第六章 石油与天然气的运移.doc

内容摘要 ［内容提要］ 石油与天然气具有明显的运移性，油气运移是是联结生、储、盖、圈、藏、散等因素的纽带，油气的地质史就是油气的运移史。按运移发生的场所可分为初次运移和二次运移。本章首先论述地下油气发生运移的证据，阐明了油气运移研究的意义及运移发生的基本条件。在具体分析了油气运移过程中的受力状况之后，对油气初次运移、二次运移的相态、动力、通道、方向等要素进行综述，最后结合实例分析了流体动力与油气运移的关系。 §1? 概述 一．概念 顾名思义，油气运移即油气在地下的流动，或在地下因自然因素所引起的位置移动。按油气运移所发生的场所可分为初次运移和二次运移。 ?? 初次运移——油气自生油层向储集层（运载层）中的运移。 ?? 二次运移——油气进入储集层/运载层之后的一切运移，包含已运聚起来的油气因外界条件的变化引起的再次运移，有人称后者为“三次运移”。 二．地下油气运移的证据 有很多事实证明石油和天然气在地下确实可以发生运移，如： 1.地表渗出的油气苗（说明从地下地表运移）； 2.采油时很小的井孔可以流出大量的油气（说明至少在开采时是四面八方汇集的结果）； 3.采出的石油中可以找到比储层时代老的孢粉（由老的生油层储层）； 4.生油岩多为细粒岩石如泥岩、页岩，而目前的产油层多为粗粒的砂岩等岩性（生储）； 5.油气藏中油气水按比重分异，从上到下分别为气、油、水（层内运移结果）； 6.纵、横向上，石油在组分和数量方面表现为许多有规律性的变化。 三．油气运移研究的意义 石油与天然气是流体矿产，其不同于固体矿产的最大特点就是在地下岩石中具有运移性。油气从生起就开始了运移，一直到最后变质乃至消失。因此可以说，油气的地质史就是油气的运移史。可见，油气运移是石油地质学的重要内容，是联结生、储、盖、圈等静态条件的纽带。 油气运移要研究的问题是：油气怎样从源岩中排出；什么时候排出；排出来多少；运移到什么地方；可能到哪儿聚集以及可能聚集多少等等。显然这些问题正是油气勘探和评价中急待解决的问题。 因此，油气运移研究不仅具有重大的理论意义，而且在油气勘探工作中也具有很大的实际意义。 由于油气运移是一个动态过程，实验室很难模拟，因此研究难度很大，再加上长期以来油气勘探中是以找寻储油气构造为指导的，油气运移研究一致被忽视，致使一个本来非常重要的课题却成为石油地质学中最薄弱的环节，油气运移研究的重要性，直到80年代中期才普遍被人们所认识。 四．发生运移的必要条件 油气在地下发生运移，必须具备以下三个必要条件： 1.流体? 即油、气、水都是可以流动的，固体就不行； 2.动力条件? 即动力环境/动力场，是油气藉以运动的外力之和； 3.通道? 是流体籍以通过的物质环境，如初次运移的微裂隙等。 以上三个条件相互依赖缺一不可。 ? §2? 油气运移过程中的受力分析 油气在地下可能受到以下几种力的作用。 一．地静压力 指某一深度地层在单位面积上所承受的上覆岩石柱的压力（压强）： ρS—该深度点之上地层沉积物平均密度，Z—观察点深度，g—重力加速度。 地静压力随着上覆地层的增厚而增大，它对下伏沉积物的作用主要是促进了压实和固结作用。 目前所知，沉积物刚沉积下来时，其结构极为柔软，孔隙度极大（如淤泥含量高达70-90%），随着上覆总页荷的增加，其孔隙度逐渐减小，密度增大。据研究，孔隙度与深度间保持一种指数关系： φ和φ0分别为地下深度Z处和近地表处的孔隙度，c为压实系数。 由于地下沉积物可分为两部分，即岩石颗粒骨架和孔隙中的水，这样上覆总负荷S在理论上可分解成两部分： 由岩石颗粒承担的部分——有效应力σ，与 由孔隙内流体承担的部分——流体压力Pf， 这样有： σ和Pf各司其职：σ促使岩石发生压实作用，Pf则促使在压实中流体排出。上覆沉积物厚度每增加一个增量，都会在被压实的对象上产生一个瞬时的过剩压力，从而促使流体正常排出，稍后，流体所承受的压力为静水压力，将不再流动，只有当流体不能顺利排出而形成异常压力时，才能构成为油气运移的动力。 二．异常流体压力 当孔隙内流体所承载的压力大于或小于静水压力时，此时的压力称为异常流体压力（图6-1），前者称为异常高压/地压/超压等，后者称之为异常低压。 ? 图6-1? 异常流体压力与静水压力的关系示意图 ? 异常高流体压力主要由以下四种原因造成： 1.??? 压实与排水的不平衡 压实作用同时包含两个过程：一是颗粒被压实；二是其间的孔隙水被排出，孔隙度下降。上覆负荷在孔隙流体和岩石骨架上作用力的分配关系，决定着沉积物的压实状态。 对于每一具体岩石来说，都有一个维持其压实需求与实际排水之间平衡的最小渗透率界限值Kmin（真柄钦次，1978）。若岩石实际渗透率＜Kmin，说明岩石的实际排水能力不能满足压实对排水量的需求，一部分流体将滞留在孔隙中，分