《石油地质学唐玄油气二次运移-讲课多媒体》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石油地质学唐玄油气二次运移-讲课多媒体（91页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、石油与天然气二次运移 石油与天然气地质学第四章第三节 使用教材：石油与天然气地质学，陈昭年 主编，地质出版社，2005 1.油气运移：.索柯洛夫著，1959年，388页 2.压实与油气运移：陈发景,1989年,177页 3.油气运移:李明诚，1984年（1版），1994年（2版），2004年（3 版） 4.碎屑岩储集层的孔隙结构及其成因与对油气运移的控制作用: 邸世祥，1991年，181页 5.油气运移: 黄第藩，328页 ，1988年 6.石油地质译文选 油气运移 第2集:陈荷立 汤锡元等编译，1987 年 , 244页 7.油气运移机理及物理模拟:曾溅辉，王捷等著，2003年, 190页
2、罗晓容， 油气运移参考书籍油气运移参考书籍 教学目标 牢固掌握油气二次运移的概念 掌握油气二次运移的机制与模式 了解油气二次运移的研究方法和技术 基本概念与研究重要性 油气二次运移油气二次运移 是指油气脱离生油岩后，在孔隙度、渗透率较大的储集 层中或大的断裂、不整合面中的传导过程，它包括聚集 起来的油气由于外界条件的变化而引起的再次运移。 重要性分析重要性分析 是流体矿产的特殊性的本质体现； 连接烃源岩与聚集体的桥梁； 控制着油气的分布与聚集； 二次运移的证据 1.地表渗出的油气苗（说明从地下地表渗出的油气苗（说明从地下地表运移）；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
3、在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）；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 生油层生油层储层）；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（生多为粗粒的砂岩等岩性（生储）；储）； 5.油气藏中油气水按比重分异，从上到下分别为气、油、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）；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纵、横
4、向上，石油在组分和数量方面表现为许多有规 律性的变化。律性的变化。 显微镜下观察到的油运移情况显微镜下观察到的油运移情况 （荧光，（荧光，240倍）倍） 油气通道 石油运移通道特征石油运移通道特征 课程内容 一、油气二次运移条件一、油气二次运移条件 二、油气二次运移的机制与模式 三、油气二次运移的其他问题 油气二次运移条件 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 是流体籍以通过的空间，如运移的微裂 隙等。 以上三个条件缺一不可。 内容 一、油气二次运移介质条
5、件 二、油气二次运移的机制与模式 （一）油气二次运移中的相态（一）油气二次运移中的相态 （二）油气二次运移的主要动力与阻力 （三）油气二次运移的通道 （四）油气运移主要模式 三、油气二次运移的其他问题 （一）油气二次运移中的相态 初次运移初次运移 水溶相水溶相 连续烃相连续烃相 混合相混合相 扩散相扩散相 二次运移二次运移 水溶相水溶相 连续烃相连续烃相 油（气）溶相油（气）溶相 扩散相扩散相 不同相态，运移效率差别很大，储集层中的油气主要是以游离相态运移, 至少最 终要转变为游离相。但天然气仍可以水溶和扩散的方式运移 （一）油气二次运移中的相态 1.1.石油二次运移的相态与转换石油二次运移的
6、相态与转换 内容 一、油气二次运移介质条件 二、油气二次运移的机制与模式 （一）油气二次运移中的相态 （二）油气二次运移的主要动力与阻力（二）油气二次运移的主要动力与阻力 （三）油气二次运移的通道 （四）油气运移主要模式 三、油气二次运移的其他问题 油气二次运移的主要动力 （1）浮力）浮力 浮力是阿基米德浮力。石油地质学中常将浮力与重力同时浮力是阿基米德浮力。石油地质学中常将浮力与重力同时 考虑，并将浮力与重力的代数和称为净浮力。故石油质点考虑，并将浮力与重力的代数和称为净浮力。故石油质点 的净浮力可用下式表示。的净浮力可用下式表示。 F FV V（w- -og)g)g 式中式中F F为浮力，
7、为浮力，N N；V V为连续油的体积，为连续油的体积，m m3 3；w为地层水的为地层水的 密度，密度，og为地下水油气密度，为地下水油气密度，kg/mkg/m3 3； ；g g为重力加速度， 为重力加速度， 9.8m/s9.8m/s2 2. . 如果把体积如果把体积V换成单位面积乘高（换成单位面积乘高（Z），则上式变为：），则上式变为： F FZ Z（w- -og)g)g 在自由水面 之上的任一 高度的油气 所受到的浮 力，实际上 就等于该高 度的静水压 力与静油 （气）压力 之差 当地层倾斜时其浮力公式表示为：当地层倾斜时其浮力公式表示为： F FZ Z（w- -og)g )g .sin.
8、sin （2）水动力 水动力是推动地层孔隙水流动的动力。因此， 它也是推动水溶相油气或密度与水接近的重质 油进行二次运移的主要动力。 地层中的水动力可以由差异压实作用和重力作 用而产生，并形成压实水动力和重力水动力。 压实水动力压实水动力和和重力重力 水动力水动力两种水动力两种水动力 一般是随盆地演化一般是随盆地演化 先后产生，并可在先后产生，并可在 地层剖面上呈旋回地层剖面上呈旋回 式出现。式出现。 淋 滤 阶 段 沉 降 阶 段 水岩及流体相互作用 （）溶解与溶滤作用 （）阳离子交替吸附作用 （）扩散和浓缩作用 （）混合作用 （）生物地球化学作用 流体旋回：从沉积水文阶段到淋滤水文阶段，对
9、应于从 区域沉降和水侵到区域抬升、剥蚀或水退。 流体旋回划分理论依据 在地层倾斜情况下，存在水动力沿地层上倾或下倾方 向运动两种情况，其作用亦可表现为阻力或动力两种 结果。 当水动力（倾斜岩层中水动力的垂直分力）与浮力方向一致时，水 动力起到增加浮力的动力作用；当它与浮力方向相反时，水动力减 少油体浮力，起到阻力作用。 水动力不仅影响二次运移动力的大小，而且还影响水动力不仅影响二次运移动力的大小，而且还影响 着油气运移的方向。着油气运移的方向。 动水压力可以推动油气运移甚至破坏圈闭，也可以阻动水压力可以推动油气运移甚至破坏圈闭，也可以阻 止油气运移形成圈闭。止油气运移形成圈闭。 烃类只要存在着
10、浓度差，烃类的分子扩散就可以在任何时空中发生。 （3）扩散力 其他动力 构造应力 构造运动力可起到直接作用和间接作用构造运动力可起到直接作用和间接作用。 直接动力作用：直接动力作用：构造运动在使岩层发生变形和 变位中，会把作用力传递到其中所含的流体，驱 使油气沿应力方向运移。 间接作用：间接作用：构造运动可使地层发生倾斜，使油 气在浮力作用下向上倾方向运移；可形成供水区 与泄水区，形成水动力作用；形成断层、裂缝、 不整合面等油气运移的通道。 高邮凹陷高邮凹陷T23T23反射面（三垛运动期）构造主应力矢量图反射面（三垛运动期）构造主应力矢量图（胡望水等，（胡望水等，20052005） 油气大规模
11、运移的方向与构造主应力的方向相同，即为由南东向北西向油气大规模运移的方向与构造主应力的方向相同，即为由南东向北西向 构造应力 油气二次运移中最主要和最普遍的阻力就是油气二次运移中最主要和最普遍的阻力就是 毛细管压力。毛细管压力。 同时，油气运移还需要克服自身重力。同时，油气运移还需要克服自身重力。 R P d cos2 = 是油水驱替压力（毛细管阻力）； 是界面张力（dyne/cm）； 润湿接触 角；R储层内最大连通孔隙半径（cm）； d P 2.二次运移的阻力 从物理角度讲，油 气二次运移实际上 是油气在含水介质 中的机械渗流过程 。对于单位质量的 油气质点受到以下4 个力的作用：垂直 向下
12、的重力；垂直 向上的浮力；水动 力和油气在孔隙介 质中运移所受的毛 细管阻力。 油气二次运移中的受力分析 考虑常规稳定流体状态下 油气二次运移发生力学条件 R P d cos2 = d P 完全亲水条件下完全亲水条件下 = g Rr h bt ) 11 (2 min H油柱高度 浮力作用与油滴数量关系 （奇尔曼A希尔 ,1959） ( a )( b )( c ) 油气二次运移发生的力学条件油气二次运移发生的力学条件 油气二次运移发生条件 首先必须具有一定的首先必须具有一定的油气饱和度油气饱和度，只有当油气饱和度大于临界，只有当油气饱和度大于临界 油气饱和度时，才有相对渗透率和有效渗透率。油气饱
13、和度时，才有相对渗透率和有效渗透率。 其次，油柱必须大于临界油柱其次，油柱必须大于临界油柱高度高度，具有足够的浮力和水动力，具有足够的浮力和水动力 来克服毛细管阻力。来克服毛细管阻力。 内容 一、油气二次运移介质条件 二、油气二次运移的机制与模式 （一）油气二次运移中的相态 （二）油气二次运移的主要动力与阻力 （三）油气二次运移的通道（三）油气二次运移的通道 （四）油气运移主要模式 三、油气二次运移的其他问题 （三）二次运移的通道 1.连通孔隙连通孔隙 渗透性岩石的孔隙系统是最广泛、最基本的二次运移通道。 在静水条件下，油气微滴可能从渗透性岩层底部向顶部累积， 当累积到一定数量后，便可在层内发
14、生侧向的顺层运移。 孔隙尺度亲水介质中油气运移模式 （Carruthers & Ringrose，1998） 静水条件下玻璃珠模型 油柱运移过程 2.断层 断层既可作为油气的遮挡条件而造成断层圈闭，也可成为油气二 次运移的通道，特别在穿层和垂向运移中具有独特的作用。 既可作为油气的遮挡既可作为油气的遮挡 条件而造成断层圈闭条件而造成断层圈闭 也可成为油气二次运也可成为油气二次运 移的通道，特别在穿移的通道，特别在穿 层和垂向运移中具有层和垂向运移中具有 独特的作用。独特的作用。 断层断层 3.裂隙（缝）裂隙（缝） 裂缝系统对于改善孔隙间的连通性和渗透性，裂缝系统对于改善孔隙间的连通性和渗透性，
15、 尤其对于改善致密岩石的渗透性具有重要意义。尤其对于改善致密岩石的渗透性具有重要意义。 裂隙的分类有很多，从成因上可分为构造裂隙裂隙的分类有很多，从成因上可分为构造裂隙 和成岩裂隙两大类。和成岩裂隙两大类。 构造裂缝边缘平直，具有一定的方向和组系， 往往不受层面限制，延伸较远，是穿层运移的 主要通道；成岩裂缝的特点是受层理限制，多 平行层面，形状不规划，缝面有弯曲，是储集 层内运移的重要通道。碳酸盐岩中裂缝是重要 的二次运移通道。 砂岩中的裂隙：提高连通性 裂缝系统裂缝系统 4.不整合面系统 塔北隆起碳酸盐岩顶部不整合结构层的模式图（据张克银，1996） 不整合面分布具 有区域性，故它 对于油
16、气作远距 离运移具有特别 重要的意义。它 能把不同时代、 不同岩性的地层 勾通起来。因此 ，是侧向运移的 重要通道。 I IIIIIIV V VIVIIVIII 图 例 非 渗 透 层 渗 透 层 风 化 壳 不 整 合 面 不整合面结构类型划分示意图不整合面结构类型划分示意图（据周文，2005） 5.有效通道空间/优势通道 有效通道空间：有效通道空间：运载运载 层中真正发生了运移层中真正发生了运移 作用的通道。作用的通道。 实验和地质研究表明四种机理控制油气运移优势通道实验和地质研究表明四种机理控制油气运移优势通道 D d 油气油气 dD 4流向优势流向优势3隔离优势隔离优势1级差优势级差优势 2流压优势流压优势 断裂通道 断裂封闭断裂封闭 孔隙通道 不整合输导 内容 一、油气二次运移介质条件 二、油气二次运移的机制与模式 （一）油气二次运移中的相态 （二）油气二次运移的主要
