石油地质勘探概论 第11章 油气运移

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1、第十一章石油和天然气的运移第一节基本概念第二节油气初次运移第三节油气二次运移第一节基本概念油气运移：地壳中的石油和天然气在各种自然因素作用下发生的位臵移动。初次运移：指油气从烃源岩层进入储集层的运移。二次运移：油气进入储集层之后的一切运移。根据时间顺序和介质条件的变化，可将油气运移分成初次运移和二次运移两个阶段，但对整个油气运移来说，则是一个几乎同时存在的连续过程。油气初次运移和二次运移示意图（据B.P.Tissot1987)第二节油气的初次运移一、油气初次运移的物理状态二、油气初次运移的动力及方向三、油气初次运移的途径和距离一、油气初次运移

2、的物理状态存在水溶相与游离相运移之争：★游离相运移占主导地位(被越来越多的人承认);石油的初次运移★水溶相居次要地位；★某些条件下，油可溶于气体中进行初次运移。天然气的★一般认为，它可以呈水溶相和游离相运移；初次运移★在某些条件下，气可溶于油中进行初次运移。1、水溶相运移水溶相指油气被水溶解成分子溶液，水作为油气运移的载体进行运移。从运动力学角度，水溶相是最理想的运移状态，水溶液沿细小的孔隙喉道运移，基本不存在毛细管力的阻力。水溶相运移存在的问题首先是由于液态烃类(石油)大量溶解于水中是比较困难的。但是，对于天然气而言，情况则大不一样。天然气

3、在水中有较大的溶解度，例如，Bonham(1978)测定，在7MPa压力下，温度37.8℃时，天然气在地下水的溶解度可达1.55m3/m3。天然气在水中的溶解度是随压力的增加而增加的。因此，天然气可呈水溶相运移。当然，能否以水溶相运移，还要看有无相应的水量。2、游离相运移游离相即游离油相和游离气相，包括分散状和连续状油(气)相。现在越来越多的人认为，游离相是石油初次运移最重要的相态。其证据有：⑴对生油岩进行显微观察时，发现有游离相石油存在于烃源岩孔隙或裂隙中，这种现象是油气以游离相运移的最直接证据；⑵在较厚的烃源岩剖面中，还可测定出烃源岩对初

4、次运移的色层效应，即随离烃源层－储层接触界面距离的减少，烃源岩中氯仿抽提物含量有减少的趋势，这种现象也支持游离相运移的观点。天然气也可呈游离相运移，特别是当烃源岩大量生气而地层水很少的情况下，天然气则主要呈游离相形式进行运移。阿尔及利亚储集层上覆页岩生油层中烃类、胶质、沥青质含量分布（据B.P.Tissot,1978)3、油溶气相、气溶油相运移石油与烃类气体有互溶性，即天然气可以溶解于石油中，石油也可溶于天然气中。因此天然气可溶解于石油中，以油相形式运移，石油也可溶于天然气中以气相方式运移。它们都是游离相形式。许多油田所含的伴生气多是天然气溶

5、于石油中，后来地质条件变化而脱气的结果，同样，许多气田含凝析油也是油反溶于气中的很好例证。油气初次运移的主要相态是连续的油相或气相，但并不排斥油气呈其它相态运移的可能性。在有机质向油气转化的不同时期，初次运移相态有所不同：低成熟阶段：油气少，水溶液相运移最有可能生油高峰阶段：主要以游离油相运移生凝析气阶段：以气溶油相运移过成熟干气阶段：以游离气相运移。二、油气初次运移的主要动力及运移方向1、压实作用地层剖面中，随着上覆重力负荷（S）增大，下伏沉积物孔隙度逐渐下降，沉积物密度增大，流体相应排出，孔隙流体保持地层孔隙流体压力=静水压力，此种压实状

6、态为正常压实。在楔状沉积物负荷下压实流体的排出方向(据Magara,1977)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，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，只能在砂岩层中做侧向运移。对于一个碎屑岩沉积盆地，压实流体总是由泥岩向砂岩运移，由深部向浅部、由盆地中心向盆地边缘运移。砂泥岩互层剖面中压实流体的运移方向2、欠压实作用泥质岩类在压实过程中由于压实流体排出

7、受阻或来不及排出，导致孔隙流体承受部分上覆沉积负荷，出现孔隙流体压力＞其相应的静水压力的现象，称欠压实现象。欠压实泥岩孔隙中存在剩余压力，具有驱动孔隙流体向低剩余压力的方向运移的趋势，特别是当欠压实程度进一步强化，孔隙压力超过泥岩的承受强度时，则会出现泥岩破裂，从而使超压流体通过微裂缝涌出。随着流体排出，孔隙超压被释放，泥岩回到正常压实状态。S=σ+p页岩孔隙度压力流体压力NC度度度深深深UCPPS（a）（b）（c）图4-12正常压实带（NC）和欠压实带（UC）上覆沉积物负荷压力（S）正常压实带（NC）和欠压实带（UC）上覆沉积物负荷压力（S

8、）流体压力（p）及颗粒支撑的有效应力（σ）关系图流体压力（P）和颗粒支撑的有效应力（σ）关系图（据Magara,1978）3、蒙脱石脱水作用蒙脱石是一种膨胀性粘膨胀