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侯贵廷-石油地质学-3 运移 39页
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    • 1、第三讲 油气运移及成藏,石油和天然气在地壳内的任何移动,都称为油气的运移。 油气运移可以导致石油和天然气的聚集,油气藏的形成;同样,也正是油气运移可以导致石油和天然气的分散,已形成的油气藏的破坏。 石油和天然气的运移,是它们在生油层中生成之后就开始的;所以,油气运移是油气生成过程的继续。在生油岩中生成的、呈分散状态的油气,经过初次运移进入储集层中;在储集层中,又经过二次运移,进入具有圈闭条件的地方聚集起来而形成油气藏。已经形成的油气藏,可以由于圈闭条件的改变,或其他原因而遭到破坏,使得油气重新运移;并可能在新的圈闭中再聚集,造成一个新油气藏的再形成;或者是流失地表,遭到完全破坏。 油气运移问题要研究的内容很多,但是最基本的内容应该是油气在运移当中的物理状态、运移方式、促使油气运移的动力因素、油气在生油层中进行初次运移的机理、油气在储集层中所进行的二次运移过程,以及运移的时期、方向、规模等等。,第二节 石油和天然气的初次运移 在生油层中生成的石油和天然气,自生油层向储集层中的运移, 称为初次运移。 生油层中生成的石油和天然气,最初是呈分散状态存在于生油层中。要形成有工业价值的油气藏,就必。

      2、须经过运移和聚集的过程,而初次运移在油气藏形成过程中占重要地位。另外,现在有些致密砂岩油气也是初次运移的结果。 一、研究石油的初次运移对石油勘探的实际意义 1 确定生油岩的排烃有效厚度:根据生油岩中烃类含量的分析,可以确定生油岩排烃的有效厚度。 2 根据初次运移的时期确定油气藏形成的主要时期:油气初次运移是油气藏形成的前提。油气初次运移的时期是油气藏形成时间的上限,即油气藏形成的最早时间,在没有初次运移之前,油气藏是不可能形成的,一般发生在生油岩成岩之后。,二、油气初次运移的物理状态和主要运载体 在初次运移中,液态烃类的大部分是以游离的原有相态运移的,只有少量可能是以溶解于水中的方式运移。 可以认为初次运移中,液态烃类主要是以原有的相态与水一起运移。 可以认为,在初次运移中,石油主要是呈自己原有的相态与水一起运移。但是,石油必须在页岩中达到一定的数量,即超过临界的残余油饱和度。 生油岩中大量原生水的运动,对油气初次运移起着极重要的“运载体”作用,特别是承压水的作用。它的作用直接影响和控制油气初次运移的方向和效果。 1这种类型水的运动可以发生在沉积盆地的任何部分,可以是深部,也可以是较浅。

      3、部位; 2这种类型水在小范围内主要运动方向是从页岩或粘土中向砂岩或其他渗透性岩层中运动; 3这种类型水在大范围内运动的主要方向是从沉积盆地的中心向边缘,或从比 较深处向比较浅处运动; 4这种类型水的运动,大部分是发生在过去的地质历史时期,主要是在沉积物压实作用的时期;,三、油气初次运移的主要动力 促使油气初次运动的最重要因素是沉积物中的原生水。 1压实作用 这种情况下,从A阶段到B阶段泥岩的压实作用是从较浅部分到较深部分逐渐加强。 孔隙度则从较浅部分到较深部分逐步减小,需要考虑由于新沉积的l0层所引起的过剩压力。其过剩压计算公式如下:,的含意是一个新沉积层的厚度变化率;而KH和KV是其下伏较老沉积层的渗透率;qH和qv是是指当有新沉积层负荷时,穿过这些较老较深地层运动的流体体积。上面所述的内容是与楔状沉积物有关的流体水平运动和运动。,可得到流体水平方向运动的数量与垂直方运动数量的比例:,砂质沉积物的压实程度则远较泥质沉积物小,其孔隙度变化也很小。 这种压实程度的差异,可以造成不同沉积物的压力差,致使泥岩生油岩中的烃类与水一起在压实过程中,从高压区向低压区运移,从盆地中心向盆地边缘运移,。

      4、从泥质岩生油层中向砂质岩储集层中运移。毫无疑问,压实作用是石油初次运移的重要动力,2水热增压作用: 当泥岩埋藏比较深,其可压实的比例逐渐减小,压实流体的运动地随之减弱。但是,此时地层温度增加,流体发生膨胀,这种膨胀使泥岩内压力增加,促进流体运动。在大多数沉积盆地中,地下温度随埋藏深度的增加而增高,引起流体的这种膨胀,发生热液流体的运动。 由于水热增压作用促使流体运动的方向,是从地温高的地区向地温低的地区运动,即从深处向浅处,从沉积盆地的中心向边缘运移。这个运移方向与由于沉积物压实作用引起的流体运移的方向是相一致的。,3渗透压力的作用: 由于地层中水含盐量的变化,引起渗透压力的不同。在渗透压力的作用下,渗透流体发生运动,促使油气的初次运移。 在很多沉积盆地中,地层水的含盐量随深度和压实作用的增加而增加;这些水的含盐量常常超过海水的含盐量(35000ppm)。 渗透流体运动的方向,是从含盐量低的部分流向含盐量高的部分。 4粘土脱水作用: 在地层的一定深度范围内,粘土岩中的蒙脱石向伊利石转化,在转化过程中释放结合水,并进入粒间孔隙成为自由水。 蒙脱石、伊利石含量突变的深度与泥岩压实突变阶段的。

      5、深度相一致,说明在达到一定深度的温度、压力条件下,蒙脱石向伊利石大量转化,释放出大量的结合水,同时也引起泥岩体积的突变,形成油气初次运移的动力之一。,5毛细管力的作用: 毛细管中液体上升的现象是毛细管力作用的结果。当两种不相混合的液体呈相态接触,或一种液体与一种固体呈相态接触时,在界面上都存在界面张力。在充满油、气、水的岩层中,由于三者对岩石的界面张力不同,润湿程度也就不同。在相界面上,毛细管力指向润湿性小的流体;在一般情况下,水比石油容易润湿岩石,因此,在岩石孔隙中,当油水接触时,界面向水突出,毛细管指向石油。 在一定的地质条件下(温度、压力、矿化度等),油水界面张力变化不大,但是,岩层的岩层变化常常很大,尤其在陆相地层中更为显著,孔隙半径很不均匀,小孔隙的毛细管力比大孔隙要大,因而在大、小孔隙之间形成毛细管压力差F。 这个压差方向指向大孔隙:水的表面张力比石油大,因此,水就能把石油从细小的泥岩孔隙中排挤出来,进入较大的砂岩孔隙中去。所以,当泥岩生油层与砂岩储集层接触时,水能把泥岩生油层中的石油排挤到砂岩储集层中去,促进石油的初次运移。,6甲烷及其他烃类气体的作用: 在有机质被埋藏的。

      6、早期,深度较浅,主要是生成生物化学甲烷;随着埋藏深度的增加,温度、压力增加,热化学作用成为重要因素,有机质在热化学分解作用下,产生大量的液态和气态石油,同时也产生大量的热化学甲烷。这些大量的甲烷既可以是石油初次运移的动力,也可以是石油初次运移的重要“运载体”。,四、油气初次运移的时期 泥质沉积物的压实及成岩过程分成三个阶段。 第一阶段(可称初期压实阶段): 此时泥质沉积物的孔隙度为8030%; 第二阶段(可称中期压实阶段): 进一步压实作用的结果,沉积物的孔隙度逐步减小;该阶段 泥质沉积物的孔隙度为3010%,此时深度超过1500米以上,地温 可高达60100,有机质已成熟,大量向石油烃转化,干酪根开 始生成烃类,并逐渐活跃,达到旺盛时期。 第三阶段(可称后期成岩重结晶阶段): 沉积物形成了完全固结的岩石,该阶段泥质岩孔隙度已比较 小,温度大于100,有机质已成熟过度。在此阶段的前期,干酪 根还向烃类转化,但到后期,石油烃的生成则已衰竭,而主要形 成高温甲烷。,可以认为,石油初次运移的主要时期是第二阶段,即泥质沉积物孔隙度为3010%的时候,这个阶段是石油烃类大量生成的时间,也是孔隙水。

      7、(包括其他原生水)较大量排出的时期,而其他阶段都不能同时具备这两个有利条件。如在第一阶段,虽然孔隙水可以大量排出,但是,大量的石油烃类尚未生成。在第三阶段,由于孔隙度过小,而且缺乏足够的孔隙水的排出条件,石油运移将是困难的。 石油烃类的初次运移,主要发生在泥质岩孔隙度为3010%的时期,起决定作用的因素之一,是压实作用。另外,干酪根生成石油烃的必要条件是温度,其生油有利的温度范围是60100。 总之,若沉积盆地石油初运移的主要时期,与石油烃生成的主要时期是一致的,则形成大油藏的可能性就大,该盆地的含油气远景就大。,第三节 石油和天然气的二次运移 石油和天然气进入储集层以后的一切运移,都称之为二次运移。它包括油气在储集层内部的运移,以及油气沿断层或不整合面等通道所进行的运移,也包括已经形成的油气藏而由于圈闭条件的改变,引起油气藏的破坏,造成油气重新分布的运移。 一、油气二次运移的主要动力 石油和天然气在二次运移中,可沿着地层孔隙通道或层理作侧向运移,也可以通过各种断层、裂缝穿过地层层面作垂向运移,既可在一个油田范围内进行局部运移,也可在沉积盆地范围内进行区域运移。,油气进行二次运移的主要。

      8、动力是如下三个方面: 1构造运动力: 都会在岩层内部表现出大小和方各异的应力活动,在不同的地质条件下,它可能表现为压应力、张应力或剪应力等各种应力;并驱使沉积物中所含流体发生运移。 在沉积盆地里构造运动力可以形成褶皱、断裂以及各种不整合。背斜、向斜相间,地层发生倾斜,形成供水区和泄水区。油气沿倾斜的地层发生运移,从油源区运移至聚集区,从一个构造运移到另一个构造等等。各断层和裂缝可将岩层中各种原生孔隙、次生孔隙连通,形成运移通道。不整合面则常形成风化带或地下水溶蚀带,同样是油气二次运移的良好通道。 构造运动力也能直接促使油气运移。驱使油气从高压区向低压区运移。,2水压力: 当沉积物紧结成岩后,在碎屑和碳酸盐岩中,由于地静压力主要为岩石矿物颗粒的支架结构所承担,故在储集层内,地层压力基本是由地层孔隙内流体重量所引起的。储集层内所含流体以水为主,油气受水压力而运移。所以,油气进入储集层后,所受地层压力的主要来源不再是地静压力,而是水压力。 在动力水压力作用下,石油和天然气随地下水一起运移, 可呈下列方式: a.油气呈溶解状态 b.油气呈分子团或油珠状随水运移 c.油气呈大片存在时,3浮力: 。

      9、天然气和石油都比水轻,当油气进入饱含水的储集层后,气、油、水就会按照其密度的大小不同而进行分异。天然气最轻,居上部;水最重,居下部,石油则居中。由于地壳运动的影响,地层的产状由水平变成倾斜,更有利于浮力发挥作用,促使油气发生分异,使油气向上移运的力,称为浮力。 在浮力作用下,油滴开始上浮运移的临界厚度Z。 油滴超过这个临界高度则开始运移,否则,将停止运移。,欲正确信识自然界中的油气是如何在各种天然动力的作用下进行运移的,就必须结合各地区的具体地质条件、沉积条件、构造条件以及其地质发展历史,进行具体的分析。在沉积盆地内形成高压区和低压区,供水区和泄水区,从而使各种动力活跃,促使油气运移。当油气从生油层进入储集层发生初次运移阶段,地静压力起主导作用,毛细管力也颇重要。而在生油层成岩以后,油气沿着储集层,不整合面和断裂带发生二次运移阶段,水压力和浮力常为主要动力,但是,在储集层岩性变化大,孔隙性和渗透性很差,倾角又平缓时,水动力作用和浮力作用将减弱。,在各种天然动力之间,有时是互相促进,有时是互相削弱,毛细管力将石油从细不孔隙排挤到大孔隙中去,即从低渗透带挤入高渗透带挤入高涌透带,使石油容易。

      10、在水压力浮力等因素作用下,进行较大规模的运移,这时毛细管力为水压力及浮力等因素发挥作用创造了有利条件,在水压力和浮力之间也是如此,当水压力携带油、气沿地层上倾方向运移时,气、油、水竭力按密度不同进行分异,这时,如浮力和水压力作用方向一致,则加速油气运移;如方向相反,则互相成为阻力。总之,我们必须根据各地区的地层、构造、地史及古水方地质条件,全面地分析各种运移动力的作用及其相互间的关系,才能正确认识油气运移的过程。,二、油气二次运移的主要时期 二次运移是继初次运移之后就开始的,但是在一般情况下,二次运移的主要时期,应该是在主要生油期之后所发生的第一次构造运动时期。这个构造运动使原始地层发生倾斜,甚至褶皱和断裂,破坏了原有压力的平衡。在这种情况下,进入储集层中的油气,在浮力、水动力等因素的作用下,向一切水压梯度低的地方发生较大规模的运移。并在局部压力平衡处(如圈闭内)聚集起来。假如在油气聚集以后,该地区又发生二次、三次,甚至更多次的构造运动,则每一次运动对油气运移和聚集都会产生一定的作用。其作用的大小,决定于构造运动对原有圈闭的改变程度。若对原有圈闭影响不大,或只是促使其继承性发展,则在一。

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