第一节 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。
争论的焦点:
油气是在“什么因素的驱使”下?
呈“何种相态”?
通过“什么途径”?
排出烃源岩的
一、油气初次运移的动力因素
1、压实作用的动力因素
正常压实:在上覆沉积负荷作用下,沉积物通过不断排出孔隙流体,如果流体能够畅通地排出,孔隙度能随上覆负荷增加而作
相应减小,孔隙流体压力基本保持静水压力,则称为正常压实或压实平衡状态。
欠压实:如果由于某种原因孔隙流体的排出受到阻碍,孔隙度不能随上覆负荷的增加而相应减少,孔隙流体压力常具有高于静
水压力的异常值,这种压实状态就称为欠压实或压实不平衡。
(1)正常压实
压实作用过程中流体的排出实际上是由于剩余流体压力的作用。剩余流体压力是指超过静水压力的地层压力。沉积物在达到压实平衡的层序之上又沉积了新沉积物,此时颗粒要重新紧缩排列,孔隙体积要缩小,就在这些变化的瞬间,孔隙流体就要承受部分由颗粒产生的有效压应力,使流体产生了超过静水压力的剩余压力。正是在剩余压力作用下孔隙流体才得以排出,排出后孔隙流体又恢复了静水压力,沉积物又达到新的压实平衡。可见,这种剩余压力只发生在压实平衡与达到新的压实平衡之间的瞬时,所以应当叫做
瞬时剩余压力。但在一个不断沉降、不断沉积、不断压实的连续过程中也可叫做剩余压力。因为正常压实过程就是:由压实平衡到瞬时不平衡再到平衡的过程,而孔隙流体压力则是由静水压力到瞬时剩余压力再到静水压力的连续过程。在这过程中流体不断排出、孔隙体积不断减小,如果流体的排出时烃源岩已经成熟成烃,即可实现初次运移。其排液的方向视不同的沉积层序而不同。
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。
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。
(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:
(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。
但如果为非生油层时,它只能成为最好的压力封闭盖层。
2、热力作用的动力因素
由于水、油、气的膨胀系数比颗粒的膨胀系数大得多(分别
为颗粒的40、200和800倍),所以在热力作用下泥岩孔隙流
体体积趋于增大。这部分由热膨胀而增加的孔隙流体在渗透
性好的条件下可及时地排出,否则就推迟排出,而产生异常
高压,成为油气初次运移的动力。 热力作用的温度升高,还
是烃源岩有机质降解出更多的烃类,促使初次运移的发生。
温度升高,有助于解脱被吸附的烃类;有助于降低流体粘度;有助于降低油水间界面张力;有助于油气在水中的溶等。
3、烃类及非烃气体生成的作用
干酪根热降解成烃一方面为初次运移提供了物源,另一方面成烃增压作用也是初次运移内部能量的一个重要来源。干酪根在热降解生成石油和甲
石油与天然气地质学----5~1 来自淘豆网m.daumloan.com转载请标明出处.
