石油地质学考研总结资料(3)

3. 烃源岩的润湿性与毛细管压力

润湿性是吸附能的一种作用, 由于烃源岩含有许多亲油的有机质颗粒, 又能在一定条件下生成烃类, 在成烃后石油与岩石颗粒表面长期接触以及颗粒表面上的某些变化, 油也可以像水一样附着在颗粒表面使它变为亲油。因此, 可以认为成熟烃源岩是部分亲水、部分亲油的中间润湿状态。

毛细管压力是在两种互不混溶流体的弯曲界面上, 由于两边流体所承受的压力不同,在凹面承受较大的流体压力, 毛细管中的这种压力差称为毛细管压力( pc )。毛细管压力总是指向非润湿相，其大小取决于两相流体间的界面张力、毛细管半径和介质润湿性。 ( 2) 运移的理化条件

1. 温度条件

根据干酪根热降解晚期成烃理论, 石油生成的温度范围为60~150℃, 天然气生成的温度范围更大, 对应的深度范围取决于地温梯度。通常情况下, 石油初次运移开始的温度和深度一般大于石油大量生成的温度和深度。

2. 压力条件

在油气地质学中, 压力主要指孔隙流体压力, 是指作用在岩石或地层孔隙中流体上的压力, 即地层压力。异常地层压力是指高于或低于静水压力值的地层压力。烃岩源由于其岩性致密, 成岩压实过程中排液不畅普遍造成异常地层压力现象, 从而保持异常高压。对于连续厚度巨大的烃岩源尤其如此。另外, 干酪根热降解生烃也是产生异常高压的原因之一。同时, 对于厚度适中、排液通畅的烃岩源应为正常压力。

（二）初次运移的机制

【1】初次运移的动力和阻力

1. 初次运移的动力

驱使油气从烃源岩向运载层中运移的动力主要有压力、构造应力、分子扩散力和浮力。

( 1 ) 压力

初次运移作为动力的压力又包括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。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。在实际的砂泥岩互层剖面中, 在相同负荷下泥岩比砂岩产生的瞬时剩余压力大, 因而流体排出的方向总是由泥岩到砂岩。砂岩在压实过程中排出的流体, 只能与泥岩排出的压实流体一起沿砂层侧向运移。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

绝对精致

烃源岩在经历了一定程度的压实以后, 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。实际上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。异常压力的形成与排液释放具有幕式特征，周而复始直到欠压实和异常压力消失为止。由欠压实产生的异常压力, 在强度上比正常压实过程中产生的剩余压力要大得多。

在连续沉降的盆地中, 异常高压力是初次运移最重要、最有效的动力。此外, 在欠压实形成的异常高压基础上, 烃源岩中的生烃、水热和蒙脱石脱水等作用又能使流体的异常高压进一步加强。

C. 渗透压力

渗透作用就是低盐度溶液中的水(溶剂) , 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。渗透作用对油气运移特别是游离相的运移只是一个起间接作用的动力因素。

D. 毛细管压力

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。两侧的毛细管压力差指向运载层，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。

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 ) 构造应力

构造应力通常是指导致地壳发生构造运动的地应力,，主要是水平( 横向) 的构造应力。构造应力之所以是初次运移的动力, 是因为烃源岩孔隙度和流体压力的变化, 不仅可以由上覆岩石的负荷应力所产生, 也可以由水平的构造应力所引起, 而大多是两种应力叠加的结果。但当水平的构造应力大于垂直的负荷应力时, 最大主应力则为水平方向, 流体将沿最小主应力方向流动。水平的构造应力对岩石的作用也可以理解为侧向的压实, 所以沿侧向的初次运移效率会更高。在构造应力作用下同样可以使岩石变得很致密而导致封闭, 并产生流体的异常高压同样可以使初次运移呈幕式进行。

( 3 ) 分子扩散力

扩散作用是指由于浓度差而产生的分子扩散。地下岩石的孔喉细小、形状复杂且大多为水所占据。因此烃源岩中的烃类主要是在微孔水介质中进行扩散, 烃类的扩散方向由烃源岩指向四周围岩, 与初次运移的方向一致, 因此它是初次运移的一种动力, 尤其是气态烃的分子扩散具有更重要的意义。

1 ) 虽然扩散作用在烃类物质运移方面的效率比较低, 但只要有浓度差存在, 扩散作用就无时无刻不在发生。

2 ) 扩散流( 分子流) 与渗流( 体积流) 在地下孔隙空间中可以相互转换, 各显其能地进行初次运移。

( 4 ) 浮力

浮力在初次运移中只是一种辅助的动力。一方面是浮力在烃源岩细小的微毛细管孔隙中, 相对于油气与岩石分子间的作用力和毛细管阻力来说其作用力是很小的; 另一方面是在烃源岩复杂的孔隙结构中, 油气很难连结成足够的长( 高) 度以产生足够的浮力进行初次运移。所以, 在初次运移中一般较少考虑浮力, 但在烃源岩局部较大的毛细管孔隙或构造裂隙中, 浮力的作用还是存在的, 仍是油气以游离相方式向上或向上倾方向排烃的一种动力。

2. 初次运移的阻力

( 1 ) 分子间的吸着力

油气分子与烃源岩矿物表面分子间的吸着力包括吸收、化学吸附和物理吸附三个层次上的分子作用力。这三个层次上的分子吸着力多是过渡存在, 其结合强度由里到外逐渐减弱。吸着力是阻碍初次运移造成烃源岩排烃率低下的主要原因。

( 2 ) 毛细管阻力

除去吸着的烃类以外, 进入孔隙空间中的烃类要以游离相进行初次运移还必须克服巨大的毛细管阻力。

( 3 ) 油气的浮力

当烃源岩向下或向下倾方向以游离相排烃时, 还要克服油气的浮力。尽管与上述两种力相比浮力比较小, 一般说只要能克服毛细管阻力, 浮力自然也就不成问题了。但浮力总还是初次运移向下排烃时客观存在的一种阻力, 特别是当向下运移距离较大时, 仍是一种不可忽视的阻力。

【2】初次运移的相态及演变

初次运移的相态：是指油气在地下发生运移时的物理相态, 是初次运移核心问题。关于石油初次运移的相态主要有水溶相、连续油相、气溶相和扩散相。天然气初次运移的相态主要有水溶相、油溶相、连续气相和扩散相。

绝对精致

在常温下油气在水中的溶解度很低, 不同烃溶解度的大小顺序是: 芳香烃> 环烷控>烷烃, 同族烃中分子越小越易溶 , 因此, 天 …… 此处隐藏：3458字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……