地质过程中的定量方法与计算技术_排烃史

排烃史排油史排气史排烃史模型的功能重建油气盆地的排烃量史和排烃流线史，即油气初次运移史。排烃史原始运移初次运移（排烃）二次运移油气运移排烃史排烃史初次运移相态初次运移动力初次运移史排烃史石油运移相态水溶相运移油相运移气溶（载）相运移扩散相运移水溶相运移模式简述1903年Admas提出了水溶相的观点。主要依据是：在清水的生油层中，呈单相流动的水只存在水分子之间的内摩擦阻力而不存在毛细管力。当驱动力存在时，水溶液可以沿细小的空隙喉道运移。问题：1、水源方面的问题（烃类生成深度与该深度的孔隙水的矛盾）2、溶解度问题（烃类在水中的溶解度很低，一般10g/L）3、化学成分问题（溶解度大的轻烃在储层中却较少的矛盾）其它几种主要观点：1、深盆热水垂直运移模式（Price,1976,1980）2、呈胶粒溶液运移模式（Baker,1967;Cordel,1973）3、压实盆地中烃类的溶解-出溶运移模式（Bonham,1980）游离相（独立相或油相）运移模式简述60年代，干酪根热降解晚期成油论确立以后，越来越多的人认为连续油相是石油初次运移的重要相态。原因：因为只有这种运移相态才能在数量上满足物质平衡的要求。方式：连续油相运移模式和甲烷-微裂隙运移模式。干酪根油水成熟成熟早期未成熟生油门限无机物埋深电阻率排烃史石油初次运移动力水溶相运移的动力上覆沉积负荷——瞬时剩余地层压力油相运移的动力异常地层压力扩散相运移的动力有机质网络中沥青分子浓度差、扩散活化能气溶（载）相运移的动力浮力、异常地层压力、扩散作用力排烃史排油临界饱和度Hunt(1961,1979)0.2-0.9%Philip(1965)0.25%Tissot(1971)0.1-0.9%Dickey(1975)1.0-20%Brooks(1977)0.1-0.9%Momper(1978)0.08-0.08%Ungerer(1987)20%陈发景等(1986)1%排烃史排油史计算排油驱动力临界饱和度{压实排油压差排油排油时间排油量油相运移模式适用于正常岩石的地层，即孔隙度-深度曲线正常的地区适应于砂泥岩交错的地层排烃史压实排油法V0(1-0)=V(1-)V0=V(1-)/(1-0)V=V0-VCex=V/V=V/[V00]=(0-)/[(1-)0]骨架不变原理排液量=源岩体积的缩小量排出系数：排除的流体体积与压实前的孔隙体积之比。V=V0-V0(1-0)/(1-)=V0(0-)/(1-)Cex1=0,当t1时Cexk=(k-1-k)/[(1-k)k-1],当tk时根据埋藏史可以导出排除系数史如下：Cex1：在埋藏时间t1时（=0）生油层的排除系数Cexk：在埋藏时间tk时生油层的排除系数k-1：在埋藏时间tk-1时生油层的孔隙度k：在埋藏时间tk时生油层的孔隙度压实排油法S0k：在埋藏时间tk时的排油饱和度hk：在埋藏时间tk时刻成熟生油岩的厚度，mEexk-1：在埋藏时间tk-1时生油层的排油强度，t/km2E0k：在埋藏时间tk时生油层的生油强度，t/km20：油的密度,t/km3100011)()(okkexkokokhEES排烃史压实排油法排油强度生油层tk时排油强度kkkkkkexooexexexexCEEEEEE)(11100时当时当oirooiroSSSSkk生油层运移临界饱和度生油层tk时临界饱和度排烃史压差排油法砂泥岩交错的地层；大套纯泥岩层。适用条件：计算某井某生油层的排油强度公式：Eex：生油层的排油强度，t/km2E0：生油层的生油强度，t/km2Cex：生油层的排油系数exoexCEE：生油层的砂岩含量：生油层的泥岩含量：生油层进入门限时泥岩孔隙度：生油层进入门限时砂岩孔隙度：生油层进入门限后任意时刻时砂岩孔隙度：生油层进入门限后任意时刻时泥岩孔隙度：生油层进入门限后任意时刻时含油饱和度)])([(])()([ocscmssmmossmmcsmcscsmexSPPPPSPPPPPCsmssmomsccmsSPPsm排出系数推导的假设条件：1生油层进入生油门限之前，全部孔隙为水充满；2生油层进入生油门限之后，干酪根降解生成的油除少量吸附在干酪根表面外，绝大部分都进入生油层孔隙中；3在沉积埋藏过程中，生油岩孔隙与砂岩孔隙之间存在着动态平衡。计算生油门限之后任意时刻的排除系数时，均假设该时刻以前生油岩与砂岩之间相对封闭，没有发生过排油，直到该时刻这种封闭状态才打破，并发生由生油岩向砂岩方向的排油。1进入生油门限时进入生油门限时即：泥岩孔隙压力与砂岩孔隙压力静态平衡则：泥岩孔隙与砂岩孔隙中水的质量分别为：生油层进入生油门限时泥岩孔隙水的质量：生油层进入生油门限时砂岩孔隙水的质量：生油层进入生油门限时的孔隙压力pc与泥岩孔隙水密度、砂岩孔隙水密之间的关系，假设这两种关系因子R相等。smccppcccPPPsm记为将,RPpMRPpMssmmcscccmccRMMsmcc2进入生油门限后进入生油门限以后任意一刻，泥岩孔隙中的液体的质量为Mcm+Moil,,而砂岩孔隙中的水仍为Mcs（基于一次排油的假设）。这时，砂岩和泥岩的孔隙压力分别为：pm：生油层进入生油门限后任意时刻泥岩的孔隙压力Moil：生油层进入生油门限后任意时刻砂岩的孔隙压力ps：至生油层进入生油门限后任意时刻所生成的全部油的质量)()()(RPMpRPMMpsscsmmoilcmsm2进入生油门限后由于pmps,泥岩中的液体将有一部分排除而进入砂岩。假设派液后的泥岩的孔隙压力为p，则泥岩排除后剩余的质量M为：M=pPmmR因此，生油层的排出系数为：)()(oilcoilcexMMMMMCmm将以上公式代入上式划简的：mmmmmmmmmmexPpPppRpPRpPRPpC1)()(排液后泥岩的孔隙压力2进入生油门限后另外，还可从排液之后泥岩和砂岩的孔隙压力达到平衡的角度出发，给出p的表达式：RPPMMMpssmmcoilcsm)()(假设泥岩排出后生油层的含油饱和度为So，则总孔隙度中的由于水的比例为:))(()(oilcssmmmmcoilcexMMPPPMMMCmsm1)(:ooSS1)(:ooSS1即可将Moil写为：由上式可得:ooccoilSSMMMsm1)(ococoocccoilcSMSMSSMMMMMsmsmmm11)(最后得：即又有：occococccoilcSMMSMSMMMMMsmsmssm11))(()(smsmcocssmmccmmexMSMPPMMPC1排烃史排气史水溶相油溶相游离相扩散相天然气的运移相态：排烃史排气史天然气物质平衡运移原理Q排=Q生-(Q吸+Q溶)=Q生-(Q吸+Q油溶+Q水溶)Q吸+Q油溶+Q水溶=排烃史天然气在水中的溶解规律温度对天然气溶解度的影响液体气体在液面上的气体溶解的气体原因：在封闭容器中，存在于液体表面上的气体分子，随时在轰击液体表面并不断溶解于液体当中，其溶解速度与该气体的分子压力成正比。已进入处于液体的气体分子，照例也随时处于运动当中，从溶液的表面飞向外面。当压力一定时，会处于动态的平衡，一旦压力改变就会打破平衡，而建立在新的压力之下的新平衡。排烃史天然气在水中的溶解规律压力对天然气溶解度的影响排烃史天然气在水中的溶解规律矿化度对天然气溶解度的影响排烃史水溶解气量计算天然气在纯水中的溶解度=0.1781[A+B(145.038p)+C(145.038p)1.96]式中：p——地层压力；T——烃源岩的地层水地温；A,B,C——与温度有关的系数，表达式如下：A=2.12+0.00345(1.8T+32)-0.0000359(1.8T+32)2B=0.0107-0.0000526(1.8T+32)+1.48*10-7(1.8T+32)2C=-8.75*10-7+3.9*10-9(1.8T+32)-1.02*10-11(1.8T+32)2swR'Sc=1-[0.0753-0.000173(1.8T+32)]r盐式中：T——烃源岩的地层水地温；r盐——地层水的含盐度，%。含盐度校正，校正系数：该公式是经验公式，具有较高的可靠性。天然气在地层水中溶解度Rsw=0.1781[A+B(145.038p)+C(145.038p)1.96]=1-[0.0753-0.000173(1.8T+32)]r盐式中：p——地层压力；T——烃源岩的地层水地温；A,B,C——与温度有关的系数r盐——地层水的含盐度，%。A=2.12+0.00345(1.8T+32)-0.0000359(1.8T+32)2B=0.0107-0.0000526(1.8T+32)+1.48*10-7(1.8T+32)2C=-8.75*10-7+3.9*10-9(1.8T+32)-1.02*10-11(1.8T+32)2cswswSRR'swR'cS排烃史天然气在烃源岩中的水溶解气量计算=0.1781[A+B(145.038p)+C(145.038p)1.96]=1-[0.0753-0.000173(1.8T+32)]r盐式中：p——地层压力；T——烃源岩的地层水地温；A,B,C——与温度有关的系数r盐——地层水的含盐度，%。A=2.12+0.00345(1.8T+32)-0.0000359(1.8T+32)2B=0.0107-0.0000526(1.8T+32)+1.48*10-7(1.8T+32)2C=-8.75*10-7+3.9*10-9(1.8T+32)-1.02*10-11(1.8T+32)2cswswswwSRRRV'天然气水溶解气量cswSR'深度(m)溶解度，m3/m3100040004.42天然气水溶解度史恢复实例大民屯凹陷某井沙四段烃源岩层天然气水溶解度恢复史实例（示意图）排烃史天然气在油中的溶解规律天然气在油中的溶解度比在水中大10倍天然气在轻油中的溶解度比在重油中大湿气比干气更易溶于石油中纯气比含氮气更易溶于石油中排烃史油溶解气量计算])([osEERE排油生油油溶残余溶解气量oosgssoBR)(原油体积系数排烃史烃源岩对天然气的吸附作用q——吸附量；——吸附常数；x——浓度。xq排烃史烃源岩对天然气的吸附作用蒙脱石——高岭石——石灰岩——砂岩大小不同岩石吸附气能力同一岩石对不同气体的吸附气能力大小CO--CO2--C2H10--C3H8--C2H6--CH4--N2--H2排烃史烃源岩吸附气量计算庞雄奇（1993）T——温度；p——烃源层压力；C——煤源层有机质丰度；Ro——镜质组反射率；)]exp(.)[.()](exp[)...(.ppTnpRRCEoobg145501325120498068083601202整个地层的吸附气量HEEbg610吸泥岩密度排烃史排气史计算排气量=生气量-残余水溶解气量-残余油溶解气量-烃源岩吸附气量谢谢2排烃数学模型2．1生、排烃质量守恒方程根据质量守恒原理，在t时间内，烃源岩的生烃量减去压实排烃量（包括烃相和水溶相）、扩散排烃量、微裂缝排烃量应该等于烃源岩中排烃残余变化量：(QS)t+t－(QS)t－(Qh+RSWQW)·t－QK·t-QL·t=[AH(Shh+RSWSWW]t+t－[AH(Shh+RSWSWW)]