Question

油气聚集机制

Answer 1

油气聚集从动力学上可分为势差或压差作用下的浮力 － 水动力机制和浓度差或盐度差作用下的渗透力 － 扩散力机制。

( 一) 浮力 － 水动力机理

它是油气在圈闭中聚集的主要动力学机制，包括渗滤和排替两个主要的作用 ( 机理) 。游离烃和含烃水流在浮力和水动力作用下进入圈闭后，由于亲水的物性封闭盖层一般对水不起封闭作用，水就可以通过盖层继续运移，油气则因盖层的毛细管封闭而过滤下来，聚集在圈闭中并排替出同体积的孔隙水，这些水随含烃水流从盖层排出，随着油气不断地充注和水不断地排出，圈闭中的烃类逐渐富集并最终形成油气藏 ( 图 7 －7) ，这一过程主要是渗滤作用。

该机制以盖层水不封闭为前提，如果盖层是优质的膏盐岩或者是渗透率极低具压力封闭的泥质岩，则水就很难从盖层排出。这种机制主要发生在盖层只是一般物性封闭的情况下。

Chapman 等 ( 1982) 认为，泥质盖层中的流体压力一般比相邻砂质储集层中的大，因此圈闭中的水难以通过盖层。进入圈闭的油气首先是在底部聚集，随着烃类的增多逐渐形成具有一定高度的连续烃相。此时，在油水界面上油和水的压力相等，而在油水界面以上任一高度，由于密度差产生的浮力，油气的压力总比相同高度上水的压力大( 图 7 －8) ，因此产生了一个向下的流体势梯度，致使油气在圈闭中向上运移的同时把水向下排替，直到束缚水饱和度为止。随着油气不断进入圈闭，油 － 水或气 － 水界面不断向下移动，直到圈闭的溢出点高度为止，这一过程主要是排替作用。

图 7 －8 圈闭中油、水压力及含水饱和度的垂向分布( 据 Chapman 等，1982)

( 二) 渗透力 － 扩散力机制

图 7 －9 高盐度具有圈闭的功能示意图( 据李明诚，2004)

对含盐层系或致密地层中的油气聚集有重要作用。由盐度差产生的渗透压力所引起的渗透流，是使烃类相对富集的重要机制。高盐度区具有圈闭的功能，使低盐度区的水不断向它汇聚 ( 图7 － 9) ，其中烃类 ( 特别是天然气) 由于盐度增加而出溶转变为游离气。如果渗透流是向上或上倾方向，再伴随着压力的降低，那么出溶作用就更加显著并最终导致天然气的富集。盐度差不仅是产生渗透流的动力，而且往往由于地温降低或气候进一步干燥，致使地层水的含盐量达到过饱和而产生沉淀，此时还能成为好的盖层封闭其下的天然气。因此，在含盐层系中或现代盐湖区都可能有天然气的聚集。李明诚教授认为，我国柴达木盆地三湖地区第四系水溶性浅层天然气聚集即为此例。

在致密地层中虽然烃类很难发生渗流，但在烃浓度差作用下气态烃还是可以进行分子扩散的，当其遇到更致密的阻挡层时天然气就可以相对富集 ( 图 7 － 10) 。如果是扩散到具较大孔渗的部位，扩散流就可以转变为渗流能更有效地参与天然气的聚集。总之，在浓度差作用下的富集机制，对某些地质条件下 ( 如透镜体砂岩中) 的烃类聚集有重要作用。

实际上在油气聚集的过程中，上述两类动力学机制往往不能截然分开，它们可以随地质条件的变化而相互转换共同作用最终形成油气的聚集，这一过程中不同机制只有主次之分。

图 7 －10 扩散作用形成天然气的聚集示意图