油气初次运移理论新探

应用渗流力学的基本原理,研究油气初次运移的机制问题。研究认为,油气的初次运移是以连续相、而不是以溶液相和扩散相的形式进行的;油气初次运移的动力是浮力,因而初次运移的方向是向上的;油气初次运移所需的时间与源岩的渗透能力有关,与油气的粘度有关,还与源岩的厚度有关;油气藏的异常高压是一种暂时的压力状态,气藏的异常高压多于油藏,新生油气藏多于古油气藏;油气初次运移的通道就是源岩的粒间孔隙,源岩的非均质性和微裂缝对油气初次运移十分不利,因形成微油气藏而降低油气运移效率;源岩的厚度越大,越有利于油气聚集;“倒灌”现象是不存在的,缺少基本的动力驱动,基岩油气藏的形成是二次运移过程中侧向运移的结果。初次运移与二次运移具有相同的动力机制、运移相态和运移方向,因而两者是完全统一的。     

油气运移的地质、地球化学(上)

流体矿产与固体矿产的基本区别之一是.体矿产形成后一般不再运移.石油、天然气在形成后必须经过运移、聚集才能形成油气藏.油气的生成地点与聚集成油气藏地点不一致是正常的.油、气从油(气)源岩向储集岩的运移称初次运移.油气在储集岩体中的运移称二次运移.这两种运移的机理是不同的.初次运移更难研究.油气运移的研究,不仅具有重要的理论意义,而且具有重要的实用价植:对勘探油气来说,油气初次运移量和聚集量显然比总生油(气)量更实用,而油气初次运移率和聚集率取决于油气运移的动力、机理、距离、时间等因素;油气运移的时间的研究很重要,因只有油气的生成期、运移期与圈闭形成期配合得好,才能形成良好的油气藏;油与运移的方向指示了找油的方向.     

塔里木盆地石油运移的孢粉学证据

基于塔里木盆地塔北、库车、喀什和叶城四个含油气区 44个原油样品和 3个天然气样品中发现的化石孢子花粉89属183种的研究, 在该盆地地质背景下探讨了石油运移的机理。研究内容包括石油运移的通道、相态、方向、路线和期次。研究结果表明, 在油气源岩成岩过程中由异常高压形成的微裂隙是石油初次运移的通道 断层、不整合面、节理和其他裂隙是石油二次运移的通道 在运移过程中石油可保持其原有相态, 液态与气态混合相是塔里木盆地石油运移过程中的主要相态 石油运移的方向因油藏类型而异, 或以垂直运移为主, 或以侧向运移为主。     

烃源岩油气藏的圈层效应特征、差异成藏机制与有序分布模式

近源找油、进源勘探是未来油气勘探的方向。目前近源找油、进源勘探还面临很大的风险,主要原因是对烃源岩附近,尤其是烃源岩内的油气成藏条件、成藏机理、分布规律认识不到位。重新定义了烃源岩系统和烃源岩油气藏的概念,认为一个烃源岩系统就是一个独立的油气成藏单元,而烃源岩油气藏为赋存于烃源岩系统内的油气聚集。划分出常规油气藏与非常规油气藏两大类,泥岩裂缝油气藏等6种烃源岩油气藏,受构造控制,造就了它们独有的形成机制和特定的分布规律,形成了横向并列成圈、纵向有序成串、上下分层过渡、常规与非常规差异机理成藏和有序共生的圈层结构特征：即从内圈的深湖相页岩油气藏、浊积砂岩性油气藏,到中圈的半深湖相的致密油气藏,再到外圈的浅湖-半深湖过渡相的岩性尖灭油气藏分布序列。成藏机制上,也形成了内圈的页岩油气藏以原地连续性“滞留”与微运移“停留”,中圈的致密油气藏以大面积初次运移“停留”、外圈的岩性尖灭油气藏以浮力二次运移“截流”为特征的有序成藏机理序列。明确了页岩油气藏甜点区位于深盆区内圈前三角洲相带的具有“优势组构-滞留烃超越效应”的区域;致密油气藏甜点区位于深盆区中圈三角洲前缘相带的具有“优势孔缝耦合”的区域;...     

加强油气运移研究，进一步开发我国天然气资源

一、应充分重视对油气运移的研究 油气运移要研究的问题是:油气怎样从源岩中排出;什么时候排出;排出多少;运移到什么地方;可能在哪儿聚集以及可能聚集多少等问题。显然这些问题也正是油气勘探和评价中亟待解决的问题。油气运移研究 的问题实际上反映了一个自然连续的过程。例如源岩的性质决定了生烃强度,同时也就决定了排烃相态、排烃饱和度、排烃时期和排烃量的多少。在砂泥岩层系中大量排烃的时期与二次运移的时期基本上又一致,若此时存在圈闭就可能形成油气藏,若有沉积间断或不整合存在就必须弄清楚大量排烃是在这之前还是之后发生才能判断圈闭的有效性     

辽河坳陷西部凹陷西斜坡古潜山的油气运移条件

在对辽河坳陷西部凹陷西斜坡潜山油气藏的成藏条件进行解剖基础上,重点开展了古潜山油气运移条件的研究,认为西斜坡古潜山油气藏的油气来源有4种运移路径,论述了不同运移路径的特点,并讨论了影响油气运移的主要因素。在潜山油气藏的多种供油方式中,有效生油岩直接覆盖潜山的多向供油方式最为有利,这种供油方式与规模较大的潜山相配置可以形成大型的潜山油气藏;其次为潜山与有效生油岩通过不整合面或断面接触的单向供油方式,这种供油方式也能形成比较富集的潜山油气藏。这一认识对西斜坡乃至辽河坳陷潜山油气藏的勘探都具有一定的指导意义。     

油气运移动力及输导体系对海塔盆地油气分布的控制作用

海塔盆地属于陆相断陷盆地,受断裂控制,生烃面积小,油气运移范围局限,运移距离和方向受到运移动力和输导体系的影响.二次运移的动力包括浮力和构造活动力,其主要影响因素是地层倾角和断裂活动强度.输导体系包括砂体、断层、不整合及其空间组合.通过解剖海塔盆地典型油气藏,分析了源岩生排烃特征、储层沉积相、物性条件以及断层分布特征,...     

石油初次运移动力学模型研究及其应用

烃源岩中生成的油气经过初次运移, 进入到储集层, 其本质应该是一个动力学过程。前人对于油气初次运移动力学有一定的研究, 但是定量研究较少。本文以烃源岩中石油初次运移为研究对象, 建立下生、上储型排烃地质模型, 从微观动力学的角度对即将进入储集层的游离相石油进行力学分析, 认为烃源岩中的石油发生初次运移进入储集层是一个动力和阻力的力学非平衡过程, 运移动力包括烃源岩地层压力和烃源岩层毛细管力, 运移阻力包括储集层地层压力、储集层毛细管力和内摩擦力。当动力大于阻力时, 石油发生初次运移; 当动力与阻力相等时, 对应着石油初次运移的临界状态; 当动力小于阻力时, 石油不能发生初次运移。因此, 可以通过对比石油初次运移动力和阻力的大小定量地预测石油初次运移充注窗口。本文将建立的石油初次运移力学模型应用到安塞油田长6段油藏, 定量地预测了石油初次运移充注窗口, 为进一步的油气勘探提供依据。     

油气运移的地质、地球化学(下)

五、初次运移的地球化学研究油气的生成和初次运移是发生在同一地质体(生油、生气岩)中的密不可分的过程.油气生成的地化过程对初次运移有重要影响,在初次运移中油气继续发生地球化学变化.生成期与初次运移期是否“默契”配合,对油气的聚集十分重要.1.油、气生成地球化学过程对初次运移的影响(1)油、气的大量生成,是形成源岩异常高压的重要原因:黑德伯格(Hedberg,1971、1974)讨论过甲烷的生成与未充分压实页岩、页岩刺穿、泥火山的关系.由于生物化学和热化学作用,微粒固体有机质分解形成甲烷等气体.这些气体通过三种作用加强泥质岩的高压欠     

潜江凹陷北部潜江组油气运移特征

以潜江凹陷北部潜江组为研究对象,在详细分析油气运移影响因素的基础上,利用流体包裹体、含氮化合物测试资料及盆地数值模拟技术系统地研究了其油气运移特征。研究表明:①潜北地区的油气运移特征与烃源岩、压力场、膏盐岩、输导体系及构造运动等因素密切相关,其中烃源岩发育特征决定了油气运移的时间和空间范围;浮力和异常高压是油气从洼陷中心向边缘运移的动力,而构造运动促进了油气运移作用的发生;膏盐岩的发育决定了油气以分层侧向运移为主;骨架砂体为油气侧向运移的通道,断层为油气纵向运移的路径;②潜江组总体经历了3期油气运移,其中荆河镇组-广华寺组沉积中期为油气运移主要时期;③油气由各洼陷中心向边缘运移存在多个优势运移方向,位于优势运移路径上的构造圈闭和岩性圈闭均具有勘探潜力。     

致密砂岩储层与常规砂岩储层成藏动力学特征的差异性:以松辽盆地北部三肇地区扶余油层砂岩储层为例

为了研究三肇地区扶余油层砂岩储层特征,采用三维CT扫描技术和恒速压汞技术,对储层微观孔喉结构特征进行表征。结果表明,常规砂岩储层的孔喉大量发育,连通性好,为微米级孔喉。致密砂岩储层孔喉非均质性强,孤立零散分布,连通性差,以纳米级孔喉为主。微观孔喉特征的差异决定了油气充注、运移、聚集及渗流机理等成藏动力学特征具有差异性。通过对该区扶余油层砂岩储层的高压压汞实验、浮力与毛细管阻力公式计算及岩芯流动实验进行分析,认为油气在常规砂岩储层中初次运移动力是超压,二次运移及聚集的主要动力是浮力,油气以侧向运移为主,断层和砂体的匹配是主要的运移通道,流体流动状态呈达西渗流规律;油气在致密砂岩储层中运移动力为超压,油气以垂向运移为主,流体呈低速非达西渗流现象,以活塞-推挤的方式聚集。由于常规和致密油藏成藏动力学特征的差异,决定了油藏地质特征及分布的差异。三肇地区常规油藏主要是远距离、构造高部位聚集,上油下水规律明显,受构造控制;致密油藏主要是近距离、源下聚集,"甜点区"富集,圈闭边界不明显。     

论油气成藏流体动力系统

提出了油气成藏流体动力系统的概念和重力驱动型、压实驱动型、流体封存及滞流型油气成藏流体动力学系统类型的划分方案。流体动力系统类型的确定从盆地演化史分析和流体动力特征分析两方面来进行。油气成藏主要驱动力的相对重要性在重力驱动型、压实驱动型、流体封存型系统中不同,浮力在３类系统中都重要,水动力只在前两类中重要,而热力仅在第三类中发挥重要作用,地应力在第一和第三类系统中重要。油气成藏流体动力系统研究对油     

Experiments on the primary migration of oil from source rocks

Simulation experiments on the primary migration of oil were carried out on massive samples. The results proved that oil generated from source rocks was expelled in the form of an independent oil phase. High oil-expulsion efficiency was observed. It follows that the primary migration of oil is not directly dependent on the quantity of oil generated from the source rocks. Therefore, the oil-expulsion proportion was high though some source rocks yielded only a limited amount of oil. A great deal of gas was produced at the same time of oil-generation. Thus, it can be concluded that the main expulsion energy for oil primary migration came from these gases.     

油气运移基础理论与油气勘探

在非均质地层中, 烃类的扩散流和体积流可以同时存在并可相互转换.扩散流有助于烃类从源岩中排出, 并通过流动方式的转变直接参与油气的聚集成藏.在致密泥岩层中, 扩散流和体积流的计算流速分别为4~18 m/Ma和3~15 m/Ma, 几乎没有差别, 说明泥岩中的流动也可以用达西公式来表述.虽然油气的浮力流和渗流都是地下多孔介质中的流动, 但油气在水中上浮不呈连续相流动.因此不要求也不能用达西公式表述临界运移饱和度和相对渗透率.优势运移通道和有效运移空间是2个不同的概念, 前者是指油气运移的主要方向, 后者是指地层中真正发生了油气运移的空间.大约有70%的油气藏位于优势运移通道上, 而在运载层中有效运移通道空间约占总孔隙空间的5%~10%.圈闭的封盖强度与闭合度有3种不同的组合类型, 它们是世界上油气分布的主控因素.根据研究和统计, 世界石油储量的半衰期约为29 Ma, 大油田的中值年龄约为35 Ma.根据烃类的微渗漏流量计算, 中-大型油气藏的平均自然年龄约为50~100 Ma.      

油气倒灌运移形式分布区预测方法及其应用

为了研究含油气盆地倒灌运移油气分布规律,在油气倒灌运移和常规油气运移对比的基础上,对油气倒灌运移形成所需条件和分布区预测方法进行了研究,结果表明:油气倒灌运移按运移方向可分为油气垂向和侧向倒灌运移形式两种,前者发生所需条件是油源断裂发育在一定压力差的紧邻源储区内,后者发生所需的条件是油源断裂发育在区域性盖层封闭区内。通过一定压力差的紧邻源储区和油源断裂叠合和区域性盖层封闭区和油源断裂分布叠合,分别建立了一套油气垂向和侧向倒灌运移形式分布区的预测方法,并将其分别应用于松辽盆地三肇凹陷青一段源岩生成的油向扶扬油层垂向倒灌运移形式分布区和渤海湾盆地南堡凹陷沿油源断裂运移天然气向东一段储层侧向倒灌运移形式分布区的预测中,其结果表明:三肇凹陷青一段源岩生成的油向下伏扶扬油层垂向倒灌运移形式分布区,除凹陷内和边部局部地区外,整个凹陷分布,南堡凹陷沿油源断裂运移的天然气向东一段源岩侧向倒灌运移形式分布区主要分布在凹陷西南地区。分别与三肇凹陷扶扬油层目前已发现的油藏分布和南堡凹陷东一段目前已发现的气藏分布相吻合,表明该二种方法分别用于预测油气垂向和侧向倒灌运移形式分布区是可行的。     

低渗透砂岩油气成藏特征及其勘探启示

低渗透油气藏在国内外分布都非常广,占有很大的资源量和储量。低渗透砂岩具有特殊的成藏特征,主要表现在：（1）储层颗粒细、分选差、胶结物含量高,长石和岩屑含量普遍较高,成分成熟度和结构成熟度低,孔隙度、渗透率低,主要为细小孔微细喉型、微孔微喉型,裂缝相对发育,排驱压力大;（2）除了具有一般油气藏的异常高压外,低渗透砂岩油气藏还表现为异常低压,并且出现异常高压和异常低压共存;（3）油气藏内缺乏油（气）水分异,油水关系复杂,常出现油（气）水关系倒置;（4）浮力对低渗透砂岩油气运移的作用非常有限,油气运移的主要动力为异常高压等,油气的运移表现为非达西运移特征,输导体系以裂缝、相对高渗的砂体和局部不整合为主,运移距离比较短,侧向运移不强;（5）低渗透砂岩的含油（气）饱和度一般都小于60%,并且含油饱和度与孔隙度和渗透率的关系比较复杂,储量丰度比较低,主要聚集在岩性或岩性-构造复合圈闭中,受构造影响不大,油气呈大面积分布。因此,低渗透砂岩区的油气勘探应当突破传统的构造高点勘探油气的思想,在构造斜坡下倾部位或向斜区勘探油气,在勘探中注意寻找低渗透砂岩油气富集的“甜点”。      

塔里木盆地北部地区主要断裂带构造应力场与油气运移

塔里木盆地北部地区的断裂构造对油气的形成、运移、储集和保存具有极为重要的控制作用。大型多期活动断裂控制了大型隆起和拗陷的形成、发展和演化,是各时期油源纵向运移的良好通道;小型或次级断裂以及由断裂产生的节理、裂隙等,可改善储层的性能,是该区各种储油构造形成的主要构造条件。
笔者认为,油气的运移和聚集最主要的条件是构造应力驱动。为了将断裂构造活动的构造应力场与油气运移的物质场结合起来,建立了构造应力驱动与岩内流体运动的理论方程,这个方程反映了构造应力、流体内压和运移势之间的微分关系。
笔者对该区已知油田不同类型断裂机制的储油构造型式、油气富集条件及部位进行了理论分析和模拟计算,进而对主要构造区块选择典型剖面模拟计算运移势状态,并与已知油田进行类比,找出油气运移和储集的有利地区,为塔北地区油田勘探提出了预测意见。      

Three-Phase Secondary Migration of Hydrocarbon

The objective of this work is to study the migration of hydrocarbons from a source rock into possible reservoirs. In particular, we consider simultaneous migration of gas and oil through a water-filled carrier bed and how this flow might result in characteristics that could be interpreted by nontraditional exploration methods. In the modeling, one-dimensional, immiscible, isothermal flow is assumed, and capillary effects are excluded. The seal is modeled as a layer of very low permeability. Our analysis is based on the method of characteristics and simple wave theory. Waves are changes in saturation(s) that move through a reservoir or carrier bed at a characteristic velocity. The analysis does not require capillary forces to trap hydrocarbons, but relies on nonlinear wave phenomena to explain migration and entrapment. No doubt, capillary forces are important in secondary migration and entrapment. Our treatment can be viewed as being part of a more complete theory on secondary migration, considering hydrodynamic effects here. We demonstrate that capillary forces are not the only mechanism that can cause trapping of hydrocarbons. We focus on the role of gas in the trapping of oil. If the seal is slightly permeable, some oil will flow through it. With gas present, the efficiency of the seal can increase, and oil can be completely trapped by a structure that would otherwise be permeable. For example, gas, being much more mobile than oil, can form a bank at the interface between two layers that have a modest permeability contrast. This gas bank will have a relatively large gas saturation. This will decrease the relative permeability to oil and completely trap subsequently migrated oil. Oil can also be trapped even when no gas bank is formed at the permeable seal. Features of this problem that might affect a seismic signal are (1) the existence of gas above (caused by a stow leakage of gas) and below a modest seal, (2) the gas leakage itself, (3) modest saturations in the oil column, and (4) overpressuring in the gas column.