石油天然气地质44二次运移相态、动力和通道.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一节 油气运移概述,第二节 油气初次运移,第三节油气二次运移,第四节 油气运移研究方法,第四章 石油和天然气的运移,二次运移,:,油气,进入储层之后的一切运移包括,在储集层内部、沿断层或不整合面、,油气藏调整和破坏的再运移与初次运移相比，二次运移环境：,运移通道粗，毛细管阻力小，流体压力较低，含盐度较高，油气以游离相为主，气可呈水溶相,浮力为主要运移动力主要内容：,相态、动力和阻力、通道、时期、方向和距离,第三节 油气二次运移,一、油气二次运移的相态,目前普遍认为：石油在二次运移中主要呈游离相，天然气可呈游离相和水溶相二次运移的不同时期游离相石油的相态有所差异在初期，油粒较小，显微的和亚显微的油粒比较多随着运移过程发展，这些分散的小油粒逐渐相连，最终形成连续的油珠或油条进行运移油气在二次运移过程中由于温压条件的改变，也会发生相态变化：溶解在石油或水中的天然气，从深层运移至浅层，或地层抬升后，由于温压的降低会从石油或水中释出，成为独立的气相；深层以气溶相运移的石油，运移至浅层也会发生凝析作用而转变为油相。

一、油气二次运移的相态和流动类型,1,、二次运移的相态,主要：连续油相，连续气相石油主要呈游离相，少量气溶相和水溶相,天然气主要呈游离相，少量水溶相和扩散相,运移过程中因温压条件改变，会发生相态变化,2,、二次运移的流动类型,渗 流,地层孔隙中流体在压差或势差作用所发生的流动，,浮力流,指油气在密度差作用下，在地层孔隙水中的上浮,扩散流,流体在浓度差作用下所产生的分子扩散,渗 流：,单相渗流和多相渗流,，,呈连续状流动，要求烃饱和度和相渗透率，可用流体势和达西公式来研究和定量计算典型储集岩油,水两相的相对渗透率曲线,浮力流：,自由上浮与限制性上浮,，呈断续状流动，不 要求含烃饱和度和相渗透率，不能用达西公式表述和计算扩散散失,扩散成藏,动力：,浮力、构造应力、水动力、扩散力,阻力：,毛细管力、吸附力、水动力,二、油气二次运移的动力和阻力,1,、浮力,油、气的密度比水小，在水中存在浮力,浮力的大小与油气密度和体积有关：,F,浮力,V（,w,o,)g,V：,油相体积；,w,、,o,：,水、油的密度；,g：,重力加速度,（一）二次运移的动力,浮力大于毛细管阻力，油气才能运移：,V（,w,o,)g 2(1/r,t,1/r,p,),为油水界面张力；,r,t,为孔隙的喉道半径；,r,p,为孔隙的半径,把石油体积,V,换成单位面积的高度，则石油运移的临界高度：,Z,o,=2(1/r,t,1/r,p,)/(,w,o,)g,石油在储层中开始,运移的条件：,油柱高度大于临界高度,临界气柱高度：,Zg,=2(1/r,t,1/r,p,)/(,w,g,)g,图:,一滴油珠在水润湿的地下环境中通过孔隙喉道运移,毛细管阻力与浮力相对抗，直到变形的油珠的曲率半径在上端与下端相等，才能在浮力作用下向上运移。

图:,一滴油珠在水润湿的地下环境中通过孔隙喉道运移,图:,奇尔曼,.,A.,希尔的一个试验的三个连,续阶段，说明浮力的作用与油滴数量的关系,盒子长,1.83,m，,厚约,10,cm，,宽约,30,cm，,内装满浸水的砂子,a：,将三堆油注入水浸砂中，每堆油大小约,10,cm，,互不连结，浮力不足，油滴停滞不动,b：,加入一些油，使三堆油互相连接汇合，其上部有指状油流开始向上浮起，油堆体积增大，浮力随之增大，足以克服阻力，而上浮运移,c：,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,图:,奇尔曼,.,A.,希尔的一个试验的三个连,续阶段，说明浮力的作用与油滴数量的关系,图:,在相同球形颗粒呈菱形堆积的储集层中，油,柱的临界高度与储集层参数之间的关系,纵：油柱临界高度,横：颗粒直径大小,：,油水密度差,如当,为0.2,，储层颗粒直径,0.2,mm,时，油柱的临界高度为,1.524,m(5ft)，,即油柱高度超过,1.524,m,时，石油将在储集层内向上运移；若储集层颗粒变细，石油向上运移需要的油柱高度增大图:,在相同球形颗粒呈菱形堆积的储集层中，油,柱的临界高度与储集层参数之间的关系,静水条件下，砂岩上浮的临界高度为,0.3-3,m,石油从生油层排出进入储集层时，由于岩石的非均质性在储层底部形成高低不平的油水界面。

当最高油体超过临界高度,Z,0,时，会脱离界面而上浮,油气进入储集层的可能分布状态,运载层中油气在静水条件下的二次运移,静水条件下，砂岩上浮的临界高度为,0.3-3,m,石油从生油层排出进入储集层时，由于岩石的非均质性在储层底部形成高低不平的油水界面当最高油体超过临界高度,Z,0,时，会脱离界面而上浮,静水条件下，油气到达水平运载层顶部后，在盖层的封闭下油体沿顶界面分散，将不再运移；,如果岩层是倾斜的，油气在聚集到临界高度时，将在浮力作用下继续向上倾方向运移，直至到达圈闭聚集起来沿上倾方向浮力（,F1,）,的大小与地层倾角有关倾角越大，浮力也越大：,F1,Fsin,=,Zo,(,w,o,),g,sin,运载层中油气在静水条件下的二次运移,2,、水动力,压实水动力：水流从盆地中心向边缘,重力水动力：水流从盆地边缘露头区向盆地内部,水流动方向与油气浮力方向一致：水动力为动力，反之为阻力压实水动力：,主要来自于盆地内沉积物的压实排水，出现在,盆地早期的持续沉降和差异压实阶段和过程中,通常在同一个时期，盆地中心的地层厚、沉积物负荷大，边部地层较薄、沉积物负荷较小，由此产生差异压实水流，其,流动方向,是,由盆地中心向盆地边缘呈“离心流”状、由深处向浅处。

盆地中地下水测势面在盆地中心和深部最高，向边缘和浅部降低，形成凹（洼）陷区指向边缘的区域地下水动力场压实流盆地,压实水动力：,沉积物的压实排水，盆地发育早期流动方向,：,由盆地中心向盆地边缘呈“离心流”、由深处向浅处压实流盆地,重力驱动：,主要产生于,盆地演化的成熟阶段,随着盆地沉降的停滞和进一步的成岩变化，压实作用变得越来越不明显，加上后期的地壳运动使得地层翘倾、褶皱，地层在盆地边缘往往出露并与大气水相通，形成,由盆地边缘向盆地中心,重力流,，,并在盆地中心穿层排泄，区域地下水表现为“,向心流,”的特征重力流盆地,”滞流盆地：,到盆地演化的晚期，盆地地下水基本上处于静水状态，无流体能量交换滞流盆地,重力水动力：,盆地演化的成熟阶段,地层在盆地边缘出露并与大气水相通，形成,由盆地边缘向盆地中心,重力流,，,并在盆地中心穿层排泄，,向心流,重力流盆地,滞流盆地：,盆地演化的晚期，盆地地下水基本上处于静水状态，无流体能量交换盆地演化过程中的水动力,（据,Coustau,，,1977,）,背斜地层中水动力与浮力的配合情况及油气运移方向,在水动力条件下,油珠于水湿润的环境中通过孔隙喉道运送,向上流动的水流帮助浮力克服相反的毛细管力,图：水平地层中油气在水动力推动下的运移,水动力大于毛细管阻力时，油气沿水动力方向运移,石油二次运移的条件：,油体浮力,水动力,毛细管阻力,（1,）水平地层,在水平地中水动力的驱动能力：,假设颗粒半径中值一定（,0.5,mm）,油（,0.875,g/cm,3,）,和水（,1.07,g/cm,3,）,的密度差一定，界面张力一定（,40时40,dyn/cm），0.5dyncm,-2,m,-1,的压力梯度可使,140,m,的油链发生运动。

如果储集层的渗透率为,1,D，,孔隙度为,25,，则,0.5,dyncm,-2,m,-1,的水压梯度可使粘度为,1,CP,的,水每年流动,60,cm水动力驱动油气运移的速率较慢,图：在倾斜储集层中水动力,对油体运移的影响,推动石油运移的水动力值等于连片石油两端的水压差,设连续油柱长度为,L，,截面积为单位面积，则推动石油顺水流运移的水动力：,Pw,=L,dp,/dl,水压梯度越大，油柱长度越大，水动力作用越大,上倾水流，与浮力一致，石油向上倾运移,下倾水流，与浮力相反：浮力大于水动力，石油向上倾运移力小于水动力，石油向下倾运移,（2,）倾斜储集层,图：在倾斜储集层中水动力,对油体运移的影响,推动石油顺水流运移的水动力：,Pw,=L,dp,/dl,水压梯度越大，油柱长度越大，水动力作用越大,上倾水流，,Pw,与浮力一致，石油向上倾运移,下倾水流，与浮力相反：浮力大于,Pw,，,石油向上倾运移；小于,Pw,，,石油向下倾运移2,）倾斜储集层,折算压力：,测点相对于某一基准面的压力,，,相当于,由测压面到折算基准面的水柱高度所产生的压力,A,点的折算压力,PP,A,h,1,w,g(,h,A,h,1,),w,g,流动方向：从折算压力高向折算压力低的方向。

3,）用折算压力确定水流方向,两个储集层情况下的水流方向,海平面为折算基准面，对,层而言，,1、2,号井的静液面至海平面的高度相等，折算压头均为,h,，,因此,1、2,井间液体不能流动；对,、,两层而言，在,1,号井的折算压头分别为,h,和,h,，,折算压头差,h,h,=,h,b,，,即在折算压差,h,b,/(,w,g,),的作用下，液体从,I,层向下流往,层图：两个储集层情况下的水流方向,一口井中三个含流体的储集层，具有不,同的测压水面高度时，流体流动的方向,B,层水压面最高为,h,b,，A,层水压面次之为,h,a,，C,层水压面最低为,h,c,，,即,h,b,h,a,h,c,在,有通路的情况下，,B,层的流体将向,A,层、,C,层中流动,图：一口井中三个含流体的储集层，具有不同的测压水面高度时，流体流动的方向,构造应力：由地壳运动产生的地应力是作用在岩石骨架中的压力，而地层压力是岩石孔隙中的流体压力，两者互相作用、互相传递，形成岩石统一的压力系统构造应力直接或间接为油气二次运移提供动力、通道,构造作用力为油气二次运移创造了有利条件3,、构造应力,二次运移的直接驱动力：构造应力使岩石骨架压缩，岩石颗粒和孔隙变形，变形过程的作用力传递给孔隙中的流体，形成高势区，驱使油气向低势区运移；,构造作用产生的异常压力可以造成地下流体势的改变，促使油气运移。

构造侧向挤压、断裂作用和刺穿作用等都是形成异常压力的重要因素构造应力形成运移通道构造应力可以形成褶皱、断裂，使地层产生翘倾，形成供水区和泄水区，使得油气可以在浮力和水动力作用下有效运移4.,分子扩散力,分子扩散主要受浓度梯度控制，从高浓度区向四周低浓度区扩散在油气藏形成以后，天然气通过上覆盖层的扩散将导致气藏的破坏分子扩散力的效率比油气渗滤来说小几个数量级，更多的情况势破坏作用在致密地层中，分子扩散可能是二次运移的主要动力和方式二）二次运移的阻力,1.,毛细管压力,地下岩石孔隙系统多为水润湿的，游离相油气在其中运移必然要受到毛细管力的作用由于岩石的孔隙和喉道半径不同，油气受到的毛细管压力大小不同油气在岩石中会选择最小阻力方向通道运移，即沿最大孔隙和喉道所组成的路径运移2,吸附力,吸附是流体与固体分子之间作用的一种界面现象岩石的岩性、矿物组成、结构、粒度及烃类性质都是影响吸附力的重要因素油气与岩石颗粒接触的两相界面越大，吸附作用越强，吸附量也就越多泥质颗粒比面积大，较碎屑储集岩有更大的吸附力烃类的吸附性还与烃类性质和分子结构有关，一般来说随分子量的增大吸附能力也增加，正构体烃比异构体烃的吸附能力大。

连通孔隙,裂缝,断层：,垂向运移,主通道,不整合面：,侧向运移,重要通道,三、油气二次运移的通道与输导体系,基本通道,1、油气二次运移的通道,储集层的连通孔隙是油气二次运移的基本通道连通孔隙的多少取决于岩层有效孔隙度的大小流体通过连通孔隙的能力取决于岩石的孔隙喉道结构喉道半径越大、孔隙半径与喉道半径的差值越小渗透率越大，越有利于油气运移裂缝是一种。