(一)二次运移的阻力
在油滴两端的毛细管压力差即为真正的毛细管阻力: ?Pc = 2?( 1/rt-1/rp ) 式中,rt、rp分别为油滴两端的岩石孔喉半径,?为界面张力。
(二)二次运移的动力 1.净浮力
石油地质学中常将浮力与重力同时考虑,并将浮力与重力的代数和称为净浮力。故石油质点的净浮力可用下式表示。
Fr = -?w/?o·g + g = -(?w - ?o)/ ?o ·g
式中负号(-)表示净浮力方向与矢量g相反。 2.水动力
推动单位质量石油质点运移的水动力值等于: Fo = ?w/?o·Ew
净浮力和水动力的矢量和(Eo)是油气动移的动力。即合力: Eo = -(?w - ?o)/ ?o ·g + ?w/?o·Ew (三)油气二次运移的机制
油气二次运移的条件,首先必须具有一定的油气饱和度,只有当油气饱和度大于临界油气饱和度时,才有相对渗透率和有效渗透率。其次,油柱必须大于临界油柱高度,具有足够的浮力和水动力来克服毛细管阻力。
油气经过初次运移进入储层时可能是分散的游离状态,这时油气数量少,体积小,所受驱动力不大,不足于克服毛细管压力差的阻碍,因此微小的油滴将处于停滞不动的状态。随着初次运移的持续进行,油滴增大,逐渐成丝连片,总的驱动力也越来越大。此外,烃类物质从烃源岩进入储集层时压力降低,溶有气体的石油体积增大、密度降低、驱动力增加,即所谓溶解气效应。这两个原因,使烃类驱动力逐渐增大,直到驱动力大于毛细管压力差时,便发生二次运移。
二、油气二次运移的通道
油气二次运移的具体通道主要有连续的渗透性岩石的孔隙系统、断层和裂缝面、不整合面等。 三、油气二次运移的指向及意义(本节重点、难点)
油、气、水的力场分布对油气二次运移的方向起着直接控制作用。油气势差是二次运移的动力源。油气二次运移受到三个力的作用,即浮力、水动力和毛细管阻力差,油气二次运移的方向取决于这三个力的合力。
在含油气盆地中,如果在静水条件下,油气主要沿着浮力方向运移,在动水条件下,则沿着浮力和水动力的合力方向,所以油气二次运移总的来说是垂直向上的,当受到遮挡时,则沿着上倾方向,而具体的运移路线又是沿着各种通道的最小阻力方向。
在沉积盆地中,生油区一般位于凹陷的最深处,与之相邻的斜坡和隆起是二次运移的主要指向。而具体的运移路线又是沿着各种通道的最小阻力方向,它受储层的岩性变化、地层不整合以及断层分布等因素的控制和影响。因此,位于凹陷附近的隆起带及斜坡带,特别是长期继承性隆起带中良好储层常常控制着油气的初始分布。因此这些位置即为盆地中的有利含油远景区。构造运动常可使地层发生褶皱断裂,改变其原有产状,引起油气的再分布。掌握盆地构造现有格局和历史发展,可以预测油气的区域分布。
四、二次运移的距离及油气性质的变化
1.色层效应:结果往往是使石油的胶质、沥青质、卟啉及钒镍等重金属减少,轻组分相对增多,在烃类中烷烃增多,芳烃相对减少,烷烃中低分子烃相对增多,高分子烃相对减少。反映到物理性质上,表现为密度变小、颜色变淡、粘度变稀。
2.氧化作用:可使石油的胶状物质增加,轻组分相对减少,环烷烃增加,烷烃和芳烃相对减少,密度、粘度也随之加大,其效果大致与色层效应相反。
第六章 油气藏的形成
(Chapter6 formation of hydrocarbon reservoir)
第一节 油气聚集(重点)
油气聚集:油气在储层中由高势区向低势区运移的过程中遇到圈闭时,进入其中的油气就不能继续运移,而聚集起来形成油气藏的过程,称为油气聚集。
一、单一圈闭油气聚集的机理
1.渗滤作用:对于盖层封闭能力差的圈闭,毛细管封闭的盖层对水不起封闭作用,而对烃类则产生毛细管封闭,结果把油气过滤下来在圈闭中聚集。
2.排替作用:Chapman(1982)认为盖层中的流体压力一般比相邻砂岩层中的大,油气进入圈闭后首先在底部聚集,随着烃类的增多逐渐形成具有一定高度的连续烃相,由于密度差油的压力都比水的压力高,因此产生了一个向下的流体势梯度,致使油在圈闭中向上运移同时把水向下排替直到束缚水饱和度为止。
二、系列圈闭中的油气聚集原理(本节重点) 1.油气差异聚集原理
静水条件下,在油气运移的主方向上存在一系列溢出点自下倾方向向上倾方向递升的圈闭,油气源充足,盖层封闭能力足够大。油气在圈闭中依次排替作用的结果,出现自上倾方向的空圈闭向下倾方向变为纯油藏→油气藏→纯气藏的油气分布特征。
2.油气差异渗漏原理
如果在运移的主方向上,存在一系列盖层封闭能力差的岩性圈闭,油气在圈闭中依次渗滤作用的结果,出现自上倾方向的空圈闭向下倾方向变为纯气藏→油气藏→纯油藏的油气分布特征。 第二节 油气藏形成的基本条件(重点、难点)
一、油气源条件 1、概念
成烃坳陷:是指地质历史时期曾经是广阔的有利于有机质大量繁殖和保存的封闭或半封闭的沉积区;成熟烃源岩有机质丰度高,体积大,并能提供充足的油气源,形成具有工业价值的油气聚集。
2、条件评价
盆地中油气源是油气藏形成的首要条件,油气源是否丰富取决于成烃拗陷的大小,烃源岩的成烃条件和成烃演化史。要具有足够大的成烃拗陷,生油岩的面积要大,厚度要厚;生油岩的质量要好,有机质丰度高,类型好,要达到成熟。
二、储集层和生、储、盖组合及传输条件 1、概念
生储盖组合:是指烃源层、储集层、盖层三者的组合型式。
有利的生储盖组合:是指三者在时、空上配置恰当,有良好的输导层,使烃源层生成的油气能及时地运移到储集层聚集;盖层的质量和厚度能确保油气不致于散失。
2、生储盖组合类型
连续的生储盖组合:上覆式、下伏式、互层式、侧变式或指状交叉式、封闭式或透镜式。 不连续生储盖组合:不整合型生储盖组合和断裂型生储盖组合。 复合型的生储盖组合: 3、生储盖组合的评价
组合形式、烃源层的单层厚度和砂岩百分率。 4、条件评价
储集层的储集物性好,孔隙结构好;要具备良好的生、储、盖组合形式,最佳的生油岩厚度,最佳的砂泥岩百分比。 三、圈闭条件
1、概念
有效圈闭:是指在具有油气来源的前提下,能聚集并保存油气的圈闭。 2、条件评价
圈闭容积要大,形成时间要早,距油源近,闭合高度要高,盖层封闭能力好。 四、保存条件
构造运动不要太强烈或地下水活动不活跃,保证圈闭容积不改变或不破坏,圈闭中的油气不受氧化变质。 第三节 油气藏的破坏和油气再分布
油气藏的破坏和油气再分布:是指已经处在物理、化学上的稳定性和平衡状态的油气藏在各种地质、物理、化学因素的作用下,油气圈闭或油气本身的物理化学稳定性遭到部分或全部破坏,致使油气在新的条件下发生再运移和再聚集的过程。
一、引起的油气藏破坏和再分布的地质因素(本节重点) 1.地壳运动使储集层不均匀抬升 2.地壳运动使油气藏整体抬升 3.地壳运动产生一系列的断裂活动 4.岩浆活动常使油气藏遭受破坏 二、水动力条件的改变对油气藏的破坏
水动力强弱的变化能使圈闭的大小和位置产生变化,甚至致使原有圈闭消失,油气藏遭受破坏。
三、生物化学作用、热变质作用对油气性质的改变 (一)氧化变质
氧化变质:是指原油在低温低压条件下,因氧化和微生物降解,使轻组分大量消耗,重组分不断增加,成为稠油或沥青类矿物的演化过程。其结果是使油气藏油质变差,降低工业价值。
微生物降解作用:是油气藏内烃类在微生物的作用下,原油轻组分逐渐减少,重组分相对增加,最后形成重质油的作用。
(二)热变质作用
原油的热变质作用:是指油气藏中原油在热力作用下向降低自由能,具有更高化学稳定性方向变化
的过程。
热演化作用的结果,芳烃缩合反应的产物——多环稠合的含N、S、O化合物,在液态烃的溶解度急剧降低,最后必将或早或迟地变为固体析出,成为储层沥青而离开这个系统。而烷烃化和甲烷化的结果将使液态原油变轻,成为轻质凝析油直至甲烷气。 第四节 含油气系统的概念及研究内容
一、含油气系统的概念
含油气系统:被定义为是一个自然的系统,包含活跃的烃源岩及所有已形成的油、气藏,并包含油、气藏形成时所必不可少的一切地质要素及作用。
二、含油气系统的研究内容 1.关键时刻
关键时刻:是指含油气系统中大部分油气生成-运移-聚集的时间。 2.含油气系统展布范围 3.基本要素 4.持续时间
持续时间是指形成一个含油气系统所需的时间。 5.保存时间
保存时间是指烃类在该系统内被保存、改造或被破坏的时间段,它在油气生成-运移-聚集作用完成之后开始。
6.可靠性等级及命名 三、含油气系统的分类
第七章 含油气盆地与油气聚集单元
(Chapter7 petroliferous basin and hydrocarbon accumulation element)
第一节 概 述
一、含油气盆地的概念
沉积盆地:在某一特定地史时期,长期不断下沉接受沉积物堆积的地貌单元。
含油气盆地:具有良好的生储盖组合和圈闭条件,并且已经发生油气生成、运移和聚集,发现工业性的油气聚集的沉积盆地,称含油气盆地。
二、含油气盆地的结构
1.盆地的基底:①前震旦的变质岩系;②年轻的褶皱带。 2.盆地的周边:①超覆接触;②断层接触;③断超接触。 3.盆地的盖层:是盆地内的充填物—沉积层。 三、含油气盆地的内部构造
一级构造:隆起、凹陷和斜坡都是底盘起伏而形成的构造,是盆地内最高一级的构造,通称一级构造。 三级构造:盆地内沉积盖层因褶皱和断裂活动而形成的构造,如背斜、向斜、断层等,这是盆地最低一级的构造,通称三级构造。
二级构造:三级构造在盆地的展布并不是孤立的和杂乱无章的,而是按一定的规律成群、成带出现,这些群和带的规模,处于一级构造和三级构造之间,通称二级构造。
在含油气盆地的构造划分上,在我国还有凸起、凹陷之称,其规模大于二级构造而小于一级构造,实际上
是从一级构造分化出来的,一般称之为亚一级构造。这种构造划分方法,称为三级四分法。 第二节 含油气盆地的类型与特征(重点、难点)
一、盆地的分类
综合地球动力学背景,再依据所处的大地构造位置和盆地发育特征分为12个亚类。 二、盆地的特征
(一)张性环境发育的含油气盆地——张性盆地 1. 大陆内裂谷盆地
2. 陆间海盆地(初始大洋盆地) 3.被动大陆边缘盆地 4.大陆边缘裂谷盆地 5.孤后裂谷盆地 6.夭折谷和坳拉槽
(二)压性环境发育的含油气盆地—压性盆地
1. 海沟 2. 弧前盆地 3. 残留洋盆地 4. 前陆盆地 5. 山间盆地(缝间盆地) (三)走滑环境发育的含油气盆地—拉分盆地 1.走滑—拉分盆地:张扭性 2.走滑—挠曲盆地:压扭性
三、我国含油气盆地的分布格局及演化 (一)太平洋板块俯冲形成东部地区的裂陷盆地 (二)印度板块碰撞形成西部地区的挤压盆地
(三)板块运动对中部克拉通盆地的演化 第三节 含油气盆地中的油气聚集(重点)
一、油气聚集带 (一)概念
油气聚集带:在沉积盆地中,受同一个二级构造带所控制或有成因联系、油气聚集条件相似的一系列油气田的总和,称为油气聚集带。
(二)油气聚集带的分类
1.背斜型油气聚集带2.断裂型油气聚集带3.礁型油气田带 二、油气田 (一)概念
地表同一产油面积上地下所有油气藏的总和。 (二)分类
1.构造油气田:受单一构造因素控制。 2.地层油气田:受单一地层因素控制。 3.复合油气田:受构造和地层等多因素控制。 含油气盆地中油气聚集单元由大到小:
含油气盆地→含油气区→油气聚集带→油气田→油气藏→油气层
↓ ↓ ↓ ↓
隆 起
斜 坡 一级 二级 三级 坳 陷
第八章 油气分布与控制因素
(Chapter8 distribution of hydrocarbon and manipulative factor)
第一节 油气分布
一、在层位上的分布(时间上)
从震旦到第四系都有分布,石油多数集中在中新生代,占89~92%,只有8~11%分布在古生代。天然气中新生代占73.3~84%,古生代占16~26.3%。
二、在空间上的分布
平面上:油气集中分布在现代地壳中相对活动的,长期以沉降为主的地区。 深度上:集中在<3000m范围内,占储量95%以上,50%集中在大约1600m左右。 三、天然气的分布较石油广泛 第二节 控制油气分布的因素(重点)
一、稳定的大地构造环境是大型油气区的成盆基础,有利于油气的生成和保存(生油地质环境) 二、沉积体系、沉积相带控制油气的富集程度 三角洲沉积体系中的油气分布:
(一)油源条件:三角洲体系能形成巨大体系的母岩。 1.具大量有机质: 2.具转化条件: 3.具排烃条件:
(二)储集条件:三角洲区分布多种良好的储集砂体和有机生储盖组合。 1.砂体类型多,储集条件好 2.具互层、指状交叉等有利生集盖组合 (三)圈闭条件:具多种类型的有效圈闭
1.岩性油气藏发育: 2.也可形成构造油气藏: 3.有效性好:
(四)盖层条件
三、长期继承性古隆起是大型油气田形成的区域构造背景 不整合对于油气运移和聚集的重要性: (一)长期的风化剥蚀使孔隙性增强
(二)不整合常为油气长距离运移的通道 (三)联系生油岩和储集岩的桥梁
(四)不整合面常是大范围的沉积间断,岩相突变界面,可以作为油气运移的遮挡面,形成不整合圈闭和油气藏。
(五)不整合对油气的破坏不大
四、生、储、盖、运、圈、保诸条件在时空上的有机匹配,是油气聚集成为油气藏的关键