石油地质学课件：第六章 唐玄油气二次运移-讲课多媒体

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，20051.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页罗晓容，油气运移参考书籍教学目

2、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（说明从地下地表运移）；2.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）；3.采出的石油中可以找到比储层时代老的孢粉（由老的生油层储层）；4.生油岩多为细粒岩石如泥岩、页岩，而目前的产

3、油层多为粗粒的砂岩等岩性（生储）；5.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）；6.纵、横向上，石油在组分和数量方面表现为许多有规律性的变化。显微镜下观察到的油运移情况（荧光，240倍）油气通道石油运移通道特征课程内容一、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件二、油气二

4、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（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水溶相连续烃相混合相扩散相二次运移水溶相连续烃相油（气）溶相扩散相不同相态，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.石油二次运移的相态与转换内容一、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（三）油气二次运移的通道（四）油气运移主要模式三、油气二

5、次运移的其他问题油气二次运移的主要动力（1）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。 FV（w-og)g式中F为浮力，N；V为连续油的体积，m3；w为地层水的密度，og为地下水油气密度，kg/m3；g为重力加速度，9.8m/s2.如果把体积V换成单位面积乘高（Z），则上式变为：FZ（w-og)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：FZ（w-og)g .sin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

6、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。（2）水动力压实水动力和重力水动力两种水动力一般是随盆地演化先后产生，并可在地层剖面上呈旋回式出现。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

7、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，也可以阻止油气运移形成圈闭。烃类只要存在着浓度差，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。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：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

8、凹陷T23反射面（三垛运动期）构造主应力矢量图 （胡望水等，2005）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毛细管压力。同时，油气运移还需要克服自身重力。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）；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

9、生力学条件完全亲水条件下H油柱高度浮力作用与油滴数量关系（奇尔曼A希尔 ,1959）油气二次运移发生的力学条件首先必须具有一定的油气饱和度，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。其次，油柱必须大于临界油柱高度，具有足够的浮力和水动力来克服毛细管阻力。油气二次运移发生条件内容一、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（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

10、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。 断层3.裂隙（缝）裂缝系统对于改善孔隙间的连通性和渗透性，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和成岩裂隙两大类。构造裂缝边缘平直，具有一定的方

11、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。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：运载层中真正发生了运移作用的通道。实验和地质研究表明四种机理控制油气运移优势通道D

12、d水动力油气dD4流向优势3隔离优势1级差优势2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（四）二次运移主要模式1.多相渗流模式对于地下孔隙水中呈连续烃相的油气，二次运移过程中的渗流大多是油、气、水三相渗流。2.扩散模式分子扩散的动力是烃浓度差，因此烃源岩是烃类扩散的源头。烃类的扩散同样发育在初次和二次运移的全过程，并最终到达地表面而散失。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三、油

13、气二次运移的其他问题（一）油气二次运移中的时期、期次（二）油气二次运移的方向（三）油气二次运移的距离（四）油气二次运移的效率（五）二次运移中油气性质的变化（一）二次运移的时期二次运移是初次运移的继续，二者常常是连续过程，或者说几乎是同时发生的。大规模的二次运移时期应该是在主要生油期之后或同时发生的第一次构造运动时期。 油气运移时间的确定（1）圈闭形成时间法（2）生排烃史法（3）输导路径形成时间法（4）油气藏露点压力法（5）(伊利石)测年法（6）有机岩石学方法（7）包裹体测温法（8）油气水界面追溯法（9）综合分析法油气运移效应综合圈闭烃源岩输导格架油藏（二）二次运移的方向油气总是沿优势通道运移，

14、在以浮力和水动力为主要动力的驱动下，油气二次运移的方向总是循着阻力最小的路径由高势区向低势区运移。深凹陷中斜坡或隆起的方向是水流和浮力的共同指向，所以这自然成为油气二次运移的主要指向。油气的势差是二次运移的动力源，油气总是自发从高势区向低势区渗流。（二）二次运移的方向图4- 38阿克库勒及邻区海西早期奥陶系水动力场分布图(据蔡立国，2001)（三）二次运移的距离油气运移距离取决于动力大小、通道延伸情况、构造条件、岩相变化、油气流体性质、源岩供气情况等多因素控制。 石油的生聚量一般为510，天然气为0.51，90以上的烃类在运移中散失（四）二次运移的效率 1、色层效应油气在二次运移过程中，发生一

15、些性质和数量上的变化。二次运移中石油的高分子量成分以及极性成分易被矿物表面吸附，轻烃和无极性成分可自由通过。即产生天然的色层效应。色层效应的结果往往是使石油的胶质、沥青质、卟啉及钒镍等重金属减少，轻组分相对增多，在烃类中烷烃增多，芳烃相对减少，烷烃中低分子烃相对增多，高分子烃相对减少。反映到物理性质上，表现为密度变小、颜色变淡、粘度变小。（五）二次运移中油气性质的变化2、氧化作用 二次运移中依具体介质环境的变化，还可发生脱气、结晶析出等其他效应。特别值得注意的是氧化作用，它可使石油的胶状物质增加，轻组分相对减少，环烷烃增加，烷烃和芳烃相对减少，密度、粘度也随之加大，其效果大致与色层效应相反。不

16、过二次运移中的氧化作用通常要被色层效应所抵消，只有当石油接近地表或当大气借助于断层或地层水而与石油沟通时，氧化作用才可占优势。（1）定义：油气二次运移（2）油气运移介质与相态模式（3）油气二次运移动力与阻力（4）油气二次运移的路径、方向、期次（5）两者各自特点比较总结与回顾作业对比油气初次运移与二次运移的异同点？阅读两篇油气二次运移的外文文献，注意其研究方法，研究成果和存在的问题。案例分析塔河油田各成藏期油气输导格架与油气运移（吴冲龙等，2007）Carruthers D(2001) 利用逾渗模型进行油气二次运移模拟结果100 MaTime (Ma)0 MaUV light5 mvapour bubbleoilTransmitted lightoilvapour bubble5 m