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油氣初次運移的動力因素
點擊次數:4977 發布時間:2012-11-21
1、壓實作用的動力因素
正常壓實:在上覆沉積負荷作用下,沉積物通過不斷排出孔隙流體,如果流體能夠暢通地排出,孔隙度能隨上覆負荷增加而作相應減小,孔隙流體壓力基本保持靜水壓力,則稱為正常壓實或壓實平衡狀態。
欠壓實: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荷的增加而相應減少,孔隙流體壓力常具有高于靜水壓力的異常值,這種壓實狀態就稱為欠壓實或壓實不平衡。
(1)正常壓實
壓實作用過程中流體的排出實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。沉積物在達到壓實平衡的層序之上又沉積了新沉積物,此時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生的有效壓應力,使流體產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了靜水壓力,沉積物又達到新的壓實平衡。可見,這種剩余壓力只發生在壓實平衡與達到新的壓實平衡之間的瞬時,所以應當叫做瞬時剩余壓力。但在一個不斷沉降、不斷沉積、不斷壓實的連續過程中也可叫做剩余壓力。因為正常壓實過程就是:由壓實平衡到瞬時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剩余壓力再到靜水壓力的連續過程。在這過程中流體不斷排出、孔隙體積不斷減小,如果流體的排出時烴源巖已經成熟成烴,即可實現初次運移。其排液的方向視不同的沉積層序而不同。
(2)欠壓實
泥巖正常壓實排水的主要時期和油氣大量生成在時間上的矛盾,使通過正常壓實水流載出的油氣可能是有限的,但可以通過欠壓實作用得到調節。對于較厚的泥巖,由于傳導能力的限制,以致在負荷壓力下內部的流體不能及時排出,于是造成欠壓實,產生異常高壓,在油氣生成、運移過程中起到很好的作用:
欠壓實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期,則將對油氣初次運移起到積極作用。
欠壓實還使更多的水較長時期處于高壓下,這有利于促進有機質的熱成熟,也有利于油氣在水中的溶解。
欠壓實地層中流體的異常高壓是驅使油氣進行初次運移的潛在動力,這種異常高壓遠遠超過一般正常壓實地層的剩余壓力,因此在多相流體運移過程中,它可以推動油氣去克服毛細管阻力,而且還有可能進一步使巖層產生微裂隙,給油氣運移創造更好的條件。但如果為非生油層時,它只能成為的壓力封閉蓋層。
2、熱力作用的動力因素
由于水、油、氣的膨脹系數比顆粒的膨脹系數大得多(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地排出,否則就推遲排出,而產生異常高壓,成為油氣初次運移的動力。 熱力作用的溫度升高,還是烴源巖有機質降解出更多的烴類,促使初次運移的發生。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移提供了物源,另一方面成烴增壓作用也是初次運移內部能量的一個重要來源。干酪根在熱降解生成石油和甲烷氣體等烴類的同時,也產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,使異常高壓進一步增強,這種壓力的增加將導致微裂縫的產生(Hedberg,1980),使石油進入滲透性的載巖和儲集層。
在地層的溫度和壓力下干酪根產生的CO2可以大量溶于石油,從而降低石油的粘度和表面張力,改善石油的流動性,提高排烴效率,有利于油氣運移。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移出生油層。
所以說在烴類生成的時候也孕育了排出烴類的動力,石油的生成與運移是一個必然的連續過程。
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變為伊利石時,可釋放出粘土礦結晶格架水,作為油氣運移的載體。研究表明達到一定深度的溫度、壓力條件下,蒙脫石向伊利石大量轉化釋放出大量的結合水,同時也引起泥巖體積的突變。
5、擴散作用
自然界中只要有濃度差就有擴散作用,輕烴的擴散作用早已為人們所認識。生油層中含烴濃度比周圍巖石大,烴的擴散方向由生油層指向圍巖,與油氣運移的方向一致,因此它是進行初次運移的一種動力。雖然,擴散作用在物質轉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質的成熟度等等的影響比較少。只要有濃度差存在,擴散作用就*不在發生,甚至在欠壓實和異常高壓狀態下也能毫*地進行。因此,在漫長的地質時期中,它仍然是一種不可忽視的動力,尤其是氣態烴的擴散作用具有更重要的意義。另外,當地層深埋變得異常致密、流體的滲流很微弱或停止時,擴散作用幾乎是流體運移的*方式,其重要性就更為突出。對初次運移來說擴散作用總是一個積極因素。