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油氣初次運(yùn)移的動(dòng)力因素

來源:海安縣石油科研儀器有限公司   2012年11月21日 11:37  

1、壓實(shí)作用的動(dòng)力因素
    正常壓實(shí):在上覆沉積負(fù)荷作用下,沉積物通過不斷排出孔隙流體,如果流體能夠暢通地排出,孔隙度能隨上覆負(fù)荷增加而作相應(yīng)減小,孔隙流體壓力基本保持靜水壓力,則稱為正常壓實(shí)或壓實(shí)平衡狀態(tài)。
    欠壓實(shí):如果由于某種原因孔隙流體的排出受到阻礙,孔隙度不能隨上覆負(fù)荷的增加而相應(yīng)減少,孔隙流體壓力常具有高于靜水壓力的異常值,這種壓實(shí)狀態(tài)就稱為欠壓實(shí)或壓實(shí)不平衡。
(1)正常壓實(shí)
    壓實(shí)作用過程中流體的排出實(shí)際上是由于剩余流體壓力的作用。剩余流體壓力是指超過靜水壓力的地層壓力。沉積物在達(dá)到壓實(shí)平衡的層序之上又沉積了新沉積物,此時(shí)顆粒要重新緊縮排列,孔隙體積要縮小,就在這些變化的瞬間,孔隙流體就要承受部分由顆粒產(chǎn)生的有效壓應(yīng)力,使流體產(chǎn)生了超過靜水壓力的剩余壓力。正是在剩余壓力作用下孔隙流體才得以排出,排出后孔隙流體又恢復(fù)了靜水壓力,沉積物又達(dá)到新的壓實(shí)平衡。可見,這種剩余壓力只發(fā)生在壓實(shí)平衡與達(dá)到新的壓實(shí)平衡之間的瞬時(shí),所以應(yīng)當(dāng)叫做瞬時(shí)剩余壓力。但在一個(gè)不斷沉降、不斷沉積、不斷壓實(shí)的連續(xù)過程中也可叫做剩余壓力。因?yàn)檎簩?shí)過程就是:由壓實(shí)平衡到瞬時(shí)不平衡再到平衡的過程,而孔隙流體壓力則是由靜水壓力到瞬時(shí)剩余壓力再到靜水壓力的連續(xù)過程。在這過程中流體不斷排出、孔隙體積不斷減小,如果流體的排出時(shí)烴源巖已經(jīng)成熟成烴,即可實(shí)現(xiàn)初次運(yùn)移。其排液的方向視不同的沉積層序而不同。
(2)欠壓實(shí)
    泥巖正常壓實(shí)排水的主要時(shí)期和油氣大量生成在時(shí)間上的矛盾,使通過正常壓實(shí)水流載出的油氣可能是有限的,但可以通過欠壓實(shí)作用得到調(diào)節(jié)。對(duì)于較厚的泥巖,由于傳導(dǎo)能力的限制,以致在負(fù)荷壓力下內(nèi)部的流體不能及時(shí)排出,于是造成欠壓實(shí),產(chǎn)生異常高壓,在油氣生成、運(yùn)移過程中起到很好的作用:
    欠壓實(shí)使孔隙流體的排出受到不同程度的延緩,如果流體的排出正好被推遲到主要生油時(shí)期,則將對(duì)油氣初次運(yùn)移起到積極作用。
    欠壓實(shí)還使更多的水較長(zhǎng)時(shí)期處于高壓下,這有利于促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的熱成熟,也有利于油氣在水中的溶解。
    欠壓實(shí)地層中流體的異常高壓是驅(qū)使油氣進(jìn)行初次運(yùn)移的潛在動(dòng)力,這種異常高壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般正常壓實(shí)地層的剩余壓力,因此在多相流體運(yùn)移過程中,它可以推動(dòng)油氣去克服毛細(xì)管阻力,而且還有可能進(jìn)一步使巖層產(chǎn)生微裂隙,給油氣運(yùn)移創(chuàng)造更好的條件。但如果為非生油層時(shí),它只能成為的壓力封閉蓋層。
2、熱力作用的動(dòng)力因素
    由于水、油、氣的膨脹系數(shù)比顆粒的膨脹系數(shù)大得多(分別為顆粒的40、200和800倍),所以在熱力作用下泥巖孔隙流體體積趨于增大。這部分由熱膨脹而增加的孔隙流體在滲透性好的條件下可及時(shí)地排出,否則就推遲排出,而產(chǎn)生異常高壓,成為油氣初次運(yùn)移的動(dòng)力。 熱力作用的溫度升高,還是烴源巖有機(jī)質(zhì)降解出更多的烴類,促使初次運(yùn)移的發(fā)生。溫度升高,有助于解脫被吸附的烴類;有助于降低流體粘度;有助于降低油水間界面張力;有助于油氣在水中的溶等。
3、烴類及非烴氣體生成的作用
   
干酪根熱降解成烴一方面為初次運(yùn)移提供了物源,另一方面成烴增壓作用也是初次運(yùn)移內(nèi)部能量的一個(gè)重要來源。干酪根在熱降解生成石油和甲烷氣體等烴類的同時(shí),也產(chǎn)生大量的水和非烴氣體(主要是CO2),而這些流體的體積大大超過原來干酪根的體積,因此引起頁巖孔隙流體壓力大幅度的提高,使異常高壓進(jìn)一步增強(qiáng),這種壓力的增加將導(dǎo)致微裂縫的產(chǎn)生(Hedberg,1980),使石油進(jìn)入滲透性的載巖和儲(chǔ)集層。
    在地層的溫度和壓力下干酪根產(chǎn)生的CO2可以大量溶于石油,從而降低石油的粘度和表面張力,改善石油的流動(dòng)性,提高排烴效率,有利于油氣運(yùn)移。另外,飽和有CH4和CO2氣體的孔隙水,在一定的壓力和溫度下可以容載更多的烴類以水相方式運(yùn)移出生油層。
    所以說在烴類生成的時(shí)候也孕育了排出烴類的動(dòng)力,石油的生成與運(yùn)移是一個(gè)必然的連續(xù)過程。
4、粘土礦物的脫水作用
    粘土礦物成巖作用過程中,在熱力作用物的下蒙脫石轉(zhuǎn)變?yōu)橐晾瘯r(shí),可釋放出粘土礦結(jié)晶格架水,作為油氣運(yùn)移的載體。研究表明達(dá)到一定深度的溫度、壓力條件下,蒙脫石向伊利石大量轉(zhuǎn)化釋放出大量的結(jié)合水,同時(shí)也引起泥巖體積的突變。 
5、擴(kuò)散作用
    自然界中只要有濃度差就有擴(kuò)散作用,輕烴的擴(kuò)散作用早已為人們所認(rèn)識(shí)。生油層中含烴濃度比周圍巖石大,烴的擴(kuò)散方向由生油層指向圍巖,與油氣運(yùn)移的方向一致,因此它是進(jìn)行初次運(yùn)移的一種動(dòng)力。雖然,擴(kuò)散作用在物質(zhì)轉(zhuǎn)移方面的效率比較低,但是它受客觀條件諸如溫度、壓力、地層的物性以及有機(jī)質(zhì)的成熟度等等的影響比較少。只要有濃度差存在,擴(kuò)散作用就*不在發(fā)生,甚至在欠壓實(shí)和異常高壓狀態(tài)下也能毫*地進(jìn)行。因此,在漫長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)期中,它仍然是一種不可忽視的動(dòng)力,尤其是氣態(tài)烴的擴(kuò)散作用具有更重要的意義。另外,當(dāng)?shù)貙由盥褡兊卯惓V旅堋⒘黧w的滲流很微弱或停止時(shí),擴(kuò)散作用幾乎是流體運(yùn)移的*方式,其重要性就更為突出。對(duì)初次運(yùn)移來說擴(kuò)散作用總是一個(gè)積極因素。

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