石油天然气地质学 03-14考研真题总结(7)

2019-01-19 18:12

答:一方面,油气以游离相进行二次运移,在净水条件下其动力主要是浮力,在动水条件下除浮力外,水动力视其大小和方向有不同程度的作用;以水溶相进行二次运移时,其动力主要是水动力。对天然气来说,无论是游离相运移还是水溶相运移,都存在气体分子的扩散。因为二次运移以游离相最为重要,所以浮力也就成为最主要的动力。从另一方面来说,由于浮力只决定于油、气、水本身的浓度差,在地质历史过程中其性质变化很小,地层中有油、气、水存在就有浮力产生,几乎不受外界条件的限制,很少有今、古浮力之分。因此浮力不仅是二次运移最重要的动力,也是二次运移永恒的动力。

(1) 浮力 油(气)在水中的浮力是由于油(气)、水两种物体密度不同而产生的。当水中的物体受到的浮

力大于物体本身重量时,则物体在水中上浮,反之则下沉。由于油、气的密度均小于水,单位体积的油气所受到的浮力,必然大于油气本身的重量,因此油气也必然要在水中浮气。

(2) 水动力 水动力是推动地层孔隙水流动的动力。因此它也是推动水溶相油气或密度与水接近的重质油

进行二次运移的主要动力。地层中的水动力可以由差异压实作用和重力作用而产生,并形成压实水动力和重力水动力。压实水动力主要出现在盆地持续沉降和差异压实的阶段和过程中,并由此而产生压实水动力和压实水流。通常是在相同时期内盆地中心的地层较厚、沉积负荷较大,边部地层较薄、沉积负荷较小,由此而产生差异压实水流,其方向主要是由盆地中心向盆地边缘、由深处向浅处运移。压实水流的方向与油气在浮力作用下运移的大方向一致,因此促进了油气在浮力作用下的二次运移和地层中的原始聚集和分布。在沉积速率缓慢和沉积厚度差异不大的盆地或层段中,压实水动力对油气二次运移的影响和作用并不明显。重力水动力是随着盆地沉降的停滞和进一步的成岩变化,压实作用变得越来越不明显,加上后期的地壳运动使地层翘倾、上拱甚至褶皱,地层在盆地边缘往往出露并与大气水想通形成向盆地中心倾斜的水势面,在水势差的作用下产生重力水流,其方向主要是由盆地边缘的高势区流向盆地中心的低势区。重力水流的大方向与油气在浮力作用下运移的大方向正好相反,虽然在适当的条件下可以形成水动力圈闭,但当其太强时常会把已聚集的油气冲出圈闭,使油气藏遭到破坏,引起油气的再运移和重新分布。重力水动力对油气二次运移的影响和作用要比压实水动力大得多。以上两种水动力一般是随盆地演化先后产生,并可在地层剖面上呈旋回出现。

(3) 扩散力 烃类只要存在着浓度差,烃类的分子扩散就可以在任何时空发生,而地下烃源岩生成的烃类

所形成的的原始浓度就是进行分子扩散的源头。虽然分子扩散在二次运移中相对于浮力、水动力、异常压力只是一种次要的动力,其速率比油气的渗流小几个数量级,但在某些地质条件下,特别是在水动力梯度很微弱的致密地层中,分子扩散就成为二次运移的主要动力和方式。

3 盖层的物性封闭原理 见2005 (2009)

1 初次运移基本模式 见07年 2 油气藏形成时间与期次确定的地质分析法 见2004 3看图解释题:刺穿油气藏、与盐丘有关的油气藏理想图 见书P85 4 天然气成因类型及特点 见2004 (2010)

1 盖层的物性封闭机理 见2005 2 不整合油气藏的特点和类型 见2004 3 非常规油气藏的主要类型及特点

答:通过地质特征来区别非常规与常规油气藏:即非常规油气藏一般都不是由浮力驱动而形成的,具有广泛分布的特点,且大多数与构造和地层圈闭无关,常具有隐蔽性和特殊性。把非常规油气藏简单的理解为其成藏机理不同于一般常规的油气藏,主要有深盆气藏、煤层气藏、甲烷水合物三类非常规油气藏。 一、

深盆油气藏。深盆气藏形成的关键在于相邻成熟烃源岩是致密储集层,而其本身又是聚气的圈闭,

否则烃源岩排入的天然气将在浮力作用下进入其他圈闭中形成常规油气藏。深盆气可分为直接型和间接型两类:前者的气源岩富含以生气为主的Ⅲ型干酪根;后者是富含以生油为主的Ⅰ、Ⅱ型干酪根,生成的石油再热裂解成气。一个盆地中常规油气藏与深盆气藏在时空分布上有一定的关系,常规油气藏可早于深盆气藏形成并分布在其上倾方向。 二、

煤层气藏。煤层气藏主要是指煤层中甲烷相对富集具有工业开采价值的层段或部位。在成藏要素和

作用中除盖层条件外,煤层气藏的生气层、储气层和圈闭都是煤层本身,同时甲烷的生、运、聚作用也都发生在煤层之中。因此既要求煤层有很高的生气潜力,又要求煤层具有很强的储集吸附能力,还要求一定的渗透率以利于煤层甲烷的运移和排放等,只有当煤层本身兼有以上各种性能和作用时,才可能形成煤层气藏。

煤层气藏的形成还需要良好的区域地质条件是:

1)煤层有适宜的区域性产状,连续分布面积大于200平方公里,总厚度大于10米,埋藏深度小于1500米,一般是在含煤盆地的斜坡带上,这样的煤层不仅含气量高而且还能保持一定的孔渗物性便于开采,

且离开上倾方向的甲烷风化带。

2)煤岩的热变质环境最好是岩浆热变质区域,煤岩的演化可在较高温度(400-500度)和较低压力条件下进行,使煤层既具有较高含气量又能保持较好的岩石物性。

3)构造变动要适中,这样煤层既可产生构造裂缝使煤岩的渗透率大于0.5?10?3?m2,又不会因强烈变动造成煤层气大量散失。

4)区域性的水动力条件最好是具有异常高压的封闭性承压环境,煤层在较高的压力下不仅有更高的吸附量,而且还能避免强循环水对煤层气藏的破坏。

5)煤层上下顶底面需要有区域性的有效盖层,以减少甲烷的分子扩散或沿裂隙渗漏到邻近岩层而散失。 总之煤层气生成的甲烷,在一定的地质条件下可以形成煤层气藏,而煤岩在热演化的地史过程中又会有部分甲烷散失到邻近岩石中,但只要不是散失到地表,就有可能成为常规气藏的气源。

三、 甲烷水合物。在特定的低温和高压条件下,甲烷气体可容纳水分子形成一种具笼形结构、似冰状的固体

水合物,又称固态气体水合物,多呈白色、浅灰色,通常以分散状的颗粒或薄层状的集合体赋于沉积物之中。甲烷水合物开始出现的条件是:温度低于0度,压力小于2.5MPa;温度在0-22度之间,压力在2.5-25MPa的范围内。可见,温度越低,所需压力越小,埋藏的深度也就越浅。适合甲烷水合物形成的地质环境是高纬度的永冻带、大陆斜坡和大洋盆地。形成甲烷水合物必须具有充足的气源,水合物中的甲烷主要有微生物、热解作用以两者混合的成因机制。

除上述非常规油气藏职位,目前已为人们所认识的还有浅层生物气、裂缝性页岩油气等非常规油气资源。

(2011)

1天然气成因类型及特点 见2004

2断层与油气聚集关系 见2004论述 3差异聚集发生条件

答:油气差异聚集得以发生, 必须具备的基本条件是: ①区域倾斜的下倾方向存在丰富的油源区;

②具有良好的油气通道, 使油气在较大的范围内作区域性运移;

③在区域倾斜背景上存在相互连通的系列圈闭, 而且溢出点向上倾方向递升; ④储集层中充满地下水, 而且处于相对静止状态

(2012)

1、初次运移中作为动力的压力

答:初次运移作为动力的压力正常压实产生的剩余压力、欠压实产生的异常压力、渗透作用产生的渗透压力和烃源岩与运载层接触面产生的毛细管压力。

A. 剩余压力

剩余压力是指发生在正常压实过程中的异常高压力。由于其随着孔隙流体的排出仍保持正常压实状态, 故又称瞬时剩余压力。当上覆新沉积负荷增加时, 下伏岩石遭受压实,孔隙体积相应减小, 在变化的瞬间, 孔隙流体承受部分由颗粒产生的有效压应力, 使流体产生了超过静水应力的剩余应力。在正常压实过程中, 压实状态为压实平衡→瞬时不平衡→平衡, 流体压力从静水压力→瞬时剩余压力→静水压力的连续性转变, 因而使得孔隙流体不断排出, 同时孔隙体积不断减小。

在剩余压力作用下, 孔隙流体排出的方向与剩余压力递减的方向一致。一般来说, 盆地的沉积厚度由中心向边缘减薄, 在压实作用下流体总是沿剩余压力减小的方向排出, 因此盆地的压实流体运移大方向总是由下往上、由盆地中心向盆地边缘。

B. 异常压力

烃源岩在经历了一定程度的压实以后, 许多微小的孔隙, 特别是烃源岩顶底的边缘部分逐渐封闭, 使孔隙流体排不出去或排出困难。因而流体承受了部分上覆沉积的有效压应力,使孔隙流体具有异常高压力、而岩石则承受较低的有效压应力形成欠压实。

欠压实烃源岩中的孔隙流体也正是借助于其本身产生的异常高压力, 使相对封闭的烃源岩及不连通的孔隙产生裂隙或重新张开而得以排出。流体排出后异常压力消失或减弱, 烃源岩遭到后期压实, 微裂隙和连通的孔隙又重新封闭, 此后流体压力再次积蓄升高使岩石再次破裂而排液, 这样周而复始直到欠压实和异常压力消失为止

另外, 烃源岩生烃作用、水热作用、粘土矿物脱水作用以及胶结和重结晶作用, 是烃源岩异常压力增高的影响因素。

C. 渗透压力

渗透作用是自然界普遍存在的重要现象, 它是指水由盐度低的一侧通过半渗透膜向盐度高的一侧运移的

作用。在渗透压差的作用下通过半渗透膜向高盐度方向运移, 直到盐度差消失为止,

D. 毛细管压力

在地下亲水介质的多相流动中, 毛细管压力对烃类的运移一般都表现为阻力, 但在以下两种情况, 毛细管压力对初次运移有积极作用, 可成为一种动力。

在烃源岩与运载层接触的界面上, 由于烃源岩一般是较细粒的沉积、孔喉比较小, 而 运载层一般是较粗粒的沉积、孔喉相对较大。结果是烃源岩一侧孔喉曲率半径较小, 所产 生的毛细管压力较大; 而运载层一侧孔喉曲率半径较大, 毛细管压力较小。两侧的毛细管 压力差指向运载层。此时, 紧靠界面烃源岩一侧的油气在此压差的作用下, 能顺利地排到 运载层一侧中去。这种压差在砂岩透镜体油气藏的形成过程中有重要作用。

在亲水烃源岩内部, 由于孔喉两端毛细管曲率半径不同所产生的毛细管压力也不同, 喉道一端的毛细管压力大于孔隙一端, 两者之差指向孔隙。因此, 润湿相水在此压差作用

下可较容易地将烃类排挤到较大的孔隙中去, 使烃类在较大孔隙中相对集中而有利于连续烃相的初次运移。

2、油气聚集过程

答:油气在圈闭中的聚集包括充注、混合和富集三个具有幕式特征的连续过程。

一、油气充注过程

油气不断进入圈闭有效空间的过程称为充注。圈闭一般处于低势区, 油气在浮力或水动力作用下都会向圈闭中运移和充注。根据渗流力学原理, 油气总是首先进入渗透率最高、排替压力最低的储集层部分, 随着油气的不断充注, 在烃柱压力的作用下, 逐渐向孔渗条件差的部分扩展, 从而使圈闭储集层中的含烃饱和度不断增加。在此过程中, 由于储集层的非均质以及充注时间和空间上的差异, 必然造成油气组分和化合物在圈闭中分布的非均质性。圈闭储集层非均质性越强, 这种非均质性越明显。

( 一) 侧向充注

主要是沿储集层方向的充注。由于烃源岩的成熟度不断增加, 运移烃类的成分也不断发生变化, 先进入圈闭的油气成熟度低于后充注的油气, 造成在圈闭储集层的侧向上有成熟度的差异。这可以从成熟度指标的变化反映出来, 结果在时间上越是后充注的石油其成熟度越高, 在空间上越靠近圈闭的注入点、离烃源岩的生烃区越近成熟度越高。因此, 可以根据成熟度的变化方向追索油气的充注方向和油源区。


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