能源地质学教学课件PPT石油和天然气运移.ppt
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1、能源地质学课件,能源地质学,主讲人:杜振川,第二篇 石油和天然气地质学,能源地质学课件,第四章、石油和天然气的运移,第二篇 石油和天然气地质学,油气的运移:石油和天然气在地壳内的任何游动。,石油和天然气的运移,是它们在生油层中生成之后就开始的,所以,油气运移是油气生成过程的继续。在生油岩中生成的、呈分散状态的油气,经过初次运移进入储集层中,在储集层中又经过二次运移,进入具有封闭条件的地方聚集起来而形成油气藏。已经形成的油气藏,可以由于圈闭条件的改变或其他原因而遭到破坏,使得油气重新运移;并可能在新的圈闭中再聚集,造成一个新油气藏的再形成;或者是流失地表,遭到完全破坏。总之,油气运移是和油气藏的
2、形成、破坏、再形成连系在起的。,能源地质学课件,第四章、石油和天然气的运移,第二篇 石油和天然气地质学,油气的运移:石油和天然气在地壳内的任何游动。,油气运移聚集过程示意图,能源地质学课件,第四章、石油和天然气的运移,第二篇 石油和天然气地质学,油气运移研究的内容:油气在运移当中的物理状态、运移方式、促使油气运移的动力因素、油气在生油层中进行初次运移的机理;油气在储集层中所进行的二次运移过程,以及运移的时期、方向、规模等等。,能源地质学课件,第四章、石油和天然气的运移,初次远移:将油气从烃源层向储集层的运移,即在烃源层中生成的石油和天然气,自生油层向储集层中的运移。,第一节 与油气运移有关的几
3、个基本概念,一、初次运移和二次运移,油气的初次运移,能源地质学课件,第四章、石油和天然气的运移,二次运移:将油气进入储集层以后的一切运移。,第一节 与油气运移有关的几个基本概念,一、初次运移和二次运移,油气的二次运移,能源地质学课件,第四章、石油和天然气的运移,第一节 与油气运移有关的几个基本概念,二、油气运移的基本方式,渗滤,渗滤是一种机械运动方式,液体在渗滤过程中遵守能量守恒定律,它总是由机械能高的地方向机械能低的地方流动;渗滤是一种整体流动方式,在流动中表现出一定的相态,在达到吸附平衡以后各种组分的浓度基本不改变。渗滤可以用达西定律来描述:Q=KS(p2p1)/(Lu)即:单位时间内液体
4、通过岩石的流量(Q)与通过岩石的截面积(S)、岩石的渗透率(K)及液体压力差(p2p1)成正比,而与液体的粘度(u)和液体通过岩石的长度(L)成反比。,渗滤与扩散,能源地质学课件,第四章、石油和天然气的运移,第一节 与油气运移有关的几个基本概念,二、油气运移的基本方式,渗滤与扩散,扩散:是分子布朗运动产生的传递过程:这种运动可引起流体(气体、液体)的分子不断进行再分配,扩散的结果是使浓度梯度达到均衡。,能源地质学课件,第四章、石油和天然气的运移,第一节 与油气运移有关的几个基本概念,三、岩石的润湿性,润湿性:是指流体附着固体的性质,是一种吸附作用。润湿流体:易附着在岩石上的流体称;非润湿流体:
5、不易附着在岩石上的流体。在多种互不混溶的流体共存于岩石孔隙中时,润湿流体又称润湿相,非润湿流体又称非润湿相。,能源地质学课件,第四章、石油和天然气的运移,第一节 与油气运移有关的几个基本概念,三、岩石的润湿性,例如,在油水两相共存的孔隙中,如果水易附着在岩石上,这时我们称水为润湿相,油为非润湿相,岩石具亲水性;反之,如果油易附着在岩石上,这时我们称油为润湿相,水为非湿润相,岩石具亲油性。,孔隙亲水介质 孔隙亲油介质,能源地质学课件,第四章、石油和天然气的运移,第一节 与油气运移有关的几个基本概念,四、油气运移临界饱和度,油(气)运移的临界饱和度:把油(气)水同时存在时,油(气)相运移所需的最小
6、饱和度。,对于一定的岩石,当岩石中存在多相流体时,由于不同流体之间以及流体与岩石之间的相互作用,存在最低的含水饱和度、含油饱和度或含气饱和度,各种流体饱和度低于此值时,它们的有效渗透率为0,即不发生流动。,能源地质学课件,第四章、石油和天然气的运移,第一节 与油气运移有关的几个基本概念,五、地层压力、折算压力和测压面,地层压力:地下多孔介质中流体的压力,亦可称为地层流体压力或孔隙流体压力。,为直观反映地层压力的大小,工程上常使用水压头的概念,式中 h水压头,m p地层压力,Pa pw水的密度,kgm3 g重力加速度。mS2,能源地质学课件,第四章、石油和天然气的运移,第一节 与油气运移有关的几
7、个基本概念,五、地层压力、折算压力和测压面,测压面:同一层位各点水压头顶面的连线。测压面是一个想像的面,用来反映横向上水压头的变化。在静水条件下,测压面是水平的;在动水条件下,测压面是倾斜的。,折算压力:指测点相对于某一基准面的压力,在数值上等于由测压面到折算基准面的水柱高度所产生的压力。,能源地质学课件,第四章、石油和天然气的运移,第二节 石油和天然气的初次运移,一、油气初次运移的相态,1、水溶相运移:油气被水溶解成分子溶液,水作为油气运移的载体进行运移。,2、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。,3、油溶气相、气溶油相运移:石油与烃类气体有互溶性,天然气可溶解于
8、石油中,呈油相形式运移(油溶气相),石油也可溶于天然气中呈气相方式运移(气溶油相)。,能源地质学课件,第四章、石油和天然气的运移,第二节 石油和天然气的初次运移,一、油气初次运移的相态,1)决定油气在地下进行初次运移相态的因素:油气在地下究竟呈什么相态进行初次运移,取决于烃源层的岩石类型和组构特点、地层温度和压力、埋藏深度、孔隙度大小及孔隙水多少、有机质类型及其生烃量和生烃性质等多种因素。因此,不同地区、不同岩性、不同深度情况下油气运移的相态是不同的。,油气初次运移相态演化,能源地质学课件,一、油气初次运移的相态,2)油气在地下进行初次运移相态的相态演化:对于泥质烃源岩来讲,在低成熟阶段,埋深
9、较浅,孔隙度较大,地层水较多,生烃量较少且胶质、沥青质含量高,这时油气的初次运移以水溶相运移最有可能,水作为载体。在某些适合大量形成生物化学气的环境中,所生成的生物甲烷气除呈水溶相运移外,也可以游离相运移。随着埋深的增加,进入生油高峰阶段,由于油气的大量生成,孔隙水不足以溶解掉所生成的油气,这时油气主要呈游离相运移,其中所生成的气体多溶于油中,呈油溶气相运移;在生凝析气阶段则主要以气溶油相运移,气作为石油的载体;在过成熟阶段,烃源岩大量生气,这时,天然气则呈游离气相运移。,油气初次运移相态演化,能源地质学课件,第四章、石油和天然气的运移,第二节 石油和天然气的初次运移,一、油气初次运移的相态,
10、2)油气在地下进行初次运移相态的相态演化:碳酸盐岩由于其易固结的成岩特点,岩石中缺少水来源,压实作用很弱,因此,其所生油气多是在具备排烃动力后以游离相排出。,油气初次运移相态演化,能源地质学课件,第二节 石油和天然气的初次运移,一、油气初次运移的相态,油气初次运移相态演化,油气初次运移过程的可能相态(Tissot,1978),能源地质学课件,第四章、石油和天然气的运移,第二节 石油和天然气的初次运移,二、油气初次运移的主要动力和运移方向,油气要从烃源岩中运移出来,必须存在驱动力。目前一般认为:烃类从其烃源岩层中排出的原因是由于烃源岩存在剩余压力。剩余压力:是指岩层的实际压力超过对应的静水柱压力
11、的部分。由于不同点的剩余压力不同,从而驱动孔隙流体(包括由、气、水)沿剩余压力变小的方向运移。,能源地质学课件,二、油气初次运移的主要动力和运移方向,压实导致孔隙水排出,孔隙度减少,岩石体密度增加。,1、剩余压力的主要原因:,1、压实作用:,对于一套地层,当其中的流体压力为静水压力时(压实平衡)。如果在之上又新沉积了一个体密度为、厚度为Lo的薄沉积层,新沉积物的负荷会使下伏地层进一步压实,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上覆负荷压力,结果使孔隙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,孔隙流体得以排出,当排出一定量后,孔隙流体压力又
12、恢复为静水压力。随着上覆地层的不断增加,孔隙流体压力持续出现瞬间剩余压力与正常压力的交替变化,从而不断把孔隙中的流体排出,孔隙体积不断减小。,能源地质学课件,二、油气初次运移的主要动力和运移方向,压实导致孔隙水排出,孔隙度减少,岩石体密度增加。,1、剩余压力的主要原因:,1、压实作用:,对于厚度均等新沉积物,其剩余压力为:,新沉积物的密度;地层水的密度;g重力加速度;L0新沉积物的沉积层的厚度。,垂向剩余压力梯度为:在这种情况下,压实流体的流动方向为垂直向上的。,能源地质学课件,二、油气初次运移的主要动力和运移方向,压实导致孔隙水排出,孔隙度减少,岩石体密度增加。,1、剩余压力的主要原因:,1
13、、压实作用:,当新沉积层横向厚度有变化时,则剩余压力横向上也有变化,例如楔状沉积物,压实流体不仅在垂向上由深部向浅部运移,同时在横向上也发生由比较厚点向比较薄的点运移。,这种厚度变化现象常出现在由盆地中心向盆地边缘的过渡带。因此,压实流体常常是从盆地中心向盆地边缘运移。,在楔状沉积物负荷下压实流体的排出方向,能源地质学课件,二、油气初次运移的主要动力和运移方向,压实导致孔隙水排出,孔隙度减少,岩石体密度增加。,1、剩余压力的主要原因:,1、压实作用:,在砂、泥岩互层剖面中,由于压实使泥岩孔隙度减小得比砂岩快,即在相同负荷下泥岩比砂岩排出流体多,这样泥岩孔隙流体所产生的瞬间剩余压力比砂岩的大,因
14、此,流体的运移方向是由页岩到砂岩。,砂、泥岩互层剖面中压实流体运移的方向,能源地质学课件,二、油气初次运移的主要动力和运移方向,压实导致孔隙水排出,孔隙度减少,岩石体密度增加。,1、剩余压力的主要原因:,1、压实作用:,总之,对于一个碎屑岩沉积盆地,从微观上看,压实流体总是由泥岩向砂岩运移。从宏观上看,压实流体总是由深部向浅部、由盆地中心向盆地边缘运移。,能源地质学课件,二、油气初次运移的主要动力和运移方向,1、剩余压力的主要原因:,2、欠压实作用:,欠压实作用:泥质岩类在压实过程中,由于压实流体排出受阻或来不及排出,孔隙体积不能随上覆负荷增加而减小,导致孔隙流体承受了部分上覆沉积负荷,出现孔
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