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1、油气初次运移的动力学背景与条件第22卷第6期2∞1年l1月石油ACTAPETROLE1SIN1CAVo】.22No0NOV2001文章鳙号0253—2697(2001]06—002406油气初次运移的动力学背景与条件罗晓容(中国科学院地匝J地球物理研究所北京100029摘要:利用数值盆地模型模拟分析在砂岩烃探岩砂岩所柑成的油气初次运移系统内流体压力的分布形式和演化特征一讨论油气以游离相志通过烃源岩的孔隙喉道,微裂隙和干酪根网络等通道形式发生初扶运移的动力学条件.模拟结果表明,烃源岩保持较高的过剩压力或相邻砂
2、岩发生高压释放的地质过程有到于油气初扶运移的发生.相关的地质条件与动力学背景的定量分析应是在宏观上研究油气初次运移的有敢途径.关键词:初次运移:运移动力;压力分布;动力学方法中圈分类号:TEl12.1文献标识码:A石油,天然气的生,运,聚,散等过程都是在盆地的演化过程中发生的.运移是其中最能体现油气作为流动矿产本质的关键环节.近些年的研究发现一.二次运移的速度极快,相对于地质时间基本上是瞬时的因而初次运移发生的时间基本上就是整个油气运移过程发生的时间,对其之正确认识决定了对整个运移过程的把握,因而成为油气地
3、质研究的重点之一.人们对油气的初次运移知之甚少.至今缺乏进行宏观分析的有效手段其难点在于所获得的认识无法验证.运移是发生在地质历史过程中的事件.即使可能留下_r一些痕迹,但也往往被后来的地质事件所掩盖.或与其它过程的痕迹相混淆,令人无从识别本文试图从油气初次运移的动力学分析的角度.利用数值模拟方法.讨论碎屑岩沉积盆地内油气初次运移的动力学特征与条件,为宏观上的初次运移研究方法提供理论依据1油气初次运移的基本要素以能否提供具有工业价值油气藏作为前提.油气的初次运移应该以游离状态为主:.油气初次运移发生的成岩作
4、用晚期,除细小的孔隙喉道外,泥质烃源岩层在构造应力和异常高流体压力的共同作用下形成的幕式开启一闭合水动力微裂隙,及烃源岩中可能存在的干酪根网络都可能成为油气以游离态发生初次运移的通道:]烃源岩内的通道环境对主要以游离相态运移的油气的阻力很大,克服这些阻力需要强大的运移动力.如果分子扩散作用另行考虑,在各种可能起作用的动力中.异常的地层压力是油气运移最重要的动力¨].而构造应力,温度及其产生的孔隙流体的热膨胀,有机质的热裂解等地质因素和作用实际上都只是改变了流体压力值或改变r压力在烃源岩中的分布状态.当泥质岩
5、内异常压力较高时有可能在其界面附近产生压力过渡带:,过剩压力越高,压力过渡带的范围相应也越窄..这种狭窄的异常压力过渡带似乎与些含油气盆地内/g/=d=~源岩边界部分所发现的易于迁移的有机成分的变化相对应可以这样认为,无论油气什么样的状态,通过什么样的通道进行运移,都需要在烃源岩与外界间存在过剩压力梯度从而形成相当的水动力推动力的条件下才能发生对于油气初次运移背景的分析似可归结为对烃源岩内超压的产生,演化及分布状态的研究.基盎项目:国家自然科学基盘重点项目(497920C5)2T~国家重基础研究发展规划项日
6、(973GI99~043310)资助作者筒介;罗晓奔?男一1959年6月生一1982年2月毕业于西北大学地质系,现为中国科学院地质与地球物理研究所研究员博土生导师第6期罗晓容:油气韧敬运穆的动力学背景与条件2模型建立在沉积盆地的地质环境中,异常流体压力产生的可能机制很多""].定量的分析结果表明'"],在大多数沉积盆地的地质条件下,一些原先认为比较重要的增压机制.如水热增压作用,粘土矿物的脱水转换以及其它一些含水矿物的重结晶作用等等,其增压效率微乎其微,太都可忽略不计.在本文的讨论中,莪们只考虑沉积物因压实
7、和排水条件的不平衡而产生异常压力的机制在实际盆地中.高压泥质岩及与其互层的渗透性地层内的压力往往不同泥质岩层内超压的形成和分布状态除受其本身的岩石物性,组构,岩层厚度,成岩过程,盆地沉降速度和新沉积物沉积速度等地质因素的影响.与其互层的砂质岩层内的压力状态所起的作用十分重要一利用自行研制的数值盆地模型.对3种情况下泥质岩岩内压力的分布进行_r定量模拟该模型允许将压力场的变化与盆地演化过程中温度场和压实作用耦合起来,并且经过了严格的检验.有关模型建立,检验,边界条件,参数选择等问题可参见上述文献"一]地质模型
8、如图1所示,4层泥岩与5层砂岩相互成层.在模拟中若设各层的条件和参数完全一致,则在这样的剖面上既可表示出最终时刻每个地层内的压力分布特征,也可表示底部地层内压力演化的历史和上部地层内压力演化的趋势.图1(a)中砂岩层完全为泥质岩层所围限.其中流体压力因泥质岩层的传递而在砂泥岩层界面处相等;图1(b)中砂岩层始终与地表承压水层连通,其中流体压力永远保持静水压糍黼蕊黼燃臻磷奠;;量j,]砂岩层自始至鉴为互层的泥岩层所
