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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第一节 油气运移概述,一、,油气运移概念及证据,油气运移的证据：,二、油气运移的阶段划分,初次运移,:,油气自烃源岩层向储集层,或运载层,(,输导层,),的运移,二次运移,:,油气进入储集层或运,载层以后的一切运移,若对整个油气运移来说,则是一个几乎同时存在的连续过程,根据时间顺序和介质条件的变化，可将油气运移分成两个阶段：,油气的运移和聚集,三、油气运移的基本方式,渗滤、扩散,四、岩石的润湿性,五、油气运移临界饱和度,地静压力：,由上覆沉积物的基质和孔隙空间流体的总重量所引起的压力，又称,静岩压力：,s=,r,g,h,（,s,-,静岩压力；,h,-,上覆沉积物的厚度；,r,-,上覆沉积物的平均总体密度；,g,-,重力加速度）,静岩压力实际为,由颗粒产生的有效压力,(,),和孔隙流体产生的流体压力,(p),之和,s=+p,地静压力梯度,：,指每增加,1,米沉积物所增加的压力,pa/m,， 约为,0. 2 310,5,Pa/m,六、地静压力、地层压力、静水压力、测压面,第二节 油气初次运移,一、油气初次运移的相态,页岩类沉积物随深度增加各种物理参数的变化,阿尔及利亚储集层上覆页岩生油层中,烃类，胶质，沥青质含量分布,游离相运移,中烃源岩对油气初次运移的,色层效应,3,、初次运移相态演化,1.,压实作用,2.,流体热增压作用,3.,粘土矿物脱水作用,4.,有机质的生烃作用,5.,渗析作用,二、油气初次运移的主要动力,1.,压实作用,砂泥岩互层剖面中压实流体的运移方向,砂泥岩互层剖面,:,流体的运移方向是由页岩到砂岩,。,砂岩,压实流体不能进入泥岩，只能在砂岩层中做侧向运移,。,碎屑岩沉积盆地,:,压实流体总是由泥岩向砂岩运移，由深部向浅部、由盆地中心向盆地边缘运移,.,正常压实流体总体运移特征：,泥质岩类在压实过程中，由于压实流体排出受阻或来不及排出，孔隙体积不能随上覆负荷增加而减小，导致孔隙流体承受了部分上覆沉积负荷，出现孔隙流体压力高于其相应的静水压力的现象称,欠压实现象,。,1.2,欠压实,正常压实带（,NC,）和欠压实带（,UC,）上,伏沉积物负荷压力（,S,）流体压力（,p,）及,颗粒支撑的有效应力（,）关系图,欠压实带中流体的排出方向,剩余压力差,驱动孔隙流体向低剩余压力的方向运移；,孔隙压力超过泥岩的承受强度,产生微裂缝,微裂缝排烃,释放超压，恢复正常压力。,欠压实泥岩,流体总体运移特征：,混合压实带中流体排出方向（据李明诚，,2004,）,流体沿剩余压力变小的方向运移。,2.,蒙脱石脱水增压作用,蒙脱石脱水与流体异常压力的关系（阴影区：蒙脱石大量转化带）,地层压力突变带位于蒙脱石转化带内,准噶尔盆地盆参,2,井粘土矿物转化与异常高压的关系,3.,流体热增压作用,水的压力,温度,密度（比容）的关系曲线,正常压力带的三个地温梯度情况下，水的比容与深度关系,烃源岩,干酪根,生烃过程孕育了排烃的动力,，,干酪根,形成的大量油气和水,体积大于原干,酪根体积。这些流体不能及时排出时,Pf,增大,异常压力排烃作用。,甲烷等气体的形成,对,Pf,和排烃,影响最大。,使烃源层,Pf,，以致产生微裂缝,排烃,。,4,、有机质的生烃作用,关于甲烷等气体的生成,由固态高分子量的,Kerogen,气态小分子量的：,CH,4,、,CO,2,等，,孔隙流体,V,。,随,D,、,T,，气体,膨胀系数,是油的,4,倍，是水的,20,倍，是岩孔的,800,倍。,埋藏较浅时：大部分气体以分子扩散或者溶于水形成逸散到地表。小部分于储层适当部位聚集起来，排替水，形成气藏。这对,Pf,影响不大。,随,Z,、,T,，,Kerogen,成熟,过成熟阶段，此时，,产生的,CH4,及其它气体量大，,而孔隙水已被气体饱和，大部分呈游离气。这不但,占据孔隙空间,，还会,阻塞水流通道,，使水排不出去。,渗析作用,是在渗透压差作用下流体会通过半透膜从盐度低方向向盐度高方向运移，直到浓度差消失为止的过程。含盐量差别越大，产生的渗透压差也越大。,5,、渗析作用,6.,其它作用,构造应力作用、,毛细管压力、,扩散作用、,碳酸盐岩胶结和重结晶作用,源岩低成熟,-,未成熟阶段：孔隙和微层理面；,成熟,-,过成熟阶段：微裂缝为主。,异常高流体压力导致源岩形成微裂缝。,较大孔隙、微层理面、构造裂缝与断层、微裂缝、缝合线、有机质或干酪根网络。,三、油气初次运移的通道,干酪根生成烃类过程中，微裂缝的形成与烃类的注入,（据,Ungerer,等,1983),异常高流体压力能导致烃源岩形成微裂缝。当流体压力超过静水压力的,1.42,2.4,倍时，岩石就会产生裂隙。这种微裂缝具有周期性开启与闭合特点。,含有有机质粘土加压实验，表示微裂缝对油气运移的影响,四、初次运移的主要时期和距离,石油：有机质热演化成熟阶段,天然气：多期，大量生气之后,排烃门限：达到排烃所需的饱和度,1,、初次运移的主要时期,排烃有效厚度：烃源岩中的油气能有效排出的厚度。,只有与储集层相接触的一定距离内生油层中的烃类才能排出来。,生油层有效排烃厚度约为,28m(,上、下距储集层各,14m),。,厚层块状泥岩源岩层排烃不利,，相当一部分厚度对初次运移排油无效。,2,、初次运移的距离,正常压实排烃模式,异常压力排烃模式,扩散模式,五、油气初次运移模式,油气初次运移可以归纳为三个模式：,六、排烃方向和烃源岩有效排烃厚度,控制排烃的因素分析,第三节 油气二次运移,一、油气二次运移的相态和流动类型,2,、二次运移的流动类型,动力：,浮力、构造应力、水动力、扩散力,阻力：,毛细管力、吸附力、水动力,二、油气二次运移的动力和阻力,奇尔曼,.A.,希尔的一个试验的三个连续阶段，说明浮力的作用与油滴数量的关系,盒子长,1.83m,，厚约,10cm,，宽约,30cm,，内装满浸水的砂子：,a,：将三堆油注入水浸砂中，每堆油大小约,10cm,，互不连结，浮力不足，油滴停滞不动；,b,：加入一些油，使三堆油互相连接汇合，其上部有指状油流开始向上浮起，油堆体积增大，浮力随之增大，足以克服阻力，而上浮运移；,c,：几小时后，整个油堆都上浮运移到盒子的顶部聚集，在下部只残留了很少很小的油滴。,图： 在相同球形颗粒呈菱形堆积的储集层中，油,柱的临界高度与储集层参数之间的关系,纵：油柱临界高度,横：颗粒直径大小,：油水密度差,如当,为,0.2,，储层颗粒直径,0.2mm,时，油柱的临界高度为,1.524m(5ft),，即油柱高度超过,1.524m,时，石油将在储集层内向上运移；若储集层颗粒变细，石油向上运移需要油柱高度增大。,运载层中油气在静水条件下的二次运移,水动力,图： 水平地层中油气在水动力推动下的运移,石油二次运移的条件：,水动力,毛细管阻力,水平地层,倾斜储集层,折算压力：,测点相对于某一基准面的压力,，,相当于,由测压面到折算基准面的水柱高度所产生的压力,。,A,点的折算压力,P,P,A,h,1,w,g,(h,A,h,1,),w,g,流动方向：从折算压力高向折算压力低的方向。,用折算压力确定水流方向,图：一口井中三个含流体的储集层，具有不,同的测压水面高度时，流体流动的方向,B,层水压面最高为,h,b,，,A,层水压面次之为,h,a,，,C,层水压面最低为,h,c,，即,h,b,h,a,h,c,。在有通路的情况下，,B,层的流体将向,A,层、,C,层中流动,构造作用力为油气二次运移创造了有利条件。,3,、构造作用力,构造作用力：,由地壳运动造成的各种地质构造应力。,构造应力促使岩层变形或变位，造成褶皱和断裂，地层发生倾斜，,形成,裂缝，并驱使地层中的流体发生运移。,三、油气二次运移的通道与输导体系,1,、油气二次运移的通道,横穿断层运移与沿断层面垂向运移示意图,（据,R.E.Chapman,，,1983,修改）,运载层的组合关系,a,储集层间的组合；,b,储集层与断层的组合；,c,断层间的组合；,d,不整合与储集层的遮挡组合；,e,储集层与不整合的超覆组合；,f,不整合间的组合,2,、油气输导体系,（,2,）输导体系类型,2,）按主要运载层类型分类：,储集层输导体系、断裂输导体系、不整合输导体系、复式输导体系,（,3,）优势运移通道,与,有效运移通道,四种油气运移,优势通道,通道：,油气沿着渗透性最好、,阻力最小的路径运移,（,运移高速公路,）。,总方向：盆地中心边缘或中央隆起带，,深层浅层,主要指向：生油凹陷中或邻近地区长期继承性 发育的正向构造带。,四、油气二次运移的主要方向和距离,1.,运移主要方向,松辽盆地下白垩统生油中心与油气富集关系图,1,生烃强度等值线，,2,地温梯度等值线，,3,油田，,4,凹陷边界,构造背景与油气二次运移区域指向的关系,图：济阳凹陷下第三系生油中心与油气富集关系（东营凹陷部分）,1,地层剥蚀线，,2,生烃强度等值线，,3,油田,（,1,）封盖层的形态和产状对二次运移路径的影响,不同的,封盖层,形态运移特征不同。,不同的断面形态运移特征不同：,凸面主要起汇聚流的作用；凹面主要起发散作用，不利于油气聚集。,（,2,）断面形态和产状对二次运移路径的影响,（,3,）不同形状的盆地油气二次运移方向模式,2,、,油气二次运移的,距离,我国部分含油气盆地油气运移距离,五、油气二次运移的主要时期,第四节 油气运移的研究方法,一、利用流体势分析研究区域油气运移方向,3,、势梯度与流体运移方向,图：静水环境中，作用于单位质量水,.,油,.,气三者的力场强度,静水环境：,图： 在不同水动力条件下，作用与单位质量,水油和气上的各种力的向量分布及力场方向,动水环境：,图：单斜输导层中，下倾水流条件下油与水的运移方向,在水动力作用下，油、气、水沿着各自势减小的方向进行流动,水势,w,= gZ+,P,/,w,地层压力,P,=,w,（,w,gZ,）,将,P,表达式代入油势,: ,o,= gZ+,P,/,o,o,= gZ+,w,（,w,gZ,）,/,o,= (,w,/,o,）,w,(,w,o,)/,o,gZ,因为,w,= gh,w,；,o,= gh,o,所以,h,o,g = (,w,/,o,）,h,w,g,(,w,o,)/,o,gZ,4,、相对流体势与油气的运移和聚集,UVZ,方法,:,h,o,g =(,w,/,o,）,h,w,g,(,w,o,)/,o,gZ,同乘以,o,/ (,w,o,),，把高程,Z,独立出来：,o,/(,w,o,)h,o,=,w,/(,w,o,)h,w,Z,令,U,o,o,/(,w,o,)h,o,；,V,o,w,/(,w,o,)h,w,上式变换为：,U,o,V,o,Z,；,U,o,是油相对于水的势，,V,o,是水相对于油的势；,对于天然气而言：,U,V,Z,-,Z,某背斜构造的,U,0,，,V,0,，,Z,0,平面图实现过程,A,：,等,Z,图（构造平面图）,，等高距为,100m,、向东南倾伏,某背斜构造的,U,0,，,V,0,，,Z,0,平面图实现过程,B,：,等水势平面图,并叠加在构造图之上,某背斜构造的,U,0,，,V,0,，,Z,0,平面图实现过程,C,：,w,1,、,o,0.8,、,w,/(,w,o,),5,的,等,V,o,平面图,某背斜构造的,U,0,，,V,0,，,Z,0,平面图实现过程,D,：由,U,o,V,o,Z,得出的,U,o,平面图,流体势应用中存在的问题和应注意的事项,1,、油气在地层中的运移还受到,毛细管压力,的影响；,M. K. Hubbert,的流体势忽略了毛细管阻力的影响。,2,、,M. K. Hubbert,的流体势表达式中的压力是实际地层压力。,3,、运用流体势分析时，注意要在同一个储集层压力系统中进行。,二、有机地球化学方法研究油气运移,1,、利用有机地球化学参数研究石油的初次运移,根据剖面上地球化学指标的变化确定烃源岩排烃情况,2,、利用有机地球化学参数研究油气的二次运移,生物标志化合物、正烷烃、碳同位素、族组分等地化指标，进行油源对比，追索油气来源；,储层中原油的物性变化和储层沥青的分布特征判断石油运移方向。,层析作用：,沿着运移方向,，石油被矿物选择性吸附，化学成分和物理性质规律性变化。,（,1,）,非烃化合物逐渐减少,。非烃化合物最易吸附于矿物的表面或溶解于水中。,（,2,）,高分子化合物和芳烃含量减少,。高分子化合物易吸附，芳香烃比正烷烃和环烷烃的极性强。,（,3,）某些生物标记化合物有规律变化,。如甾烷的,5,，,14,，,17,异构体比,5,，,14,，,17,运移快，,甾烷,/ ,甾烷比值由小变大。,（,3,）,13,C/,12,C,比值逐渐降低,。芳香烃中,13,C/,12,C,的比值高于烷烃和环烷烃；,13,C,比,12,C,吸附能力强，,12,C,相对运移快，使,13,C/,12,C,比值减小。,（,4,）石油密度、粘度降低。,酒泉盆地老君庙背斜带油气运移方向,从鸭儿峡向老君庙、石油沟方向，原油正烷烃主峰值逐渐降低，,C,22,以上与,C,23,以下的比值逐渐增加，原油比重、粘度、含蜡量逐渐变低,四川泸州古隆起阳新统，嘉陵江组天然气,13,C,含量分布图,天然气,13,C,同位素的含量从隆起上向凹陷方向,(,天然气来源的方向,),变大，而在隆起顶部,(,运移的前方,),，其含量逐渐减小,三,、地球物理方法,-,利用压实曲线研究油气运移,分析泥质烃源岩的排烃深度（时期）、排烃方向，估算排液量和地层压力,四、油气运移的模拟实验研究,色层效应,；,排烃率,；,相态,；,距离,；,方向,以含一定有机质丰度的岩石为样品，依靠升温热解生烃。并赖生烃过程中流体体积膨胀引起的压力驱动烃类排出。然后收集排出的烃类定性或定量研究。,1.,油气初次运移模拟实验,四、油气运移的模拟实验研究,浮力,、,水动力,、,毛细管力,等的作用,优势通道,的选择,复杂孔隙系统中,油驱水,或,水驱油,的过程,临界油柱高度,储层产状,对运移效率的影响,均质,和,非均质砂层,油的运移聚集过程及机理,石油沿断层、不整合等通道的运移机理,2.,油气二次运移模拟实验,模拟排烃：砂泥岩层,模拟二次运移：连续充注、幕式充注， 运移通道,实验中人工泥岩的构成为,30%,石英砂与,70%,粘土矿物配成。另外，,3%KCI,的水与机械油原始油饱和度为,5.7%,、,10.8%,、,19.5%,。,压实排液物理模拟,(,据胜利油田）,参数选择：,以下第三系油源已经运移到上第三系底部作为地质模型的初始条件；,从以下四个方面给定模型的边界条件,断层：包括断层面的几何形态、宽度、断层充填物的储集物性；,砂层：包括砂体的几何形态、储集物性、砂层组合；,流体：包括流体动力学条件、油水密度差和流体压力差；,注油：包括注入方式、注入量等；,结合沾化凹陷地质情况，选取二种注入方式（均匀注入和突发注入），二种断层宽度，二种断面充填物储集物性（与周围砂岩相比孔隙度大于,5,和相等）。,济阳坳陷上第三系油气运移实验,(,据胜利油田）,馆上段,馆下段,油的运移路径,连续充注：,首先油进入主断层（,F1,），并向上运移，充注其两侧的砂体,A1,、,C1,或,C2,；,油在馆下段（,B,和,D,）的顶部发生侧向运移；,侧向运移的油进入次级断层（,F2,），并向上运移，充注次级断层两侧的砂体,A2,、,A3,或,A4,。,馆上段,馆下段,幕式充注：,首先油充注主断层（,F1,）的下部和馆下段的（,B,、,D,）砂层。,沿主断层上升，并在馆下段（,B,和,D,）砂层侧向运移。,进入次级断层（,F2,），同时充注主断层和次级断层两侧砂体。,1.,试比较砂岩和泥岩的压实特征，讨论压实作用在油气初次运移中的作用特点。,2.,油气二次运移的相态、动力、方向、通道、主要时期？,3.,促使产生异常高孔隙流体压力的地质作用有哪些？试讨论异常高压在油气初次运移中的作用特点,4,.,什么是油气初次运移、油气二次运移？试比较油气初次运移和二次运移地质环境和条件的差异。,5.,试分析不同构造背景下，水动力与浮力的相互配合对油气二次运移方向的影响。,6.,试分析构造运动对油气运移的控制作用。,7.,什么是流体势？试用流体势概念分析静水与动水环境中油气的运移方向。,思考题,
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