石油地質學課件：第六章 唐玄油氣二次運移-講課多媒體

1、石油與天然氣二次運移石油與天然氣地質學第四章第三節(jié)使用教材：石油與天然氣地質學，陳昭年主編，地質出版社，20051.油氣運移：.索柯洛夫著，1959年，388頁 2.壓實與油氣運移：陳發(fā)景,1989年,177頁3.油氣運移:李明誠，1984年（1版），1994年（2版），2004年（3版）4.碎屑巖儲集層的孔隙結構及其成因與對油氣運移的控制作用:邸世祥，1991年，181頁5.油氣運移:黃第藩，328頁，1988年6.石油地質譯文選 油氣運移 第2集:陳荷立 湯錫元等編譯，1987年, 244頁 7.油氣運移機理及物理模擬:曾濺輝，王捷等著，2003年, 190頁羅曉容，油氣運移參考書籍教學目

2、標牢固掌握油氣二次運移的概念掌握油氣二次運移的機制與模式了解油氣二次運移的研究方法和技術基本概念與研究重要性油氣二次運移是指油氣脫離生油巖后，在孔隙度、滲透率較大的儲集層中或大的斷裂、不整合面中的傳導過程，它包括聚集起來的油氣由于外界條件的變化而引起的再次運移。重要性分析是流體礦產的特殊性的本質體現(xiàn)；連接烴源巖與聚集體的橋梁；控制著油氣的分布與聚集；二次運移的證據(jù)1.地表滲出的油氣苗（說明從地下地表運移）；2.采油時很小的井孔可以流出大量的油氣（說明至少在開采時是四面八方匯集的結果）；3.采出的石油中可以找到比儲層時代老的孢粉（由老的生油層儲層）；4.生油巖多為細粒巖石如泥巖、頁巖，而目前的產

3、油層多為粗粒的砂巖等巖性（生儲）；5.油氣藏中油氣水按比重分異，從上到下分別為氣、油、水（層內運移結果）；6.縱、橫向上，石油在組分和數(shù)量方面表現(xiàn)為許多有規(guī)律性的變化。顯微鏡下觀察到的油運移情況（熒光，240倍）油氣通道石油運移通道特征課程內容一、油氣二次運移條件二、油氣二次運移的機制與模式三、油氣二次運移的其他問題油氣二次運移條件油氣在地下發(fā)生運移，必須具備以下三個必要條件：1.流體 即油、氣、水都是可以流動的，固體就不行；2.動力條件 即動力環(huán)境/動力場，是油氣藉以運動的外力之和；3.通道 是流體籍以通過的空間，如運移的微裂隙等。以上三個條件缺一不可。內容一、油氣二次運移介質條件二、油氣二

4、次運移的機制與模式（一）油氣二次運移中的相態(tài)（二）油氣二次運移的主要動力與阻力（三）油氣二次運移的通道（四）油氣運移主要模式三、油氣二次運移的其他問題（一）油氣二次運移中的相態(tài)初次運移水溶相連續(xù)烴相混合相擴散相二次運移水溶相連續(xù)烴相油（氣）溶相擴散相不同相態(tài)，運移效率差別很大，儲集層中的油氣主要是以游離相態(tài)運移, 至少最終要轉變?yōu)橛坞x相。但天然氣仍可以水溶和擴散的方式運移（一）油氣二次運移中的相態(tài)1.石油二次運移的相態(tài)與轉換內容一、油氣二次運移介質條件二、油氣二次運移的機制與模式（一）油氣二次運移中的相態(tài)（二）油氣二次運移的主要動力與阻力（三）油氣二次運移的通道（四）油氣運移主要模式三、油氣二

5、次運移的其他問題油氣二次運移的主要動力（1）浮力浮力是阿基米德浮力。石油地質學中常將浮力與重力同時考慮，并將浮力與重力的代數(shù)和稱為凈浮力。故石油質點的凈浮力可用下式表示。 FV（w-og)g式中F為浮力，N；V為連續(xù)油的體積，m3；w為地層水的密度，og為地下水油氣密度，kg/m3；g為重力加速度，9.8m/s2.如果把體積V換成單位面積乘高（Z），則上式變?yōu)椋篎Z（w-og)g在自由水面之上的任一高度的油氣所受到的浮力，實際上就等于該高度的靜水壓力與靜油（氣）壓力之差當?shù)貙觾A斜時其浮力公式表示為：FZ（w-og)g .sin水動力是推動地層孔隙水流動的動力。因此，它也是推動水溶相油氣或密度與

6、水接近的重質油進行二次運移的主要動力。地層中的水動力可以由差異壓實作用和重力作用而產生，并形成壓實水動力和重力水動力。（2）水動力壓實水動力和重力水動力兩種水動力一般是隨盆地演化先后產生，并可在地層剖面上呈旋回式出現(xiàn)。淋濾階段沉降階段水巖及流體相互作用（）溶解與溶濾作用（）陽離子交替吸附作用（）擴散和濃縮作用（）混合作用（）生物地球化學作用 流體旋回：從沉積水文階段到淋濾水文階段，對應于從區(qū)域沉降和水侵到區(qū)域抬升、剝蝕或水退。流體旋回劃分理論依據(jù)在地層傾斜情況下，存在水動力沿地層上傾或下傾方向運動兩種情況，其作用亦可表現(xiàn)為阻力或動力兩種結果。當水動力（傾斜巖層中水動力的垂直分力）與浮力方向一致

7、時，水動力起到增加浮力的動力作用；當它與浮力方向相反時，水動力減少油體浮力，起到阻力作用。水動力不僅影響二次運移動力的大小，而且還影響著油氣運移的方向。動水壓力可以推動油氣運移甚至破壞圈閉，也可以阻止油氣運移形成圈閉。烴類只要存在著濃度差，烴類的分子擴散就可以在任何時空中發(fā)生。（3）擴散力其他動力構造應力構造運動力可起到直接作用和間接作用。直接動力作用：構造運動在使巖層發(fā)生變形和變位中，會把作用力傳遞到其中所含的流體，驅使油氣沿應力方向運移。間接作用：構造運動可使地層發(fā)生傾斜，使油氣在浮力作用下向上傾方向運移；可形成供水區(qū)與泄水區(qū)，形成水動力作用；形成斷層、裂縫、不整合面等油氣運移的通道。高郵

8、凹陷T23反射面（三垛運動期）構造主應力矢量圖 （胡望水等，2005）油氣大規(guī)模運移的方向與構造主應力的方向相同，即為由南東向北西向構造應力油氣二次運移中最主要和最普遍的阻力就是毛細管壓力。同時，油氣運移還需要克服自身重力。是油水驅替壓力（毛細管阻力）； 是界面張力（dyne/cm）； 潤濕接觸角；R儲層內最大連通孔隙半徑（cm）；2.二次運移的阻力從物理角度講，油氣二次運移實際上是油氣在含水介質中的機械滲流過程。對于單位質量的油氣質點受到以下4個力的作用：垂直向下的重力；垂直向上的浮力；水動力和油氣在孔隙介質中運移所受的毛細管阻力。油氣二次運移中的受力分析考慮常規(guī)穩(wěn)定流體狀態(tài)下油氣二次運移發(fā)

9、生力學條件完全親水條件下H油柱高度浮力作用與油滴數(shù)量關系（奇爾曼A希爾 ,1959）油氣二次運移發(fā)生的力學條件首先必須具有一定的油氣飽和度，只有當油氣飽和度大于臨界油氣飽和度時，才有相對滲透率和有效滲透率。其次，油柱必須大于臨界油柱高度，具有足夠的浮力和水動力來克服毛細管阻力。油氣二次運移發(fā)生條件內容一、油氣二次運移介質條件二、油氣二次運移的機制與模式（一）油氣二次運移中的相態(tài)（二）油氣二次運移的主要動力與阻力（三）油氣二次運移的通道（四）油氣運移主要模式三、油氣二次運移的其他問題（三）二次運移的通道1.連通孔隙滲透性巖石的孔隙系統(tǒng)是最廣泛、最基本的二次運移通道。在靜水條件下，油氣微滴可能從滲

10、透性巖層底部向頂部累積，當累積到一定數(shù)量后，便可在層內發(fā)生側向的順層運移?？紫冻叨扔H水介質中油氣運移模式（Carruthers & Ringrose，1998）靜水條件下玻璃珠模型油柱運移過程2.斷層斷層既可作為油氣的遮擋條件而造成斷層圈閉，也可成為油氣二次運移的通道，特別在穿層和垂向運移中具有獨特的作用。既可作為油氣的遮擋條件而造成斷層圈閉也可成為油氣二次運移的通道，特別在穿層和垂向運移中具有獨特的作用。 斷層3.裂隙（縫）裂縫系統(tǒng)對于改善孔隙間的連通性和滲透性，尤其對于改善致密巖石的滲透性具有重要意義。裂隙的分類有很多，從成因上可分為構造裂隙和成巖裂隙兩大類。構造裂縫邊緣平直，具有一定的方

11、向和組系，往往不受層面限制，延伸較遠，是穿層運移的主要通道；成巖裂縫的特點是受層理限制，多平行層面，形狀不規(guī)劃，縫面有彎曲，是儲集層內運移的重要通道。碳酸鹽巖中裂縫是重要的二次運移通道。砂巖中的裂隙：提高連通性裂縫系統(tǒng)4.不整合面系統(tǒng)塔北隆起碳酸鹽巖頂部不整合結構層的模式圖（據(jù)張克銀，1996）不整合面分布具有區(qū)域性，故它對于油氣作遠距離運移具有特別重要的意義。它能把不同時代、不同巖性的地層勾通起來。因此，是側向運移的重要通道。不整合面結構類型劃分示意圖（據(jù)周文，2005）5.有效通道空間/優(yōu)勢通道有效通道空間：運載層中真正發(fā)生了運移作用的通道。實驗和地質研究表明四種機理控制油氣運移優(yōu)勢通道D

12、d水動力油氣dD4流向優(yōu)勢3隔離優(yōu)勢1級差優(yōu)勢2流壓優(yōu)勢斷裂通道斷裂封閉斷裂封閉孔隙通道不整合輸導內容一、油氣二次運移介質條件二、油氣二次運移的機制與模式（一）油氣二次運移中的相態(tài)（二）油氣二次運移的主要動力與阻力（三）油氣二次運移的通道（四）油氣運移主要模式三、油氣二次運移的其他問題（四）二次運移主要模式1.多相滲流模式對于地下孔隙水中呈連續(xù)烴相的油氣，二次運移過程中的滲流大多是油、氣、水三相滲流。2.擴散模式分子擴散的動力是烴濃度差，因此烴源巖是烴類擴散的源頭。烴類的擴散同樣發(fā)育在初次和二次運移的全過程，并最終到達地表面而散失。內容一、油氣二次運移介質條件二、油氣二次運移的機制與模式三、油

13、氣二次運移的其他問題（一）油氣二次運移中的時期、期次（二）油氣二次運移的方向（三）油氣二次運移的距離（四）油氣二次運移的效率（五）二次運移中油氣性質的變化（一）二次運移的時期二次運移是初次運移的繼續(xù)，二者常常是連續(xù)過程，或者說幾乎是同時發(fā)生的。大規(guī)模的二次運移時期應該是在主要生油期之后或同時發(fā)生的第一次構造運動時期。 油氣運移時間的確定（1）圈閉形成時間法（2）生排烴史法（3）輸導路徑形成時間法（4）油氣藏露點壓力法（5）(伊利石)測年法（6）有機巖石學方法（7）包裹體測溫法（8）油氣水界面追溯法（9）綜合分析法油氣運移效應綜合圈閉烴源巖輸導格架油藏（二）二次運移的方向油氣總是沿優(yōu)勢通道運移，

14、在以浮力和水動力為主要動力的驅動下，油氣二次運移的方向總是循著阻力最小的路徑由高勢區(qū)向低勢區(qū)運移。深凹陷中斜坡或隆起的方向是水流和浮力的共同指向，所以這自然成為油氣二次運移的主要指向。油氣的勢差是二次運移的動力源，油氣總是自發(fā)從高勢區(qū)向低勢區(qū)滲流。（二）二次運移的方向圖4- 38阿克庫勒及鄰區(qū)海西早期奧陶系水動力場分布圖(據(jù)蔡立國，2001)（三）二次運移的距離油氣運移距離取決于動力大小、通道延伸情況、構造條件、巖相變化、油氣流體性質、源巖供氣情況等多因素控制。 石油的生聚量一般為510，天然氣為0.51，90以上的烴類在運移中散失（四）二次運移的效率 1、色層效應油氣在二次運移過程中，發(fā)生一

15、些性質和數(shù)量上的變化。二次運移中石油的高分子量成分以及極性成分易被礦物表面吸附，輕烴和無極性成分可自由通過。即產生天然的色層效應。色層效應的結果往往是使石油的膠質、瀝青質、卟啉及釩鎳等重金屬減少，輕組分相對增多，在烴類中烷烴增多，芳烴相對減少，烷烴中低分子烴相對增多，高分子烴相對減少。反映到物理性質上，表現(xiàn)為密度變小、顏色變淡、粘度變小。（五）二次運移中油氣性質的變化2、氧化作用 二次運移中依具體介質環(huán)境的變化，還可發(fā)生脫氣、結晶析出等其他效應。特別值得注意的是氧化作用，它可使石油的膠狀物質增加，輕組分相對減少，環(huán)烷烴增加，烷烴和芳烴相對減少，密度、粘度也隨之加大，其效果大致與色層效應相反。不

16、過二次運移中的氧化作用通常要被色層效應所抵消，只有當石油接近地表或當大氣借助于斷層或地層水而與石油溝通時，氧化作用才可占優(yōu)勢。（1）定義：油氣二次運移（2）油氣運移介質與相態(tài)模式（3）油氣二次運移動力與阻力（4）油氣二次運移的路徑、方向、期次（5）兩者各自特點比較總結與回顧作業(yè)對比油氣初次運移與二次運移的異同點？閱讀兩篇油氣二次運移的外文文獻，注意其研究方法，研究成果和存在的問題。案例分析塔河油田各成藏期油氣輸導格架與油氣運移（吳沖龍等，2007）Carruthers D(2001) 利用逾滲模型進行油氣二次運移模擬結果100 MaTime (Ma)0 MaUV light5 mvapour bubbleoilTransmitted lightoilvapour bubble5 m