油气资源评价原理及方法
2020-01-17 · 技术研发知识服务融合发展。
1.研究思路
应用承接盆地与目标区带研究的含油气系统理论,根据动态分析、重点解剖,理论与实践相结合,研究油气从生成到成藏的整个过程,力图提供更准确更可信的资源评价结果(图4-4-1)。
图4-4-1 油气资源评价研究流程图
模拟计算从地质埋藏史分析入手,进行地层回剥和岩石压实模拟,同时结合岩石物性的演化规律和物性间的相互关系,重建物性随地质时代的变迁、埋深的加大、地层温度的升高、烃源岩油气的生成、地层流体的运移演化过程。在这个演化过程中,由于岩石物性差异、流体运移速度差异、岩石孔隙和渗透率演化的差异、温度场的差异、断层活动、流体本身的性质等,会出现欠压实和超压现象,从而形成流体有选择性的流动,出现流体势的变化,它是油气运移和聚集动态过程的一个体现。因此,围绕流体势演化建立岩石模型、压实方程、温度场演化模型、生烃模型、三维三相流体运移方程等,模拟出不同地质时期不同地层超压、地层压力、温度,再来计算古今流体势,划分油气运聚单元,确定含油气系统边界。资源评价采用成因法,在盆地模拟基础上,通过对生排烃和运聚、保存条件的研究,估算油气资源量。
2.软件介绍
Platte River Association(美国)开发的Basin Mod 1D、2D、View、Flow、Risk等盆地模拟系列软件目前在国外应用极广,能将孔、渗、运、聚、热演化等的计算有机结合起来,另外,考虑了断层的渗透性,聚集模型能很好地模拟出油气聚集带,图形功能较强。本书主要采用Basin Mod 1D、2D、View(图4-4-2~图4-4-4)。
图4-4-2 盆地模拟过程图
图4-4-3 盆地模拟工作流程图
图4-4-4 二维盆地模拟计算流程图
3.生烃压力与排烃作用模拟方法
(1)生烃压力模拟
生烃压力是生烃史模拟中的一个关键概念。因为不同成分在密度上的差异,当干酪根降解为油、气及残余物时,其结果是孔隙压力明显增加,可引起油气的快速排出和岩石破碎;另一方面,这种生烃压力也可能影响后续沉积的流体流动/压实过程。
水、油、气的密度受温度及孔隙压力的影响。干酪根的密度取决于其组分,与其成熟度也有关。根据模型的物理处理,当干酪根转变为油气时,孔隙度将增加。
孔隙变化=降解的干酪根体积-残余物体积
假设残余物保持为固态,水及生成的油气占据新形成的孔隙。在这种新的孔隙中,油气水的压力近似地等于总的孔隙压力。如果孔隙压力超过破裂极限,那么物质(油、气、水)将从孔隙中及时排出,以使孔隙压力将不会超过破裂门限。孔隙度、温度、静岩压力及干酪根降解程度决定压力的大小。
在干酪根降解过程中,在∆t时间内,体积变化等于:
∆V=mo/ρo+mg/ρg+mr/ρr–mk/ρk (4-4-1)
式中:∆V为体积变化;m为质量;ρ为密度;下标o、g、r、k各指油、气、残余物、干酪根。
在计算中,密度为温度及孔隙压力的函数,干酪根的密度与成熟度有关,成熟度愈高,密度愈大。
式(4-4-1)可写成:
∆V=(Vo/ρo+Vg/ρg+Vr/ρr)∆t–(Vo+Vg+Vr)/ρk∆t (4-4-2)
式中:V指生成油气水的速率;∆t为时间段。
新的孔隙由下式计算:
φ=φold+∆φ (4-4-3)
式中φold为生烃前孔隙;∆φ为由于生烃而增加的孔隙。
亦可写作:
φ=φold+mk/ρk–mr/ρr (4-4-4)
因此由于产生流体(油)而生成压力为:
∆pL=(1/cp)·(∆ρL/ρL)/(1+∆ρL/ρL)(4-4-5)
其中cp为液体压缩系数。
由于生气产生的压力为:
∆Pg=(1/2)·fg·∆Ng·kk·T (4-4-6)
式中:fg为气体分子自由度;Ng为气体密度;Kk为BoltzMann常数(1.38E-16erg/k);T为温度。
因而总生烃压为:
P生烃=∆PL+∆Pg(4-4-7)
(2)排烃模拟
1)排出系数。对于石油,可以假定骨架不可压缩性、含油饱和度在排油前后一致,有
V0=(1–φ0)=V(1–φ) (4-4-8)
华北前古近系油气资源战略调查与评价
式中:∆V 为排出的流体体积;Cex 为烃源岩的排出系数,小数;φ0为烃源岩在生油开始后的某时刻(压实前)的孔隙度,小数;φ0为烃源岩在上述该时刻后任一时刻(压实后)的孔隙度,小数;V0烃源岩在生油开始后的某时刻(压实前)的体积,小数;V0为烃源岩在上述该时刻后任一时刻(压实后)的体积,小数。
排出系数史如下:
华北前古近系油气资源战略调查与评价
k=2,3,…,直到今天
式中:Cexi在埋藏时间
而对于天然气,则应考虑排烃前后烃源岩的压力、含气饱和度。
2)排烃强度。计算单井某烃源岩的排烃强度公式为
华北前古近系油气资源战略调查与评价
k=2,3,…,直到今天
式中:Eex1在埋藏时间
3)流体势计算。哈伯特(Hubbert,1953)最早把流体势的概念引入石油地质学,认为地下流体的渗流是一个机械运动的过程,将地下单位质量流体所具有的总机械能定义为流体势,并用下式表示:
华北前古近系油气资源战略调查与评价
式中:φ为流体势,J/kg;g为重力加速度,m/s2;z为相对于基准面的海拔高程,m;P为地层流体压力,Pa;e为孔隙流体密度,kg/m3;q为流体的流速,m/s。
gz表示由重力引起的位能;
φw=gz+P/ew (4-4-15)
φo=gz+P/eo (4-4-16)
φg=gz+P/eg (4-4-17)
油气在亲水介质中运移还受毛细管力(2б/r)的影响,因此油势和气势应写为:
φo=gz+P/eo±2б/r,此处б为油水界的张力; (4-4-18)
φg=gz+P/eg±2б/r,此处б为气水界的张力。 (4-4-19)
式中:毛细管力+号代表流体由细孔隙进入粗孔隙时毛细管力为附加动力;-号代表流体由粗孔隙进入细孔隙时毛细管力为阻力。但流体势分析主要是判断流体(油、气、水)运移的方向,如流动中各质点都不考虑毛细管力,定性上说并不影响流体运移的大方向。为简化流体势分析,目前仍按式(4-4-15)、(4-4-16)和(4-4-17)计算。
2024-10-28 广告