石油与天然气地质学-6.ppt

1、第一节第一节 油气运移概述油气运移概述第六章第六章 石油与天然气运移石油与天然气运移重点：重点：油气初次和二次运移的概念、形成机油气初次和二次运移的概念、形成机 制与模式等。制与模式等。第二节第二节 油气初次运移油气初次运移第三节第三节 油气二次运移油气二次运移第一节第一节 油气运移概述油气运移概述一、基本概念一、基本概念二、主要内容二、主要内容重点：重点：油气运移的概念。油气运移的概念。一、基本概念一、基本概念油油气气运运移移指指地地壳壳内内的的石石油油、天天然然气气在在自自然然因因素素所引起的某些动力作用下发生的位置迁移。所引起的某些动力作用下发生的位置迁移。分为分为初次运移初次运移和和二

2、次运移二次运移。储集层储集层油气藏油气藏油气苗油气苗次生油气藏次生油气藏二次运移二次运移甲烷气、低熟油甲烷气、低熟油烃（油气）烃（油气）地表地表二次运移二次运移生油层生油层干酪根干酪根初次运移初次运移沉积物沉积物沉积有机质沉积有机质二次运移二次运移初初次次运运移移指指油油气气在在烃烃源源岩岩中中的的运运移移以以及及向向运运载层或储集层中的运移，又称载层或储集层中的运移，又称排烃排烃。二二次次运运移移指指引引起起进进入入储储集集层层或或运运载载层层以以后后的的一切运移。一切运移。解决的基本问题：解决的基本问题：油气运移方式；油气运移方式；油气运移动力和阻力；油气运移动力和阻力；油气运移途径；油气

3、运移途径；油气运移方向。油气运移方向。强调动态分析和综合研究相结合。强调动态分析和综合研究相结合。油油气气运运移移主主要要研研究究油油气气运运移移的的动动力力学学和和运运动动学学机机制制；主主要要包包括括油油气气运运移移的的动动力力、相相态态、通通道道和数量等。和数量等。二、主要内容二、主要内容第二节第二节 油气初次运移油气初次运移一、初次运移的介质条件一、初次运移的介质条件二、初次运移的机制与模式二、初次运移的机制与模式三、初次运移的其它问题三、初次运移的其它问题重点：重点：初次运移的介质条件。初次运移的介质条件。一、初次运移的介质条件一、初次运移的介质条件 1 1、烃源岩的物理性质、烃源岩

4、的物理性质 （1 1）烃源岩的压实）烃源岩的压实 =0e-CZ 为深度为为深度为Z Z处的岩石孔隙度；处的岩石孔隙度；0为沉积物为沉积物在地表的原始孔隙度；在地表的原始孔隙度；e e自然对数底；自然对数底；C C为因次常为因次常数（数（m-1），代表正常压实趋势的斜率。），代表正常压实趋势的斜率。一般在一般在1000m1000m以内为主要排水阶段，以内为主要排水阶段，1500m1500m排排水速率明显减缓，至水速率明显减缓，至2000m2000m趋于稳定。趋于稳定。压实作用压实作用砂岩和页岩孔隙度随深度的变化砂岩和页岩孔隙度随深度的变化（据（据Athy,1930Athy,1930）（2 2）烃

5、源岩的孔隙和比表面）烃源岩的孔隙和比表面 泥泥岩岩原原始始孔孔隙隙度度可可达达6080，成成熟熟烃烃岩岩源源孔孔隙隙度度一一般般在在1520以以下下,孔孔隙隙直直径径大大多多小小于于5nm。比比表表面面：指指单单位位体体积积岩岩石石中中孔孔隙隙内内表表面面的的总总和，用和，用m2/m3表示。表示。比比表表面面大大小小直直接接影影响响流流体体与与岩岩石石颗颗粒粒间间的的表表面面分分子子现现象象。在在相相同同体体积积或或同同等等质质量量的的岩岩石石中中，组成岩石的组成岩石的颗粒越细颗粒越细则则比表面越大比表面越大。比比表表面面大大意意味味着着岩岩石石与与孔孔隙隙流流体体的的接接触触面面增增大大，分

6、分子子在在相相互互间间的的引引力力和和带带电电极极性性的的作作用用下下更更易吸附在岩石颗粒表面，不易流动。易吸附在岩石颗粒表面，不易流动。相同埋深情况下，泥岩的比表面比砂岩大。相同埋深情况下，泥岩的比表面比砂岩大。越是埋深致密的岩石，流体流动越难。越是埋深致密的岩石，流体流动越难。（3 3）烃源岩的湿润性和毛细管压力）烃源岩的湿润性和毛细管压力 润润湿湿性性指指液液体体在在表表面面分分子子力力作作用用下下在在固固体体表表面面流流散散的的现现象象，是是吸吸附附能能的的一一种种作作用用，一一般般用用在在固体表面分离流体所需要的功来度量。固体表面分离流体所需要的功来度量。成成熟熟烃烃岩岩源源是是部部

7、分分亲亲水水、部部分分亲亲油油的的中中间间润润湿状态。湿状态。毛毛细细管管压压力力（Pc）：指指在在两两种种互互不不混混溶溶流流体体的的弯弯曲曲界界面面上上存存在在的的压压力力差差。由由于于两两边边流流体体所所承承受受的的压压力力不不同同，在在凹凹面面承承受受的的流流体体压压力力较较大。大。毛毛细细管管压压力力总总是是指指向向非非润润湿湿相相。在在亲亲水水介介质质中中，油油为为非非润润湿湿相相，毛毛细细管管压压力力指指向向油油；在在亲亲油油介质中，水为非润湿相，毛细管压力指向水。介质中，水为非润湿相，毛细管压力指向水。毛毛细细管管压压力力的的大大小小取取决决于于两两相相流流体体间间的的界界面面

8、张力、毛细管半径和介质润湿性。张力、毛细管半径和介质润湿性。公式：公式：P Pc c=2cos/r=2cos/r p pc为毛细管压力，为毛细管压力，MPa；为界面张力，为界面张力，Nm；为润湿角，度；为润湿角，度；r为毛细管半径，为毛细管半径，m。在在亲亲水水介介质质中中，油油气气运运移移首首先先要要克克服服毛毛细细管管压力，又称之为压力，又称之为毛细管阻力毛细管阻力。2 2、运移的理化条件、运移的理化条件 石油生成的温度范围：石油生成的温度范围：6060150 150 天然气生成的温度范围：大于天然气生成的温度范围：大于150150 石石油油初初次次运运移移开开始始的的温温度度和和深深度度

9、一一般般大大于于石油大量生成的温度和深度。石油大量生成的温度和深度。（1 1）温度条件）温度条件温温度度：表表示示物物质质冷冷热热程程度度的的物物理理量量，是是大大量分子的无规则热运动平均动能的标志。量分子的无规则热运动平均动能的标志。（2 2）压力条件）压力条件 压压力力：指指孔孔隙隙流流体体压压力力，是是作作用用在在岩岩石石或或地地层层孔隙中流体上的压力，即地层压力。孔隙中流体上的压力，即地层压力。异异常常地地层层压压力力：高高于于或或低低于于静静水水压压力力值值的的地地层层压力。压力。烃烃岩岩源源成成岩岩压压实实过过程程中中排排液液不不畅畅造造成成异异常常地地层层高压现象；干酪根热降解生

10、烃产生异常高压。高压现象；干酪根热降解生烃产生异常高压。二、初次运移的机制与模式二、初次运移的机制与模式1 1、初次运移的动力与阻力、初次运移的动力与阻力（1 1）初次运移的动力）初次运移的动力动因动因:力的不平衡。力的不平衡。力的类型：力的类型：压力、构造应力、分子扩散力和浮压力、构造应力、分子扩散力和浮 力。力。主要动力来源：主要动力来源：压实作用及不均衡压实作用；压实作用及不均衡压实作用；生烃作用；粘土矿物脱水作生烃作用；粘土矿物脱水作 用；流体热增压作用；构造挤用；流体热增压作用；构造挤 压作用。压作用。压力压力 动动力力的的压压力力：正正常常压压实实产产生生的的剩剩余余压压力力、欠欠

11、压压实实产产生生的的异异常常压压力力、渗渗透透作作用用产产生生的的渗渗透透压压力力和烃源岩与运载层接触面产生的和烃源岩与运载层接触面产生的毛细管压力毛细管压力。A A 剩余压力剩余压力 剩剩余余压压力力：指指发发生生在在正正常常压压实实过过程程中中的的异异常常高压力，又称高压力，又称瞬时剩余压力瞬时剩余压力。上上覆覆沉沉积积负负荷荷增增加加，下下伏伏岩岩石石压压实实，孔孔隙隙体体积积减减小小，孔孔隙隙流流体体承承受受部部分分由由颗颗粒粒产产生生的的有有效效压压应力应力。孔孔隙隙流流体体排排出出的的方方向向与与剩剩余余压压力力递递减减的的方方向向一一致致。上上覆覆沉沉积积物物厚厚度度越越大大，下

12、下伏伏地地层层中中剩剩余余压压力力越越大，在均一岩性的层序里孔隙流体一般是大，在均一岩性的层序里孔隙流体一般是向上向上排出。排出。水平剩余压力梯度远小于垂直剩余压力梯度。水平剩余压力梯度远小于垂直剩余压力梯度。一一般般来来说说，盆盆地地的的沉沉积积厚厚度度由由中中心心向向边边缘缘减减薄薄，压压实实流流体体运运移移大大方方向向总总是是由由下下往往上上、由由盆地中心向盆地边缘。盆地中心向盆地边缘。B B 异常压力异常压力 流流体体承承受受了了部部分分上上覆覆沉沉积积的的有有效效压压应应力力，具具有有异异常常高高压压力力;岩岩石石承承受受较较低低的的有有效效压压应应力力形形成成欠压实欠压实。欠欠压压

13、实实烃烃源源岩岩中中的的孔孔隙隙流流体体是是借借助助异异常常高高压压，使使相相对对封封闭闭的的烃烃源源岩岩及及不不连连通通孔孔隙隙产产生生裂裂隙或重新张开而得以排出。隙或重新张开而得以排出。异常压力的形成与排液释放具有幕式特征。异常压力的形成与排液释放具有幕式特征。两两个个欠欠压压实实层层之之间间的的正正常常压压实实层层成成为为流流体体汇聚的排液区。汇聚的排液区。C C 渗透压力渗透压力 渗渗透透作作用用：指指水水由由盐盐度度低低的的一一侧侧通通过过半半渗渗透透膜膜向向盐盐度度高高的的一一侧侧运运移移的的作作用用。溶溶液液的的盐盐度度越越高高，蒸蒸气气压压越越低低，水水的的活活动动性性也也越越

14、低低。水水体体由由活活动动性性高高的的地方流向活动性低的地方。地方流向活动性低的地方。渗渗透透作作用用对对地地下下孔孔隙隙水水的的流流动动具具有有重重要要意意义义，但但对对油油气气运运移移（游游离离相相运运移移）只只是是起起间间接接作作用用的的动力因素。动力因素。盐度低渗透压高，盐度高则渗透压低。盐度低渗透压高，盐度高则渗透压低。渗透作用渗透作用 渗透压差渗透压差 盐度差。盐度差。D D 毛细管压力毛细管压力 阻力阻力烃类运移烃类运移 动力（两种情况）动力（两种情况）第第一一种种：烃烃源源岩岩与与运运载载层层接接触触的的界界面面，源源岩岩一一侧侧孔孔喉喉曲曲率率半半径径较较小小，毛毛细细管管压

15、压力力较较大大；运运载载层层一一侧侧孔孔喉喉曲曲率率半半径径较较大大，毛毛细细管管压压力力较较小。小。毛毛细细管管压压力力差差指指向向运运载载层层，油油气气向向运运载载层层运移。运移。第第二二种种：亲亲水水烃烃源源岩岩内内部部，由由于于孔孔喉喉两两端端毛毛细细管管曲曲率率半半径径不不同同产产生生的的毛毛细细管管压压力力不不同同，喉喉道道一一端端的毛细管压力大于孔隙一端。的毛细管压力大于孔隙一端。压差指向孔隙，水将烃类排挤到较大孔隙中。压差指向孔隙，水将烃类排挤到较大孔隙中。构造应力构造应力 指指导导致致地地壳壳发发生生构构造造运运动动的的地地应应力力，或或者者是是由由于构造运动而产生的地应力。

16、于构造运动而产生的地应力。世世界界各各地地实实测测表表明明，水水平平应应力力总总是是大大大大超超过过垂垂直应力，水平构造应力存在且异常强大。直应力，水平构造应力存在且异常强大。所所测测地地应应力力为为负负荷荷应应力力、构构造造应应力力、温温度度应应力力等的叠加。等的叠加。当当水水平平构构造造应应力力大大于于垂垂直直负负荷荷应应力力时时，最最大大主主应应力则为水平方向，流体将沿最小主应力方向流动。力则为水平方向，流体将沿最小主应力方向流动。泥泥质质烃烃源源岩岩水水平平方方向向渗渗透透率率大大于于垂垂向向渗渗透透率率，沿沿侧侧向向的的初初次次运运移效率会更高。移效率会更高。分子扩散力分子扩散力 指由于浓度差而产生的分子扩散。指由于浓度差而产生的分子扩散。烃烃类类的的扩扩散散方方向向由由烃烃源源岩岩指指向向四四周周围围岩岩，与初次运移方向一致。与初次运移方向一致。扩扩散散流流（分分子子流流）与与渗渗流流（体体积积流流）在在地地下下孔孔隙隙空空间间中中可可相相互互转转换换，形形成成扩扩散散-渗渗流初次运移模式。流初次运移模式。浓度差浓度差 浮力浮力 在初次运移中只是一种辅助的动力。在初次运移中