石油地质学第七章石油与天然气的运移.ppt
,层,区,盖,域,储层,烃源岩,圈闭,通道,第一节 有关基本概念 第二节 石油和天然气的初次运移第三节 石油和天然气的二次运移,第七章 石油与天然气的运移,第一节 有关基本概念,一、油气运移（hydrocarbon migration）：油气在地层条件下的移动,二、岩石的润湿性与毛细管力,润湿作用是指固体表面的一种流体被另一种液体取代的一种作用。,（1）润湿性：,（流体附着固体的性质）,0：称完全润湿,90：称润湿,90：称不润湿,接触角：,润湿流体：易附着在固体上的流体，又称为润湿相,非润湿流体：不易附着在固体的流体，又称非润湿相,水润湿的（water-wet）：,油水两相共存的孔隙系统中，如果水附着在岩石孔隙表面，称水为润湿相，油为非润湿相，这时称岩石为水润湿的或亲水的,（2）岩石的润湿性,油润湿的（oil-wet）：,油水两相共存孔隙系统中，如果油附着在岩石的孔隙表面，则油为润湿相，水为非润湿相，这时称岩石为油润湿的或亲油的,中间润湿的（mixed-wet）：,部分亲油，部分亲水的岩石,（4）岩石的润湿性对油气运移的影响,孔隙中的油水分布、流动方式、残留形式和数量,亲水岩石中：水附着在孔隙壁上，油在孔隙中心，油的运动必须克服毛细管力；,亲油岩石中：油附着在孔隙壁上，水在孔隙中心，油的运动不受毛细管力的阻碍；,四、地层压力与异常地层压力,（1）地层压力（formation pressure)：地下多孔介质中流体所承受的压力，亦称孔隙压力或流体压力,单位：帕斯卡(Pa)或常用兆帕(MPa),（2）静水压力：,静止水柱产生的压力（重量）称为静水压力,（3）静岩压力：,地下岩石的重量产生的压力，又称为地静压力,四、地层压力与异常地层压力,（4）正常地层压力：,如果地下某一深度的地层压力等于(或接近）该深度的静水压力，则称该地层具有正常地层压力,如果某一深度地层的压力明显高于或低于静水压力，则称该地层具有异常地层压力。,（5）异常地层压力：,（6）压力系数：某一深度的地层压力与该深度静水压力的比值。,压力系数1：异常高压,压力系数1：异常低压,四、地层压力与异常地层压力,第二节 石油和天然气的初次运移,油气初次运移（primary migration),烃源岩的排烃（expulsion）,初次运移的环境：烃源岩环境，低孔隙度、低渗透率,晚期生油带来的初次运移问题：,石油是如何从低孔低渗的烃源岩中运移出来的，动力？通道？,烃源岩中含水很少，初次运移的相态是什么？,石油主要是以游离相态运移的；,水溶相态和游离相态对天然气的初次运移都是重要的，天然气还可以呈扩散状态运移,油气可以以互溶（油溶气、气溶油）相态运移,一、运移相态,二、油气初次运移的主要动力,1.压实作用产生的瞬时剩余压力,（1）压实流体排出机理,有效应力定律：,压实平衡状态（正常压实状态）,岩石骨架颗粒达到紧密接触,孔隙压力为静水压力,无孔隙流体排出,S：上覆负荷压力：有效应力 P：地层压力,压实欠平衡状态,岩石骨架颗粒进一步重新排列,孔隙压力超过静水压力，形成瞬时剩余压力,孔隙流体排出,颗粒流体,新沉积物的沉积增加了上覆压力,沉积物恢复压实平衡状态,二、油气初次运移的主要动力,2.烃源岩内部的异常高压,（1）沉积盆地异常高压十分普遍,辽东湾地区地层压力与埋深关系,有机质的生烃作用(烃类生成形成异常高压),干酪根演化生成液态烃和气态烃,产物体积比干酪根体积多23倍,流体热增压作用,任何流体都具有热胀冷缩的性质,在封闭的条件下，孔隙流体的热膨胀，必然造成孔隙压力的增加,L点(已封闭)：压力300bar,增加（1000m，25）,沿等容线增加压力,M点(已封闭)：压力720bar,热增压是异常高压形成的重要因素,（3）异常高压的排烃作用,烃源岩封闭,形成异常高压,形成微裂缝,微裂缝闭合,孔隙流体排出,3.烃类浓度梯度(扩散作用）,烃源岩与储集层之间存在浓度差：,扩散作用,运移方向：,运移动力：,浓度梯度,三、油气初次运移的通道,孔隙和微裂缝,1.孔隙,烃源岩正常压实阶段，静水压力，孔隙暢通,2.微裂缝,Snarsky(1962):,孔隙压力达到静水压力的倍岩石就会产生微裂缝,Momper(1978)：,孔隙压力达到上覆静岩压力的80%，就能形成垂直裂缝。,第三节 石油和天然气的二次运移,二次运移（secondary migration)：,石油和天然气进入储集层以后的一切运移,二次运移环境：储集层环境,运移空间：孔隙度、渗透率比烃源岩高得多,水介质的存在：储集层中被水充满,一、二次运移的相态,1.石油二次运移相态,2.天然气二次运移相态,油珠、油条、连续油相,游离相态：,气泡、气柱、连续气相,游离相态：,溶解气,水溶相态：,二、油气二次运移过程中的力,1.毛细管力,油气运移过程中的阻力,储集层的孔隙结构：,孔隙喉道,油珠从孔隙进入喉道的阻力：,（1）毛细管力的大小,（2）毛细管力的方向：,从喉道向孔隙，,从小孔隙向大孔隙,2.浮力和重力,浮力:物体（油）排开水的重量,重力:物体(油）本身的重量,油的上浮力:浮力和重力的合力,（1）浮力的大小,(2)在浮力作用下油的运移方向,在水平地层中，油垂直向上运移至储层平面,在倾斜地层中，油沿储层顶面向上倾方向运移,3.水动力,静水压力状态：地层水不流动，没有水动力。,水动力：连通储层两点之间剩余压力的差值（压力梯度）,各点的剩余压力不相等，地层水将发生流动,动水压力状态：,三、油气二次运移通道和输导体系,1油气二次运移通道的类型,微观上：孔隙和裂缝,宏观上：输导层、断层和不整合面,（1）输导层,输导层是具有发育的孔隙、裂缝或孔洞等运移基本空间的渗透性地层,碎屑岩输导层：砂岩层、砾岩层等；,碳酸盐岩输导层：受孔缝发育的控制。高孔渗相带、裂缝发育带和溶蚀孔缝发育,各种沉积环境形成的砂体是油气运移的重要通道,砂体输导体系的输导效率：与砂体的孔渗性有关,高孔渗性砂体是优势运移通道溯源运移,（2）断层,断层通道：沿断层面分布的破碎带，发生沿断层面的运移,（2）断层,断层通道：沿断层面分布的破碎带，发生沿断层面的运移,断层的输导效率与断层的规模、断层的活动性和活动历史有关,库车坳陷：地震发生频率最高23次/年，平均3.5次/年，照此推算库车期至今(5.3-0Ma)发生4级以上地震1800万次之多。活动与静止期的频繁交替足以形成大型气田,（3）不整合面,不整合面通道：由不整合面上下高渗透性岩层形成的油气油气运移的通道。,不整合面的三层结构：底砾岩、风化壳、风化淋滤带,四、油气二次运移的方向,油气运移主要受三种力的作用：,浮力：向上（上倾方向）运移,水动力（压力）：从剩余压力高值区向剩余压力低值区运移,毛细管力（阻力）：沿阻力最小的方向运移优势输导体系,五、油气二次运移的距离,二次运移的距离与区域构造条件、岩性岩相变化、运移动力条件有关。,我国陆相盆地油气运移的距离一般较短。,六、油气二次运移的时期,微观上：油气二次运移与初次运移是连续的，同时发生。,宏观上：大规模的油气二次运移发生在主要生油期之后的第一次区域性构造运动时期。,以后历次构造运动的影响大小，取决于构造运动对原有圈闭的改造程度。,构造发展历史的研究具有重要意义,
