05_排烃史模拟.ppt

1、第五章 排烃史模拟,热史,生烃史,工业性油气藏,生、储、盖、圈、运、保,相态？ 动力？ 阻力？ 运移通道？ 运移时间？ 运移方向？ 运移临界饱和度？ 运移量？,水溶相、游离相、扩散相、气溶相,0.1-1m：3nm,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 是流体籍以通过的物质环境，如初次运移的微裂隙等。,J. Karwell据所测定的泥质岩进汞压力和与内表面有关的吸附能力进行推算，得出结论：2000m时孔隙直径为50100A （1A=10-10m ，向下继续减小，由

2、能容纳沥青质通过，到仅能通过正烷径,第五章 排烃史模拟,考虑因素,模拟内容,技术方法,初次运移相态 初次运移动力 排油临界饱和度,压实排油法 压差排油法 物质平衡排气法,排烃量 排烃时间,第五章 排烃史模拟,第一节 初次运移的机理 一、石油初次运移的相态 二、石油初次运移的动力 第二节 排油史计算 一、运移临界饱和度 二、排油史计算 第三节 排气史计算 一、天然气物质平衡运移原理 二、排气史计算模型,第一节 初次运移的机理,油气运移：地层中的油气当受到某种动力的驱动而发生流动的过程，包括初次运移和二次运移两阶段。 初次运移：油气自生油层向储集层或运载层的运移，即排烃。 原始运移：油气从生油母质

3、中析出和脱离母质表面的过程。,第一节 初次运移的机理,一、初次运移的相态,水溶相运移模式,水溶相运移：是指油气被水溶解成分子溶液，水作为油气运移的载体。,分子溶液：即石油或天然气分子完全溶解于孔隙水中成为溶液状态进行初次运移。 胶体溶液：指溶质分散粒子直径介于10-9m和10-7m之间的溶液，其分散粒子非单分子，而是分子聚合体。,一、初次运移的相态,水溶相运移模式,一、初次运移的相态,水溶相运移模式,当孔隙中含油饱和度很低时就呈分散状油相运移 当饱和度高时就呈连续油相运移,一、初次运移的相态,游离相运移模式,游离相运移：即游离油相和游离气相，包括分散状和连续状油(气)相。,证据： 对生油岩进行

4、显微观察时，发现有游离相石油存在于烃源岩孔隙或裂隙中； 在较厚的烃源岩剖面中，可见烃源岩对初次运移的色层效应，即随离烃源岩储集层接触面距离的减小，烃源岩中氯仿抽提物含量有减小的趋势。,一、初次运移的相态,游离相运移模式,一、初次运移的相态,游离相运移模式,油珠的直径：0.1-1.0m；生油岩中的平均孔隙直径是3nm。,一、初次运移的相态,运移相态的演变,一、初次运移的相态,运移相态的演变,一、初次运移的相态,相态运移模式小结,现有的初次运移模式都有一定的依据，同时存在一些难于解释的问题，没有一种能让大多数人普遍接受和充分信任。 在水溶相与油相运移问题上，多数人赞同以油相运移为主；在油相运移中，

5、虽普遍接受连续油相模式，但越来越多的人支持微裂隙运移模式；气相运移和水溶相运移是非主流模式。 没有一种模式能适用于各种地质情况，不同的地区应选用适合于本地区的模型；在同一地区可能出现多种模式并存的情况；在同一地区不同的演化阶段，运移模式也可能发生变化。,（郝芳，2004）,垂向输导主通道断裂运移模式,超压带内流体活动,二、初次运移的动力,二、初次运移的动力,压实作用压力差,压实作用是油气初次运移的主要动力。随着沉积物不断埋深，其物理化学和矿物学都发生一系列变化，如孔隙度减小，密度增大，粘土矿物和有机质的转化，孔隙流体含量和成分的变化等，其中孔隙度变化最明显，是压实过程中多项变化的综合反映。,正

6、常压实：在上覆沉积负荷作用下，沉积物中的孔隙流体不断排出，如果流体能够畅通地排出，孔隙度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。 欠压实：在上覆沉积负荷作用下，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。,二、初次运移的动力,压实作用压力差,二、初次运移的动力,热力作用压力差,热力对油气初次运移的影响： 增加流体压力和孔隙直径，有助于烃类排出。如图，温度增加水的比容增加，压力势必加大。 烃源岩生成更多的烃类化合物，使烃类化合物被排出。 降低源岩对烃的吸附，减小油水界面张力进而减小毛细管阻力。 降低流体黏

7、度，利于烃类运移。 增加烃类(油)在水中溶解度。,在三种地温梯度下, 正常压力带水的比容-深度关系图,二、初次运移的动力,粘土矿物转化产生的增压作用压力差,粘土成份中蒙脱石随埋深增加、地温升高而发生的脱水作用，是引起泥岩异常高压、导致烃类排出的另一个因素。,蒙脱石矿物中含有 4 个水分子层， 其中水分子的密度从内向外依次 1.4 g/cm3，1.25 g/cm3、1.15 g/cm3、 1.0 g/cm3，脱水后密度均小于 1.0g/cm3，比容增大，体积随之 膨胀，产生异常孔隙流体压力,烃类生成的增压作用压力差,在生油门限深度以下，干酪根热降解而生成烃类。在大量生烃的同时，有大量二氧化碳、甲

8、烷等气体生成。当生油层埋藏深度增加，干酪根大量降解生成液态烃和气态烃。,对于有机质丰度高，类型好的烃源岩，其孔隙流体压力增高的效果更明显。许多地区往往在生烃门限处开始产生异常孔隙流体压力。,二、初次运移的动力,油气的膨胀系数几十到几百倍于岩石颗粒,10-6 单位体积/,烃类生成的增压作用压力差,二、初次运移的动力,密度发生变化，当干酪根热降解形成油气时造成密度降低、比容增加、体积增大、压力增加,1 g干酪根生成同重量 石油 比容增加 1.8 倍， 生成同重量 天然气 比容增加 10.67 倍， 生成同重量 CH4 比容增加 53.33 倍,烃类生成的增压作用压力差,二、初次运移的动力,干酪根

9、密度为 1.6 g/cm3， 石油 密度为 0.88 g/cm3， 天然气 密度为 0. 15 g/cm3， CH4 密度为 0. 03 g/cm3,自然界中只要有浓度差就有扩散作用 生油层中含烃浓度比周围岩石大，烃的扩散方向由生油层指向围岩，与油气运移方向一致，因此它是进行初次运移的一种动力 扩散作用在物质转移方面的效率比较低，但是它受客观条件诸如温度、压力、地层的物性以及有机质的成熟度等等的影响比较少。只要有浓度差存在，扩散作用就无时无刻不在发生，甚至在欠压实和异常高压状态下也能毫无阻碍地进行 当地层深埋变得异常致密、流体的渗流很微弱或停止时，扩散作用几乎是流体运移的唯一方式，其重要性就更

10、为突出,扩散作用浓度差,二、初次运移的动力,扩散作用浓度差,二、初次运移的动力,轻正烷烃有效扩散系数与烃分子碳原子数的关系 1. 测定值；2. 据回归曲线外推,第二节 排油史计算,二、排油史计算,一、运移临界饱和度,BASIMS：考虑泥岩、灰岩、煤三种源岩的临界饱和度；由用户定义。,一、运移临界饱和度,当烃源岩中含油饱和度很低时，油呈分散状的油滴或油珠分布，在亲水介质中通过孔喉必须克服巨大的毛细管阻力。当含油饱和度达到一定程度，使分散的油珠形成连接的亲油通道时，连续的油相发生运移就几乎不存在毛细管阻力了，此时的饱和度就称为油运移临界饱和度。,排油驱动力 临界饱和度,压实排油 压差排油,排油时间

11、 排油量,油相运移模式,二、排油史计算,二、排油史计算,压实排油法,基本原理：逐次沉积压实排烃，骨架体积不变原理。 适用范围：只研究排油，适用于孔隙度深度呈正常规律压实地区 计算过程：首先求排出系数，然后求排油强度和排油量。,二、排油史计算,压实排油法排出系数,二、排油史计算,压实排油法排出系数,根据排出系数一般公式和埋藏史，可导出排出系数史如下：,Cex1埋藏时间t1（等于0）时生油层的排出系数，小数； Cexk埋藏时间tk时生油层的排出系数，小数，k=2, 3, , 直至今天； k-1埋藏时间tk-1时生油层的孔隙度，小数，可根据生油层的埋藏史算出； k埋藏时间tk时生油层的孔隙度，小数，

12、可根据生油层的埋藏史算出；,二、排油史计算,压实排油法排油强度,二、排油史计算,压实排油法排油强度,二、排油史计算,压差排油法,适用于砂泥岩交错的地层 不适用于大套纯泥岩层,二、排油史计算,压差排油法,二、排油史计算,压差排油法,第三节 排气史计算,二、排气史计算模型,一、天然气物质平衡运移原理,Q排 = Q生 - ( Q吸 + Q溶 ) = Q生 - ( Q吸 + Q油溶 + Q水溶 ),一、天然气物质平衡运移原理,近日从新一轮全国油气资源评价项目办公室获悉，我国石油远景资源量1086亿吨，地质资源量765亿吨，可采资源量212亿吨，勘探进入中期；天然气远景资源量56万亿立方米，地质资源量3

13、5万亿立方米，可采资源量22万亿立方米，勘探处于早期；煤层气地质资源量37万亿立方米，可采资源量11万亿立方米；油页岩折合成页岩油地质资源量476亿吨，可回收页岩油120亿吨；油砂油地质资源量60亿吨，可采资源量23亿吨。,2010.5网上,上海社科院近期完成的能源报告，认为中国石油安全问题日益严峻，且面临五大挑战。 第一是原油需求持续膨胀：2004年中国原油净进口量达1227亿吨，取代日本成为仅次于美国的世界第二大石油消费国，预估2005年、2010年、2015年和2020年中国原油需求分别增加至 2.7亿吨、3.1亿吨、3.5亿吨和4.0亿吨。 第二、供需缺口日渐明显：与持续成长石油需求量

14、相比，中国原油自给自足能力几乎已达极限。目前，中国石油储量为23.8亿吨，按每年产油1.8亿吨至2.0亿吨速度计算，23.8亿吨油量，将在14年后石油枯竭。 第三、原油进口管道过于单一：目前中国 90百分号以上进口石油透过海运，绝大部分海运由外轮负责。其中海运进口重要通道马六甲海峡是受美国控制全球最重要战略通道之一。若遭遇战争、外交等不可抗拒风险，中国的石油运输安全将处于被动局面。第四项挑战是原油供给受制于人：中国主要石油进口国为中东、中亚及俄国。但美国加强对中东地区石油控制权，并阻挠中国与哈萨克斯坦、土库曼斯坦与俄国油气投资合作进程。 在居于高档的国际油价之下，第五项挑战便是中国承担风险能力

15、脆弱：目前推算，若每桶国际原油价格上升1美元，中国将多支付6亿美元外汇，负担不轻。,网上2007,温度对天然气溶解度的影响,一、天然气物质平衡运移原理,天然气在水中的溶解规律,压力对天然气溶解度的影响,一、天然气物质平衡运移原理,天然气在水中的溶解规律,一、天然气物质平衡运移原理,矿化度对天然气溶解度的影响,天然气在水中的溶解规律,一、天然气物质平衡运移原理,矿化度对天然气溶解度的影响,天然气在水中的溶解规律,天然气在油中的溶解度比在水中大10倍 天然气在轻油中的溶解度比在重油中大 湿气比干气更易溶于石油中 纯气比含氮气更易溶于石油中,一、天然气物质平衡运移原理,天然气在油中的溶解规律,一、天

16、然气物质平衡运移原理,烃源岩对天然气的吸附作用,蒙脱石高岭石石灰岩砂岩,大,小,不同岩石吸附气能力,同一岩石对不同气体的吸附能力,大,小,CO-CO2C4H10-C3H8-C2H6- CH4-N2-H2,一、天然气物质平衡运移原理,烃源岩对天然气的吸附作用,排气量 = 生气量 残余水溶解气量 残余油溶解气量 烃源岩吸附气量,二、排气史计算,二、排气史计算,残余水溶解气量的计算,烃源岩中残余水量,V水 = V岩(E生油E排油)/o = 106H (E生油E排油)/o,二、排气史计算,残余水溶解气量的计算,烃源岩中残余水量,二、排气史计算,残余水溶解气量的计算,天然气在地层水中的溶解度,天然气在纯

17、水中的溶解度,RSW = 0.1781A + B(145.038P) + C(145.038P)1.96 A = 2.12 + 0.00345(1.8T + 32) 0.0000359(1.8T +32)2 B = 0.0107 0.0000526(1.8T + 32) + 1.4810-7(1.8T + 32)2 C = -8.7510-7 + 3.910-9(1.8T + 32) 1.0210-11(1.8T + 32)2 P烃源岩地层压力，MPa；T烃源岩地层水温度，,含盐量校正，校正系数Sc：,Sc = 1 0.0753 0.000173(1.8T + 32) r盐 r盐地层水含盐度, %,天然气在地层水中溶解度 RSW(m3/m3)：,RSW = RSWSc,二、排气史计算,残余水溶解气量的计算,天然气在地层水中的溶解度,大民屯凹陷沙四段烃源岩天然气水溶解度史,二、排气史计算,残余水溶解气量的计算,天然气在烃源岩中的水溶解