版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1、 第四章 石油和天然氣的運移 第一節(jié) 油氣運移概述 一、油氣運移概念 簡單講,油氣運移就是指油氣在地殼中的移動。準(zhǔn)確而言:油氣運移是指石油、天然氣在地下因自然因素所引起的位置移動。 油氣的運移與油氣藏的形成、破壞、再形成、再破壞等緊密相聯(lián),密不可分。 從油氣運移的特征看,進(jìn)入儲層以前的運移是一種高分散態(tài)的聚集,而進(jìn)入儲層以后的運移是相對整體的運移,二者運移的動力特征是有差異的。 一般將生油層中由固體有機顆粒(干酪根)衍生出的油氣混合物,在細(xì)粒生油層的毛細(xì)管孔隙中的運移,稱為初次運移。簡單地說:油氣自細(xì)粒生油巖層中向外排出的過程即為初次運移。 對于油氣運出母巖后在儲集層內(nèi)部的全部傳導(dǎo)過程則稱之為
2、二次運移 二、 油氣運移的基本方式 油氣運移有滲濾和擴(kuò)散兩種基本方式。 滲濾是一種機械運動方式,遵守能量守恒定律,總是由機械能高的地方向機械能低的方向流動。流動特征可以用達(dá)西定律描述:Q=K S (p2-p1) /(L ) 擴(kuò)散是分子布朗運動產(chǎn)生的傳遞過程。擴(kuò)散方向總是從高濃度向低濃度進(jìn)行,擴(kuò)散傳遞速率與濃度梯度有關(guān),服從費克(Fick)第一定律:J= - D gradC 第二節(jié) 油氣的初次運移 一、油氣初次運移的動力 在細(xì)粒母巖中,未壓實前,水的含量是非常多的,有機物生成烴的數(shù)量,與母巖中水的含量相比是非常小的,所以普遍認(rèn)為,水是油氣運移的載體。一切引起水體運動的動力因素,都是油氣運移的動力
3、。 在油氣初次運移中,主要動力因素有四個方面: 機理類似于擠壓含水的海綿一樣,生油層在上覆沉積物的壓力(地靜壓力)作用下,其孔隙中的水以及油氣即要向外運移。 當(dāng)巖層中的流體壓力為靜水壓力時,稱之為壓實平衡。 當(dāng)其上發(fā)育了新地層后,新地層的負(fù)荷作用將使下伏地層壓實,顆粒重新緊縮,產(chǎn)生粒間流體承壓。(一)壓實作用 粒間流體壓力與靜水壓力的之差為剩余壓力。在剩余壓力的作用下,孔隙流體得以運移排除。壓實流體的運移方向以縱向為主。 當(dāng)上覆地層沉積在盆地中心厚而邊緣薄時,從而產(chǎn)生橫向剩余壓力差,使流體從盆地中心向邊緣運移。 在砂泥巖交互的地層中,泥巖易于壓縮,且壓縮率大,而砂巖不易壓縮,壓縮率小。從而造成
4、泥巖中流體剩余壓力較大,而砂巖中流體的剩余壓力較?。ɡ斫鈺r可先假設(shè)兩巖層的流體相互未流動運移),由此造成了二巖層之間的流體剩余壓力差,從而使得生油巖中流體向儲集層中運移。 所以, 油氣運移的總體規(guī)律是:從高壓的生油巖向低壓區(qū),即向上或向下流向儲集層;從盆地中心移向邊緣。 對于較薄的生油巖層,在上覆沉積物的均衡壓實作用下,油氣運移的載體水在米左右時即被很快排出。 此時,有機質(zhì)尚未大量生成油氣,待達(dá)到米左右的油氣生成的主要深度范圍時,生油巖中所含流體很少。要攜帶大量油氣運移出去已不可能。不利于油氣的聚集。 (二) 欠壓實作用 對于較厚或巨厚的泥巖層,由于流體排出面積所限,相對排出速度較小,以致在上
5、覆負(fù)荷壓力下,只有泥巖邊部的水體能被及時排出而壓實,而泥巖層內(nèi)部流體受阻不能及時排除,使得負(fù)荷的一部分被孔隙流體所支撐,從而產(chǎn)生了與該巖層深度不相適應(yīng)的異常高壓。 所謂異常高壓也就是指高于正常流體壓力的壓力現(xiàn)象。此現(xiàn)象即被稱為欠壓實。然界這種異常壓力分布較普遍,但主要見于中新生界地層中。 造成異常高壓的根本原因是沉積物的壓實作用受阻,此外,后面主要講的蒙脫石脫水、水熱增壓、烴類聚集、構(gòu)造作用等因素都能增大孔隙的高壓異常。 異常高壓不僅對油氣運移有利,而且對油氣聚集有利,對油氣的保存也有利,具體表現(xiàn)在四方面: 首先,欠壓實泥巖中的異常高壓是油氣初次運移的重要動力。由于異常高壓的出現(xiàn),延遲了水體排
6、出的時間,當(dāng)水體排出時間延遲到油氣生成的深度以后時(約米),異常高壓作用釋放的水,將攜帶油氣一起排出生油巖層,使油氣得以再次運移而聚集。 其次,由于異常高壓作用,使得巖層孔隙度較大,載油的水體較多;且處于較高溫度和較高壓力下的水,有利于油在水中的溶解,有利于水對油氣的載運。 延遲了油氣運出母巖的時間,從而為圈閉的形成提供了更多的機會。 油氣聚集以后,可以受到高壓的保護(hù)而形成壓力蓋。有利于油氣的保存。 異常高壓可以維持相當(dāng)長的地質(zhì)時間,直到釋放至靜水壓力水平。 異常高壓隨深度變化實測圖(三)熱力作用 隨著生油巖埋深的增加,地層溫度升高,溫度的增加對油氣初次運移的作用主要體現(xiàn)在以下五個方面: 1、
7、溫度增加有利于有機質(zhì)降解出液態(tài)或氣態(tài)烴類物質(zhì),引起流體體積和壓力增大。有利于油氣的排出。 2、溫度增加有助于烴類解脫粘土物質(zhì)的吸附,促進(jìn)烴的流動。 3、溫度增加降低流體粘度和油水界面的張力便于烴類液體流動。 4、在主生油深度范圍內(nèi),溫度增加,使烴在水中的溶解度增加。 5、熱水增壓作用,溫度升高,水體膨脹,促使流體運移。 熱力作用造成的運移方向是由高溫區(qū)向低溫區(qū),從地層深處向地層淺處,從盆地中心到盆地邊緣。 (四)毛細(xì)管力 毛細(xì)管力的作用一般表現(xiàn)為阻力,僅在粘土巖與砂質(zhì)巖的接觸帶表現(xiàn)為動力。 微小的毛細(xì)管中的石油液體在毛細(xì)管力的作用下上升,發(fā)生運移。但這種作用是很有限的, 巖石的孔隙都可看成縱橫
8、交錯的毛細(xì)管,當(dāng)油、水與之接觸時,即發(fā)生運移,但毛細(xì)管力起主要作用的孔隙大小是有一定范圍的。 當(dāng)毛細(xì)管半徑r0.0002時,因管壁對其中液體分子的牢固吸附,液體無法在管內(nèi)移動;當(dāng)r0.5 mm時,液體在其中流動主要受重力支配,毛細(xì)管力已不起大作用 。 某些粘土礦物在轉(zhuǎn)變過程中,如蒙脫石轉(zhuǎn)變成伊利石時,就會發(fā)生脫水作用,由于某些束縛水的密度較自由水大,故而脫水時體積膨脹,從而成為沖洗烴類的一種營力。 (五)粘土脫水作用 除上之外,引起初次運移的因素還有滲析作用(擴(kuò)散作用)、生烴作用等。限于時間就不一一介紹了。 二、油氣初次運移的相態(tài) 油氣在運移中的相態(tài),看法不一,得到承認(rèn)的不外乎為水溶相和游離相
9、兩種基本形式。 水溶相是指油氣被溶解成分子溶液,水作為油氣運移的載體進(jìn)行運移。 但是大量的實驗證明,在已知的石油生成溫度范圍內(nèi)(60150),石油的溶解度很低,液態(tài)烴要大量溶于水而運移,是不大可能的。 但天然氣則不同,它在水中的溶解度較大,故呈溶解狀態(tài)進(jìn)行運移可能是主要的。(一)水溶相(二)游離相 1975年,迪奎認(rèn)為,油氣的初次運移或多或少是油的連續(xù)相。其地下條件為生油巖中具高濃度的瀝青和很少的可動水。 這樣的條件,在地下是不難找到的,特別是當(dāng)生油巖埋藏超過3000米,處于生油階段的時候,生油層孔隙度不到10%,大量的孔隙空間被不可動的固定孔隙水占據(jù),游離孔隙水甚少,而瀝青濃度很高,這時,游
10、離相的液態(tài)烴即可與水一起發(fā)生運移,運移時兩相互不混流。 但是普遍認(rèn)為,石油呈單獨液相從生油巖中進(jìn)行初次運移是不大可能的。石油的初次運移應(yīng)以高分散烴相為主。只有在石油進(jìn)行二次運移時方以分相單獨運移為主。 關(guān)于石油以高分散游離相態(tài)從生油巖中向外運移的理論已為實踐所證實,而且可能是初次運移的主要形式。 除此之外,油氣運移還可以油溶氣相、氣溶油相等互溶方式進(jìn)行運移。 三、油氣初次運移的時間、深度、方向、途徑和距離 早期初次運移指的是沉降到1500米以前發(fā)生的運移,此時由于壓實,大量水從泥質(zhì)沉積物中溢出,從而形成良好的運移條件。但由于埋深較淺,未達(dá)到油氣生成溫度,油氣尚未大量形成,只有一些生物化學(xué)作用產(chǎn)
11、生的低分子烴甲烷參與運移。 油氣初次運移的時間、深度 晚期初次運移指的是沉降到1500米以后的運移,此時,壓實作用使泥巖孔隙度降至30%-10%,同時地溫達(dá)到60-100,有機質(zhì)開始大量轉(zhuǎn)化為石油,從而使得這一階段的運移成為油氣初次運移的主要階段。 關(guān)于油氣初次運移的方向問題,現(xiàn)在研究還很不夠,一般認(rèn)為初次運移早期,油氣運移的方向以垂直向上為主,隨著上覆壓力的增大,側(cè)向運移和垂直向下的運移相對地越來越重要,但總體而言,石油初次運移以垂直層面運移為主。 油氣初次運移的途徑主要有孔隙、微層理面和微裂縫。 在未熟低熟階段,運移的途徑主要是孔隙和微層理面;但在成熟過成熟階段,運移的途徑主要是微裂縫。
12、微裂縫主要是由于異常高的流體壓力形成的,當(dāng)裂隙周圍介質(zhì)的孔隙流體壓力等于裂隙中的孔隙壓力時,裂縫即可開啟;當(dāng)裂隙周圍介質(zhì)的孔隙流體壓力小于裂隙中的孔隙壓力時,裂縫將迅速閉合;油氣初次運移的方向、途徑 至于油氣初次運移的距離。一般認(rèn)為較短,僅幾米或幾十米,近似的最大極限不超過生油泥巖厚度。 有效排烴厚度:烴源巖所生成的油氣由于受到各種因素的制約,并不能全部運出烴源巖,只有與儲集層相接觸的一定距離內(nèi)所生成的烴能夠排出,這段厚度就是生油層排烴的有效厚度。 不同地區(qū),烴源巖的排烴有效厚度不同。有些研究者認(rèn)為,巨厚生油巖只有頂?shù)锥?、三十米才是有效的?油氣初次運移的距離第三節(jié) 油氣的二次運移 二次運移是
13、初次運移的連續(xù),油氣經(jīng)二次運移而聚集成油氣藏,因此了解石油的二次運移對于找油有重要的指導(dǎo)作用。 一、二次運移的相態(tài) 石油在二次運移中主要呈游離相,而天然氣既可呈游離相,也可呈水溶相。 在石油運移的初期,油粒較小,最終形成連續(xù)的油珠。二、二次運移的阻力 石油二次運移中最普遍的阻力就是毛細(xì)管壓力: Pc=2cos/rc 當(dāng)石油穿過巖石孔道時,其與巖石接觸界面處,毛細(xì)管壓力指向石油,對石油的運移起阻礙作用??讖皆叫?,阻力越大。三、二次運移的動力, 二次運移實際就是指油氣進(jìn)入儲集層后的運移。其運移的動力主要有三方面: (一)浮力 由于油、氣、水的密度差,當(dāng)它們共存于滲透性巖層時,就會按密度大小不同而進(jìn)
14、行分異,天然氣最輕位于最上部,水最重位于最下部,油居中間。 造成這種分異的就是浮力作用,浮力總是向上的,當(dāng)巖層傾斜時,平行于層面的浮力分力推動油氣向上運移。 浮力作用與油塊大小有關(guān),油塊體積大,上浮力強,而孤立的微粒石油,其與水分界面的表面張力對烴粒的上浮有很大阻力,單靠浮力使之運移是困難的。 除此之外,石油的上浮還與孔隙形狀、大小、連通情況等因素有關(guān),應(yīng)具體情況具體分析。(二)水動力 當(dāng)沉積物經(jīng)壓實成巖以后,地靜壓力為顆粒的支架結(jié)構(gòu)承擔(dān)。儲層內(nèi)油、氣所承受的壓力,不再是地靜壓力,而是由流體重量引起的水壓力。 在儲集層內(nèi),隨深度而增加的水柱靜止重量稱為靜水壓力。其大小可用水柱高度(即水壓)來表
15、示。 P=Hd / 10 或 H=10P / d P靜水壓力 d水的比重 H測壓點的水柱高度(水壓頭) 在自然界中,絕大多數(shù)儲集層的供水區(qū)是不等高的,從而出現(xiàn)水壓頭。在水壓頭的作用下,水從供水區(qū)流向瀉水區(qū),從而給油氣在地殼中的流動和分布帶來重要影響。 但不同區(qū)域地質(zhì)條件下,由于巖性變化及水壓梯度大小不等,水動力因素的作用效率有很大差異。 地殼運動的擠壓、拉張或剪切,都會促使巖層變形或變位,并把作用力傳遞到巖層中所含流體,驅(qū)使沉積物中的流體發(fā)生運移。 流體運移方向為其受力減弱方向。 此外,構(gòu)造運動造成地層傾斜,產(chǎn)生裂縫,溝通巖石中各種孔隙,形成不整合風(fēng)化帶,為油氣二次運移創(chuàng)造了有利條件。(三)構(gòu)
16、造運動力 四、二次運移的通道 二次運移的通道主要是連續(xù)的滲透性巖層、斷層和不整合面。 滲透性巖層是最基本最廣泛的二次運移通道。 斷層是穿層和垂向運移中具有獨特作用的良好運移通道,所謂三次運移總是與斷層相伴隨的。 不整合面是旁側(cè)運移的重要通道 當(dāng)油氣進(jìn)入儲集層后,即立刻開始聚合成較大的油珠,油體的增大給浮力增大提供了可能。當(dāng)儲集層中占優(yōu)勢的是靜水力條件時,油氣的運移主要取決于浮力和毛細(xì)管壓力之間的關(guān)系,當(dāng)浮力增大到足以克服儲集層中的毛細(xì)管力時,浮力便促使油氣上浮,上升到儲集層頂時有蓋層),則油氣沿上傾方向移動,直到在圈閉中聚集起來。五、二次運移的機理 當(dāng)儲集層中的水不是靜止而是有水動力(水壓頭)
17、梯度時,則控制油氣二次運移的因素除浮力和毛細(xì)管外,還有水動力,油氣運移的中止或繼續(xù),以及運移的方向等問題取決于上面三因素的共同作用情況。 六、二次運移的時期、方向和距離 二次運移的主要時期一般為主要生油期之后所發(fā)生的第一次構(gòu)造運動期。因為,只有構(gòu)造運動才能使原始地層發(fā)生傾斜、斷裂和褶皺,才能使那些從生油巖中釋放出的油氣,有效地在浮力、水動力等因素作用下,沿著儲集層、斷裂、不整合面等通道,發(fā)生大規(guī)模的區(qū)域性運移。 運移方向總是沿阻力最小的方向,從高壓區(qū)移向低壓區(qū),從凹陷移向斜坡、隆起。但總體方向以橫向水平運移為主。不同形狀盆地油氣二次運移方向模式圖 流體勢的概念流體勢是指地下單位質(zhì)量流體具有的機
18、械能總和. 在流體勢勢差的作用下,油氣沿一定的方向呈規(guī)律性運移和聚集動能:單位質(zhì)量流體由靜止到加速狀態(tài)所做功。壓能:單位質(zhì)量流體由基準(zhǔn)面到高程Z因壓力變化所做功。位能:單位質(zhì)量流體由基準(zhǔn)面到高程Z克服重力所做功。 至于運移距離,意見很不一致。均衡法計算表明,二次運移涉及的的距離至少幾十公里,或者幾百平方公里。 當(dāng)然,不同油氣藏的油氣二次運移情況不同,應(yīng)具體問題具體分析。但大多數(shù)人認(rèn)為,二次運移是大規(guī)模的廣泛運移。 第四節(jié) 油氣運移中若干問題 油氣運移是貫穿整個生、運、聚過程的紐帶,但其所留下的痕跡很少,研究難度很大。因此,油氣運移的許多問題還有待更細(xì)致深入的研究, 1、初次運移出來的烴的數(shù)量和質(zhì)量 據(jù)亨特等人估算,儲層中的烴量占不到母巖中烴量的百分之一,即使考慮到其他地方的損失,也可以推算,經(jīng)初次運移出來的烴量最多只占烴生成總量的百分之幾,不超過百分之
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 利用基因編輯技術(shù)改進(jìn)微生物脂質(zhì)積累
- 三明市2024-2025學(xué)年第一學(xué)期高一期末數(shù)學(xué)質(zhì)檢主觀題閱卷情況和教學(xué)建議
- 2024高中生物第二章動物與人體生命活動的調(diào)節(jié)第2節(jié)通過激素的調(diào)節(jié)精練含解析新人教版必修3
- 2024高中語文第二單元置身詩境緣景明情自主賞析登岳陽樓學(xué)案新人教版選修中國古代詩歌散文欣賞
- 2024高考地理一輪復(fù)習(xí)第八章第1講農(nóng)業(yè)的區(qū)位選擇教案含解析新人教版
- 2024高考?xì)v史一輪復(fù)習(xí)方案專題十一世界經(jīng)濟(jì)的全球化趨勢專題綜合測驗含解析人民版
- 2024高考地理一輪復(fù)習(xí)第一部分自然地理-重在理解第二章地球上的大氣規(guī)范答題2氣候類綜合題學(xué)案新人教版
- DB42-T 2334-2024 水土保持區(qū)域評估技術(shù)導(dǎo)則
- 2024年湖北國土資源職業(yè)學(xué)院高職單招職業(yè)技能測驗歷年參考題庫(頻考版)含答案解析
- 二零二五年度新能源技術(shù)共享與推廣實施合同3篇
- 辯論賽醫(yī)術(shù)更重要
- 保密組織機構(gòu)及人員職責(zé)
- 競爭性磋商評分細(xì)則
- 警用無人機考試題庫(全真題庫)
- 中國傳統(tǒng)節(jié)日(作文指導(dǎo))課件
- 初中化學(xué)寒假作業(yè)
- 預(yù)應(yīng)力簡支梁施工
- GB/T 37046-2018信息安全技術(shù)災(zāi)難恢復(fù)服務(wù)能力評估準(zhǔn)則
- 機井工程抽水試驗質(zhì)量驗收表
- GB 5009.156-2016食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品接觸材料及制品遷移試驗預(yù)處理方法通則
- 班作業(yè)公示記錄單
評論
0/150
提交評論