石油天然气地质 43初次运移动力通道及模式PPT课件
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• 若处在封闭或半封闭系统，可形成异常高压。
16
水的压力—温度—密度（比容）的关系曲线
17
图：正常压力带的三个地温梯度情况 下，水的比容与深度关系
18
5. 渗析作用
• 水由盐度低的一侧通过半透膜向盐度高的一侧运移的 作用
• 在渗透压差作用下流体通过半透膜从低盐度区向高盐 度区运移，直到浓度差消失为止。
24
7.烃源岩排烃动力演变
埋藏深 温度℃ 有机质热演化
度m
阶段
油气运移动力
0～ 1500
10～ 50
未熟
正常压实、渗析、 扩散
1500～ 50～ 4000 150
成熟
正常压实－欠压实、 蒙脱石脱水、有机质 生烃、流体热增压、 渗析、扩散
4000～ 150～ 高成熟－过成 有机质生气、气体热
7000 250 熟
最大主应力为水平应力时，主要 排烃方向沿最小主应力方向
22
6. 其它作用
• 毛细管压力 源岩层与储集层界面处， 源岩孔喉较小，储集层 孔喉较大，两者间存在 毛细管压力差，合力方 向指向储集层方向。
23
• 扩散作用 岩性致密和高压地层中对天然气运移有重要作用
• 胶结和重结晶作用 使孔隙度降低，堵塞排液通道，形成成岩封闭， 促使已存在于孔隙中的油气压力增加，导致岩石 破裂而排烃。碳酸盐岩。
10μm
100μm
29
1. 较大的孔隙与微层理面
有机质未成熟～低成熟阶段的主要运移途径。 •较大孔隙：孔径大于100nm——最重要的排烃通道。 •微层理面：层内沉积物垂向变化的界面，渗透性较 好——烃类横向运移的重要途径。
增压、扩散
26
三、油气初次运移的通道
较大孔隙、微层理面 微裂缝 构造裂缝与断层 缝合线 干酪根网络
28
泥（页）岩孔径的大小与烃类分子的比较
甲烷和水能通过小微孔（1nm>d>0.3nm） 正烷烃、芳香烃、沥青稀可通过中微孔（10nm>d>1nm） 大分子集合体和游离相烃只能通过大微孔（d>50nm）
6
• 剩余流体压力的大小等于上覆新沉积物的负荷与孔
隙水的静水压力之差 ：
dPL = (ρbo-ρw)g·L0
式中： dPL—剩余流体压力；ρbo—新沉积的L0沉积层的密度； ρw—地层水的密度； L0—新沉积的沉积层的厚度； g—重力加速度。
• 在剩余压力作用下，孔隙流体排出，流体压力又恢 复为静水压力。
第四章 石油和天然气的运移
第一节 油气运移概述 第二节 油气初次运移 第三节 油气二次运移 第四节 油气运移研究方法
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
第二节 油气初次运移
一、油气初次运移的相态
10
• 欠压实：泥质沉积物在压实过程中因流体排出 受阻或来不及排出，孔隙体积不能随上覆负荷 增加而有效减小，导致孔隙流体承受了部分上 覆沉积负荷，流体压力高于静水压力。
• 特征：高孔隙度、超压 • 出现的条件：快速沉积、细粒沉积比率高
11
欠压实带中流体的排出方向
12
•欠压实泥岩存在剩余压力，具有驱动流 体向剩余压力减小的方向运移的趋势。
• 当欠压实及其它作用产生的孔隙压力超 过泥岩的承受强度时，泥岩产生微裂缝， 超压流体通过泥岩微裂缝涌出，油气发 生初次运移；随着流体排出，超压被释 放，泥岩回到正常压实状态。
13
2. 蒙脱石脱水作用
• 蒙脱石：膨胀性粘土，结构水多。 • 随埋深增加，结构水脱出，由蒙脱石转变为伊
利石； • 蒙脱石脱出的水排挤孔隙原有的流体，产生异
1.水溶相运移 （1）油气溶解在 水中呈分子溶液， 水作为油气运移的 载体进行运移。
（2）胶束溶液
Baidu Nhomakorabea
原油在水中的溶解度随
温度的变化
3
2.游离相——石油初次运移最重要的相态。 游离油相和游离气相，呈分散状或连续状油相、
气相 。 油溶气相：气溶解于石油中，以油相形式运移； 气溶油相：油溶于天然气中，以气相方式运移。
• 上覆沉积层不断增加——瞬间剩余压力与正常压力 交替变化，孔隙流体排出，孔隙体积减小。
7
• 新沉积物横向厚度不变时，横向剩余压力相等： dPl=(ρb0-ρw)gl0
只存在垂向剩余压力梯度： dPl／dH=［(ρb0-ρw)gl0]／l0 =(ρb0-ρw)g
• 压实流体垂直向上流动。
8
当新沉积层横向厚度有变化时，两点间存在横向 压力梯度：
dP/dX=[dPl-dPh]/x
=[(ρb0-ρw)·g·l0-(ρb0-ρw)·g·h0]/x
=（ρb0-ρw)·g·（l0-h0）/x
压实流体垂向上由深部向浅部运移，横向上由厚
层区向薄层区运移。
9
• 压实流体的运移方向：由泥岩向砂岩，由 深部向浅部、由盆地中心向盆地边缘
砂泥岩互层剖面中压实流体的运移方向
常高压，有利于排烃。
14
3.有机质的生烃作用
•干酪根所形成的油气的 体积大大超过原干酪根本 身的体积。
• 当流体不能及时排出时， 导致孔隙流体压力增大， 出现异常压力排烃作 用。。
15
4. 流体热增压作用
• 温度增加时，油气水的体积膨胀，即具有热增容 效应。
• 随埋深增加，地温增大，水的密度降低，比容增 大，这种膨胀作用促使流体运移，有助于排烃。
• 含盐量差别越大，渗透压差也越大。
19
美国湾岸地区某井砂岩和页岩孔隙水含盐量随深度变化曲线 （据Schmidt，1971）
20
• 泥岩和砂岩的盐度均随埋深增加而增加. • 渗透流体从含盐量低的部分流向含盐量高的部分。 • 流体从泥岩到砂岩运移。
6. 其它作用
• 构造应力作用 产生微裂缝，吸附烃解吸，构造挤压应力传递 到孔隙流体，流体运移
证据： １）游离相石油存在于烃源岩孔隙或裂隙中； ２）厚烃源岩剖面可测定出对初次运移的色层效应。
4
3、初次运移相态演化
低成熟阶段，水溶 相运移最有可能
生油高峰阶段，主 要以游离油相运移
生凝析气阶段，以 气溶油相运移
过成熟干气阶段， 以游离气相运移
油气初次运移过程中的可能相态
5
二、油气初次运移的主要动力
1.压实作用
• 压实导致孔隙水排出，孔隙度减少，岩 石体密度增加。对于一套地层，当其中的流
体压力为静水压力时，称之为压实平衡。 • 若在压实平衡的层序之上新沉积了一个密度为
ρb0、厚度为l0的沉积层，下伏地层进一步压实， 颗粒重新紧缩排列，孔隙体积缩小。 • 新沉积层作用于压实平衡地层的瞬间，孔隙流 体承受部分上覆负荷压力，产生剩余压力。
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水的压力—温度—密度（比容）的关系曲线
17
图：正常压力带的三个地温梯度情况 下，水的比容与深度关系
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5. 渗析作用
• 水由盐度低的一侧通过半透膜向盐度高的一侧运移的 作用
• 在渗透压差作用下流体通过半透膜从低盐度区向高盐 度区运移，直到浓度差消失为止。
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7.烃源岩排烃动力演变
埋藏深 温度℃ 有机质热演化
度m
阶段
油气运移动力
0～ 1500
10～ 50
未熟
正常压实、渗析、 扩散
1500～ 50～ 4000 150
成熟
正常压实－欠压实、 蒙脱石脱水、有机质 生烃、流体热增压、 渗析、扩散
4000～ 150～ 高成熟－过成 有机质生气、气体热
7000 250 熟
最大主应力为水平应力时，主要 排烃方向沿最小主应力方向
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6. 其它作用
• 毛细管压力 源岩层与储集层界面处， 源岩孔喉较小，储集层 孔喉较大，两者间存在 毛细管压力差，合力方 向指向储集层方向。
23
• 扩散作用 岩性致密和高压地层中对天然气运移有重要作用
• 胶结和重结晶作用 使孔隙度降低，堵塞排液通道，形成成岩封闭， 促使已存在于孔隙中的油气压力增加，导致岩石 破裂而排烃。碳酸盐岩。
10μm
100μm
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1. 较大的孔隙与微层理面
有机质未成熟～低成熟阶段的主要运移途径。 •较大孔隙：孔径大于100nm——最重要的排烃通道。 •微层理面：层内沉积物垂向变化的界面，渗透性较 好——烃类横向运移的重要途径。
增压、扩散
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三、油气初次运移的通道
较大孔隙、微层理面 微裂缝 构造裂缝与断层 缝合线 干酪根网络
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泥（页）岩孔径的大小与烃类分子的比较
甲烷和水能通过小微孔（1nm>d>0.3nm） 正烷烃、芳香烃、沥青稀可通过中微孔（10nm>d>1nm） 大分子集合体和游离相烃只能通过大微孔（d>50nm）
6
• 剩余流体压力的大小等于上覆新沉积物的负荷与孔
隙水的静水压力之差 ：
dPL = (ρbo-ρw)g·L0
式中： dPL—剩余流体压力；ρbo—新沉积的L0沉积层的密度； ρw—地层水的密度； L0—新沉积的沉积层的厚度； g—重力加速度。
• 在剩余压力作用下，孔隙流体排出，流体压力又恢 复为静水压力。
第四章 石油和天然气的运移
第一节 油气运移概述 第二节 油气初次运移 第三节 油气二次运移 第四节 油气运移研究方法
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第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
第二节 油气初次运移
一、油气初次运移的相态
10
• 欠压实：泥质沉积物在压实过程中因流体排出 受阻或来不及排出，孔隙体积不能随上覆负荷 增加而有效减小，导致孔隙流体承受了部分上 覆沉积负荷，流体压力高于静水压力。
• 特征：高孔隙度、超压 • 出现的条件：快速沉积、细粒沉积比率高
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欠压实带中流体的排出方向
12
•欠压实泥岩存在剩余压力，具有驱动流 体向剩余压力减小的方向运移的趋势。
• 当欠压实及其它作用产生的孔隙压力超 过泥岩的承受强度时，泥岩产生微裂缝， 超压流体通过泥岩微裂缝涌出，油气发 生初次运移；随着流体排出，超压被释 放，泥岩回到正常压实状态。
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2. 蒙脱石脱水作用
• 蒙脱石：膨胀性粘土，结构水多。 • 随埋深增加，结构水脱出，由蒙脱石转变为伊
利石； • 蒙脱石脱出的水排挤孔隙原有的流体，产生异
1.水溶相运移 （1）油气溶解在 水中呈分子溶液， 水作为油气运移的 载体进行运移。
（2）胶束溶液
Baidu Nhomakorabea
原油在水中的溶解度随
温度的变化
3
2.游离相——石油初次运移最重要的相态。 游离油相和游离气相，呈分散状或连续状油相、
气相 。 油溶气相：气溶解于石油中，以油相形式运移； 气溶油相：油溶于天然气中，以气相方式运移。
• 上覆沉积层不断增加——瞬间剩余压力与正常压力 交替变化，孔隙流体排出，孔隙体积减小。
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• 新沉积物横向厚度不变时，横向剩余压力相等： dPl=(ρb0-ρw)gl0
只存在垂向剩余压力梯度： dPl／dH=［(ρb0-ρw)gl0]／l0 =(ρb0-ρw)g
• 压实流体垂直向上流动。
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当新沉积层横向厚度有变化时，两点间存在横向 压力梯度：
dP/dX=[dPl-dPh]/x
=[(ρb0-ρw)·g·l0-(ρb0-ρw)·g·h0]/x
=（ρb0-ρw)·g·（l0-h0）/x
压实流体垂向上由深部向浅部运移，横向上由厚
层区向薄层区运移。
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• 压实流体的运移方向：由泥岩向砂岩，由 深部向浅部、由盆地中心向盆地边缘
砂泥岩互层剖面中压实流体的运移方向
常高压，有利于排烃。
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3.有机质的生烃作用
•干酪根所形成的油气的 体积大大超过原干酪根本 身的体积。
• 当流体不能及时排出时， 导致孔隙流体压力增大， 出现异常压力排烃作 用。。
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4. 流体热增压作用
• 温度增加时，油气水的体积膨胀，即具有热增容 效应。
• 随埋深增加，地温增大，水的密度降低，比容增 大，这种膨胀作用促使流体运移，有助于排烃。
• 含盐量差别越大，渗透压差也越大。
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美国湾岸地区某井砂岩和页岩孔隙水含盐量随深度变化曲线 （据Schmidt，1971）
20
• 泥岩和砂岩的盐度均随埋深增加而增加. • 渗透流体从含盐量低的部分流向含盐量高的部分。 • 流体从泥岩到砂岩运移。
6. 其它作用
• 构造应力作用 产生微裂缝，吸附烃解吸，构造挤压应力传递 到孔隙流体，流体运移
证据： １）游离相石油存在于烃源岩孔隙或裂隙中； ２）厚烃源岩剖面可测定出对初次运移的色层效应。
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3、初次运移相态演化
低成熟阶段，水溶 相运移最有可能
生油高峰阶段，主 要以游离油相运移
生凝析气阶段，以 气溶油相运移
过成熟干气阶段， 以游离气相运移
油气初次运移过程中的可能相态
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二、油气初次运移的主要动力
1.压实作用
• 压实导致孔隙水排出，孔隙度减少，岩 石体密度增加。对于一套地层，当其中的流
体压力为静水压力时，称之为压实平衡。 • 若在压实平衡的层序之上新沉积了一个密度为
ρb0、厚度为l0的沉积层，下伏地层进一步压实， 颗粒重新紧缩排列，孔隙体积缩小。 • 新沉积层作用于压实平衡地层的瞬间，孔隙流 体承受部分上覆负荷压力，产生剩余压力。