油气成藏理论与方法
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油气成藏理论与方法
查 明 石油大学 地球资源与信息学院
油气成藏理论与方法
石油和天然气的二次运移与聚集 地温场-压力场地温场-压力场-应力场与油气成藏 油气运移通道与成藏 油气成藏史及成藏期次研究 油气资源评价 专题讲座
油气成藏理论与方法
石油和天然气的二次运移与聚集
油气二次运移、 油气二次运移、聚集的基本理论 油气二次运移和聚集的研究方法 盆地流体动力学原理与方法 油气运移地球化学 盆地类型与油气运移和聚集 油气运移动力学模型与数值模拟 研究实例分析
油气二次运移的临界烃柱高度 静水环境
1 1 2σ ( − ) rt ro Zc = g ( ρw − ρo )
油气二次运移的机理
油气二次运移的临界烃柱长度 静水环境
Pc Lc = g ( ρw − ρo ) sinα
下倾水流含水层中油串平衡剖面图
油气二次运移的机理
油气二次运移的临界烃柱高度 动水环境( 动水环境(R.R.Berg,1975) 附加高度
油气运聚的研究方法
⊗油气运聚模拟实验
O.M.Selle et al (1993)的模拟实验 (1993)的模拟实验 ☺ 主要现象与结论 临界饱和度相近 饱和度分布不同 不同实验的到的临界饱和度均为10~30% 不同实验的到的临界饱和度均为10~30%
油气运聚的研究方法
⊗水动力学与流体势分析
沉积盆地的水动力演化阶段 沉积盆地的水动力演化阶段 ☺ 压实流—离心流盆地 压实流— ☺ 重力流—向心流盆地 重力流— ☺ 滞流盆地—无流动 滞流盆地—
油气运聚的研究方法
有机地球化学分析
基础— 基础—油气源对比 原理—地质色层效应( 原理—地质色层效应(Geochromatography) 研究者: 研究者: D.T.Day(1897); Stahl(1980); C.M.Bethke(1991); B.M.Krooss(1991)； B.M.Krooss(1991)； Seifert & Moldowan(1981)等 Moldowan(1981)等
油气二次运移的机理
初次: 初次:液态烃的主要运移相态 游离相 油溶相 气溶相 初次: 初次:气态烃的主要运移相态 游离相 扩散相 水溶水溶-油溶相
石油与天然气运移相态纵向演变示意图 据李明城，1992，修改。） （据李明城，1992，修改。）
廊固凹陷下第三系天然气初次运移相态分布图
油气二次运移的机理
油气运聚的研究方法
⊗ 油气运聚模拟实验
O.M.Selle et al (1993)的模拟实验 (1993)的模拟实验 ☺ 主要现象与结论 高渗砂岩: 高渗砂岩: 340h 340h “突破” 临界烃柱高度:1.6cm 临界烃柱高度:1.6cm 临界饱和度10.4% 临界饱和度10.4% 运移速率受毛细管力+ 运移速率受毛细管力+垂向渗透率控制
油气二次运移的机理
初次运移相态 干酪根三维网络运移 (C.D.McAuliffe,1978,1979) 油溶或气溶相 (Sokolov,1963;Tissot,1987;S.S.Hao,1993)
油气二次运移的机理
初次运移相态 扩散相 (Sokolov,1956;Hinch,1978;D.Leythaeuser,19 80,1982;B.Krooss,1978,1988,) 80,1982;B.Krooss,1978,1988,) (高温,高压环境)混溶相 高温,高压环境) (Sokolov,1963;Tissot,1987;S.S.Hao,1993)
油气二次运移的机理
气态烃二次运移的临界饱和度
Hevorson (1976):5~10% (1976):5~10% T.Schowalter (1979):5~10% (1979):5~10% S.S.Hao (1994) :>10% :>10% 结论 油:10~30% 气:10%+
油气二次运移的机理
二次: 二次:液态烃的主要运移相态 游离相(独立相) 游离相(独立相) 二次: 二次:气态烃的主要运移相态 游离相(7.02) 游离相(7.02) 油溶相(2.17) 油溶相(2.17) 水溶相(1) 水溶相(1) 扩散相
油气二次运移的机理
液态烃二次运移的临界饱和度
T.Schowalter (1979):10% (1979):10% L..Catalan et al (1992):10~30% (1992):10~30% Selle et al (1993) :10.4~10.6% :10.4~10.6% M.Thomas et al (1994):5~15% (1994):5~15% P.Ungerer (1990):0.5~4% (1990):0.5~4% W.A.England(1987):20~30% W.A.England(1987):20~30% C.D.McAuliffe(1979):20~30% C.D.McAuliffe(1979):20~30%
P
∫
0
Pc dP + ρo (P) ρo
流体动力学分析
⊗流体势分析 M.K.Hubbert(1940;1953) 水势和水头
Φ
h
w
w
= gz +
= z +
P
ρ
P
w
gHale Waihona Puke Baiduρ
w
流体动力学分析
流体势分析 UVZ法则 UVZ法则
U
V
f
=
=
ρ
f f
ρ
ρ
w
− ρ
h
f
ρ
w
f
− ρ
w
hw
f
U f =Vf − Z
沙三段油势（Uo)等值线图（单位：m）
⊗ 油气运聚模拟实验
L..Catalan et al (1992)的模拟实验 L.. (1992)的模拟实验 ☺ 实验装置：玻璃珠+石英砂,静水-浮力 实验装置：玻璃珠+石英砂,静水☺ 主要现象与结论 运移时有多个通道，但有主通道 运移沿有限的通道进行 玻璃管垂直时：残余油饱和度 11.6% 运移效率 47.3~48.5%
流体动力学分析
⊗盆地流体动力学特征
水文地质旋回 地层水化学性质 油气性质 区域压力分布 流体势与油气分布
流体动力学分析
⊗流体势分析 •M.K.Hubbert(1940;1953)
Φ g = gz + ∫
Φ o = gz +
P 0 P + Pc dP dP +∫ ρ g (P) 0 ρ g (P)
油气运聚的研究方法
⊗水动力学与流体势分析
压实流— 压实流—油气从盆地中心向边缘运移 重力流— 重力流—油气从边缘向盆地中心运移 滞流盆地— 滞流盆地—无流动
油气运聚的研究方法
⊗水动力学与流体势分析
压实流— 压实流—顺层流动：动力来自沉积物的 压实，超压是重要的动力来源 (Coustau,1975;1977;Jacquin & Poulet,1970;1973) 重力流— 重力流—穿层流动：动力来源于地形起 伏引起的水头梯度( 伏引起的水头梯度(Toth,1978;1980;1990)
油气运聚的研究方法
⊗ 油气运聚模拟实验
L..Catalan et al (1992)的模拟实验 L.. (1992)的模拟实验 玻璃管倾斜时：残余油饱和度 7.4% 运移效率 62.4% 连续油相的垂直高度超过运移前缘的临界 值时才发生运移，毛细管力不可忽视， 在该高度以上运移速度与毛细管力无关
运移倾角对运移效率的影响示意图 （据L.Catalan等，1992） 等 ）
二次运移的机理 二次运移的机理模式 油气聚集的机理模式
油气运移、 油气运移、聚集示意图
油气二次运移的机理
初次运移相态 烃溶于水 (G.I.Adams,1903;M.J.Munn,1909;A.W.Mccoy,1 918; L.C.Price,1976) L.C.Price,1976) 烃呈胶束状 (E.G.Baker,1959,1967;R.J.Cordell,1973) 烃呈游离相 (P.A.Dickey,1975;K.Magara,1978;D.H.Welte,19 81)
主要参考文献— 主要参考文献—外文期刊
•AAPG Bull. • Joural of Petroleum Geology • Marine and Petroleum Geology • Joural of Petroleum Science and Engineering • APEA
油气二次运移聚集的基本理论
⊗ 油气二次运移的机理模式 ⊗ 油气聚集的机理模式
运移通道剖面示意图（据T.T.Schowalter,1979) 运移通道剖面示意图（
运移通道平面示意图（据T.T.Schowalter,1979)
背斜圈闭中石油聚集机理模式图 （据W.A.England等，1987） 等 ）
油气运聚的研究方法
油气运聚的研究方法
⊗ 油气运聚模拟实验
O.M. et al (1993)的模拟实验 (1993)的模拟实验 ☺ 实验装置：岩芯,低倾角(7.5°) ,芯长 实验装置：岩芯,低倾角(7.5° ,芯长 60cm,——动水条件 60cm,——动水条件 ☺ 方法：γ射线吸收法 方法：γ ☺ 高渗砂岩：ϕ=22.6%,k=2260md 高渗砂岩：ϕ 22.6%,k=2260md ☺ 低渗砂岩：ϕ=18.4%,k=66md 低渗砂岩：ϕ=18.4%,k=66md ☺ C12烷：d=0.74, u=1.47mPa.s 烷：d=0.74,
主要参考文献— 主要参考文献—专著
•曾溅辉等，2000，油气二次运移和聚集 曾溅辉等，2000， 物理模拟， 物理模拟，石油工业出版社 张义纲等，1997， •张义纲等，1997，油气运移及其聚集成藏 研究， 研究，河海大学出版社
主要参考文献— 主要参考文献—中文期刊
•石油勘探与开发 •石油与天然气地质 •中国海上油气 •石油实验地质 •现代地质 •地学前沿 •地质学报 •科学通报 •石油大学学报（自然版） 石油大学学报（自然版） •石油学报 •勘探家 •沉积学报 •地球科学 •新疆石油地质 •地质论评 中国科学（ •中国科学（D）
油气运聚的研究方法
有机地球化学分析
指示运移的地化指标 烷烃色谱：含量，主峰碳，nC21-/ nC22+， 烷烃色谱：含量，主峰碳，nC 烷烃碳同位素 甾烷分子参数：
dh z' = xo ρw − ρo dx
ρw
油气二次运移的机理
油气二次运移的临界烃柱高度 动水环境:水动力+浮力+ 动水环境:水动力+浮力+毛细管力
1 1 2σ ( − ) ρw dh rt ro Zc ' = ± xo g ( ρ w − ρo ) ( ρ w − ρo ) dx
油气运聚的机理模式
油气成藏理论与方法
地温场-压力场地温场-压力场-应力场与油气成藏
古地温场的形成及影响因素 古地温场分布与演化 异常高压的类型及特征 异常高压的形成机理与演化 异常高压与油气成藏机理及成藏模式 应力场分析的基本原理 应力场研究方法及实例分析
油气成藏理论与方法
油气运移通道与成藏
断裂（ 断裂（层）运移通道研究 不整合运移通道研究 储集砂体运移通道研究 复合运移通道与油气运移及成藏 运移通道与成藏模式 研究实例分析
油气运聚的研究方法
⊗ 油气运聚模拟实验
O.M.Selle et al (1993)的模拟实验 (1993)的模拟实验 ☺ 主要现象与结论 低渗砂岩: 低渗砂岩: 340h 340h “突破” 临界烃柱高度:7.6cm 临界烃柱高度:7.6cm 临界饱和度10.6% 临界饱和度10.6% 运移速率受毛细管力控制
油气成藏理论与方法
油气成藏史及成藏期次研究
油气成藏史分析原理及新方法 油气成藏期次研究方法 成藏史与成藏期次研究实例分析
油气成藏理论与方法
油气资源评价方法
盆地数值模拟与资源评价 研究实例分析
专题讲座
中国近期油气新发现及发展前景
主要参考文献— 主要参考文献—专著
•李明诚，1994，石油与天然气运移，石油 李明诚，1994，石油与天然气运移， 工业出版社 •杨绪充，1993，含油气区地下温压环境， 杨绪充，1993，含油气区地下温压环境， 石油大学出版社 郝石生等，1994， •郝石生等，1994，天然气运聚动平衡及其 应用， 应用，石油工业出版社 查明，1997， •查明，1997，断陷盆地油气二次运移与聚 集，石油大学出版社 马启富等，2000，超压盆地与油气分布， •马启富等，2000，超压盆地与油气分布， 地质出版社
查 明 石油大学 地球资源与信息学院
油气成藏理论与方法
石油和天然气的二次运移与聚集 地温场-压力场地温场-压力场-应力场与油气成藏 油气运移通道与成藏 油气成藏史及成藏期次研究 油气资源评价 专题讲座
油气成藏理论与方法
石油和天然气的二次运移与聚集
油气二次运移、 油气二次运移、聚集的基本理论 油气二次运移和聚集的研究方法 盆地流体动力学原理与方法 油气运移地球化学 盆地类型与油气运移和聚集 油气运移动力学模型与数值模拟 研究实例分析
油气二次运移的临界烃柱高度 静水环境
1 1 2σ ( − ) rt ro Zc = g ( ρw − ρo )
油气二次运移的机理
油气二次运移的临界烃柱长度 静水环境
Pc Lc = g ( ρw − ρo ) sinα
下倾水流含水层中油串平衡剖面图
油气二次运移的机理
油气二次运移的临界烃柱高度 动水环境( 动水环境(R.R.Berg,1975) 附加高度
油气运聚的研究方法
⊗油气运聚模拟实验
O.M.Selle et al (1993)的模拟实验 (1993)的模拟实验 ☺ 主要现象与结论 临界饱和度相近 饱和度分布不同 不同实验的到的临界饱和度均为10~30% 不同实验的到的临界饱和度均为10~30%
油气运聚的研究方法
⊗水动力学与流体势分析
沉积盆地的水动力演化阶段 沉积盆地的水动力演化阶段 ☺ 压实流—离心流盆地 压实流— ☺ 重力流—向心流盆地 重力流— ☺ 滞流盆地—无流动 滞流盆地—
油气运聚的研究方法
有机地球化学分析
基础— 基础—油气源对比 原理—地质色层效应( 原理—地质色层效应(Geochromatography) 研究者: 研究者: D.T.Day(1897); Stahl(1980); C.M.Bethke(1991); B.M.Krooss(1991)； B.M.Krooss(1991)； Seifert & Moldowan(1981)等 Moldowan(1981)等
油气二次运移的机理
初次: 初次:液态烃的主要运移相态 游离相 油溶相 气溶相 初次: 初次:气态烃的主要运移相态 游离相 扩散相 水溶水溶-油溶相
石油与天然气运移相态纵向演变示意图 据李明城，1992，修改。） （据李明城，1992，修改。）
廊固凹陷下第三系天然气初次运移相态分布图
油气二次运移的机理
油气运聚的研究方法
⊗ 油气运聚模拟实验
O.M.Selle et al (1993)的模拟实验 (1993)的模拟实验 ☺ 主要现象与结论 高渗砂岩: 高渗砂岩: 340h 340h “突破” 临界烃柱高度:1.6cm 临界烃柱高度:1.6cm 临界饱和度10.4% 临界饱和度10.4% 运移速率受毛细管力+ 运移速率受毛细管力+垂向渗透率控制
油气二次运移的机理
初次运移相态 干酪根三维网络运移 (C.D.McAuliffe,1978,1979) 油溶或气溶相 (Sokolov,1963;Tissot,1987;S.S.Hao,1993)
油气二次运移的机理
初次运移相态 扩散相 (Sokolov,1956;Hinch,1978;D.Leythaeuser,19 80,1982;B.Krooss,1978,1988,) 80,1982;B.Krooss,1978,1988,) (高温,高压环境)混溶相 高温,高压环境) (Sokolov,1963;Tissot,1987;S.S.Hao,1993)
油气二次运移的机理
气态烃二次运移的临界饱和度
Hevorson (1976):5~10% (1976):5~10% T.Schowalter (1979):5~10% (1979):5~10% S.S.Hao (1994) :>10% :>10% 结论 油:10~30% 气:10%+
油气二次运移的机理
二次: 二次:液态烃的主要运移相态 游离相(独立相) 游离相(独立相) 二次: 二次:气态烃的主要运移相态 游离相(7.02) 游离相(7.02) 油溶相(2.17) 油溶相(2.17) 水溶相(1) 水溶相(1) 扩散相
油气二次运移的机理
液态烃二次运移的临界饱和度
T.Schowalter (1979):10% (1979):10% L..Catalan et al (1992):10~30% (1992):10~30% Selle et al (1993) :10.4~10.6% :10.4~10.6% M.Thomas et al (1994):5~15% (1994):5~15% P.Ungerer (1990):0.5~4% (1990):0.5~4% W.A.England(1987):20~30% W.A.England(1987):20~30% C.D.McAuliffe(1979):20~30% C.D.McAuliffe(1979):20~30%
P
∫
0
Pc dP + ρo (P) ρo
流体动力学分析
⊗流体势分析 M.K.Hubbert(1940;1953) 水势和水头
Φ
h
w
w
= gz +
= z +
P
ρ
P
w
gHale Waihona Puke Baiduρ
w
流体动力学分析
流体势分析 UVZ法则 UVZ法则
U
V
f
=
=
ρ
f f
ρ
ρ
w
− ρ
h
f
ρ
w
f
− ρ
w
hw
f
U f =Vf − Z
沙三段油势（Uo)等值线图（单位：m）
⊗ 油气运聚模拟实验
L..Catalan et al (1992)的模拟实验 L.. (1992)的模拟实验 ☺ 实验装置：玻璃珠+石英砂,静水-浮力 实验装置：玻璃珠+石英砂,静水☺ 主要现象与结论 运移时有多个通道，但有主通道 运移沿有限的通道进行 玻璃管垂直时：残余油饱和度 11.6% 运移效率 47.3~48.5%
流体动力学分析
⊗盆地流体动力学特征
水文地质旋回 地层水化学性质 油气性质 区域压力分布 流体势与油气分布
流体动力学分析
⊗流体势分析 •M.K.Hubbert(1940;1953)
Φ g = gz + ∫
Φ o = gz +
P 0 P + Pc dP dP +∫ ρ g (P) 0 ρ g (P)
油气运聚的研究方法
⊗水动力学与流体势分析
压实流— 压实流—油气从盆地中心向边缘运移 重力流— 重力流—油气从边缘向盆地中心运移 滞流盆地— 滞流盆地—无流动
油气运聚的研究方法
⊗水动力学与流体势分析
压实流— 压实流—顺层流动：动力来自沉积物的 压实，超压是重要的动力来源 (Coustau,1975;1977;Jacquin & Poulet,1970;1973) 重力流— 重力流—穿层流动：动力来源于地形起 伏引起的水头梯度( 伏引起的水头梯度(Toth,1978;1980;1990)
油气运聚的研究方法
⊗ 油气运聚模拟实验
L..Catalan et al (1992)的模拟实验 L.. (1992)的模拟实验 玻璃管倾斜时：残余油饱和度 7.4% 运移效率 62.4% 连续油相的垂直高度超过运移前缘的临界 值时才发生运移，毛细管力不可忽视， 在该高度以上运移速度与毛细管力无关
运移倾角对运移效率的影响示意图 （据L.Catalan等，1992） 等 ）
二次运移的机理 二次运移的机理模式 油气聚集的机理模式
油气运移、 油气运移、聚集示意图
油气二次运移的机理
初次运移相态 烃溶于水 (G.I.Adams,1903;M.J.Munn,1909;A.W.Mccoy,1 918; L.C.Price,1976) L.C.Price,1976) 烃呈胶束状 (E.G.Baker,1959,1967;R.J.Cordell,1973) 烃呈游离相 (P.A.Dickey,1975;K.Magara,1978;D.H.Welte,19 81)
主要参考文献— 主要参考文献—外文期刊
•AAPG Bull. • Joural of Petroleum Geology • Marine and Petroleum Geology • Joural of Petroleum Science and Engineering • APEA
油气二次运移聚集的基本理论
⊗ 油气二次运移的机理模式 ⊗ 油气聚集的机理模式
运移通道剖面示意图（据T.T.Schowalter,1979) 运移通道剖面示意图（
运移通道平面示意图（据T.T.Schowalter,1979)
背斜圈闭中石油聚集机理模式图 （据W.A.England等，1987） 等 ）
油气运聚的研究方法
油气运聚的研究方法
⊗ 油气运聚模拟实验
O.M. et al (1993)的模拟实验 (1993)的模拟实验 ☺ 实验装置：岩芯,低倾角(7.5°) ,芯长 实验装置：岩芯,低倾角(7.5° ,芯长 60cm,——动水条件 60cm,——动水条件 ☺ 方法：γ射线吸收法 方法：γ ☺ 高渗砂岩：ϕ=22.6%,k=2260md 高渗砂岩：ϕ 22.6%,k=2260md ☺ 低渗砂岩：ϕ=18.4%,k=66md 低渗砂岩：ϕ=18.4%,k=66md ☺ C12烷：d=0.74, u=1.47mPa.s 烷：d=0.74,
主要参考文献— 主要参考文献—专著
•曾溅辉等，2000，油气二次运移和聚集 曾溅辉等，2000， 物理模拟， 物理模拟，石油工业出版社 张义纲等，1997， •张义纲等，1997，油气运移及其聚集成藏 研究， 研究，河海大学出版社
主要参考文献— 主要参考文献—中文期刊
•石油勘探与开发 •石油与天然气地质 •中国海上油气 •石油实验地质 •现代地质 •地学前沿 •地质学报 •科学通报 •石油大学学报（自然版） 石油大学学报（自然版） •石油学报 •勘探家 •沉积学报 •地球科学 •新疆石油地质 •地质论评 中国科学（ •中国科学（D）
油气运聚的研究方法
有机地球化学分析
指示运移的地化指标 烷烃色谱：含量，主峰碳，nC21-/ nC22+， 烷烃色谱：含量，主峰碳，nC 烷烃碳同位素 甾烷分子参数：
dh z' = xo ρw − ρo dx
ρw
油气二次运移的机理
油气二次运移的临界烃柱高度 动水环境:水动力+浮力+ 动水环境:水动力+浮力+毛细管力
1 1 2σ ( − ) ρw dh rt ro Zc ' = ± xo g ( ρ w − ρo ) ( ρ w − ρo ) dx
油气运聚的机理模式
油气成藏理论与方法
地温场-压力场地温场-压力场-应力场与油气成藏
古地温场的形成及影响因素 古地温场分布与演化 异常高压的类型及特征 异常高压的形成机理与演化 异常高压与油气成藏机理及成藏模式 应力场分析的基本原理 应力场研究方法及实例分析
油气成藏理论与方法
油气运移通道与成藏
断裂（ 断裂（层）运移通道研究 不整合运移通道研究 储集砂体运移通道研究 复合运移通道与油气运移及成藏 运移通道与成藏模式 研究实例分析
油气运聚的研究方法
⊗ 油气运聚模拟实验
O.M.Selle et al (1993)的模拟实验 (1993)的模拟实验 ☺ 主要现象与结论 低渗砂岩: 低渗砂岩: 340h 340h “突破” 临界烃柱高度:7.6cm 临界烃柱高度:7.6cm 临界饱和度10.6% 临界饱和度10.6% 运移速率受毛细管力控制
油气成藏理论与方法
油气成藏史及成藏期次研究
油气成藏史分析原理及新方法 油气成藏期次研究方法 成藏史与成藏期次研究实例分析
油气成藏理论与方法
油气资源评价方法
盆地数值模拟与资源评价 研究实例分析
专题讲座
中国近期油气新发现及发展前景
主要参考文献— 主要参考文献—专著
•李明诚，1994，石油与天然气运移，石油 李明诚，1994，石油与天然气运移， 工业出版社 •杨绪充，1993，含油气区地下温压环境， 杨绪充，1993，含油气区地下温压环境， 石油大学出版社 郝石生等，1994， •郝石生等，1994，天然气运聚动平衡及其 应用， 应用，石油工业出版社 查明，1997， •查明，1997，断陷盆地油气二次运移与聚 集，石油大学出版社 马启富等，2000，超压盆地与油气分布， •马启富等，2000，超压盆地与油气分布， 地质出版社