油气输导体系和油气运移研究综述

“高等石油地质学”文献综述油气输导体系和油气运移研究综述班级：地学研11-6班姓名：张鹏学号：S1*******2012年3月22日摘要油气运移输导体系是指连接源岩与圈闭的运移通道所组成的输导网络，是油气藏形成和分布的关键控制因素。

烃源岩生成的油气只有经过有效的输导体系才能进入圈闭，形成油气藏[11]。

本文分别对油气输导体系和油气运移进行了研究综述，着重叙述了输导体系的内涵、分类、要素特征及研究内容和方法，还对油气运移的初次二次运移进行了分析和总结，最后论述了油气运移的一般研究方法。

一、油气输导体系研究输导体系是指油气系统中各种输导层及其相互关系的总和。

油气的运移作用是连接油源与圈闭的纽带，而输导体系则是油气运移作用的载体，是含油气系统研究的重要内容之一。

众多学者已对输导体系进行了大量的相关研究，付广等[3]研究了油气输导体系的类型及其对油气成藏模式的控制作用；张照录等[5]根据油气运移主干道的不同把输导体系划分为断层型、输导层型、裂隙型及不整合型等4种类型；姜建群等[7]论述了包括烃源岩分析、输导网络、流体势、异常压力以及流体示踪技术的流体输导体系的研究流程；赵忠新等[9]对油气输导体系的类型及其输导性能在时空上的演化进行研究，指出输导体系的输导性能在油气运移过程中并不是一成不变的；刘震等[10]提出了5种输导体系识别方法；另有部分学者对具体的含油气盆地或凹陷的油气输导体系进行了系统研究[6,10]。

输导体系的提出使人们对油气运移途径的认识从具体、单一提高到更加综合、系统的层面，深入研究输导体系的类型、特征、分布、影响因素、时空关系，有助于认识油气运移的动态过程，揭示油气成藏规律。

1.1输导体系的内涵及分类输导体系是指油气从烃源岩到圈闭过程中所经历的所有路径网，包括连通砂体、断层、不整合及其组合[3,6]。

该定义一方面明确了输导体系的要素组成，另一方面暗示了输导体系与烃源岩及圈闭的关系，即输导体系必须以某种方式连接烃源岩与圈闭。

从输导体系的内涵出发，可将其分为两个亚输导体系，即沟通烃源岩与储集层的“通源”亚输导体系与储层内部的通“圈闭” 亚输导体系。

其中前者控制了油气的宏观规律，后者决定了油气在储层中的微观分布特征。

在前人研究的基础上，根据“通源”亚输导体系的类型，可将输导体系分为三种基本类型，如表1所示，不同类型的输导体系可以叠置形成复合输导体系[7,8]。

表1 输导体系基本类型表输导体系的命名采用“通源”亚输导体系与通“圈闭” 亚输导体系相结合的原则，如断裂—砂体输导体系表示断裂起“通源”作用，油气在储层内主要沿砂体运移成藏；砂体＋断裂—不整合＋断裂表示复合输导体系，其中砂体与断裂沟通了油源，油气进入储层后沿不整合及断裂运移成藏。

将输导体系划分为两个亚体系的意义在于能够清晰的描述输导体系的结构性和层次性，有利于发现运移通道上的圈闭[6]。

1.2输导体系的要素特征及影响因素1.2.1 断层(断裂)断层(断裂)既可以作为油气输导的通道，又可以作为油气输导的封堵面，这主要取决于断层(断裂)的封闭性。

断层封闭机理可概括为物理作用封闭和化学作用封闭。

影响断层封闭性的因素很多，包括断层的力学性质、断层面形态(倾角)、断层走向、断距、断裂充填物的性质、断层两盘对置的岩性、断层面的泥岩涂抹、断层流体压力、断层内流体的性质、断层年龄、净厚度与毛厚度比率、断层埋深、断层的同生性、断层中裂缝的发育程度、断层活动时期、断面的紧闭程度、断层的组合形式、断层密度等[4]。

1.2.2 骨架砂体骨架砂体是沉积盆地内发育的同沉积输导体系，是油气输导的通道。

影响砂体输导的主要因素有：砂体的孔隙结构、孔隙度、渗透率、厚度、平面分布、侧向连通性、围岩封闭性、古产状等，这些因素受控于沉积作用和沉积后作用[4,6]。

1.2.3 不整合不整合也是油气输导的重要通道之一。

影响不整合输导的主要因素有：不整合的性质和类型、不整合的岩层组合形式及其相对物性、上覆(遮盖)地层的性质、不整合的发育规模、形成时间和运移期的配置关系、与其他运移通道的时空配置关系、压力、风化剥蚀和地表水淋滤洗刷程度以及交汇叠置程度等[4,6]。

1.3 输导体系研究内容及方法输导体系是油气运移的通道体系，其三维空间形态展布和输导能力决定了该输导体系的优劣，因而成为输导体系研究的核心问题。

1.3.1 三维空间形态输导体系的类型受控于盆地的构造类型、沉积充填特征、地层格架特点、流体活动方式等诸多因素。

在沉积盆地中识别与总结不同类型运移通道的样式是输导体系分析的前提。

一般来说，在拉张型盆地(如裂谷盆地)中，断陷的结构及其断层组合系统是其主要构造格架样式，断层通常起着油气运移主干道的作用；对于挤压型盆地(如前陆盆地)，其逆冲断层则为运移主干道；在相对较稳定的大陆边缘型盆地，渗透性好的地层为油气运移的输导层；而在快速沉降的大陆边缘型盆地，异常高压流体的存在可以造成水力破裂，形成由断裂和裂缝组成的运移通道，常表现为以垂向运移为主。

在此基础上，以层序地层分析为工具，建立等时地层格架及不同界面的地震反射构造图，查明输导体系的空间形态，获取输导体与烃源区的空问配置、输导体叠置关系，断层是否为油源断层等重要信息，从而分析输导体系在三维空间上的形态与展布[5]。

1.3.2 输导能力不同类型的输导体系，其研究方法和侧重点各异。

目前，断层的封闭性研究就是其中的热点之一。

对于岩性输导层而言，其孔隙度、渗透率等表征其输导能力的参数值的空问变化尤为重要。

输导体系输导能力的研究多采用实验及计算机模拟法进行[5]。

国内外众多勘探已证明，传统的以寻找储层和构造圈闭为主的勘探对于成熟勘探区可能是适用的，而在新盆地的勘探通常是失败的，只有位于油气运移主干道上，而且与油气运移时间相匹配的圈闭才能成藏[15]。

因此，查明输导体系，确定油气从生成到逸散或被捕集的运移通道体系，对于确定现代勘探策略具有重要意义。

二、油气运移研究石油和天然气是流体矿产，具有可流动性，当受到某种驱动力作用时就会在地壳中发生流动。

我们把油气在地壳中的移动称为油气的运移。

根据运移特征，我们把油气运移划分为初次运移和二次运移。

初次运移是指油气自烃源岩向储集层或运载层中的运移。

二次运移是指油气进入运载层后的一切运移。

它包括油气在运载层中的运移，也包括业已聚集的油气进入运载层后的一切运移[1,2]。

油气运移贯穿于整个油气地质历史, 是连接生、排、运、聚、散各个环节的纽带, 也是石油地质学研究的核心问题。

在理论方面, 是要研究油气运移的动力学和运动学机制；在实际方面, 是要研究运移的动力、相态、通道和数量，如图1所示。

显然油气运移既是基础理论性研究，又是应用性很强的研究。

因此，研究油气运移规律对于油气勘探具有重要意义[12-13]。

图1 沉积盆地中的油气运移研究框图2.1 初次运移研究2.1.1 初次运移的动力初次运移主要发生在烃源岩中。

其动力在成岩早期主要是压实过程中产生的瞬时剩余压力；在成岩晚期，主要是异常高流体压力。

异常高压主要由压实、生烃、重结晶、胶结、水热、渗透和构造等作用引起，但只有在被封隔层封闭的相对封闭的层系中, 异常高压才能形成并逐渐加强。

这样的体系被称为压力封隔体, 是盆地演化过程中地层非均质性和不均一成岩的产物。

此外，对天然气初次运移来说，由气体浓度差引起的扩散作用是其特有动力，也是煤层甲烷运移的重要方式[2,12]。

2.1.2 初次运移的动力油气在地下运移呈什么相态，既取决于地下的温度和压力，又取决于生烃量、烃组分、地层孔隙度、溶解度等条件，而这些条件又随埋藏深度、有机质类型及丰度而变化，因此，初次运移的相态大体上有纵向演变规律，如图2所示[12]。

2.1.3 初次运移的通道烃源岩中的孔喉系统、干酪根网络、纹理面、节理以及穿过烃源岩的断层都可以成为初次运移的通道。

但到油气大量生成时，烃源岩大多已进入晚期成岩阶段，相当致密，油气运移要克服巨大的毛细管阻力，因此，由水力破裂（地层中流体压力大于静水压力1.42倍以上或大于最小主应力时产生剪切破裂和张破裂）而产生的微裂隙就成为初次排烃的重要通道[1,12]。

2.2 二次运移研究2.2.1 二次运移的动力二次运移主要发生在烃源岩以外的输导岩系中，其动力在静水条件下主要是油气的浮力，在动水条件下主要是流体势差。

流体势只是一种笼统的提法。

如果地下流体只是水，流体势就是水势，此时为地层中某一水质点所具有的机械能(即压能与位能之和)，可以简单地用测压水头与高程水头之和来表示；当地下流体中含有油、气时，要区别水势和油(气) 势，因为油(气)在亲水介质中的运移既有浮力又有毛细管阻力。

虽然地下流体主要是水, 但水势不能完全代表油(气)势，二次运移的动力应当是相对于水的油(气) 势差[12]。

油气二次运移也主要呈幕式流动。

这一方面受初次幕式排烃期次的影响和控制；另一方面二次运移也有临界运移饱和度和克服毛细管阻力的问题，往往需要有相当量的油气微聚集或在异常高压作用下地层破裂后才能发生运移；此外，还受断层通道幕式开启的影响，这也是二次运移呈幕式流动的原因。

图3 动水条件下油气运移方向示意图2.2.2 二次运移的相态在自然界中, 油气的初次运移和二次运移是几乎同时存在的连续过程[2]。

虽然刚进人输导层的油气肯定继承了初次运移时的相态，但由于输导层与烃源层的物理条件有许多不同，且二次运移的空间和距离都远比初次运移要大，因此油气进入输导层后必然发生相态变化。

如果这时的油气相态是水溶相、气溶相、凝析气相和油溶相中的一种，由于输导层温度、压力降低而盐度增高，油气将出溶形成分散的油珠和气泡，要待形成一定的微聚集后才能继续运移，若后继无源，则将滞留在运移途中。

如果初次运移的油气呈游离相(油相或气相)进人输导层时无需相态转变，能较快地达到一定数量而继续运移，并可在圈闭中直接聚集成藏。

因此，石油以油相、天然气以气相进行二次运移是最有效的相态[12]。

2.2.3 二次运移的通道油气总是沿最省功的路径运移的，地下运移通道必须是边界被封闭的空间，从而决定了二次运移必然具备有效通道空间和主流向这两方面特征。

众所周知，输导层中的渗透性地层、不整合面以及断层、裂缝都是油气侧向和垂向运移的主要通道，但实际上只有在其中发生了二次运移的通道才是有效通道空间；二次运移主流向主要取决于有效运移通道空间的分布，在宏观上，有沿沉积相带由细到粗的向源性和沿构造脊高点以及沿长期活动断层的运移性[12-14]。

按目前的认识，无论盆地类型如何，断层都是油气垂向运移的重要通道，但同时也是一种重要的圈闭类型。

断层活动时是地应力、地层压力和流体释放的通道，断层形成封闭性则与其活动期后的成岩作用有密切关系，而断层的再活动又可破坏成岩封闭使其再次成为通道。