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石油地质学 第六章 石油与天然气运移第1,2节

但如果为非生油层时,它只能成为最好的压力封闭盖层。
压实沉积物的孔隙度随深度加大而减小,一般情况下 孔隙度与深度之间呈指数关系,即:
Ф =Ф0e-CZ 式中:Ф 为深度Z处的岩石孔隙度; Ф0为沉积物在地 表的原始孔隙度;e为自然对数底;C为因次常数,代 表正常压实趋势的斜率。
(3)蒙脱石脱水
蒙脱石是一种膨胀性粘土,结构水较多,一般含有四 个或四个以上的水分子层,按体积计算,这些水可占 整个矿物的50%,按重量计可占22%。这些结构水在 压实作用和热力作用下会有部分甚至全部成为孔隙水, 这些新增的流体必然要排挤孔隙原有的流体,起到排 烃的作用。
蒙脱石在脱水过程中转变为伊利石再向绿泥石转化, 这一过程跟温度压力有关,其含量随深度加大而不断 减少,其转化率增加较快的深度大约是3200m。在泥 岩排液困难的情况下,蒙脱石的脱水作用可加大异常 孔隙流体超压。
(4)有机质的生烃作用
干酪根成熟后可生成大量油气(包括水)。这些油气 (包括水)的体积大大超过原干酪根本身的体积,这 些不断新生的流体进入孔隙后,必然不断排挤孔隙已 存在的流体,驱替原有流体向外排出。流体排出不畅 时,也会增加流体超压。
胶体溶液的分散粒子不是单分子,而是有机酸(R桟 OOH)分子聚合体,它们的分子一端有亲油的烃链,另 一端有亲水的极性键,极性端因亲水而向外,非极性 端因亲油而向内,在胶束中心的亲油部分就可以增溶 一部分烃类,以起到对烃增溶的作用,主要代表 Baker(1959)、Cordel(1973)。
(三).初次运移的阻力
(1)分子间的吸着力 油气分子与烃源岩矿物表面分子间的吸着力包括吸收、 化学吸收和物理吸附三个层次上的分子作用力。 (2)毛细管阻力 除去吸着的烃类以外,进入孔隙空间中的烃类要以游 离相进行初次运移还必须克服巨大的毛细管阻力。 若以烃源岩微孔孔径为10~50nm计算,其毛细管阻力 为12~2.4MPa。 (3)油气的浮力
砂页岩互层的层序
由于泥质沉积物和砂质沉积物的原始结构不同, 其抗压性能也不同,在压实过程中泥岩孔隙度丧失得 快,说明在相同负荷下泥岩比砂岩排出流体多,所产 生的瞬时剩余流体压力比砂岩大,因此流体运移的方 向是由页岩到砂岩。在砂、泥岩互层的情况下,泥岩 中流体的运移方向既有向上的也有向下的,总是指向 砂岩,砂岩中的压实流体只能与所排入的压实流体一 起沿砂层做侧向运移。
(1)欠压实使孔隙流体的排出受到不同程度的延缓,如果流 体的排出正好被推迟到主要生油时期,则将对油气初次运移起到 积极作用。
(2)欠压实还使更多的水较长时期处于高压下,这有利于促 进有机质的热成熟,也有利于油气在水中的溶解。
(3)欠压实地层中流体的异常高压是驱使油气进行初次运移 的潜在动力,这种异常高压远远超过一般正常压实地层的剩余压 力,因此在多相流体运移过程中,它可以推动油气去克服毛细管 阻力,而且还有可能进一步使岩层产生微裂隙,给油气运移创造 更好的条件。
(六)渗析作用 渗析作用是指在渗透压差作用下流体会通过半透膜从 盐度低向盐度高方向运移,直到浓度差消失为止 。
渗析作用示意图
(七)其它作用
油气初次运移的动力还有构造应力、毛细管压力,扩 散作用、碳酸盐固结和重结晶作用等。
(二)、初次运移的途径
油气初次运移的主要途径有孔隙、微层理面和微裂 缝。在未熟—低熟阶段,运移的途径主要是孔隙和微 层理面但在成熟—过成熟阶段油气运移途径主要是微 裂缝。
(四)初次运移的相态及演变
初次运移的相态是指油气在地下发生运移时的物理相 态,是整个初次运移研究中的一个核心问题,也是一 个很有争论的问题。 石油初次运移的相态主要有:水溶相、连续油相、气 溶相和扩散相。 天然气初次运移的相态主要有:水溶液即石油或天然气分子完全溶解于孔隙水中 成为溶液状态进行初次运移。主要代表Admas(1903)、 Lewis(1924)、Baker(1960)、McAuliffe(1963~1978)、 Price(1976~1989)等。
排液方向
均一泥岩的层序 剩余压力的大小:
El=(ρbo-ρw)glo 一般来讲,深部沉积物 的剩余流体压力大于浅 处的剩余流体压力,在 均一岩性的层序里流体 一般是向上运移排出的
如果新沉积物的厚度在横向上有变化,那么由上式不难看 出水平剩余流体压力梯度远远小于垂向上的剩余流体压力梯 度,往往只是1/200~1/20,因此,大部分流体沿垂直方向 向上运移,只有很少一部分流体沿水平方向运移。
(2)欠压实
查普曼(Chapman,1972)指出,泥岩正常压实排水的主要 时期和油气大量生成在时间上的矛盾,使通过正常压实水流载出 的油气可能是有限的,但可以通过欠压实作用得到调节。对于较 厚的泥岩,由于传导能力的限制,以致在负荷压力下内部的流体 不能及时排出,于是造成欠压实,产生异常高压,在油气生成、 运移过程中起到很好的作用:
第六章 石油与天然气运移
第二节 油气初次运移
初次运移:是指生油层中生成的石油和天然气,从生 油层向储集层(或输导层)中的运移。是油气脱离烃源 岩的过程,又称为排烃。
一、初次运移的介质条件
(一)油气初次运移的动力 1.烃源岩的压实 压实作用:随着上覆车技负荷的不断增加,下伏先期 沉积物逐渐被压实的现象。 欠压实作用:泥质岩类在压实过程中,由于压实流体 排出受阻或未及时排出,泥岩得不到正常压实,导致 孔隙流体承受了部分上覆地层的静压力(或沉积负 荷),出现孔隙压力高于其相应的静水柱压力的现象。
因此,烃源岩生烃过程也孕育了排烃的动力。由此也 可推断,石油的生成与运移是一个必然的连续过程。
(5)流体热增压
当泥岩埋藏比较深,地层温度增加,流体发生膨 胀,增大剩余压力,促进流体流动。水随温度增加, 体积也会发生膨胀,产生水热增压作用。
一般说随埋藏深度加大,地温梯度增大,水的比容 增大。水的这种膨胀作用促使地下流体的运移,当然 也助于烃类的运移。 此外,烃源岩在演化过程中有新流体的生成,如H2O、 油和烃类进入孔隙中必然会加大热增压现象。
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