石油地質(zhì)學(xué)課件：第六章 唐玄油氣二次運(yùn)移-講課多媒體

1、石油與天然氣二次運(yùn)移石油與天然氣地質(zhì)學(xué)第四章第三節(jié)使用教材：石油與天然氣地質(zhì)學(xué)，陳昭年主編，地質(zhì)出版社，20051.油氣運(yùn)移：.索柯洛夫著，1959年，388頁 2.壓實(shí)與油氣運(yùn)移：陳發(fā)景,1989年,177頁3.油氣運(yùn)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(jié)構(gòu)及其成因與對油氣運(yùn)移的控制作用:邸世祥，1991年，181頁5.油氣運(yùn)移:黃第藩，328頁，1988年6.石油地質(zhì)譯文選 油氣運(yùn)移 第2集:陳荷立 湯錫元等編譯，1987年, 244頁 7.油氣運(yùn)移機(jī)理及物理模擬:曾濺輝，王捷等著，2003年, 190頁羅曉容，油氣運(yùn)移參考書籍教學(xué)目

2、標(biāo)牢固掌握油氣二次運(yùn)移的概念掌握油氣二次運(yùn)移的機(jī)制與模式了解油氣二次運(yùn)移的研究方法和技術(shù)基本概念與研究重要性油氣二次運(yùn)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(dǎo)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(yùn)移。重要性分析是流體礦產(chǎn)的特殊性的本質(zhì)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(yùn)移的證據(jù)1.地表滲出的油氣苗（說明從地下地表運(yùn)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(jié)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(xì)粒巖石如泥巖、頁巖，而目前的產(chǎn)

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(nèi)運(yùn)移結(jié)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(yùn)移情況（熒光，240倍）油氣通道石油運(yùn)移通道特征課程內(nèi)容一、油氣二次運(yùn)移條件二、油氣二次運(yùn)移的機(jī)制與模式三、油氣二次運(yùn)移的其他問題油氣二次運(yùn)移條件油氣在地下發(fā)生運(yùn)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(yùn)動的外力之和；3.通道 是流體籍以通過的空間，如運(yùn)移的微裂隙等。以上三個條件缺一不可。內(nèi)容一、油氣二次運(yùn)移介質(zhì)條件二、油氣二

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

5、次運(yùn)移的其他問題油氣二次運(yùn)移的主要動力（1）浮力浮力是阿基米德浮力。石油地質(zhì)學(xué)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(zhì)點(diǎn)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(shí)際上就等于該高度的靜水壓力與靜油（氣）壓力之差當(dāng)?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(zhì)油進(jìn)行二次運(yùn)移的主要動力。地層中的水動力可以由差異壓實(shí)作用和重力作用而產(chǎn)生，并形成壓實(shí)水動力和重力水動力。（2）水動力壓實(shí)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(chǎn)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(kuò)散和濃縮作用（）混合作用（）生物地球化學(xué)作用 流體旋回：從沉積水文階段到淋濾水文階段，對應(yīng)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(yùn)動兩種情況，其作用亦可表現(xiàn)為阻力或動力兩種結(jié)果。當(dāng)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(dāng)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(yùn)移動力的大小，而且還影響著油氣運(yùn)移的方向。動水壓力可以推動油氣運(yùn)移甚至破壞圈閉，也可以阻止油氣運(yùn)移形成圈閉。烴類只要存在著濃度差，烴類的分子擴(kuò)散就可以在任何時空中發(fā)生。（3）擴(kuò)散力其他動力構(gòu)造應(yīng)力構(gòu)造運(yùn)動力可起到直接作用和間接作用。直接動力作用：構(gòu)造運(yùn)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(qū)使油氣沿應(yīng)力方向運(yùn)移。間接作用：構(gòu)造運(yùn)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(yùn)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(yùn)移的通道。高郵

8、凹陷T23反射面（三垛運(yùn)動期）構(gòu)造主應(yīng)力矢量圖 （胡望水等，2005）油氣大規(guī)模運(yùn)移的方向與構(gòu)造主應(yīng)力的方向相同，即為由南東向北西向構(gòu)造應(yīng)力油氣二次運(yùn)移中最主要和最普遍的阻力就是毛細(xì)管壓力。同時，油氣運(yùn)移還需要克服自身重力。是油水驅(qū)替壓力（毛細(xì)管阻力）； 是界面張力（dyne/cm）； 潤濕接觸角；R儲層內(nèi)最大連通孔隙半徑（cm）；2.二次運(yùn)移的阻力從物理角度講，油氣二次運(yùn)移實(shí)際上是油氣在含水介質(zhì)中的機(jī)械滲流過程。對于單位質(zhì)量的油氣質(zhì)點(diǎn)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(zhì)中運(yùn)移所受的毛細(xì)管阻力。油氣二次運(yùn)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(yùn)移發(fā)

9、生力學(xué)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(guān)系（奇爾曼A希爾 ,1959）油氣二次運(yùn)移發(fā)生的力學(xué)條件首先必須具有一定的油氣飽和度，只有當(dāng)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(xì)管阻力。油氣二次運(yùn)移發(fā)生條件內(nèi)容一、油氣二次運(yùn)移介質(zhì)條件二、油氣二次運(yùn)移的機(jī)制與模式（一）油氣二次運(yùn)移中的相態(tài)（二）油氣二次運(yùn)移的主要動力與阻力（三）油氣二次運(yùn)移的通道（四）油氣運(yùn)移主要模式三、油氣二次運(yùn)移的其他問題（三）二次運(yùn)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(yùn)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(dāng)累積到一定數(shù)量后，便可在層內(nèi)發(fā)生側(cè)向的順層運(yùn)移。孔隙尺度親水介質(zhì)中油氣運(yùn)移模式（Carruthers & Ringrose，1998）靜水條件下玻璃珠模型油柱運(yùn)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(yùn)移的通道，特別在穿層和垂向運(yùn)移中具有獨(dú)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(yùn)移的通道，特別在穿層和垂向運(yùn)移中具有獨(dú)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(gòu)造裂隙和成巖裂隙兩大類。構(gòu)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(yuǎn)，是穿層運(yùn)移的主要通道；成巖裂縫的特點(diǎn)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(nèi)運(yùn)移的重要通道。碳酸鹽巖中裂縫是重要的二次運(yùn)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(jié)構(gòu)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(yuǎn)距離運(yùn)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(cè)向運(yùn)移的重要通道。不整合面結(jié)構(gòu)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(yùn)載層中真正發(fā)生了運(yùn)移作用的通道。實(shí)驗(yàn)和地質(zhì)研究表明四種機(jī)理控制油氣運(yùn)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(dǎo)內(nèi)容一、油氣二次運(yùn)移介質(zhì)條件二、油氣二次運(yùn)移的機(jī)制與模式（一）油氣二次運(yùn)移中的相態(tài)（二）油氣二次運(yùn)移的主要動力與阻力（三）油氣二次運(yùn)移的通道（四）油氣運(yùn)移主要模式三、油氣二次運(yùn)移的其他問題（四）二次運(yùn)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(yùn)移過程中的滲流大多是油、氣、水三相滲流。2.擴(kuò)散模式分子擴(kuò)散的動力是烴濃度差，因此烴源巖是烴類擴(kuò)散的源頭。烴類的擴(kuò)散同樣發(fā)育在初次和二次運(yùn)移的全過程，并最終到達(dá)地表面而散失。內(nèi)容一、油氣二次運(yùn)移介質(zhì)條件二、油氣二次運(yùn)移的機(jī)制與模式三、油

13、氣二次運(yùn)移的其他問題（一）油氣二次運(yùn)移中的時期、期次（二）油氣二次運(yùn)移的方向（三）油氣二次運(yùn)移的距離（四）油氣二次運(yùn)移的效率（五）二次運(yùn)移中油氣性質(zhì)的變化（一）二次運(yùn)移的時期二次運(yùn)移是初次運(yùn)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(yùn)移時期應(yīng)該是在主要生油期之后或同時發(fā)生的第一次構(gòu)造運(yùn)動時期。 油氣運(yùn)移時間的確定（1）圈閉形成時間法（2）生排烴史法（3）輸導(dǎo)路徑形成時間法（4）油氣藏露點(diǎn)壓力法（5）(伊利石)測年法（6）有機(jī)巖石學(xué)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(yùn)移效應(yīng)綜合圈閉烴源巖輸導(dǎo)格架油藏（二）二次運(yùn)移的方向油氣總是沿優(yōu)勢通道運(yùn)移，

14、在以浮力和水動力為主要動力的驅(qū)動下，油氣二次運(yùn)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(yùn)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(yùn)移的主要指向。油氣的勢差是二次運(yùn)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(yùn)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(yùn)移的距離油氣運(yùn)移距離取決于動力大小、通道延伸情況、構(gòu)造條件、巖相變化、油氣流體性質(zhì)、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(yùn)移中散失（四）二次運(yùn)移的效率 1、色層效應(yīng)油氣在二次運(yùn)移過程中，發(fā)生一

15、些性質(zhì)和數(shù)量上的變化。二次運(yùn)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(chǎn)生天然的色層效應(yīng)。色層效應(yīng)的結(jié)果往往是使石油的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、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(zhì)上，表現(xiàn)為密度變小、顏色變淡、粘度變小。（五）二次運(yùn)移中油氣性質(zhì)的變化2、氧化作用 二次運(yùn)移中依具體介質(zhì)環(huán)境的變化，還可發(fā)生脫氣、結(jié)晶析出等其他效應(yīng)。特別值得注意的是氧化作用，它可使石油的膠狀物質(zhì)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(yīng)相反。不

16、過二次運(yùn)移中的氧化作用通常要被色層效應(yīng)所抵消，只有當(dāng)石油接近地表或當(dāng)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(yùn)移（2）油氣運(yùn)移介質(zhì)與相態(tài)模式（3）油氣二次運(yùn)移動力與阻力（4）油氣二次運(yùn)移的路徑、方向、期次（5）兩者各自特點(diǎn)比較總結(jié)與回顧作業(yè)對比油氣初次運(yùn)移與二次運(yùn)移的異同點(diǎn)？閱讀兩篇油氣二次運(yùn)移的外文文獻(xiàn)，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(dǎo)格架與油氣運(yùn)移（吳沖龍等，2007）Carruthers D(2001) 利用逾滲模型進(jìn)行油氣二次運(yùn)移模擬結(jié)果100 MaTime (Ma)0 MaUV light5 mvapour bubbleoilTransmitted lightoilvapour bubble5 m