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[拼音]:youqi chuci yunyi

[英文]:primary migration of oil and gas

石油和天然气在生烃岩层中以及向邻近储集岩层中的运移,为油气运移的第一个阶段。20世纪60年代干酪根热降解晚期生油理论确立后,给初次运移带来两个严重的问题:一是生烃岩层成熟时一般已进入压实晚期,此时正常压实泥岩的孔隙很小,其视直径约为5~10毫微米,如再减去孔隙两边的吸附水层的厚度,与烃类分子的大小相差无几,油气如何从泥质岩层中运移出来;二是在亲水介质如此小的孔隙中,毛细管压力差约为6×107帕,油气如何克服这一阻力而运移。大多数学者认为生烃岩层中的异常高压力是排烃的主要动力。生烃岩层中的异常高压力主要由6个方面造成:

(1)泥质沉积欠压实作用;

(2)水热增压作用;

(3)渗透压力的作用;

(4)粘土脱水作用;

(5)岩石的胶结和重结晶作用;

(6)烃类的生成作用等。尽管如此,人们对初次运移仍存在著很多困惑不解的问题。

假说

围绕著上述问题,人们提出了各种有关初次运移机理的假说。最著名的有L.C.普赖斯(1976)的水溶液运移假说;E.G.贝克(1967)、R.J.科德尔(1973)的胶束溶液运移假说;E.E.布雷(1980)的甲烷、二氧化碳气体容载运移假说;P.A.迪基(1975)、真柄钦次(即K.马格拉,1977)的连续油相运移假说;C.巴克(1978)的孔隙中心网路运移假说;C.D.麦考利夫(1978)的干酪根网路运移假说;D.莱塔苏尔(1982)的气相扩散运移假说;S.尼格利亚(1979)的气相溶液运移假说;B.P.蒂索(1978)、H.D.赫德伯格(1980)的微裂隙运移假说。概括起来可以分为水相运移和油(气)相运移两大类。

相态

水相运移的特点是以水为载体,在亲水介质中不受毛细管阻力的限制是最省功的运移方式。但有两方面的问题:

(1)不能满足物质平衡计算的要求,例如洛杉矶盆地现已发现的石油如果都是水相运移的结果,则要求油在水中的溶解度要达到100000~150000ppm(10~15%),然而即使在200℃以上原油的实际溶解度也不过几十个ppm;

(2)石油聚集的成分与易溶于水的成分不匹配,芳烃比烷烃易溶于水,然而在聚集的石油中芳烃却不多。多数人认为,水相运移不是石油初次运移的主要方式。但是,天然气在水中的溶解度很大,水相运移可能是天然气运移的主要方式。

油(气)相运移在数量上和效率上可以满足当今发现的油气聚集。生油巖孔隙的显微观察也证明有游离相态的烃类存在。但也遇到难于解决的问题:

(1)油气在亲水介质中运移如何克服巨大的毛细管阻力;

(2)在双相(或多相)的流动中,石油如何达到临界运移饱和度。临界运移饱和度在砂岩中为20~30%,在泥岩中目前尚无测定,在生油泥岩中,可降到10%,甚至1%。

在各种初次运移的机理中,比较流行的是微裂隙运移。А.Н.斯纳尔斯基(1963)认为,当地层压力超过静水压力1.42~2.5倍时,岩石就要产生破裂。蒂索和D.H.韦尔特(1978)把岩石破裂与排烃作用联络起来,认为生油岩层在异常高压力作用下可以产生微裂隙,使具高压的孔隙流体(包括烃类)得到释放,压力降低后微裂隙关闭,这样就形成周而复始的间歇性排烃。赫德伯格(1980)进一步强调了甲烷等气体在产生微裂隙和间歇性排烃方面的作用。但是到目前为止,还没有一种机理能够解决所有的矛盾而适用于各种地质情况。看来不同情况下有不同的模式也许就是客观真实的反映。

时期和距离

初次运移的时期,一般认为是在油气大量生成或稍后的时期,通常的深度是在1500~3500米之间。油气最重要的初次运移时期在晚期压实阶段,与晚期生油阶段相对应。真柄钦次等(1977)在加拿大、日本和奈及利亚等地,利用烃类中的碳与总有机碳的比值变化来确定运移期。一般该比值有随埋深增加的趋势,其中比值突然减少的异常段,被认为是初次运移的深度(或时期)。除此之外,类异戊二烯烃/正烷烃比值等也可以作为指示运移发生深度的标志。

关于初次运移的距离,蒂索和R.佩列特(1971)根据阿尔及利亚泥盆系生油页岩的研究,发现只在靠近储集层14米范围内烃类和非烃含量才有变化,因而推测生油巖中只有距储集巖上下共28米距离内的烃才能运移出来,也就是生油巖的有效厚度为28米。这一数值是来自对某一生油页岩的研究。如果生油巖中有许多砂岩夹层或生油巖中发育裂缝,则将大大增加排烃的有效厚度。

参考书目

李明诚编著:《石油与天然气运移》,石油工业出版社,北京,1987。

真柄钦次著,陈荷立,邸世祥、汤锡元等译:《压实与流体运移》(实用石油地质学),石油工业出版社,北京,1981。(K.Magara,Compaction and Fluid Migration-Practical PetroleumGeology,Elsevier,Amsterdam,1978.)

W.H.Roberts,III,R.J.Cordelled.,ProblemsofPetro-leum Migration,AAPG Studies in Geology No.10,AAPG,Tulsa,Oklahoma,1980.

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