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    油气初次运移的动力因素

    发布时间: 2012-11-21  点击次数: 3048次

    1、压实作用的动力因素
        正常压实:在上覆沉积负荷作用下,沉积物通过不断排出孔隙流体,如果流体能够畅通地排出,孔隙度能随上覆负荷增加而作相应减小,孔隙流体压力基本保持静水压力,则称为正常压实或压实平衡状态。
        欠压实:如果由于某种原因孔隙流体的排出受到阻碍,孔隙度不能随上覆负荷的增加而相应减少,孔隙流体压力常具有高于静水压力的异常值,这种压实状态就称为欠压实或压实不平衡。
    (1)正常压实
        压实作用过程中流体的排出实际上是由于剩余流体压力的作用。剩余流体压力是指超过静水压力的地层压力。沉积物在达到压实平衡的层序之上又沉积了新沉积物,此时颗粒要重新紧缩排列,孔隙体积要缩小,就在这些变化的瞬间,孔隙流体就要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压力的剩余压力。正是在剩余压力作用下孔隙流体才得以排出,排出后孔隙流体又恢复了静水压力,沉积物又达到新的压实平衡。可见,这种剩余压力只发生在压实平衡与达到新的压实平衡之间的瞬时,所以应当叫做瞬时剩余压力。但在一个不断沉降、不断沉积、不断压实的连续过程中也可叫做剩余压力。因为正常压实过程就是:由压实平衡到瞬时不平衡再到平衡的过程,而孔隙流体压力则是由静水压力到瞬时剩余压力再到静水压力的连续过程。在这过程中流体不断排出、孔隙体积不断减小,如果流体的排出时烃源岩已经成熟成烃,即可实现初次运移。其排液的方向视不同的沉积层序而不同。
    (2)欠压实
        泥岩正常压实排水的主要时期和油气大量生成在时间上的矛盾,使通过正常压实水流载出的油气可能是有限的,但可以通过欠压实作用得到调节。对于较厚的泥岩,由于传导能力的限制,以致在负荷压力下内部的流体不能及时排出,于是造成欠压实,产生异常高压,在油气生成、运移过程中起到很好的作用:
        欠压实使孔隙流体的排出受到不同程度的延缓,如果流体的排出正好被推迟到主要生油时期,则将对油气初次运移起到积极作用。
        欠压实还使更多的水较长时期处于高压下,这有利于促进有机质的热成熟,也有利于油气在水中的溶解。
        欠压实地层中流体的异常高压是驱使油气进行初次运移的潜在动力,这种异常高压远远超过一般正常压实地层的剩余压力,因此在多相流体运移过程中,它可以推动油气去克服毛细管阻力,而且还有可能进一步使岩层产生微裂隙,给油气运移创造更好的条件。但如果为非生油层时,它只能成为的压力封闭盖层。
    2、热力作用的动力因素
        由于水、油、气的膨胀系数比颗粒的膨胀系数大得多(分别为颗粒的40、200和800倍),所以在热力作用下泥岩孔隙流体体积趋于增大。这部分由热膨胀而增加的孔隙流体在渗透性好的条件下可及时地排出,否则就推迟排出,而产生异常高压,成为油气初次运移的动力。 热力作用的温度升高,还是烃源岩有机质降解出更多的烃类,促使初次运移的发生。温度升高,有助于解脱被吸附的烃类;有助于降低流体粘度;有助于降低油水间界面张力;有助于油气在水中的溶等。
    3、烃类及非烃气体生成的作用
       
    干酪根热降解成烃一方面为初次运移提供了物源,另一方面成烃增压作用也是初次运移内部能量的一个重要来源。干酪根在热降解生成石油和甲烷气体等烃类的同时,也产生大量的水和非烃气体(主要是CO2),而这些流体的体积大大超过原来干酪根的体积,因此引起页岩孔隙流体压力大幅度的提高,使异常高压进一步增强,这种压力的增加将导致微裂缝的产生(Hedberg,1980),使石油进入渗透性的载岩和储集层。
        在地层的温度和压力下干酪根产生的CO2可以大量溶于石油,从而降低石油的粘度和表面张力,改善石油的流动性,提高排烃效率,有利于油气运移。另外,饱和有CH4和CO2气体的孔隙水,在一定的压力和温度下可以容载更多的烃类以水相方式运移出生油层。
        所以说在烃类生成的时候也孕育了排出烃类的动力,石油的生成与运移是一个必然的连续过程。
    4、粘土矿物的脱水作用
        粘土矿物成岩作用过程中,在热力作用物的下蒙脱石转变为伊利石时,可释放出粘土矿结晶格架水,作为油气运移的载体。研究表明达到一定深度的温度、压力条件下,蒙脱石向伊利石大量转化释放出大量的结合水,同时也引起泥岩体积的突变。 
    5、扩散作用
        自然界中只要有浓度差就有扩散作用,轻烃的扩散作用早已为人们所认识。生油层中含烃浓度比周围岩石大,烃的扩散方向由生油层指向围岩,与油气运移的方向一致,因此它是进行初次运移的一种动力。虽然,扩散作用在物质转移方面的效率比较低,但是它受客观条件诸如温度、压力、地层的物性以及有机质的成熟度等等的影响比较少。只要有浓度差存在,扩散作用就无时无刻不在发生,甚至在欠压实和异常高压状态下也能毫无阻碍地进行。因此,在漫长的地质时期中,它仍然是一种不可忽视的动力,尤其是气态烃的扩散作用具有更重要的意义。另外,当地层深埋变得异常致密、流体的渗流很微弱或停止时,扩散作用几乎是流体运移的*方式,其重要性就更为突出。对初次运移来说扩散作用总是一个积极因素。

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