石油运移

科技工作者之家 2020-11-17

石油生成于压实的黏土和页岩中,而这种岩石本身基本不具有渗流能力,所以烃类物质从烃源岩中生成后要运移(称为初次运移)到孔渗性储层,该过程称之为石油运移。

石油运移的三个力学条件石油在孔渗性差的细屑岩中以分散状态生成后,储集到孔渗性好的粗粒裂隙岩中成聚集状态,要经过复杂的运移过程。富含粒隙、裂隙和溶隙的渗透层、不整合风化売和断层构成运移层。石油可以从生油层经运移层进入储集层或直接进入储集层,并在储集层内再聚集而成藏。在储集层内聚集后,因条件变化,可发生再运移,形成差异聚集或破坏油藏。

在石油运移过程中,构造应力场对运移的动力、运移的方向和运移的流量方面,都起到了极其重要的作用,是决定石油运移发生的主要动力,控制运移的方向,并影响运移的流量。

石油之所以能从生油层运到储集层,要求二者须满足三个力学条件:

1、储集层孔隙压力比生油层低,使石油从生油层中的高孔隙压力驱动下流向低孔隙压力的储集层。

2、储集层孔隙率比生油层大,使石油从密致的生油层流向有充分储集空间的储集层。

3、储集层抗压实强度比生油层高,使石油从易于压实的生油层流入刚性强不易压实而有较好支撑格架的空间来储集。

这三个力学条件中,第一个是动力条件,第二个是岩体结构条件,第三个是岩体力学性质条件,都满足是最佳状态。后两个条件常较易于满足,如储集砂岩、裂隙岩,其储油孔隙比生油泥岩大且脆而易裂更增大储油空间,其固体格架体积压缩模量比泥岩高而使支撑储油空间的固体格架有较高的刚性,只要石油承受有足够的孔隙压差便可从生油泥岩流向此种储集层。可见,含油区岩体只要具备足够的岩体结构条件和力学性质条件,石油发生运移的关键便取决于动力条件了1。

初次运移石油生成的地球化学证据表明石油并不是起源于现今发现石油的构造和地层圈闭中。油藏属于孔渗性地质体,而烃源岩是被压实、不渗透的泥页岩。由于烃源岩基本不具有渗透性,石油从泥岩中排驱出来的过程并不是简单的流体流动。在压实过程中页岩排水的大量证据表明,在温度尚未达到生油门限前,大部分地层水即已被排出。

沉积物开始聚集时就存在压实作用,混合有机物的疏松、细粒沉积物中含50%以上的水。随着埋深增加,由于沉降和沉积物在顶部连续堆积,深层沉积物中的孔隙水被排出,导致孔隙度降低和密度増加。进一步压实后,沉积颗粒之间逐渐产生凝聚力,孔隙流体中发生的一些化学反应使得颗粒产生胶结,最终形成地层岩石的沉积物。

二次运移迄今发现的所有油藏都是形成于水环境中,烃类从烃源岩至圈闭的运移过程与毛管压カ、水文条件紧密相关。不同油藏中岩石的粒径分布、连续孔道迁曲度、孔隙度、渗透率、储层岩石化学特性及其流体特性都相差很大。尽管如此,由于水普遍存在,毛管压力、浮力和水文条件在各种储层条件下都适用。

随着原油在压实作用下离开烃源岩进入圈闭后,饱和度增加,随后连续相原油呈丝状在岩石孔隙中向上运移,此时,浮力和水动力就足以推动油滴运移。也有人认为,原油运移是由溶于水的原油分子运动或原油中的表面活性剂产生胶束溶液引起的。但是,由于原油在水中的溶解度非常低,原油中表面活性剂的浓度也非常低,因此这两个理论都面临很大的挑战。实验表明,砂岩被大量热水冲刷后其中含有的分散油滴可以被滤除,这有助于解释在漫长的地质年代中如果温度变化和构造变形充足,许多饱和烃类油藏的下面能找到不含原油的砂岩2。

本词条内容贡献者为:

黄伦先 - 副教授 - 西南大学

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