m 约约7%℃℃ /100同地区,地温梯度不同地温梯度不同,,水的水的膨胀情况也不同膨胀情况也不同。例如,。例如,在在20000096m)深度:深度:干酪根成熟后能形成大量油气干酪根成熟后能形成大量油气(包括水包括水)。干酪根所形。干酪根所形成的油气成的油气(包括水包括水)的的体积大大超过原干酪根本身的体积体积大大超过原干酪根本身的体积,这些不断新生的流体进入孔隙中,必然不断排挤孔隙,这些不断新生的流体进入孔隙中,必然不断排挤孔隙已存在的流体,驱替原有流体向外排出。已存在的流体,驱替原有流体向外排出。5、有机质的生烃作用、有机质的生烃作用当流体不能及时排出时当流体不能及时排出时,则会导致孔隙流体压力增,则会导致孔隙流体压力增大,出现大,出现异常压力排烃作用异常压力排烃作用。。一、初次运移的一、初次运移的的动力及方向的动力及方向6、渗析作用、渗析作用渗析作用示意图渗析作用示意图溶液溶液的的盐度越高盐度越高蒸汽压力蒸汽压力越低越低,,水的水的活动性也越低活动性也越低。。因此,水体由因此,水体由低盐度、高活动性低盐度、高活动性的地方的地方流向流向高盐度、低活动性高盐度、低活动性的地的地方,形成方,形成渗透流渗透流;;直到直到浓度差浓度差消失消失为止。为止。含盐量含盐量差别差别越大越大,,产生的产生的渗透压差渗透压差也也越大越大。。一、初次运移的一、初次运移的的动力及方向的动力及方向砂泥岩间互层层组中,泥岩的孔隙度、流体压力砂泥岩间互层层组中,泥岩的孔隙度、流体压力和孔隙水含盐量的分布曲线和孔隙水含盐量的分布曲线 (据据 978) 7、、胶结和重结晶作用胶结和重结晶作用●● 能使能使 孔隙度降低孔隙度降低 ,, 流体流体 得以排出得以排出 ;;●● 由于孔隙度降低,堵塞排液通道,导致由于孔隙度降低,堵塞排液通道,导致 流体流体 排出排出不畅不畅,可产生,可产生异常压力异常压力或或加剧加剧原有的原有的异常压力异常压力,最终,最终导致导致岩石破裂岩石破裂而而排烃排烃。。种作用更为重要,被认为是碳酸盐岩烃来说,这种作用更为重要,被认为是碳酸盐岩烃源岩源岩初次运移初次运移的的有效动力有效动力。。构造应力、毛细管力、构造应力、毛细管力、扩散作用扩散作用等。等。8、其他作用、其他作用构造应力构造应力:使岩石:使岩石产生微裂缝产生微裂缝,,有利于有利于吸附烃吸附烃的解的解吸吸;另外,构造;另外,构造应力应力传递至传递至孔隙流体孔隙流体,促使流体运移。,促使流体运移。毛细管力毛细管力:在源岩层与储层的界面处表现为:在源岩层与储层的界面处表现为动力动力??扩散作用扩散作用:指由于:指由于浓度差浓度差而产生的而产生的分子扩散分子扩散。。扩散作用扩散作用适合于适合于低碳数烃低碳数烃,尤其对,尤其对气态烃气态烃具有更重要的具有更重要的意义。意义。一、初次运移的一、初次运移的的动力及方向的动力及方向9、烃源岩排烃动力演变、烃源岩排烃动力演变▲▲ 中-浅层深度中-浅层深度 ,, 压实作用压实作用 为主要动力;为主要动力;▲▲ 中-深层深度中-深层深度 ,以,以 异常压力异常压力 为为 主要动力主要动力 ,由于油气大,由于油气大量生成主要发生在中量生成主要发生在中深层,故异常压力异常压力显得更为重要。显得更为重要。促使初次运移的促使初次运移的动力多种多样动力多种多样。。烃源岩的烃源岩的不同不同演化阶段演化阶段,主要排烃,主要排烃动力不同动力不同异主要受成岩作用及有机质演化程度影响;并将并将导致导致初次运移初次运移通道条件通道条件、、相态相态和和数量数量的的改变改变。。一、初次运移的一、初次运移的的动力及方向的动力及方向埋深埋深/m 温度温度/℃℃有机质热有机质热演化阶段演化阶段油气运移动力油气运移动力0~~1500 10~~60 未未熟熟正常正常压实压实、、渗析渗析、、扩散扩散1500~~400060~~150 成成熟熟正常正常压实-欠压实压实-欠压实、蒙脱、蒙脱石石脱水脱水、有机质、有机质生烃生烃、流、流体体热增压热增压、渗析、扩散、渗析、扩散4000~~7000150~~250 高成熟高成熟气体气体热增压热增压、扩散、扩散泥质烃源岩不同阶段的排烃动力泥质烃源岩不同阶段的排烃动力 (据张厚福(据张厚福 1999))第二节第二节油气的初次运移油气的初次运移二、油气初次运移的动力及方向二、油气初次运移的动力及方向1、正常压实产生的剩余流体压力、正常压实产生的剩余流体压力2、欠压实作用产生的异常高压、欠压实作用产生的异常高压3、蒙脱石脱水作用、蒙脱石脱水作用4、流体热增压作用、流体热增压作用5、有机质的生烃作用、有机质的生烃作用6、渗析作用、渗析作用7、、胶结和重结晶作用胶结和重结晶作用8、、其他作用其他作用9、烃源岩排烃动力演变、烃源岩排烃动力演变三、油气初次运移的通道三、油气初次运移的通道三、油气初次运移的通道三、油气初次运移的通道●● 通道的通道的 类型、大小、性质、形成时期、分布特征类型、大小、性质、形成时期、分布特征等将等将影响影响烃类运移的烃类运移的相态相态、、数量数量、、时期时期及及效率效率。。●● 初次运移的初次运移的 主要通道主要通道 包括:包括:1、、较大孔隙和微层理面较大孔隙和微层理面段的主要运移途径;2、、构造裂缝、断裂构造裂缝、断裂次运移的重要通道;3、、微裂缝微裂缝 过成熟阶段过成熟阶段 主要运移途径主要运移途径 (蓄压-破裂-排烃蓄压-破裂-排烃 );;4、、有机质或干酪根网络有机质或干酪根网络次运移的,初次运移的良好通道良好通道。。第二节第二节油气初次运移油气初次运移一、油气初次运移的物理状态一、油气初次运移的物理状态二、油气初次运移的动力及方向二、油气初次运移的动力及方向三、油气初次运移的通道三、油气初次运移的通道四、初次运移主要时期和烃源岩有效排烃厚度四、初次运移主要时期和烃源岩有效排烃厚度1、初次运移的主要时期、初次运移的主要时期2、烃源岩有效排烃厚度、烃源岩有效排烃厚度初次运移的时期初次运移的时期主运移期主运移期源岩成岩作用、有机质演化、有机质演化、油气运移相态及排烃油气运移相态及排烃等条件等条件的的制约制约,,油气油气初次运移初次运移必定存在必定存在一个一个主要时期主要时期。。1、初次运移的主要时期、初次运移的主要时期●● 确定确定 主运移期主运移期 应应 综合分析综合分析 ::烃类烃类生成时期生成时期、、运移相态运移相态及及排烃动力排烃动力条件等条件等。。泥质岩沉积物的压实、成岩、生烃过程泥质岩沉积物的压实、成岩、生烃过程压实阶段压实阶段 埋深埋深 /m 地层温度地层温度 /℃℃ 孔隙度变化孔隙度变化有机质热有机质热演化阶段演化阶段初期压实初期压实 未未 熟熟成成 熟熟高成熟高成熟-过成熟-过成熟晚期压实晚期压实重结晶阶段重结晶阶段<<1500 1500~~3000>>300080%→→30%10~~60 60~~100 30%→→10%>>100 <<10%对石油而言,在有机质对石油而言,在有机质成熟阶段成熟阶段,,生油量大生油量大、、油相运油相运移移为主,同时由于为主,同时由于压实作用压实作用、、粘土矿物脱水粘土矿物脱水、、流体热增流体热增压作用压作用、、烃类生成作用烃类生成作用等排烃的等排烃的良好动力条件良好动力条件。。2、烃源岩有效排烃厚度、烃源岩有效排烃厚度烃源岩所生成的油烃源岩所生成的油气,由于气,由于受到各种因素受到各种因素制约制约(例如例如源岩厚度源岩厚度大大小、小、渗透率高低渗透率高低、、排烃排烃动力动力大小等大小等),,烃源岩烃源岩中中排烃是不均匀的排烃是不均匀的,只,只有在有在一定厚度范围内一定厚度范围内才才能能有效排烃有效排烃。。阿尔及利亚阿尔及利亚 储集层上覆页岩生油层中储集层上覆页岩生油层中烃类、胶质、沥青质含量烃类、胶质、沥青质含量 分布图分布图(据(据 1971))有效排烃厚度有效排烃厚度厚度。一般认为,一般认为,烃源岩烃源岩有效排烃有效排烃厚度厚度为为10~~30m。。((1978;;1978))王捷等,王捷等,对东营凹陷对东营凹陷沙三段烃源岩沙三段烃源岩单层厚度单层厚度(研究认为,的研究认为,进入成熟门限的烃源岩进入成熟门限的烃源岩::●● 向向 上排烃上排烃 有效厚度有效厚度 为为 排油效率排油效率 ;●● 向向 下排烃下排烃 有效厚度有效厚度 为为 4m,, 排油效率排油效率 ;以以向上排烃向上排烃为主为主。。2、烃源岩有效排烃厚度、烃源岩有效排烃厚度第四章第四章油气运移及油气藏的形成油气运移及油气藏的形成第一节第一节与油气运移有关的基本概念与油气运移有关的基本概念第二节第二节油气初次运移油气初次运移一、油气初次运移的物理状态一、油气初次运移的物理状态二、油气初次运移的动力及方向二、油气初次运移的动力及方向三、油气初次运移的通道三、油气初次运移的通道四、四、油气初次运移主要时期和有效排烃厚度油气初次运移主要时期和有效排烃厚度第三节第三节油气二次运移油气二次运移第三节第三节油气二次运移油气二次运移一、油气二次运移的相态及临界饱和度一、油气二次运移的相态及临界饱和度二、二次运移的动力和阻力二、二次运移的动力和阻力三、油气二次运移的通道和方向三、油气二次运移的通道和方向四、油气二次运移的主要时期和距离四、油气二次运移的主要时期和距离二次运移是初次运移的继续,两者是连续的过程二次运移是初次运移的继续,两者是连续的过程一、油气二次运移的相态及临界饱和度一、油气二次运移的相态及临界饱和度●● 石油石油 以游离相运移的以游离相运移的 有利因素有利因素 ::①①储集层有较大的孔径和孔隙空间,储集层有较大的孔径和孔隙空间,孔隙条件允许孔隙条件允许;;②②储集层的孔隙直径较大,储集层的孔隙直径较大,毛细管阻力小毛细管阻力小;;③③油在圈闭中的聚集表现为油相,油在圈闭中的聚集表现为油相,无需相态转换无需相态转换。。对于对于天然气天然气也是如此也是如此。。因此,因此,游离相游离相为油气二次运移的为油气二次运移的最主要相态最主要相态。。第三节第三节油气二次运移油气二次运移●● 石油石油 以以 水溶相水溶相 和和 气溶相气溶相 运移运移 进入进入 运载层运载层 后后 ,,由于温度、压力降低,盐度增高等由于温度、压力降低,盐度增高等条件变化条件变化,石油在,石油在水和气中水和气中的的溶解度降低溶解度降低→→游离相游离相→→慢慢慢慢聚集聚集成大小不成大小不等的等的油珠油珠→继续二次运移→继续二次运移。。●● 天然气天然气 水溶相水溶相 在初次运移中在初次运移中 很重要很重要 ,在二次运移中,在二次运移中由于由于周围环境的变化周围环境的变化,,水溶相水溶相产生产生许多变化许多变化::▲▲ 进入输导层后进入输导层后 水量增加水量增加 ,, 水溶相水溶相 继续存在继续存在 ;;▲▲ 由于由于 温度、压力和盐度温度、压力和盐度 等因素等因素 变化变化 的影响,的影响, 使使 部分部分天然气天然气从水中出溶从水中出溶变成变成游离相游离相→→微小孤立微小孤立气泡气泡→→在运移通道中在运移通道中微聚集微聚集→→继续运移继续运移。。●● 天然气天然气 在输导层中呈在输导层中呈 扩散相运移扩散相运移 ::是不同于液态石油运移的最大特征。是不同于液态石油运移的最大特征。只要只要存在存在浓度差异浓度差异,天然气的,天然气的分子扩散分子扩散就就可以发生可以发生 。。特别是在流体特别是在流体渗流停滞渗流停滞或在聚集或在聚集圈闭状态圈闭状态下,下,天然气的天然气的扩散相运移扩散相运移更为重要更为重要●● 综上所述综上所述 ,, 油、气二次运移的相态油、气二次运移的相态 可归纳为:可归纳为:石油石油主要呈:主要呈:游离相游离相,也可有水溶相、气溶相。,也可有水溶相、气溶相。天然气天然气呈:呈:游离相游离相、、水溶相水溶相、、油溶相油溶相、、扩散相扩散相。。油气二次运移的相态油气二次运移的相态2、油气二次运移的临界饱和度、油气二次运移的临界饱和度油气要以油气要以游离相游离相在运载层中运移在运载层中运移必须达到必须达到或或超过超过其其临临界饱和度界饱和度。关于油、气二次运移的临界饱和度大小,不。关于油、气二次运移的临界饱和度大小,不同学者研究的同学者研究的结果不尽相同结果不尽相同,但,但差别不大差别不大。。●● 石油:石油: 对于对于 大多数运载层大多数运载层 油相油相 发生发生 二次运移二次运移 的的 临临界饱和度界饱和度为为10%~~30%比较适合。比较适合。●● 天然气天然气 :非润湿相的气饱和度要达到:非润湿相的气饱和度要达到 5%~~ 10%时才时才能产生能产生气相运移气相运移(或或10%以上以上)。。油气以油气以不同相态不同相态进行二次运移将具有进行二次运移将具有不同的阻力不同的阻力。。●● 油气以油气以 游离相运移时游离相运移时 :其阻力主要是::其阻力主要是:毛细管压力毛细管压力和和与岩石颗粒间的与岩石颗粒间的吸附力吸附力;; ★★★★●● 以以 水溶相运移时水溶相运移时 :主要来自:主要来自 水水 与与 孔隙内壁孔隙内壁 的的 摩擦力摩擦力 ;;●● 以以 分子扩散运移时分子扩散运移时 :主要:主要 来源于来源于分子间分子间以及以及分子分子与与孔隙内壁孔隙内壁间的间的碰撞碰撞;;●● 在一定的地层条件下,在一定的地层条件下, 浮力浮力 也可表现为阻力。也可表现为阻力。第三节第三节油气二次运移油气二次运移二、油气二次运移的动力和阻力二、油气二次运移的动力和阻力1、二次运移的阻力、二次运移的阻力油气在储集层中运移时的毛细管阻力油气在储集层中运移时的毛细管阻力(据据 1975) 隙半径;毛细管力毛细管力二次运移主要是二次运移主要是非润湿相的油气排替非润湿相的油气排替储层中储层中润湿相水润湿相水的过程的过程就就必须必须克服克服毛细管力毛细管力。。⑵⑵吸附力吸附力●● 吸附吸附 与 固体分子固体分子 之间作用之间作用 的一种的一种 界面现象界面现象 。。●● 影响因素影响因素 :: 岩石的岩石的 岩性岩性 、、 矿物组成矿物组成 、、结构结构、、粒度粒度及及烃类性质烃类性质等。等。▲▲ 油气与岩石颗粒油气与岩石颗粒 接触的接触的 两相界面越大两相界面越大 ,吸附作用越,吸附作用越强,强,吸附量吸附量就就越多越多。。泥质烃源岩泥质烃源岩较粗碎屑储集岩的具较粗碎屑储集岩的具有更大的有更大的吸附力吸附力,烃源岩中因吸附而残留的油气比粗碎屑储集岩多。,烃源岩中因吸附而残留的油气比粗碎屑储集岩多。▲▲ 烃类的吸附性还烃类的吸附性还 与烃类与烃类 性质和分子结构性质和分子结构 有关有关 ,,一般来说,随一般来说,随分子量增大分子量增大吸附能力也吸附能力也增加增加,,正构体烃正构体烃比异构体烃的比异构体烃的吸附能力大吸附能力大。。次运移的动力有:,二次运移的动力有:浮力浮力、、水动力水动力、、构造应力构造应力、、分子扩散力分子扩散力和和分子渗透力分子渗透力等,对于不等,对于不同的流体类型和相态具有不同的动力作用机制。同的流体类型和相态具有不同的动力作用机制。第三节第三节油气二次运移油气二次运移2、油气二次运移的动力、油气二次运移的动力⑴⑴浮力浮力于在地层条件下,由于油、气、水油、气、水存在存在密度密度差差,因此游离相的油、气将受到浮力的作用,浮力大小,因此游离相的油、气将受到浮力的作用,浮力大小与油气密度和体积有关。与油气密度和体积有关。如,如,油相的浮力:油相的浮力:()= ρρ集层储集层)后,后,●● 首先首先 储存在储存在 底部底部 →→ 逐渐由逐渐由 分散状分散状 汇集成汇集成 块状块状 ,成,成为具有为具有一定体积的一定体积的油气体油气体。。●● 静水条件下,当静水条件下,当 聚集聚集 的的 体体积足够大积足够大,其产生的,其产生的浮力浮力足足以克服以克服毛细管阻力毛细管阻力时,油气时,油气体才体才开始垂直上浮开始垂直上浮,并逐渐,并逐渐到达到达运载层运载层顶部顶部。。如果把如果把石油体积石油体积得到,可得到石油石油上浮上浮的的临界高度临界高度(:)11(2ρρσ−−=油气所受油气所受浮力的大小浮力的大小与其与其密度密度和和温压条件温压条件有关有关,,●● 油气与水的油气与水的 密度差越大密度差越大 ,, 浮力越大浮力越大 ,越易上浮。,越易上浮。在在相同相同水环境和油气柱高度水环境和油气柱高度下,下,气气所受浮力所受浮力作用要作用要大于大于油油。。●● 油、气运移油、气运移 所需要的所需要的 临界高度临界高度 也也 不同不同 。。●● 地层倾斜地层倾斜 情况下,油情况下,油气在聚集气在聚集达临界高度达临界高度时,时,将在浮力作用下继续向上将在浮力作用下继续向上倾方向运移,直至圈闭聚倾方向运移,直至圈闭聚集起来。集起来。浮力沿浮力沿上倾方向上倾方向的分力的分力为为( ) αρρ ●● 连续油块的体积连续油块的体积 ;; ●● 油水密度差油水密度差 ;;●● 储集层的倾角储集层的倾角 易运移。倾角越陡,越易运移。⑵⑵水动力水动力油气进入储集层后与水油气进入储集层后与水共同构成共同构成孔隙流体孔隙流体,水的流动必,水的流动必然对油气产生影响,然对油气产生影响,特别是对于特别是对于水溶相水溶相的的油气油气。。▲▲ 压实水流压实水流 的流动方向:的流动方向: 从盆地中心向盆地边缘从盆地中心向盆地边缘 ;;▲▲ 地表渗水地表渗水 的方向:的方向: 从盆地边缘露头区向盆地内部流动从盆地边缘露头区向盆地内部流动 ;;▲▲ 局部地区或局部构造局部地区或局部构造 :水的流动可以沿水平地层作:水的流动可以沿水平地层作 水平水平运动运动,也可以沿倾斜地层向,也可以沿倾斜地层向下倾下倾或沿或沿上倾方向运动上倾方向运动。。★★水动力水动力在油气运移过程中的作用在油气运移过程中的作用要看要看水流动方向水流动方向与与油气浮力方向油气浮力方向是否一致是否一致而定。而定。2、油气二次运移的动力、油气二次运移的动力在水平地层情况下在水平地层情况下,水动力与浮力垂直,油,水动力与浮力垂直,油(气气)体体上浮至输导层顶部被盖层所封闭后,上浮至输导层顶部被盖层所封闭后,如果如果水动力水动力>>毛细管阻力毛细管阻力时,时,油气沿水动力方向运移油气沿水动力方向运移。。在在地层倾斜情况下地层倾斜情况下,水动力作用有,水动力作用有两种情况两种情况,,阻力阻力和和动力动力,,背斜地层中水动力与浮力的配合情况及油气运移方向背斜地层中水动力与浮力的配合情况及油气运移方向⑶⑶构造应力构造应力 相传递,形成构造应力与孔隙流体压力互相作用、互相传递,形成岩石岩石统一的压力系统统一的压力系统。。构造应力构造应力直接或间接直接或间接为油气二次运移提供动力和通为油气二次运移提供动力和通道,道,主要表现在主要表现在三个方面三个方面::●● 作为二次运移的作为二次运移的 直接驱动力直接驱动力 ;;●● 促使岩层促使岩层 变形或变位变形或变位 ,,为为浮力作用浮
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本文标题:第04章 油气运移与油气藏的形成(01)
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