簡介：第六章油氣開發(fā)與采油,CHAPTER6EXPLOITATIONANDPRODUCTION,油田開發(fā)就是依靠詳探成果和必要的生產(chǎn)性開發(fā)實驗，制定開發(fā)方案，對其進行建設和投資。詳探的主要任務是,1研究油藏空間分布；2確定油氣藏的邊界；3弄清油氣藏的巖石、流體特性；4計算二級（未開發(fā)儲量）,在國外，開發(fā)階段是指油氣藏開采以前的那一階段，即投資階段。（1）鉆井投資（占總投資的一半以上）；（2）地面建設（通訊、交通、生活、運輸）。這階段沒有收入或收入極低。,任務1生產(chǎn)性開發(fā)實驗；2開發(fā)方案的制訂和調(diào)整；3油、氣開采；4提高原油采收率。,開發(fā)階段從詳探結(jié)束到油藏廢棄整個階段（中國）,采油作業(yè)屬于油氣田開發(fā)的一部分，其任務是使井中的流體流至地面，具體包括抽油、氣舉、維修、增產(chǎn)、測試、注水、油氣水分離等。采油工作者的任務根據(jù)具體油田情況，合理選擇生產(chǎn)工藝，創(chuàng)造和采用先進的、科學的生產(chǎn)方法，保證油田高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和最大采收率，取得最佳的經(jīng)濟效益。,我國是世界最早開采石油的國家，但現(xiàn)代采油起源于上個世紀。,1857年，加拿大最早獲得了工業(yè)油流；1859年，美國用現(xiàn)代化方法鉆井推動了石油工業(yè)的發(fā)展；1860年，俄國開采石油；1857年，世界原油產(chǎn)量為300噸，1859年為1800萬噸，1921年超過1億噸，1959年突破10億噸，最高年產(chǎn)量為1979年的3129億噸。,第一節(jié)油氣藏分類RESERVOIRCLASSIFICATION,不同類型的油氣藏，相應的合理開發(fā)方式可能不同。因此，本節(jié)著重介紹油氣藏分類（從開發(fā)角度）。（1）按照其中流體組分及性質(zhì)可劃分為氣藏（NATURALGASR、凝析氣藏（CONDENSATER、輕質(zhì)油藏、油藏和重質(zhì)油藏等。（2）按照儲層孔隙結(jié)構可劃分為孔隙性油氣藏、裂縫性油氣藏、溶洞性油氣藏及復合性油氣藏。,（3）按照巖性可劃分為砂巖、碳酸巖、礫巖、變質(zhì)巖、巖漿巖油氣藏等。（4）按照儲層形態(tài)可劃分為層狀油藏、塊狀油藏、斷塊油藏、不規(guī)則油藏。（5）按照油、氣、水分布特點劃分為帶氣頂?shù)挠筒亍⑦吽筒?、底水油藏等。?）按照油氣藏滲透性可劃分為高滲油藏、低滲油藏、特低滲油藏。（7）按照壓力系統(tǒng)可劃分為異常高壓油藏、異常低壓油藏。組合命名法如砂巖裂縫性油氣藏、碳酸巖裂縫性底水油氣藏等。,第二節(jié)油氣藏驅(qū)動方式DRIVINGPATTERN,一、驅(qū)動能量天然能量有1油、束縛水、巖石的彈性能；2溶解氣的膨脹能；3氣頂氣的膨脹能和氣頂壓頭；4邊、底水的膨脹能和邊水壓頭；5異常壓力系統(tǒng)的再壓實作用；6原油本身重力。人工補充能量有1注水水力壓頭；2注入氣壓頭。通常用某種占優(yōu)的驅(qū)動能量來命名“驅(qū)動方式”,二、驅(qū)動類型1彈性驅(qū)動（原油、束縛水及巖石的彈性能釋放無邊底水（或不活躍）產(chǎn)生的地質(zhì)條件無人工注水、注氣無氣頂?shù)奈达柡陀筒貜椥则?qū)動是開發(fā)初期的一個較短階段。地層壓力下降快特點氣油比不變采出程度25,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,壓力下降，水和巖石體積增加，,巖石孔隙度下降。,,,地面,2溶解氣驅(qū)油中釋放的溶解氣膨脹,由于氣體的膨脹性比油、巖石和水的膨脹性大很多，此時可以忽略油、巖石和水的膨脹作用。邊底水不活躍產(chǎn)生的地質(zhì)條件未注水注氣無氣頂或氣頂很小地層壓力低于飽和壓力壓力急劇下降特點產(chǎn)油量急劇下降采出程度525（美國）,,,3氣頂驅(qū)（依靠氣頂能量）,條件構造完整、傾角大或厚度大油層KH/Μ大氣頂驅(qū)是帶氣頂油藏的一種衰竭式驅(qū)動。壓力遞減較慢特點自噴期較長構造頂部的井生產(chǎn)氣油比不斷上升采出程度2040,,,,,,,,,,,GAS,OIL,GOC,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,氣頂驅(qū)和人工注氣驅(qū),4水驅(qū)邊底水或人工注水,1剛性水壓驅(qū)動（邊底水靜水壓頭、注入水水力壓頭）有充足水源水層連通性、滲透性好地質(zhì)條件構造單一，KH/Μ大水侵入油藏的速度采油速度地層壓力穩(wěn)定特點生產(chǎn)氣油比穩(wěn)定邊部油井過早水淹采收率高，有的油藏可達50以上,,,,,,,,油,水源,,,,,,,注水井,,,生產(chǎn)井,如果水侵量不夠，可在邊部注水補充,,,,,,,,,,,,,,2彈性水壓驅(qū)動依靠含水區(qū)、油區(qū)和巖石的彈性來驅(qū)油,一般無露頭、無水源油層含水區(qū)遠大于含油區(qū)地質(zhì)條件雖有供水區(qū)，但與油區(qū)距離遠，連通性差邊底水活躍，但水侵量不足生產(chǎn)氣油比不變，地層壓力下降，但高于飽和壓力PB特點采油、采液量不斷下降采出程度2550,,,,,,,,,OIL,WATER,,,,,,,,,,,,,,,典型彈性驅(qū),5重力驅(qū)動原油自身重力作用,油層傾角大或厚度大地質(zhì)條件KH/Μ大其他能量枯竭之后地層壓力下降特點不產(chǎn)水或少產(chǎn)水采收率1020前蘇聯(lián),,,,,,,,GAS,,,,,,,,OIL,重力驅(qū)為主,第三節(jié)試油及試井,一試油油氣井完井之后，由于井眼內(nèi)充滿了泥漿，井底壓力大于地層壓力，油氣不能自動噴到地面。通過人為誘導方法，使油井暢通的過程稱為試油。,替噴法首先用輕泥漿替出重泥漿，然后再用水替出輕泥漿。抽汲法經(jīng)替噴后，將井內(nèi)液體逐漸抽出，進一步減少井內(nèi)壓力。此外，在強大的抽吸作用下，可能將侵入井內(nèi)的泥漿等污物清除，使油井自噴。氣舉法經(jīng)替噴后，若油井仍不能自噴，可以用壓縮機向油管或油套管環(huán)空中打入壓縮氣體，使井中的液體從油套管環(huán)空或油管排出，這種方法叫氣舉法（氣頂液法）。此方法比抽汲法效率高。,混氣水排液法（氣水法）用混合氣水頂替井內(nèi)泥漿，使井底壓力不斷下降，達到既有效誘導油流又能保護油氣層的目的。提撈法用鋼管制成的提撈管一桶一桶地將井內(nèi)原有液體撈出地面，達到降低井底壓力的目的。該方法效率低，多用于不能自噴的井。當油氣誘噴完畢后，應進行放噴，將井內(nèi)贓物和水完全噴凈。,二試井,它是研究油氣層、油氣井特性，從而獲得油藏參數(shù)和確定油井合理產(chǎn)量的手段。1穩(wěn)定試井通過改變油井的工作制度（更換油嘴），每次達到穩(wěn)定狀態(tài)后進行產(chǎn)量、壓力、油氣比、含水率、出砂量等參數(shù)的測試。用途1確定油井的合理工作制度；2確定地層參數(shù)（如KH/Μ等）3進行動態(tài)預測。,,2不穩(wěn)定試井在井底造成壓力改變，并測定這種壓力改變隨時間的變化，然后估算出巖石、流體和井的特性參數(shù)。用途1確定井底污染情況、地層壓力、滲透率、儲量、地層的連通性；2預測油藏動態(tài)。不穩(wěn)定試井類型DST、壓力恢復、壓降、干擾試井等。,,生產(chǎn)壓差,產(chǎn)量,穩(wěn)定試井指示曲線,,,,,,,,,,,,,,,,,,,PIPWF,不穩(wěn)定試井曲線,,,,,,,,,,LGT,,,,,,,,,,,,,,,,PWF,,,,不穩(wěn)定試井地層壓降變化,第四節(jié)油氣田的開發(fā),在油氣田已探明的前提下，并有可靠的開發(fā)儲量后，才能進行油氣田的開發(fā)。從油氣田的勘探到油氣田開發(fā)生命期結(jié)束，大體經(jīng)歷以下四個過程1油氣田的早期評價；2油氣田開發(fā)方案的制定與實施；3方案的調(diào)整；4EOR。,一油氣田的早期評價,主要任務評價構造、油氣水分布、油層及流體物性研究，油田壓力系統(tǒng)、驅(qū)動類型及采收率預測等。為油氣田是否全面開發(fā)提供依據(jù)。,二油氣田的開發(fā)設計及全面開發(fā),油氣田已基本探明，有了可靠的開發(fā)儲量后，即可進行油氣田的開發(fā)設計。1、油氣藏描述目的獲得一系列地質(zhì)圖件，進行儲量計算，為制定開發(fā)方案奠定基礎。內(nèi)容1）儲層構造、狀況、斷層位置；2）儲層的埋藏深度3）巖石物性；4）含油面積；5）小層分布；6）儲量及產(chǎn)量分布。,2開發(fā)開采方式選擇,天然能量自噴能量人工能量生產(chǎn)方式泵抽氣舉地質(zhì)條件影響因素工藝特點經(jīng)濟效益注熱水或蒸汽特殊油田如稠油開采方法火燒油層礦坑開采,,,,,3劃分開發(fā)層系,為何要劃分開發(fā)層系油田通常是由多油層或油藏組成。例如,,,,,,,,,,,,,,,,,,,K大,K小,ORP小,ORP大,4井網(wǎng)布署,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,正對排狀井網(wǎng),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,交錯式排狀井網(wǎng),,,,,,,,,,九點井網(wǎng),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,四點井網(wǎng),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,五點井網(wǎng),,,井數(shù),產(chǎn)量,,選擇合理井數(shù)，,不使井間干擾過大，,同時可少鉆井數(shù)量。,,,5確定油田合理開發(fā)速度；6方案優(yōu)選；采用數(shù)值模擬方法計算各方案的開發(fā)指標，并進行經(jīng)濟評價；選擇最優(yōu)方案7方案實施鉆井及投產(chǎn)次序、時間、增產(chǎn)措施、動態(tài)監(jiān)測,,三開發(fā)方案調(diào)整,原因1）對地下認識不斷加深（井數(shù)增加）2）油氣水分布發(fā)生了變化（投產(chǎn)）3）可采儲量降低（累計采出增加）4）新技術的出現(xiàn)、經(jīng)濟性變化,四提高采收率（EOR,通常,油田的注水（或注氣）等稱為二次采油。到了注水或注氣后期，井的注采比越來越高，原油產(chǎn)量越來越低，這時的油田采收率依然不高。如何將剩下的油采出來就需要依靠三次采油。提高采收率方法有聚合物驅(qū)；微乳液驅(qū)；堿驅(qū)；氣驅(qū)；熱力驅(qū)油等。,第五節(jié)采油方法OILPRODUCTION,原油怎樣從地層采至地面有三種方法自噴采油NATURALFLOW氣舉采油GASLIFT泵抽采油PUMPING,一自噴采油,（一）、概念原油依靠天然能量噴至地面的采油方法。盡管自噴井井數(shù)少，但產(chǎn)量很高（例如中東地區(qū)油井基本上為自噴井，而我國自噴井小于20）。特點設備簡單、管理方便、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)能高、經(jīng)濟效益好。采油指數(shù)單位生產(chǎn)壓差下的日產(chǎn)油量。氣油比產(chǎn)氣量比產(chǎn)油量。（方/方）,（二）、采油樹（CHRISTMASTREE、井口裝置1、套管閘門控制環(huán)空（洗井等作業(yè)、套壓）。2、總閘門控制油氣噴出的第一道關口。3、生產(chǎn)閘門控制油氣流向出油管線的關口。4、清蠟閘門在最上部。（下規(guī)工具或儀表）65、油嘴控制和調(diào)節(jié)油井產(chǎn)量6、計量站管理井、資料記錄,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4,3,2,1,5,,,,,（三）、自噴井的四個流動過程地面回壓四個流動過程的總壓降井口油壓地層壓力減去計量站壓力1、地層滲流井底流壓大于飽和壓力時為單相流動井底流壓小于飽和壓力時地層壓力為多相流動井底流壓能量消耗占總壓降的1050,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2、垂直管流井底流壓大于飽和壓力、井口油壓大于飽和壓力時為單相流動。/井底流壓大于飽和壓力、井口油壓小于飽和壓力時，在某一部位氣體開始分離。井底流壓小于飽和壓力時，為多相流動。垂直管流能量消耗占總壓降的3080。流動形態(tài)垂直管中氣、液的分布狀態(tài)。（1）純液流沒有氣體分離出來。（2）泡流液體為連續(xù)相，小氣泡為分散相。,,（3）段塞流液體為連續(xù)相，小氣泡為分散相。氣體活塞式舉液。（4）環(huán)狀流氣柱在中心，液流緊貼管壁。（5）霧狀流氣體為連續(xù)相，液體為分散相?；摤F(xiàn)象混氣液流動過程中，氣體超越液體的現(xiàn)象?；摤F(xiàn)象增大了能量損失。（1）（2）（3）（4）（5）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3、嘴流一般有井口油壓小于飽和壓力，往往是多相嘴流。嘴流的能量消耗占總壓降的530。油嘴的作用（1）控制油井產(chǎn)量（2）保持油井穩(wěn)定生產(chǎn)臨界流速流體的流速達到壓力波在流體介質(zhì)中的傳播速度，即聲速。臨界流動狀態(tài)流體達到臨界速度時的流動狀態(tài)。PT井口流壓（油壓）PB地面回壓當PBPT時，即PB/PT1時，Q0,,AB段PB/PT下降Q上升B點PB/PT常數(shù)，Q達最大BC段PB/PT下降Q不變臨界壓力比達到最大流量時的壓力比。根據(jù)熱力學計算，氣體的QAB臨界壓力比大都在05左右。當PB/PT2PB時，可達到臨界流動。PB/PTPT,,,,,,,,,,,PT,,,PB,,PB/PT,,,,,,,4、地面管流為水平管流和傾斜管流地面管流消耗的能量占總能量損失的510。（四）油井分析1、井筒內(nèi)的壓力關系PWFPCPTPBPWF?井底流壓PC?套壓2、生產(chǎn)分析PWF?、PC?、PT?、PB?、Q?出油管線被堵PWF?、PC?、PT?、PB?、Q?、汽油比上升，油嘴堵塞PWF?、PC?、PT?、PB?、Q?、油管中結(jié)蠟,,,,二氣舉采油,當油井自噴能力減弱時，向井中注入高壓氣體，降低井中油流密度，增加自噴能力的采油方法。優(yōu)點井口、井下設備簡單。氣舉不受套管尺寸限制，生產(chǎn)靈活。管理方便，適用范圍廣，尤適用于海上采油、深井、斜井、含腐蝕性氣體或含砂多，不適宜機械采油的井。缺點地面設備復雜，投資大。需要氣源。,有兩種方法連續(xù)氣舉間歇氣舉采取何種方法取決于井的生產(chǎn)特征1、開式裝置（管柱不帶封隔器），適用于連續(xù)氣舉。2、半閉式裝置（管柱帶封隔器），氣舉裝置類型適用于連續(xù)氣舉和間歇氣舉。3、閉式裝置（管柱帶封隔器，并在油管底部加單流凡爾），用于間歇氣舉。,,,1、氣舉的啟動壓力與工作壓力當環(huán)空中液面下降到管鞋時，壓風機達到最大壓力，稱為啟動壓力。噴出前，井底流壓大于地層壓力。當井底流壓小于地層壓力時，液體則P從地層流入井底。致PE使壓風機壓力復而上PO升，穩(wěn)定后，壓風機的壓力稱為工作壓力。T,,,,,,2、氣舉凡爾目的降低啟動壓力原理相當于在油管上開了孔眼，高壓氣體通過孔眼進入油管舉出液體，降低了管內(nèi)壓力。到一定程度后，氣舉凡爾能自動關閉，將孔眼堵死。隨著第一節(jié)液體噴出地面，第一孔眼處達到臨界流動條件，流量不再增加。第一孔眼以臨界流量進氣，極不利于第二孔眼進氣，因此，第二孔眼進氣的時候，第一孔眼必須關閉。,,,,,,,,,,,,,注入氣,,工作凡爾,,啟動凡爾,,,,啟動凡爾,,三泵抽法,泵抽法是應用最廣的一種采油方法（80以上的井為抽油井）。它是利用結(jié)構特殊的井下泵將原油舉升到地面的采油方法。氣舉桿式泵機械采油方法深井泵有桿泵管式泵水力活塞泵無桿泵電動潛油離心泵井下水力泵（BOTTOMHOLEHYDRAULICPUMPING）以動力液帶動深井泵工作。（圖）電動潛油泵（ELECTRICSUBMERGEDPUMPING）用電纜給井下深井泵傳遞動力。（圖）,,,,,目前應用最廣的是游梁式抽油機深井泵裝置，其結(jié)構簡單，維修方便。（一）、抽油裝置1、抽油機有桿泵采油的主要地面設備（圖）2、抽油桿傳遞動力。3、抽油泵（SUCKERRODPUMPING）有桿泵采油的井下設備。組成工作筒、空心柱塞、襯套、固定凡爾及游動凡爾。按在井內(nèi)的的安裝方式不同分為桿式泵適用于深度大、產(chǎn)量小的油井。管式泵用于下泵深度不大、產(chǎn)量較高的油井。,,（二）、泵的工作原理1、泵的抽汲過程沖程驢頭帶動抽油桿上下運動一次稱一個沖程。上沖程游動凡爾關閉、固定凡爾打開、泵內(nèi)吸液、井口排液、抽油桿伸長、油管縮短。泵吸入條件泵內(nèi)壓力活塞以上的液柱壓力,,,,,,,,,,,,,,,,,,游動凡爾,,活塞,,泵筒襯套,,固定凡爾,,,,2、泵的理論排量假設抽油桿和油管無彈性伸縮、泵完全充滿、無漏失、工作正常。上沖程排液（FPFR）S下沖程排液FRS一個沖程排液（FPFR）SFRSFPSFP活塞截面積，平方米。FR光桿截面積，平方米。S光桿沖程，米。N沖次，次/分。日排量QT1440FPSNQT泵的理論排量,方/天。,,（三）、抽油機懸點承受的載荷1、抽油桿柱的重量上沖程游動凡爾關閉，抽油桿不受浮力作用，是在空氣中的重量。下沖程游動凡爾打開，抽油桿受到浮力作用，是在液體中的重量。2、作用在活塞上的液柱重量上沖程游動凡爾關閉，液柱產(chǎn)生的懸點載荷為活塞以上油管與抽油桿環(huán)空液柱的重量。下沖程游動凡爾打開，液柱不作用在懸點上。3、慣性載荷4、摩擦載荷,,（四）、泵效及其影響因素泵效實際排量與理論排量之比值。影響因素1、油管和抽油桿彈性變形（1）靜載荷（2）動載荷2、氣體充滿系數(shù)每沖程吸入泵內(nèi)的液體體積與上沖程活塞讓出的容積之比。表示泵在工作過程中被液體充滿的程度。它與氣油比和余隙比有關。,,3、漏失（1）油管部分漏失（2）活塞與襯套配合間隙漏失（使凡爾不能及時打開）（3）凡爾漏失（自然磨損，腐蝕，結(jié)蠟）提高泵效的措施一般大S，小FP，中N1、選擇合理的工作制度稠油井大S,大FP，小N連噴帶抽井大N2、使用油管錨3、提高泵的精度4、合理利用氣體能量，減小氣油比。,,,（五）抽油機的診斷技術示功圖分析示功圖一個沖程中，光桿負荷與位移的關系圖。下死點處APBC懸點載荷為WR’B’AB線增載線,兩凡爾關沖程損失B’BWR’WL’ADBCSP,上凡爾關,下凡爾開OSC為上死點理論示功圖CD線減載線，兩凡爾關D點變形完畢,CDABDASP,上凡爾開,下凡爾關,,,,,,,,,,第六節(jié)注水,目前我國90以上的油田都采用注水開發(fā)。這是因為油藏本身能量極為有限，如果沒有外來水的補充，油藏會很快地衰竭，即使有外來水增補，還常常由于增補速度較慢無法補償合理的采油速度而需人工補充能量。在我國，通常采用注水方式補充能量。這是因為1）水易獲取，而氣的來源很受限制；2）水在油藏中具有擴展能力，洗油能力高；3）注水的設備與工藝比較簡單。,,注水方式有邊外注水（適合于中小型油藏）切割注水（適合于大型油藏）面積注水（適于復雜斷塊油藏、后期強化開采）底部注水（適合于底水油藏）但對于很小的油藏，可依靠天然水的補給開發(fā)。十分致密的油藏和小的透鏡體油藏不能注水。水源水量充足,水質(zhì)穩(wěn)定,處理簡便,成本低（1）地面水淡水，水質(zhì)、水量不穩(wěn)定。（2）河床等沖積層水淡水，水質(zhì)、水量穩(wěn)定。（3）海水鹽水，量足，使用方便。（4）地層水淡水或鹽水（5）采出水污水回注,,,常用的水處理措施1）機械雜質(zhì)的處理經(jīng)沉淀，機械雜質(zhì)含量50MG/L經(jīng)過濾，機械雜質(zhì)2MG/L2）化學處理加聚凝劑提高沉降和過濾效果（明礬和硫鋁）軟化處理使水質(zhì)穩(wěn)定（用明礬、石灰或錳砂）殺菌用氯氣或甲醛3）脫氧處理化學處理用亞硫酸鈉氣提脫氧天然氣與水逆流沖刷真空脫氧,,,,污水處理重點脫油、過濾、水質(zhì)穩(wěn)定污水處理流程圖1）處理后的水應達到注水的水質(zhì)標準。2）處理后不腐蝕管線和設備，不產(chǎn)生結(jié)垢和堵塞。3）不與地層水起反應生成沉淀。海水處理重點1）機械雜質(zhì)處理多級過濾2）脫氧處理不同方法多級脫氧,來水,沉降,粗?；?過濾,清水罐,注入,第七節(jié)油井增產(chǎn)措施,增產(chǎn)措施采用各種方法來擴大、延伸地層原有通道或建立新的通道。原因1在鉆井,固井和完井過程中一些外來液體和固體顆粒進入井壁附近的地層形成難以滲透的表皮SKIN,通常用酸化解除此堵塞。2油氣層滲透性很差，油氣難以流出。常用水力壓裂方法改造地層。常用的兩種增產(chǎn)措施1壓裂HYDRAULICFRACTURING2酸化ACIDIZING）,一水力壓裂,用高壓泵組將高粘液體以大大超過地層吸收能力的排液量注入井中，在井底憋起高壓，使地層產(chǎn)生裂縫。然后繼續(xù)將帶有支撐劑（通常是顆粒比較均勻的石英砂）的壓裂液注入縫中，停泵后即可在地層中形成足夠長度、一定寬度和高度的填砂裂縫。它具有很高的滲透能力，大大改善了油氣層的滲透能力，使油氣暢通流入井中，起到增產(chǎn)增注作用。解除深而嚴重的堵塞增產(chǎn)作用改變流動形態(tài)，大大降低流動阻力,,壓裂液壓裂施工時，向井筒中泵注的全部液體的總合。按在施工中所起的作用不同，可以分為前置液破裂地層，造成一定幾何尺寸的裂縫以備后面的攜砂特液進入。攜砂液將支撐劑帶到裂縫中去，并將砂子放到預定位置上。頂替液中間頂替液用來將攜砂液送到預定位置上。最后頂替液用來將井筒中的全部攜砂液替入裂縫中。,按性能壓裂液可分為水基壓裂液、油基壓裂液、酸基壓裂液、乳狀液、泡沫液。壓裂液的性能要求濾失小，懸砂能力強，摩阻低、穩(wěn)定性好、配伍性好、低殘渣、經(jīng)濟。支撐劑的要求粒徑均勻、強度高、雜質(zhì)含量少、砂子圓度好、價格低。目前我國每年通過壓裂增加的產(chǎn)量達幾百萬噸，相當于建了一個大港油田。,二酸化,將酸液泵入地層，產(chǎn)生化學反應，從而增加油氣流通通道的方法。（1）基質(zhì)酸化（常規(guī)酸化）井底注酸壓力低于地層破裂壓力。它依靠注入酸液對巖石的溶蝕作用，擴大、溝通滲流通道和溶解孔道中的堵塞物。（2）壓裂酸化（酸壓）注酸壓力大于巖石破裂壓力。用酸作壓裂液，但無支撐劑。它是依靠酸的水力作用和溶蝕作用，把壓開的裂縫壁面溶蝕成凹凸不平的表面。起到支撐劑的作用。停泵后，裂縫不能完全閉合，具有較高的導流能力。,酸液類型鹽酸、有機酸、多組分酸、稠化酸、乳化酸、泡沫酸。添加劑類型緩蝕劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑（緩速劑、，減阻劑、增粘劑、暫時堵塞劑、破乳劑、懸浮劑）、殺菌劑等。其作用是改善酸液性能和防止酸液對地層產(chǎn)生有害影響。,第八節(jié)提高原油采收率ENHANCEDOILRECOVERYEOR,油藏依靠天然能量只能采出原油儲量的很少一部分。即使是最好的一次采油方法，仍然有75以上的原油采不出來而遺留地下。人們想盡各種辦法來從地層中采出更多的原油。,采油進程分類RECOVERYPROCESS,一次采油PRIMARYRECOVERY是指利用天然能量開采。二次采油SECONDARYRECOVERY是指保持地層壓力和機械采油。三次采油TERTIARYRECOVERY是指進一步改善驅(qū)油方法提高采收率。,,提高原油采收率的方法,化學驅(qū),聚合物驅(qū)增加水的粘度，延緩水通過油藏的進程，使水很少超越油流走。表面活性劑驅(qū)表面活性劑分子雙向吸引于油和水之間，具有降低界面張力的能力，可用來捕集殘余油。堿水驅(qū)向地層注入堿性液，進入地層后與原油中的油酸反應生成活性劑。三元復合驅(qū)聚合物、表面活性劑、堿水三元復合驅(qū)動。,熱力驅(qū)分為注蒸汽（或熱水）驅(qū)和火燒油層兩種。其中火燒油層又細分為正向燃燒和逆向燃燒兩種。熱力驅(qū)的主要作用是降低原油粘度。混相驅(qū)1蒸發(fā)氣驅(qū)（用CO2、N2、C1及煙道氣等）2凝析氣驅(qū)（富氣驅(qū)）3一次接觸混相驅(qū),
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簡介：第五章石油和天然氣的聚集,,§1圈閉與油氣藏基本概念§2油氣藏成藏要素§3油氣聚集§4油氣藏的再形成§5油氣藏形成的時間確定,基本內(nèi)容,第五章石油和天然氣的聚集,,一、圈閉的基本概念一圈閉是儲集層中能聚集并保存油氣的場所。一個圈閉必須具備三個條件或三要素1容納流體的儲層；2阻止油氣向上逸散的蓋層；3在側(cè)向上阻止油氣繼續(xù)運移的遮掩物。它可以是蓋層本身的彎曲變形，如背斜，也可以是斷層、巖性變化等。圈閉只是一個具備了捕獲分散狀烴類而使其發(fā)生聚集的能力的一個有效的地質(zhì)體，它可以有油氣，亦可以無油氣，即與油氣無關。石油勘探的初期，人們以“油氣苗”作為找油的主要場所，后來發(fā)現(xiàn)油氣聚集與背斜有關，就產(chǎn)生了背斜學說（ZCWHITE，1885）。1928年利萊（ERLILLEY）總結(jié)得出有多種油貯類型。1934年，麥考洛EHMCCOLLOUGH首先提出“圈閉”這一名詞，用來表示不同性質(zhì)的油貯，把能聚集并保存油氣的地質(zhì)體都稱為圈閉，形成了圈閉學說。并把圈閉分為構造圈閉和非構造圈閉。1936年，萊復生（AILEVORSEN）首先提出“地層圈閉”的概念。在萊復生等從靜態(tài)角度來研究圈閉的同時，赫伯特（MKHUBBERT,1940,1953）從動態(tài)的角度，通過對地下水動力的研究，提出了水動力圈閉的新類型。,第1節(jié)圈閉和油氣藏的基本概念,第五章石油和天然氣的聚集,,二圈閉的度量圈閉的大小，主要是由圈閉的最大有效容積確定的。它表示能容納油氣的最大體積，是評價圈閉的重要參數(shù)之一。一個圈閉的有效容積，取決于閉合面積、閉合高、儲集層的有效厚度和有效孔隙度等參數(shù)。1溢出點是指圈閉容納油氣的最大限度的點位。若低于該點高度，油氣就溢向儲集層的上傾方向。,背斜圈閉中，度量最大有效容積的有關參數(shù)示意圖,,,第五章石油和天然氣的聚集,,2閉合面積在靜水條件下是通過溢出點的構造等高線所圈定的封閉區(qū)的面積，或者更確切地說，是通過溢出點的水平面與儲集層頂面及其他封閉面（如斷層面、不整合面、尖滅帶等）所交切構成的封閉區(qū)（面積）。在動水條件下，是通過溢出點的油氣等勢面與儲集層頂面非滲透性蓋層聯(lián)合封閉的閉合油氣低勢區(qū)。3閉合高度是指圈閉頂點到溢出點的等勢面的垂直最大高度。,背斜圈閉中，度量最大有效容積的有關參數(shù)示意圖,,,第五章石油和天然氣的聚集,,溫馨提示1構造閉合高度與構造起伏幅度是兩個完全不同的概念；2在圈定閉合面積時，要先找出溢出點遮擋條件的下限，然后根據(jù)形成圈閉遮擋物性質(zhì)是斷層、巖性尖滅線或蓋層的彎曲，用斷層線、巖性尖滅線、構造等高線，三者中的一、二或三，通過溢出點構成的一個閉合的回路或封閉線所圈出的面積。,,第五章石油和天然氣的聚集,,二、油氣藏的基本概念一油氣藏是地殼上的油氣在單一圈閉中的聚集，在一個油氣藏內(nèi)具有統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)和統(tǒng)一的油、氣、水界面，是地殼中最基本的油氣聚集單元。,具體地說，運移著的油氣，遇到了圈閉，在蓋層和遮擋物的作用下，阻止了它們的繼續(xù)運移，就會在其中的儲層內(nèi)聚集起來，就形成了油氣藏。如果圈閉中只聚集了油或只聚集了氣就分別稱為油藏或氣藏，二者同時聚集就稱為油氣藏。若油氣聚集的數(shù)量足夠大，達到了工業(yè)開采價值，則稱為商業(yè)性油氣藏，否則，聚集的數(shù)量少，不具備工業(yè)開采價值，則稱為非商業(yè)性油氣藏。二者是一個相對概念，取決于政治、經(jīng)濟和技術條件。油氣藏的重要特點是在“單一”圈閉內(nèi)的聚集，所謂“單一”的涵義，主要是指受單一要素所控制，在單一儲層內(nèi)，具統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)，統(tǒng)一的油、氣、水邊界，同一面積內(nèi)的油氣藏。,,三個儲集層組成的三個油藏,第五章石油和天然氣的聚集,,二油氣藏內(nèi)油、氣、水的分布在垂向上，由于流體比重的差異，重力分異結(jié)果使油、氣、水的分布呈現(xiàn)氣在上，油居中，水在下的分布特征，它們之間的分界面為油氣界面和油水界面。靜水條件下，這些分界面近于水平，而動水條件下，這些分界面發(fā)生傾斜，傾斜程度取決于水動力的強弱。由于儲集層中的多孔介質(zhì)系統(tǒng)有許許多多毛細管及微毛細管孔道存在，毛細管壓力的作用使天然儲油中的流體按比重分異是不完整和不明顯的，油氣、油水界面并不是一個截然的界面，而是一個過渡帶，過渡帶的寬窄取決于儲集層毛細管壓力曲線的斜率，斜率越大，過渡帶越寬。儲層物性的不均，也會造成油氣不規(guī)則的分布特征。平面上，大多數(shù)構造油氣藏和某些巖性油氣藏都具有環(huán)帶狀分布特征，即氣居高點部位，油環(huán)繞氣分布于構造高部位，水在油外分布于構造翼部。,背斜油氣藏中，油、氣、水分布示意圖,第五章石油和天然氣的聚集,,（三）油氣藏的度量對于油氣藏來講，其大小通常是用儲量來表示的，主要用到以下幾個參數(shù)和術語。1含油邊界和含油面積油（氣）水界面與儲集層頂、底面的交線稱為含油邊界。其中與頂面的交線稱為外含油（氣）邊界，與底面的交界稱為內(nèi)含油（氣）邊界。若儲集層厚且油水界面較高，與其底面不相交時，只有外含油邊界。由相應含油邊界所圈定的面積分別稱為內(nèi)含油面積和外含油面積。,背斜油氣藏中，油、氣、水分布示意圖,第五章石油和天然氣的聚集,,2底、邊水如果油層厚度不大，或構造傾角較陡，這時油氣充滿圈閉的高部位，水圍繞在油氣藏的四周。即在內(nèi)含油氣邊緣以外，這種水稱為邊水；如果油層厚度大，傾角小，油氣藏的下部全部為水，這種水稱為底水。3氣頂和油環(huán)前述油氣藏中油、氣、水具有氣居頂、油居中，水在下的分布特征，氣居頂稱為氣頂。油在氣水之間，平面上是環(huán)帶狀分布，稱油環(huán),背斜油氣藏中，油、氣、水分布示意圖,第五章石油和天然氣的聚集,,4油氣藏高度H是指油氣藏頂?shù)接蜌馑缑娴淖畲蟾卟睢?油氣柱高度H是指油氣的最高點到最低點的海撥高度。對于油水界面呈水平狀態(tài)的油氣藏（圖中②）來說，兩者是相同的，但在油水界面發(fā)生傾斜或變曲時（圖中①），兩者不相同。油氣高度是計算儲量的重要參數(shù)，而油氣柱高度則更多地反應蓋層的封閉能力及水動力的條件。6充滿系數(shù)含油氣高度與閉合高度的比值。,油氣藏高度、油氣柱高度示意圖,第五章石油和天然氣的聚集,,第2節(jié)油氣藏成藏要素,一、油氣成藏要素油氣藏的形成過程，實際上是油氣從分散到集中的過程。而油氣在由分散到集中形成油氣藏的過程中，受到各種因素的作用，要形成儲量豐富的油氣藏，而且保存下來，主要取決于一生油層、二儲集層、三蓋層、四運移、五圈閉和六保存六個條件（要素）。歸納起來油氣藏形成的基本條件有以下幾個方面1、油氣源條件2、生儲蓋組合和傳輸條件3、圈閉條件4、保存條件,第五章石油和天然氣的聚集,,,二、油氣富集條件一充足的烴源條件生油條件是油氣藏形成的物質(zhì)基礎。因此，充足的油氣供給，才能形成儲量大、分布廣的油氣藏。油氣源的供烴豐富程度，取決于盆地內(nèi)烴源巖系的發(fā)育程度及有機質(zhì)的豐度、類型和熱演化程度。生油凹陷面積大、沉降持續(xù)時間長，可形成巨厚的多旋回性的烴源巖系及多生油氣期，具備豐富的油氣源，是形成豐富油氣藏的物質(zhì)基礎。從國內(nèi)外大型及特大型油氣田分布看，它們都分布在面積大、沉積巖系厚度大、沉積巖分布廣泛的盆地中。如波斯灣、西伯利亞、墨西哥、馬拉開波、伏爾加烏拉爾、松遼、渤海灣。這些盆地的面積多在10104KM2以上，烴源巖系的總厚度均200300M，沉積巖體積多在50104KM3以上。,第五章石油和天然氣的聚集,,1成烴坳陷,成烴坳陷是指地質(zhì)歷史時期曾經(jīng)是廣闊的有利于有機質(zhì)大量繁殖和保存的封閉或半封閉的沉積區(qū)；成熟烴源巖有機質(zhì)豐度高，體積大，并能提供充足的油氣源，形成具有工業(yè)價值的油氣聚集。,成烴坳陷與油氣分布關系圖,第五章石油和天然氣的聚集,,成烴坳陷與油氣分布關系圖,成烴坳陷在不同類型的盆地中有不同的分布形式，這與盆地的演化模式有關。平面上,可以位于盆地中央地帶松遼盆地，也可以偏于盆地一側(cè)酒西盆地，或者有多個成烴坳陷渤海灣盆地?？v向上，由于盆地演化的不同，烴源巖的分布在單一旋回盆地中只能有一套，在多旋回盆地中常發(fā)育多套烴源巖，但主力烴源巖常常只有一個。成烴坳陷的位置也可以是繼承性的，也可以是非繼承性的，在不同的階段位置產(chǎn)生遷移或完全改變。只有研究盆地的演化史，進行旋回分析和沉積相分析，才能把握成烴坳陷的發(fā)育和遷移規(guī)律，有效地指導油氣勘探。,第五章石油和天然氣的聚集,,2烴源巖的成烴條件,并非所有的沉積盆地都有成烴拗陷，當盆地內(nèi)拗陷區(qū)一直處于補償或過補償狀態(tài)時，難以形成有利的成烴環(huán)境，或油氣潛量極低，屬于非成烴拗陷。因此，一個拗陷是否具備成烴條件，還要對烴源巖有機質(zhì)豐度、類型、成熟度、排烴效率來進行評價。通過定量計算成烴潛量、產(chǎn)烴率來確定盆地的總資源量，從而評價油氣源的充足程度。只有具豐富油氣資源的盆地，才能形成大型油氣藏。,第五章石油和天然氣的聚集,,,二有利的生、儲、蓋組合配置關系油氣生成后，只有及時的排出，聚集起來形成油氣藏，才能成為可以利用的資源；否則，只能成為油浸泥巖。而儲集層是容納油氣的介質(zhì)，只有孔滲性良好，厚度較大的儲集層，才能容納大量的油氣，形成巨大的油氣藏，這是顯然的。而有利的生、儲、蓋組合，也是形成大型油氣藏不可缺少的基本條件。生儲蓋組合是指緊密相鄰的烴源層、儲集層、蓋層三者的組合型式。有利的生儲蓋組合是指三者在時、空上配置恰當，有良好的輸導層，使烴源層生成的油氣能及時地運移到儲集層聚集；蓋層的質(zhì)量和厚度能確保油氣不致于散失。生儲蓋組合是否有利，取決于組合類型，要對各組合類型進行評價。,第五章石油和天然氣的聚集,,1生儲蓋組合類型,（1）根據(jù)三者之間的時空配置關系，可劃分為四種類型正常式組合生下、儲中、蓋上側(cè)變式組合指由于巖性、巖相在空間上的變化而導致的生、儲、蓋在橫向上漸變而構成。頂生頂蓋式（頂生式）生油層與蓋層同屬一層，儲層位于下方。自生、自儲、自蓋式本身具生、儲、蓋三種功能于一身。（2）根據(jù)生油層與儲集層的時代關系劃分為新生古儲式、古生新儲式和自生自儲式三種型式。,,第五章石油和天然氣的聚集,,（3）根據(jù)生、儲、蓋組合之間的連續(xù)性可將其分為連續(xù)性沉積的生、儲、蓋組合和不連續(xù)的生、儲、蓋組合。連續(xù)的生儲蓋組合是三者存在于連續(xù)沉積的地層單位中，生儲層直接接觸，以孔隙或孔隙裂縫系為輸導油氣的通道。根據(jù)接觸方式可進一步分為面接觸，包括上覆式、下伏式、互層式；帶接觸，也稱側(cè)變式或指狀交叉式；體接觸，也稱封閉式或透鏡式。,生儲蓋組合分類模式圖蓋層；2儲集層；3烴源層；4斷層；5不整合,第五章石油和天然氣的聚集,,不連續(xù)生儲蓋組合生儲層在時間上是不連續(xù)的，在空間上可以直接接觸，也可以是分隔的，但兩者的連接通道為不整合面或斷層面?？煞譃椴徽闲蜕鷥ιw組合和斷裂型生儲蓋組合。,生儲蓋組合分類模式圖蓋層；2儲集層；3烴源層；4斷層；5不整合,第五章石油和天然氣的聚集,,在實際情況下，單一型式的生儲蓋組合往往很局限，輸導油氣的能力也有限，而更多的是多種型式聯(lián)合形成復合的輸導網(wǎng)絡，因此，復合型的生儲蓋組合對大型油氣藏的形成更為有利。我國酒西盆地前山背斜帶油氣藏的形成即為復合型輸導油氣的結(jié)果。,酒西盆地前山背斜帶剖面油氣運移方向示意圖,第五章石油和天然氣的聚集,,2生儲蓋組合的評價,根據(jù)國內(nèi)外學者研究認為在粘土巖砂巖類構成的生儲蓋組合中，砂巖體與其周圍生油氣層接觸面積是控制石油儲量的重要因素。當砂巖儲集層單層厚約1015M，泥巖生油層單層厚約3040M，二者呈略等厚互層時，砂泥巖接觸面積最大，最有利于石油聚集。從砂泥厚度比率看，砂巖厚度比率介于2060對油氣聚集最有利，中值為3060，太大太小均不利。,,第五章石油和天然氣的聚集,,不同的生、儲、蓋組合，具有不同的輸送油氣的通道和不同的輸導能力，油氣的富集條件就不同。生、儲互層式組合，生與儲接觸面積大最為有利。生、儲指狀交叉的組合，生油層與儲層的接觸局限于指狀交叉地帶，在這一帶最有利；向盆一側(cè)遠離此帶，因缺乏儲集層，輸導能力受限；而另一側(cè)則缺乏生油層，油氣來源又受限制。砂巖透鏡體從接觸關系上來說，應該是油氣的輸導條件最為有利，但油氣的輸導機理，至今還沒有人能解釋清楚。這三種組合關系是最有利的或較為有利的。,,,,第五章石油和天然氣的聚集,,生儲蓋組合是否有利主要是看是否具有最佳的排烴效率，它與組合型式、烴源層的單層厚度和砂巖百分率有關。單層厚度在30～50M的烴源層排烴效率較高，而砂巖百分率適當?shù)膮^(qū)帶則有利于油氣由烴源層排入儲集層進入二次運移。從以上三個方面對生儲蓋組合定性評價可歸納為表。,生儲蓋組合定性評價簡表,第五章石油和天然氣的聚集,,（三）有效的圈閉,油氣勘探的實踐業(yè)已證明，在有油氣來源的前提下，并非所有的圈閉都能聚集油氣。有的有油氣聚集，有的只含水，屬于“空”圈閉，說明它們對油氣聚集而言是無效的。有效圈閉是指在具有油氣來源的前提下，能聚集并保存油氣的圈閉。其影響因素有三個方面1．圈閉形成時間與油氣區(qū)域性運移時間的關系（時間上的有效性）2．圈閉位置與油氣源區(qū)的關系（位置上的有效性）3．水壓梯度對圈閉有效性的影響,第五章石油和天然氣的聚集,,1．圈閉形成時間與油氣區(qū)域性運移時間的關系圈閉形成早于或同時于油氣區(qū)域性運移的時間是有效的，否則，在油氣區(qū)域性運移之后形成的圈閉，因油氣已經(jīng)運移走了當然是無效的。油氣初次運移時，在生油層內(nèi)部的巖性、地層圈閉中聚集起來的油氣藏，是形成最早的油氣藏。在烴源巖生烴并大量排烴以后，所發(fā)生的第一次地殼運動，是油氣大規(guī)模區(qū)域性運移的主要時期，在此時及其以前形成的圈閉是最有效的。如果盆地在此后又發(fā)生過一次或多次構造運動，可能會產(chǎn)生兩種結(jié)果一種情況僅使原有多數(shù)圈閉進一步發(fā)育定型，對油氣聚集最為有利，而新形成的圈閉則因無油氣可捕獲而常常是無效的。另一種情況是地殼運動比較強裂，改變了盆地原來的構造面貌，破壞了已有油氣藏，打破了原來的油氣聚集的平衡狀態(tài)，油氣可再次發(fā)生區(qū)域性運移，油氣重新分布，這時及其以前形成的圈閉可能成為有效的。如果一個盆地含有多套烴源巖層，會有多個油氣生成和油氣運移期，那么后期生成的圈閉，對于早期的油氣運移期是無效，而對于后期的油氣運聚則可能是有效的。所以應作全面分析研究。,第五章石油和天然氣的聚集,,酒西盆地前山背斜帶油氣藏，通過古構造圖分析，背斜帶中鴨兒峽、老君廟、石油溝等構造在中新世早期已經(jīng)形成，此時烴源巖也正處于生烴、排烴高峰期，由青西凹陷運移出來的油氣聚集于此形成一系列背斜油田，而處于鴨兒峽西北邊的青草灣構造，則形成于最后一期構造運動（第三紀末），盡管臨近生油凹陷，也未能捕捉到油氣。,酒泉西部盆地構造單元及油氣田分布示意圖,第五章石油和天然氣的聚集,,2．圈閉位置與油氣源區(qū)的關系油氣生成以后，首先運移至離油源區(qū)以內(nèi)及其附近的圈閉中，形成油氣藏，多余的油氣則依次向較遠的圈閉運移聚集。顯然，圈閉離烴源巖區(qū)域越近越有效，越遠有效性越差。圈閉位置上的有效性是一個相對概念。它受兩方面因素影響一是油源是否充足，若烴源巖供烴充足，則盆地內(nèi)所有圈閉（指在時間上是有效）都應是有效，否則其有效性隨距離增加而變?。欢怯蜌膺\移的通道和方向，油氣在運移過程中，若因巖性變化、斷層阻擋或其它阻力的影響，油氣運移的方向就會發(fā)生變化或停止運移，這時只有油源附近的圈閉才會有效，較遠的圈閉只有在有良好通道相連時才是有效的，否則是無效的。,第五章石油和天然氣的聚集,,該區(qū)有5個發(fā)育良好的穹窿，其中愛爾平、庇博迪、克凡爾脫賽拉斯近南北向展布，以愛爾平距源區(qū)最近。其東側(cè)有佛羅倫斯和本斯穹窿。就地理位置而言，本斯穹窿比克凡爾脫賽拉斯、佛羅倫斯更近源區(qū)，但依照溢出點的高程而言，愛爾平穹窿被油氣充滿后，只能向庇博迪溢出，然后依次溢向克凡爾脫賽拉斯和佛羅倫斯。即使油氣供給最充分，當油氣充滿佛羅倫斯后，只能繼續(xù)向東北方向溢出，而不可能折向本斯穹窿。因為它與佛羅倫斯或愛爾平之間溢出點太低，油氣無法進入，即使圈閉條件最好且距源區(qū)的地理位置并不遠，也不能聚集油氣，而成為無效的圈閉。,第五章石油和天然氣的聚集,,3．水壓梯度對圈閉有效性的影響在靜水條件下，油氣藏內(nèi)油水或氣水界面是水平的。但在動水條件下，這個界面則是傾斜的，傾角大小取決于水壓梯度和流體的密度差。對油藏而言，油水界面傾角可由下式求出,,在水動力條件下，油（或氣）水界面是傾斜的，意味著會有部分油氣被沖走，傾角越大，能留住的油氣就會越小。當這個傾角大于或等于圈閉水流方向一翼的巖層傾角時（R≥Α），油氣就會全部被沖走。,,,水壓梯度與圈閉有效性的關系,第五章石油和天然氣的聚集,,,由上兩式可知，在相同的水動力條件下，相同的Α，則氣水界面傾角比油水界面傾角小，所以圈閉對油可能無效而對氣可能是有效的。同一水壓梯度下，圈閉中能否聚集油氣還取決于巖層傾角的大小，傾角越大，有效性越好。當然天然氣對傾角要求要比石油小的得多。也就是說，水動力對圈閉有效性取決于流體性質(zhì)、水動力大小及巖層傾角大小，同一圈閉往往對天然氣有效，而對石油可能無效。,,水動力條件下油氣水界面分布示意圖,第五章石油和天然氣的聚集,,四必要的保存條件,在地質(zhì)歷史時期形成的油氣藏能否存在，決定于在油氣藏形成以后是否遭受破壞改造。必要的保存條件，是油氣藏存在的重要前提。主要有以下條件影響1．地殼運動對油氣藏保存條件的影響地殼運動對油氣藏的破壞表現(xiàn)在三個方面1）地殼抬升，蓋層遭受風化剝蝕，蓋層封蓋油氣的有效性部分受到破壞，或全部被剝蝕掉，油氣大部分散失或氧化、菌解，造成大規(guī)模油氣苗。如西北地區(qū)許多地方的瀝青砂脈。2）地殼運動產(chǎn)生一系列斷層，也會破壞圈閉的完整性，油氣沿斷層流失，油氣藏破壞。如果斷層早期開啟，后期封閉，則早期斷層起通道作用，油氣散失；而后期形成遮擋，重新聚集油氣，形成次生油氣藏或殘余油氣藏。如勃海灣盆地的“華北運動”，以塊斷活動為主，產(chǎn)生大量的斷層，這些斷層破壞了原有圈閉及油氣藏的完整性，使油氣重新分布，同時也導致次生油氣藏的形成。,第五章石油和天然氣的聚集,,3）地殼運動也可以使原有油氣藏的圈閉溢出點抬高，甚至使地層的傾斜方向發(fā)生改變，造成油氣藏的破壞。2．巖漿活動對油氣藏的保存條件的影響巖漿活動時，高溫巖漿會侵入到油氣藏，會把油氣燒掉，破壞油氣藏。而當巖漿冷凝后，就失去了破壞能力，會在其它因素的共同配合下成為良好的儲集體或遮擋條件。3．水動力對油氣藏保存條件的影響活躍的水動力條件不僅能把油氣從圈閉中沖走，而且可對油氣產(chǎn)生氧化作用。所以在地殼運動弱、火山作用弱、水動力條件弱的環(huán)境下才利于油氣藏的保存。,第五章石油和天然氣的聚集,,第3節(jié)油氣的聚集,油氣在圈閉中不斷匯聚，形成油氣藏的過程稱為油氣聚集。油、氣、水由于密度不同，在圈閉中會發(fā)生重力分異。當油氣生成以后，運移至儲層的油氣便沿上傾方向向周圍高處的圈閉中運移。由于天然氣的密度最小、粘度最小、分子小、它最易流動、流動地最快，運移的結(jié)果，天然氣必然占據(jù)盆地中心周圍最高位置的構造環(huán)，而石油則占據(jù)其下傾方向位置較低的構造，比較接近盆地的中心。當然也發(fā)現(xiàn)了正好相反的規(guī)律，由此而提出了差異聚集的原理。這是油氣聚集的基本規(guī)律。,第五章石油和天然氣的聚集,,一、在單一圈閉內(nèi)的聚集,對于單一的背斜圈閉來講，在充滿水的儲集層中運移的油氣在靜水條件下進入背斜圈閉時，首先在最高部位聚集起來，較晚進入的依次由較高的向較低的部位聚集，一直到充滿整個圈閉為止。在圈閉中，油、氣、水按密度分異。氣居上，油居中，水在底下。這時，該圈閉的聚油作用階段已經(jīng)結(jié)束。若再有油經(jīng)過時，就通過溢出點向上傾方向溢出；但對天然氣則不同，由于氣比油輕，它可以繼續(xù)進入圈閉，并排替原被石油所占據(jù)的那部分儲集空間，這一過一直進行到圈閉的整個容積完全被天然氣所占據(jù)為止。至此，對于單一圈閉來說，油氣聚集的過程已完全。,單一背斜圈閉中的油氣聚集和油氣藏,第五章石油和天然氣的聚集,,一原理油氣差異聚集的基本原理最早由加拿大著名石油地質(zhì)學家GUSSOW1954首先闡明，GUSSOW認為靜水條件下，如果在油氣運移的主方向上存在一系列溢出點自下傾方向向上傾方向遞升的圈閉，當油氣源充足和蓋層封閉能力足夠大時，油氣首先進入運移路線上位置最低的圈閉，由于密度差使圈閉中氣居上，油居中，水在底部，當?shù)谝粋€圈閉Ⅰ被油氣充滿時，繼續(xù)進入的氣可以通過排替作用在圈閉中聚集，直到整個圈閉被氣充滿為止，而排出的油通過溢出點向上傾的圈閉Ⅱ中聚集；若油氣源充足，上述過程相繼在圈閉Ⅲ及更高的圈閉中發(fā)生；,在相連的系列背斜圈閉中的油氣聚集圖,二、油氣差異聚集原理,第五章石油和天然氣的聚集,,若油氣源不足時，上傾方向（距油源較遠）的圈閉則不產(chǎn)油氣，僅產(chǎn)水，稱為空圈閉。所以在系列圈閉中出現(xiàn)自上傾方向的空圈閉向下傾方向變?yōu)榧冇筒亍蜌獠亍儦獠氐挠蜌夥植继卣鳌５@種結(jié)果只能代表原始的聚集規(guī)律，后期地質(zhì)條件的改變有可能破壞這種聚集情況。加拿大阿爾伯達盆地的瑞姆彼圣阿爾伯達線狀礁帶差異聚集最為理想的例子。,在相連的系列背斜圈閉中的油氣聚集圖,第五章石油和天然氣的聚集,,由差異聚集原理可以得出如下規(guī)律或結(jié)論1）在離源巖區(qū)最近，溢出點最低的圈閉中，在油氣源充足的前提下，形成純氣藏；稍遠處，溢出點較高的圈閉中，可能形成油氣藏或純油藏；在溢出點更高，距油源區(qū)更遠的圈閉中可能只含水。2）一個充滿了石油的圈閉，仍然可以做為有效的聚集天然氣的圈閉；反過來，一個充滿天然氣的圈閉，則不再是一個聚油的有效圈閉。3）若油氣按密度分異比較完善，則離供油區(qū)較近，溢出點較低的圈閉中，聚集的油和氣密度應小于距油源區(qū)較遠、溢出點較高的圈閉中的油和氣。4）所形成的純氣藏、純油藏、油氣藏的數(shù)目，取決于供烴的充分程度、所供烴類性質(zhì)及圈閉的大小和數(shù)目。,第五章石油和天然氣的聚集,,二差異聚集的必備條件差異聚集作用是否充分取決于下列條件1）具有區(qū)域性較長距離運移的條件，即要求具區(qū)域性的地層傾斜，儲集層巖相穩(wěn)定，滲透性好，區(qū)域運移通道的連通性好。2）相連通的圈閉溢出點依次增高。3）油氣源供應區(qū)位于盆地中心地帶，有足夠數(shù)量的油氣供應。4）儲集層中充滿水并處于靜水壓力條件下，石油和游離氣是同時一起運移的。,第五章石油和天然氣的聚集,,三影響差異聚集的地質(zhì)因素具備上述條件，差異聚集就進行得完善，否則，當有干擾時，就進行得不完善，表現(xiàn)得不典型。這些干擾因素主要有1）在油氣運移通道上有另外油氣供給來源的支流時，則會打亂原來應有的油氣分布規(guī)律。2）氣體在石油中的溶解作用，隨物理條件（T、P）的改變而變化，它可以造成次生氣頂，也可以導致原生氣頂?shù)南?，從而影響油氣的分布?guī)律。3）后期地殼運動造成圈閉條件的改變，造成油氣重新分配。4）區(qū)域水動力條件，主要指水壓梯度的大小及水運動方向，也會影響油氣的分布規(guī)律。,第五章石油和天然氣的聚集,,三、油氣聚集模式,一油氣聚集機理1滲濾作用CORDELL1977、ROBERTS1980等人認為含烴的水或隨水運移的油氣進入圈閉以后，因為一般親水的、毛細管封閉的蓋層對水不起封閉作用，水可以通過蓋層而繼續(xù)運移；而對烴類則產(chǎn)生毛細管封閉，結(jié)果把油氣過濾下來在圈閉中聚集。在水動力和浮力的作用下，水和烴可以源源不斷地補充并最終導致在圈閉中形成油氣藏。,圈閉中油氣的聚集A背斜圈閉；B地層圈閉,第五章石油和天然氣的聚集,,2排替作用CHAPMAN1982認為泥質(zhì)蓋層中的流體壓力一般比相鄰砂巖層中的大，因此圈閉中的水是難以通過蓋層的。另外油氣進入圈閉后首先在底部聚集，隨著烴類的增多逐漸形成具有一定高度的連續(xù)烴相，在油水界面上油水的壓力相等，而在油水界面以上任一高度上，由于密度差油的壓力都比水的壓力高，因此產(chǎn)生了一個向下的流體勢梯度，致使油在圈閉中向上運移同時把水向下排替直到束縛水飽和度為止。,第五章石油和天然氣的聚集,,3滲濾作用和排替作用共同作用當上覆蓋層中只有毛細管壓力封閉時，在油氣聚集過程中上述兩種作用都可能存在。在油氣聚集的初期，水是可以通過上覆親水蓋層而發(fā)生滲流的；當油氣聚集到一定程度后，水就很難通過上覆蓋層而主要是被油氣排替到圈閉的下方。4、油氣充注方式ENGLAND（1987）認為一個油藏將以一種順序方式充注，石油將首先進入具有最低孔隙排替壓力的最佳滲透層，并且按著以一組向前推進的石油波陣面方式充注油藏。,第五章石油和天然氣的聚集,,（二）油氣聚集模式CORDELL1977提出了碎屑巖中不同圈閉里油氣聚集的可能模式。1）背斜圈閉中油氣聚集模式從生油層進入儲集層中的壓實流體，沿著背斜的翼部向頂部運移。在圈閉中，水很可能通過
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簡介：第四章石油和天然氣的運移（PETROLEUMMIGRATION,油氣運移一一地殼中石油和天然氣在各種自然因素作用下發(fā)生的位置移動。,第四章石油和天然氣的運移,第一節(jié)與油氣運移有關的幾個基本概念,一、基本概念,二、油氣運移的基本方式,滲濾和擴散,第四章石油和天然氣的運移,１、滲濾是油氣以不同的物理相態(tài)在浮力或其它動力作用下，由高勢區(qū)向低勢區(qū)流動的一種機械運動方式，可用達西滲濾定律來描述。QKSP2P1/LΜQ流量,K滲透率,S截面積,P2P1壓差L巖石長度Μ粘度2、擴散是分子布朗運動的傳遞過程，擴散速度與濃度梯度有關，服從費克（FICK）第一定律J＝－DGRADCJ擴散速率；D擴散系數(shù)；C物質(zhì)濃度擴散方向是從高濃度向低濃度擴散。一般分子越小，越易擴散。所以天然氣的擴散損失要比石油大的多。,三油氣運移期次初次運移和二次運移,１初次運移PRIMARYMIGRATION）,是指烴源巖中生成的分散狀態(tài)的油氣向烴源巖外排出的過程。這一過程也稱排烴。,第四章石油和天然氣的運移,２、二次運移SECONDARYMIGRATION,油氣脫離烴源巖后，在孔滲條件較好的多孔或者多裂縫系統(tǒng)內(nèi)的運移。包括油氣在儲集層中運移，及沿斷裂、裂隙、不整合面等通道的運移。,,第四章石油和天然氣的運移,油氣初次運移和二次運移示意圖,,第四章石油和天然氣的運移,四、油氣運移結(jié)果A油氣聚集導致石油和天然氣在儲集層的適當部位（圈閉〕的富集，形成油氣藏。B油氣藏破壞或改造導致油氣的分散，使油氣藏破壞油氣重分配或消失。,油氣運移示意圖（據(jù)TISSOT等,1978）,1初次運移2二次運移3油氣苗,第四章石油和天然氣的運移,五、主要研究內(nèi)容,動力條件和運動過程是油氣運移的主要研究內(nèi)容，其目的在于了解油氣運移機制和途徑，直接為油氣勘探服務。具體研究內(nèi)容包括介質(zhì)條件、相態(tài)、動力、阻力、通道、距離、時期、以及在運移過程中的物理化學變化等。,文本,第二節(jié)石油和天然氣的初次運移,,,,,,,第四章石油和天然氣的運移,第四章石油和天然氣的運移,一、烴源巖的物性特征,油氣初次運移是發(fā)生在烴源巖內(nèi)部的，烴源巖是初次運移的介質(zhì)。因此，烴源巖的性質(zhì)及其物理化學條件，是影響初次運移的重要外因。,烴源巖特別是泥質(zhì)烴源巖可塑性受壓實作用影響，巖石比較致密、孔隙度比較低，孔隙中的水和新生成的烴類流體要在上覆負荷作用下通過孔隙系統(tǒng)排出來，通常是比較困難的。,1壓實作用下物性變化,成熟烴源巖的孔隙度一般都在1520以下，可見烴源巖的孔隙直徑是極細小的。,頁巖孔隙度與孔隙直徑的關系據(jù)WELTE,1972修改,沉積物比表面是指單位質(zhì)量的沉積物中顆粒所具有的表面積總和，通常以M2/KG表示。在相同質(zhì)量或同等體積的巖石中，組成的顆粒越細小則比表面越大，對孔隙流體的吸附作用越強。HINCH（1978）曾對美國灣岸地區(qū)第三系的同體積砂巖與頁巖進和地內(nèi)表面的近似計算表明頁巖顆粒的內(nèi)表面約為砂巖的8000倍。說明泥質(zhì)巖較砂質(zhì)巖有大得多的比表面。成熟烴源巖孔隙度小，孔隙極細微，比表面又大，使得孔隙流體的排出非常困難，甚至不可能。這也是人們認為油氣初次運移十分困難的根本原因之一。,2、沉積物比表面,第四章石油和天然氣的運移,3、巖石的潤濕性潤濕性是指流體附著在固體上的性質(zhì)，是一種吸附作用。易附著在巖石上的流體稱為潤濕流體（相），反之為非潤濕流體（相）。如在油水兩相共存的孔隙中，如果水易附著在巖石上，則水為潤濕相，油為非潤濕相，巖石具親水性；反之，則油為潤濕相，水為非潤濕相，巖石具親油性。巖石的潤濕性影響著油氣在其中的運移難易程度，不同的潤濕性造成油水兩相在孔隙中的流動方式、殘留形式和數(shù)量的不同。,第四章石油和天然氣的運移,在親水巖石中，水會在顆粒表面形成一層薄膜，油被擠到孔隙中心部位形成孤立的油珠。這種油珠可以堵塞孔隙喉道，阻礙流體運移，這種現(xiàn)象稱“賈敏效應”。而在親油巖石中，油以薄膜形式附著在孔壁上，成為不能移動的殘余油。親水介質(zhì)中殘留油的數(shù)量要比親油介質(zhì)中少，但油相在親水介質(zhì)中的流動卻比在親油介質(zhì)中難。,,孔隙介質(zhì)中油水的分布形式,巖石的潤濕性取決于礦物組成及流體性質(zhì)。一般認為沉積巖的大多數(shù)為親水的。但對于烴源巖而言，由于本身含有許多親油的有機質(zhì)顆粒，又能在一定條件下生成烴類，因此認為是部分親水，部分親油的中間潤濕。,第四章石油和天然氣的運移,二、油氣初次運移的相態(tài),兩種主要觀點水溶相游離相（油相、氣相）1、水溶相運移指石油、天然氣溶解于水中，隨水一起排出烴源巖。,第四章石油和天然氣的運移,是初次運移機理中的又一核心內(nèi)容,分子溶液和膠體溶液,分子溶液石油或天然氣分子完全溶解于孔隙水中成為溶液狀態(tài)進行初次運移。主要代表ADMAS1903、LEWIS1924、BAKER1960、MCAULIFFE1963～1978、PRICE1976～1989等。,第四章石油和天然氣的運移,關鍵問題油氣在水中溶解度,石油地表條件下除芳烴和環(huán)烷烴的簡單分子外，其余在水中溶解度很小。壓力的變化對其溶解度幾乎沒有影響（HOBSON,1985）,第四章石油和天然氣的運移,據(jù)PRICE,1976,在石油大量生成溫度范圍內(nèi)，升高溫度對其溶解度提高作用有限,,第四章石油和天然氣的運移,因此，水溶相不是石油初次運移的主要相態(tài)。天然氣在地下的溫度和壓力條件下，溶解度增加較大。如果源巖水量多，可能以水溶相為主。,膠體溶液有機質(zhì)在生成過程中會生成一些表面活性物質(zhì)，如有機酸RCOOH等，其分子一端有親油的烴鏈，另一端有親水的極性鍵，極性端因親水而向外，非極性端因親油而向內(nèi)，在膠束中心的親油部分就可以增溶一部分烴類。,第四章石油和天然氣的運移,當其在水中達到一定濃度時，會形成分子聚集體（即膠束），油被包裹在膠束中呈膠束溶液運移。主要代表有BAKER1959、CORDEL1973。,第四章石油和天然氣的運移,存在問題膠束在生油層存在數(shù)量少膠粒粒徑較大，很難通過泥巖的孔隙喉道膠束增溶效果有限等問題。,不是石油初次運移的主要相態(tài)。,2、游離相運移,油氣呈獨立的油相或氣相從烴源巖中排出。油相運移油氣呈游離的油相從烴源巖中滲流排出。,第四章石油和天然氣的運移,DICKEY認為在壓實時石油將呈一種極細但連續(xù)的油絲運移。MAGARA1981）認為壓實中期是最有利于油相運移的階段。,烴源巖進入壓實的晚期烴類↑，飽和度↑，相對滲透率↑,第四章石油和天然氣的運移,潤濕相油氣大量生成時以油潤濕或混相潤濕為主，毛細管阻力較對較小。臨界含油飽和度大量油氣生成會其降低。DICKEY認為可低到10，甚至1以下。再者，生油期間產(chǎn)生的CO2溶解于油中還可以降低石油的粘度，增強其流動性（MOMPER，1978）。,關鍵問題毛細管阻力和臨界飽和度,連續(xù)烴相運移，還包括氣溶于油和油溶于氣的情況。大量天然氣溶于石油可使石油密度減小，粘度降低，極大地增加石油的流動性和運移能力。在特定的溫度和壓力條件下，液態(tài)烴可溶于氣體之中，氣體溶液運移需要數(shù)十倍于液相的氣體，因此一般只能發(fā)生在深處。,第四章石油和天然氣的運移,分子擴散是分子本身自由運動的結(jié)果，問題在于從數(shù)量上看擴散作用到底有多大實際意義。LEYTHAEUSER（1980）認為，擴散作用是天然氣運移中的有效方式。而對于液態(tài)烴，擴散作用的實際意義要小得多。,第四章石油和天然氣的運移,油氣初次運移以連續(xù)的游離烴相為主。目前大多數(shù)學者原則上同意連續(xù)烴相運移的觀點并作了進一步的完善和發(fā)展。由原來的通過壓實作用實現(xiàn)排烴發(fā)展為連續(xù)烴相通過微裂縫排烴。這種觀點又被稱為混相運移，即游離的油（氣）相與水相同時滲流。,3、相態(tài)演變方式,油氣初次運移的相態(tài)，決定于源巖的溫度、壓力、生烴量、孔隙度、溶解度以及巖石的組構等條件，也可以說是地下各種物理、化學因素綜合作用的結(jié)果。因此說油氣初次運移的相態(tài)并非唯一的和萬能的。它主要是隨源巖的埋深和有機質(zhì)類型的變化而變化。BARKER和TISSOT提出不同埋深以不同方式進行運移的相態(tài)演變方式。,第四章石油和天然氣的運移,未成熟階段，石油還未大量生成而地層孔隙度又較大，源巖中含油飽和度很低只可能有水相運移；,成熟階段后，生油量大大增加，孔隙度又較小，源巖中的含油飽和度變大以致超過臨界運移飽和度而發(fā)生連續(xù)油相運移；,在較高溫度下，演化進入高成熟的濕氣階段，此時石油可以呈氣溶相運移；,深處石油發(fā)生熱裂解產(chǎn)生大量甲烷氣體，可以產(chǎn)生游離氣相和擴散相運移。,油氣生成和初次運移的幾個連續(xù)的階段示意圖,初次運移相態(tài)隨埋深的演變規(guī)律主要是水溶相油相氣溶相。,第四章石油和天然氣的運移,三、油氣初次運移的主要動力和運移方向,第四章石油和天然氣的運移,,一般認為油氣從烴源巖排出的原因是由于烴源巖中存在著剩余流體壓力。剩余流體壓力是指巖層實際壓力超出對應靜水壓力的部分。流體的流動沿剩余流體壓力減少方向運動。引起剩余流體壓力因素壓實作用、欠壓實作用、蒙脫石脫水、流體熱增壓、滲析作用和其它作用。,１、正常壓實,在上覆沉積負荷作用下，沉積物通過不斷排出孔隙流體，如果流體能夠暢通地排出，孔隙度能隨上覆負荷增加而作相應減小，孔隙流體壓力基本保持靜水壓力，則稱為正常壓實或壓實平衡狀態(tài)流體壓力靜水壓力。,第四章石油和天然氣的運移,（一）壓實作用,泥巖與砂巖壓實特征,不同巖性壓實特征不同碳酸鹽巖易發(fā)生固結(jié)作用,壓實作用影響少泥砂巖變化大，泥巖在2000米內(nèi)孔隙度變化快。砂巖較穩(wěn)定。,第四章石油和天然氣的運移,正常壓實作用,正常壓實導致孔隙水排出，孔隙度減少，密度增加。,正常壓實作用流體排液過程處于壓實平衡沉積物在其層序之上又沉積了新沉積物時，原地層壓力重分配，致使原套地層顆粒重新緊縮排列，孔隙體積進一步縮小，孔隙中流體就要承受部分由顆粒產(chǎn)生的有效壓應力，使流體產(chǎn)生了超過靜水壓力的剩余壓力。在剩余壓力作用下孔隙流體才得以排出，排出后孔隙流體又恢復了靜水壓力，沉積物又達到新的壓實平衡。剩余壓力只發(fā)生在壓實平衡與達到新的壓實平衡之間的瞬時，所以應當叫做瞬時剩余壓力。,第四章石油和天然氣的運移,在一個不斷沉降、不斷沉積、不斷壓實的連續(xù)過程中。正常壓實過程就是由壓實平衡到瞬時不平衡再到平衡的過程，而孔隙流體壓力則是由靜水壓力到瞬時剩余壓力再到靜水壓力的連續(xù)過程。在這過程中流體不斷排出、孔隙體積不斷減小，如果流體的排出時烴源巖已經(jīng)成熟成烴，即可實現(xiàn)初次運移。,第四章石油和天然氣的運移,正常壓實作用過程中流體排液示意圖,A、上覆沉積物厚度相等剩余壓力的大小DPL（ΡBOΡW）GH只存在垂向壓力梯度DPL/DH（ΡBO－ΡW）GH/H（ΡBO－ΡW）G一般來講，深部沉積物的剩余流體壓力大于淺處的剩余流體壓力，流體一般是向上運移排出的。,正常壓實作用排液方向,第四章石油和天然氣的運移,B、如果新沉積物的厚度在橫向上有變化除垂向上存在壓力梯度外，橫向上也存在著壓力梯度DP/DX（ΡBOΡW）GLOHO/X壓實流體不僅存在由深向淺運移，同時橫向上也發(fā)生較厚點向較薄點運移。在盆地范圍內(nèi)由盆地中心向盆地邊緣運移。通常水平剩余流體壓力梯度遠遠小于垂向上的剩余流體壓力梯度，因此，大部分流體沿垂直方向向上運移，流體沿水平方向運移只有很少一部分。,第四章石油和天然氣的運移,,第四章石油和天然氣的運移,C、砂泥巖互層的層序由于泥質(zhì)沉積物和砂質(zhì)沉積物的原始結(jié)構不同，其抗壓性能也不同，在壓實過程中泥巖孔隙度喪失得快，說明在相同負荷下泥巖比砂巖排出流體多，所產(chǎn)生的瞬時剩余流體壓力比砂巖大，因此流體運移的方向是由頁巖到砂巖。在砂、泥巖互層的情況下，泥巖中流體的運移方向既有向上的也有向下的，總是指向砂巖，砂巖中的壓實流體只能與所排入的壓實流體一起沿砂層做側(cè)向運移。,２、欠壓實作用,欠壓實現(xiàn)象泥質(zhì)巖在壓實過程中由于壓實流體排出受阻或來不及排出，導致了孔隙流體承受了部分上覆沉積負荷，出現(xiàn)孔隙流體壓力高于其相應的靜水壓力的現(xiàn)象。,,欠壓實帶中存著異常高壓，其中流體排出方向是由欠壓實中心向周圍排出。,第四章石油和天然氣的運移,欠壓實異常高壓，在油氣生成、運移過程中起到重要作用（1）欠壓實使孔隙流體的排出受到不同程度的延緩，如果流體的排出正好被推遲到主要生油時期，則將對油氣初次運移起到積極作用。（2）欠壓實還使更多的水較長時期處于高壓下，這有利于促進（）有機質(zhì)的熱成熟，也有利于油氣在水中的溶解。（3）欠壓實地層中流體的異常高壓是驅(qū)使油氣進行初次運移的潛在動力，這種異常高壓遠遠超過一般正常壓實地層的剩余壓力，使巖層產(chǎn)生微裂隙，給油氣運移創(chuàng)造更好的條件。非生油層時，它只能成為最好的壓力封閉蓋層。,第四章石油和天然氣的運移,油、氣、水受熱的膨脹系數(shù)比顆粒的膨脹系數(shù)大得多，在熱力作用下泥巖孔隙流體體積熱膨脹而增大。在適當條件下可及時地排出，促使流體運移；不能及時排出就產(chǎn)生異常高壓，成為油氣初次運移的動力。熱力作用的溫度升高，還是烴源巖有機質(zhì)降解出更多的烴類，促使初次運移的發(fā)生。溫度升高，有助于解脫被吸附的烴；有助于降低流體粘度；有助于降低油水間界面張力；有助于油氣在水中的溶解等。,第四章石油和天然氣的運移,各種流體膨脹的體積速率比,（二）流體熱增壓作用,干酪根熱降解成烴一方面為初次運移提供了物源，另一方面成烴增壓作用也是初次運移內(nèi)部能量的一個重要來源。干酪根在熱降解生成石油和甲烷氣體等烴類的同時，也產(chǎn)生大量的水和非烴氣體（主要是CO2），而這些烴類和非烴類流體的體積大大超過原來干酪根的體積，因此引起頁巖孔隙流體壓力大幅度的提高，使異常高壓進一步增強，這種壓力的增加將導致微裂縫的產(chǎn)生（HEDBERG，1980），使石油進入滲透性的載巖和儲集層。干酪根產(chǎn)生的CO2可以大量溶于石油，從而降低石油的粘度和表面張力，改善石油的流動性，提高排烴效率，有利于油氣運移。另外，飽和有CH4和CO2氣體的孔隙水，在一定的壓力和溫下可以容載更多的烴類以水相方式運移出生油層。所以說在烴類生成的時候也孕育了排出烴類的動力，石油的生成與運移是一個必然的連續(xù)過程。,第四章石油和天然氣的運移,（三）成烴增壓作用,（四）粘土礦物的脫水作用,POWERS1959，1967，BURST1969等提出，粘土礦物成巖作用過程中，在熱力作用下蒙脫石轉(zhuǎn)變?yōu)橐晾瘯r，可釋放出粘土礦物結(jié)晶格架水，作為油氣運移的載體。,第四章石油和天然氣的運移,研究表明達到一定深度的溫度、壓力條件下，蒙脫石向伊利石大量轉(zhuǎn)化釋放出大量的結(jié)合水，同時也引起泥巖體積的突變。含量突變深度與泥巖壓實突變階段的深度一致，約21002700米。,蒙脫石脫水與流體異常壓力的關系（BRUCE,1984）,第四章石油和天然氣的運移,SCHMIDT研究了墨西哥灣沿岸一口井中膨脹型粘土（大部分是蒙脫石）與非膨脹型粘土（伊利石）的比例。圖中粘土礦物轉(zhuǎn)化率增加的深度大約是3200米，溫度約為33℃。地溫梯度也在此處增加，而3200米處又是異常高壓的頂部。因此，脫水與成烴高峰期是能呼應的。晚期脫水在關鍵時刻提供了初次運移的運載工具孔隙水。水的排出仍主要靠壓實。當然,粘土礦物脫水的意義也是局限的,有的盆地幾乎不含蒙脫石,如威利斯頓含油氣盆地（DOW，1974），碳酸鹽巖生油巖粘土礦物也很少。,第四章石油和天然氣的運移,（五）、擴散作用,只要有濃度差就有擴散作用。生油層中含烴濃度比周圍巖石大，烴的擴散方向由生油層指向圍巖，與油氣運移的方向一致，因此它是進行初次運移的一種動力。擴散作用在物質(zhì)轉(zhuǎn)移方面的效率比較低，但是它受客觀條件諸如溫度、壓力、地層的物性以及有機質(zhì)的成熟度等等的影響比較少。只要有濃度差存在，擴散作用就無時無刻不在發(fā)生，甚至在欠壓實和異常高壓狀態(tài)下也能毫無阻礙地進行。因此，在漫長的地質(zhì)時期中，它仍然是一種不可忽視的動力，尤其是氣態(tài)烴的擴散作用具有更重要的意義。當?shù)貙由盥褡兊卯惓Ｖ旅?、流體的滲流很微弱或停止時，擴散作用幾乎是流體運移的唯一方式，其重要性就更為突出。對初次運移來說擴散作用總是一個積極因素。,第四章石油和天然氣的運移,輕正烷烴有效擴散系數(shù)與烴分子碳原子數(shù)的關系,AH組氣源巖通過標準體積累積的擴散總量與兩個氣田甲烷原始儲量對比圖,擴散系數(shù)與輕烴的碳原子數(shù)是指數(shù)關系（LEYTHAEUSER，1980～1984，圖為８組有機質(zhì)類型和成熟度有所差別的氣源巖，按累積擴散量與西加拿大的奇韋爾（CHIGWELL）氣田和荷蘭的哈令根（HARLINGEN）氣田的甲烷地質(zhì)儲量對比圖，因此認為輕烴的擴散方式進行初次運移是一種有效過程。,第四章石油和天然氣的運移,（六）滲析作用,滲析作用是指在滲透壓差作用下流體會通過半透膜從鹽度低向鹽度高方向運移，直到濃度差消失為止。,,含鹽量差別越大，產(chǎn)生的滲透壓差也越大。JONES計算表明，頁巖與砂巖鹽度相差50000106時，則可產(chǎn)生425MPA的滲透壓差。如果兩者相差150000106時，則可產(chǎn)生227MPA的滲透壓差。,第四章石油和天然氣的運移,在壓實沉積盆地中，地層水的含鹽量隨深度和壓實作用的增加而增加。由于鹽離子易被頁巖吸附過濾，頁巖孔隙水的鹽度常比砂巖孔隙水高。頁（泥）巖中水的含鹽量與孔隙度成反比關系，即含鹽量增加，則孔隙度減少。含鹽量與滲透壓力之間也成反比關系。鹽量高則滲透壓力低，反之則高。因此，滲透流體運動的方向，是從低含鹽量區(qū)向高含鹽量區(qū)運移。所以滲析作用也能促進烴類從頁（泥）巖向砂巖運移，是烴類初次運移的動力之一。,第四章石油和天然氣的運移,（七）其它作用,油氣初次運移動力還有構造應力、毛細管壓力、碳酸鹽巖固結(jié)和重結(jié)晶作用等。構造應力作用導致巖石產(chǎn)生微裂隙系統(tǒng)，利于解吸作用、特別對巖性致密的烴源巖和煤系烴源巖的排烴有重要作用。另一方面，側(cè)向構造應力在導致地層變形過程中，也會有應力傳遞到孔隙流體上，從而促使流體運移。,第四章石油和天然氣的運移,毛細管力的作用一般表現(xiàn)為阻力。僅在烴源巖層與儲層的界面上才表現(xiàn)為動力。由于兩者的毛管壓力差的（合力）指向儲層，從而推動油氣向儲層排出。碳酸鹽巖的固結(jié)和重結(jié)晶作用使其孔隙變小，可促使已存于孔隙中的油氣壓力增大，最終導致巖石破裂，油氣排出。,第四章石油和天然氣的運移,促使油氣運移動力多種多樣，烴源巖有機質(zhì)熱演化生烴過程的不同階段，其主要排烴動力有差異?？傮w動力演變特征為在中淺層，壓實作用為主要動力。在中深層，異?？紫读黧w超壓為主。,第四章石油和天然氣的運移,（八）烴源巖排烴動力演變,泥質(zhì)烴源巖不同演化階段的排烴動力,未成熟階段烴源巖成巖作用階段，孔隙度高，原生孔隙水較多，成巖作用以壓實作用為主，生成的生物甲烷氣及少量的未熟、低熟石油在壓實作用下隨水排出。成熟作用初期因大量原生孔隙水被排出，泥巖的孔隙和滲透率變小，流體滲流受阻，而此時，有機質(zhì)開始大量生烴，蒙脫石大量脫水，加上高溫流體增壓，迫使油氣水排出烴源巖。至成熟中期有機質(zhì)進入生油高峰，粘土大量脫水，新生流體（油氣水）不斷進入孔隙，造成了孔隙壓力不斷增加，形成異常高的孔隙壓力，而這種壓力超過烴源巖的強度時，就會產(chǎn)生微裂縫，在內(nèi)部異常高壓的推動下油氣水不斷涌出烴源巖。所以，此階段的排烴主要動力為異?？紫读黧w超壓。它是欠壓實、生烴作用、流體增壓、蒙脫脫水的綜合效應。高成熟期生氣高峰，油氣排出主要是氣體生成以及熱膨脹作用導到異常壓力結(jié)果。,第四章石油和天然氣的運移,四、初次運移的途徑,1、孔隙系統(tǒng)、微層面,油氣初次運移的通道有烴源巖中的孔隙系統(tǒng)、微層面、微裂縫系統(tǒng)。運移方式取決于動力因素。,孔隙系統(tǒng)是油氣初次運移最基本的通道。但由于前述烴源巖孔隙結(jié)構特征，以孔隙系統(tǒng)作為通道進行初次運移，也是有條件的。一般在沉積后大量壓實以前，泥質(zhì)烴源巖的孔隙度還較高，滲透性良好，流體排出的動力是剩余流體壓力，油氣以“壓實水流”模式通過孔隙系統(tǒng)排出來。壓實到一定程度后，隨著烴源巖孔、滲性的變差，以孔隙系統(tǒng)作為排烴通道的運移越來越困難。,第四章石油和天然氣的運移,2、微裂縫排烴,微裂縫系統(tǒng)作為油氣初次運移主要通道的觀點SNARSKIY（1961）最先提出，目前日益得到人們的承認。他認為，由于生油巖壓實、巖石彈性變形，再加上溫度和構造力的增大，巖層內(nèi)部孔隙壓力可升高到比巖石的壓力大得多，引起巖石破裂和裂隙的擴大。PP≥S3K，巖石產(chǎn)生微裂縫；PF≥S3K，微裂縫延伸和擴展；PF≥PP時，油氣運移進儲集層。因此，微裂縫排烴過程可概括為壓力增長產(chǎn)生微裂縫微裂縫排出流體使壓力釋放微裂縫閉合再積累壓力，如此周而復始，間歇性進行，是一個斷斷續(xù)續(xù)的動平衡、間歇排液過程。,第四章石油和天然氣的運移,,第四章石油和天然氣的運移,３、初次運移通道演變在未熟低熟階段，運移的途徑主要是孔隙和微層理面；但在成熟過成熟階段油氣運移途徑主要是微裂縫。,五、油氣初次運移模式,油氣運移的模式主要有正常壓實排烴模式、異常壓力排烴模式、擴散模式。三者在相態(tài)、動力、途徑均有差異。（一）未熟低熟階段正常壓實排烴模式正常壓實的作用下，油氣溶解于水中，呈水溶液隨水一起被壓實出來。介質(zhì)條件孔隙水較多，滲透率高驅(qū)動因素正常壓實作用。相態(tài)水溶相和部分游離相態(tài)通道孔隙、微層面,第四章石油和天然氣的運移,（二）成熟過成熟階段異常壓力排烴模式介質(zhì)條件孔隙小，含水少，滲透率低。動力條件異常高壓油氣大量生成、蒙脫石脫水、熱增壓作用等因素。相態(tài)以游離相為主排烴過程A連續(xù)的過程當生油巖孔隙網(wǎng)絡內(nèi)部壓力還不足以引起巖石產(chǎn)生微裂縫時，如果孔隙喉道不太窄，或因為存在著連續(xù)的有機質(zhì)相和有干酪根三維網(wǎng)絡而使得毛細管壓力并不太大，那么，油就可以從生油巖中被慢慢驅(qū)出，不需要裂縫存在。在這種情況下，油氣在異常壓力作用下被驅(qū)動應是一個連續(xù)的過程。通道孔隙、微層面,第四章石油和天然氣的運移,B脈沖式當孔隙流體壓力很高而導致烴源巖產(chǎn)生微裂縫，這些微裂縫與孔隙連接，則形成微裂縫孔隙系統(tǒng)。在異常高壓驅(qū)動下，油氣水通過微裂縫孔隙系統(tǒng)向烴源巖外涌出。當排出部分流體后，壓力下降，微裂縫閉合。待壓力恢復升高和微裂縫重新開啟后，又發(fā)生新的涌流。這一階段，油氣水就是以一種間歇式、脈沖式不連續(xù)的方式進行混相涌流。這兩種連續(xù)油氣運移過程和脈沖式不連續(xù)相運移過程是異常壓力增高過程中的兩個階段，兩者可以相互轉(zhuǎn)化，周期性發(fā)生，且以后者為主。,第四章石油和天然氣的運移,（三）輕烴擴散輔助運移模式輕烴特別是氣態(tài)烴，具較強的擴散能力。盡管這是一種分子運動，效率較低，但在烴源巖中具有普遍性，因些不容忽視。許多學者（HUNT,1979BARKER,1980LEYTHAEUSER,1982）認為初次運移的擴散作用發(fā)生在比較短的距離中。但擴散到最近的輸導層、裂隙系統(tǒng)、斷層和所夾儲集透鏡體中后，即可轉(zhuǎn)變成其它方式（水溶相或游離相）進一運移到儲集層內(nèi)。因此，輕烴擴散作為一種輔助運移模式。對非常致密儲層，或處于異常高壓狀態(tài)的地層，滲流作用幾乎不可能進行，擴散作用尤顯重要。,第四章石油和天然氣的運移,六、烴源巖有效排烴厚度,一個有含油遠景的地區(qū)必須具備良好的生油條件和有利的初次運移條件，而且必須是油氣生成深度與該層高壓釋放的深度恰當配合時，油氣初次運移才能真正實現(xiàn)，才是有效生油巖，否則，就只能生成含瀝青的頁巖，而無法產(chǎn)生真正的生油巖。另外，初次運移方向和排烴的有效厚度是定量評價含油氣盆地的資源遠景必不可少的參數(shù)。因此，研究油氣初次運移出現(xiàn)的深度和時期、油氣初次運移的方向、距離和有效排烴厚度尤為重要。,第四章石油和天然氣的運移,1、初次運移出現(xiàn)的深度和時期,油氣主生成期是初次運移發(fā)生的最早時間。,第四章石油和天然氣的運移,具體的時間必須研究初次運移的條件和結(jié)果。,（1）根據(jù)壓實階段確定,早期壓實階段石油尚未生成，重結(jié)晶階段石油難以排出，故最重要的初次運移發(fā)生在晚期壓實階段（青柳宏一和淺川忠1979,考慮有利的壓實期（作為排烴期）與主生油期的匹配關系。因而是建立在“壓實水流模式”的基礎之上的，有其局限性。,地區(qū)地溫梯度對運移的影響,2異常高壓確定異常高壓是油氣初次運移的潛在動力。根據(jù)泥巖壓實歷史，結(jié)合油氣生成史等地球化學分析可確定油氣初次運移的時間和深度。把孔隙度剖面與地球化學資料結(jié)合起來，認為含烴量異常即為初次運移。圖中CH/CO比值負偏離正常趨勢線的異常段，表示烴含量突然減少，是運移深度段。此法要求沉積剖面有相同的沉積環(huán)境和有機質(zhì)成分。,第四章石油和天然氣的運
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