石油二次运移的模式及其影响因素

在静水条件下,利用填装玻璃微珠的管状玻璃管模型,观察油在饱和水的孔隙介质内的渗流规律,通过选择与运移动力直接有关的参数,观察到油在孔隙介质模型中3种不同的运移模式.根据毛管数和Bond数综合分析各个因素间的关系及其对运移模式的表征,在运移模式图上分出界线明显的3个区:平稳推进区、毛管指进区、优势路径区.认识到在输导层物性确定条件下,单纯浮力以及相对较小的驱动力是油气形成优势二次运移路径的重要因素.      

含油(气)饱和度与油(气)运移的关系

油(气)在岩层中必须达到某一门限值(临界饱和度)才开始运移的观点并不正确。在输导层中,油气运移(二次运移)的主要条件是运移动力必须大于毛细管阻力和摩擦阻力。油气运移的动力由水动力和浮力提供,均与连续油(气)相长度有关,只要连续油(气)相长度足够长,油气就能发生运移。因此,输导层中的油(气)运移与含油(气)饱和度并不存在必然关系。盖层和烃源岩层基本上是无渗透性的,油(气)要发生渗漏和运移,必须要在连续油相两端形成10MPa以上的压差,在岩层内部仅靠剩余压力是无法达到的,所以只有突发事件才能使烃源岩中的油(气)发生运移(初次运移),与油(气)饱和度没有关系。在动力压差一定、孔隙结构和润湿性不变的储层中,水驱油最后可达到一个较稳定的残余油饱和度,但改变水驱条件(动力、孔隙等),则残余油饱和度亦必然发生变化。所以,油(气)是否能够运移,取决于连续油(气)相的长度,而不由含油(气)饱和度决定。     

核磁共振成像技术分析油运移过程中含油饱和度

利用核磁共振成像技术，观察玻璃珠填装管状模型与河砂填装管状模型内油的运移过程，测量并分析油运移路径形态特征和内部含油饱和度。原始油柱内油饱和度可达83％；路径形成油沿路径运移时，油在路径内的饱和度为40％～50％；运移完成后，在没有油继续供给的条件下，原有路径收缩，宽度减小，路径内的油呈不连续状态，残余油饱和度降为20％～35％。实验装置中孔隙介质的颗粒成分对路径内的油饱和度有一定影响。图2表1参16     

油气二次运移过程中的运移效率探讨

依据前人物理实验结果进行的数学模拟发现,油气运移的模式决定了油气二次运移的效率.根据物理实验,油气运移模式分为活塞式、指进式和优势式3种形式.其中:活塞式的运移效率最低;指进式次之;优势式运移模式的运移效率最高.每种运移模式的运移效率特点是:活塞式运移模式的运移效率不随物理条件发生变化;指进式运移不受两相密度差和毛细管力大小的影响,并且运移路径含油饱和度值和运移的尺度有一定关系;优势运移模式的影响因素最多.在优势运移模式下,凡是对浮力和毛细管力大小有影响的物理条件都会影响其驱替效率.     

核磁共振成像技术在油气运移路径观察与分析中的应用

利用核磁共振成像技术观察圆管填玻璃珠物理模型内油的运移过程,对成像处理方法进行改进后,可以定量地观察和分析运移路径的形态特征及其内部的油饱和度.实验结果表明,被油占据的运移路径在整个通道内的比例取决于路径的形态,而路径内的油饱和度并非100%.在实验模型的尺度上,运移路径上的油饱和度在运移过程中可达80%以上;在运移结束后,因运移路径收缩、分离,油饱和度只占20%～0%,甚至更低.     

二次运移中含油饱和度及其损失的实验性鉴定

在石油二次运移中，准确估算油气损失对于正确评价含油气系统是极其重要的。本文利用建立在两相不混溶排驱方法基础上的实验室试验数据，讨论了油气运移通道的形成和相应的油气损失。这些实验允许我们研究运移通道的形成、非润湿性原油沿运移通道的分布，以及通过运移原油的后续脉冲研究原有运移通道的再利用。运移通道的结构型式可以用一种相态图来表征，其坐标是两个无因次数，即毛细管数和帮德数(浮力的一种度量值)。利用核磁共振(NMR)成像测量通道内残余油饱和度。在分辨率为0．4mm的条件下，已发现油气运移后通道内的平均残余油饱和度一般小于40％。运移中的油气损失是利用空间分辨率所确定的运移烃簇结构体积比乘以通道中的平均残余油饱和度估算出来的。     

石油幕式运移实验研究

在饱含水的填装玻璃微珠的玻璃板模型中注入染色煤油进行油运移模拟实验,观察孔隙介质中油形成优势运移路径的过程及在幕式油充注过程中路径的变化,取得了如下认识:第一,油运移优势路径一旦形成后,油再次运移基本是沿着原先形成的运移路径进行运移,而油运移路径的模式及其形态基本保持不变;第二,相同注入速率下油再次运移的前缘平均速率远大于第一次油运移的前缘平均速率,运移速率与注入速率基本呈正相关关系;第三,运移结束后路径收缩、油饱和度降低,但残余油仍能清晰地勾画出原运移路径时的形态。     

石油二次运移优势路径影响因素及形成动力学条件

利用物理模拟实验和基于逾渗理论的油气运聚模拟方法对石油二次运移优势路径形成影响因素进行模拟并探讨优势路径形成的动力学条件。研究表明,优势路径具有油运移前缘只沿一个或少数几个方向向上指进运移、运移路径窄及通过该路径油运移量较大的基本特征;模型颗粒表面亲水性越好、模型颗粒粒度越大、油水密度差越大、界面张力越小、孔喉直径越大、运移动力越小,油越易出现优势运移路径。系统的浮力与黏滞力竞争及毛细管力与黏滞力竞争中前者均处于优势是运移优势路径形成的动力学条件,且竞争优势越明显,油运移越易形成优势运移路径。该研究成果有助于了解和认识油气二次运移规律并为盆地尺度的油气运移模拟提供基础理论依据。图7参24     

鄂尔多斯盆地镇泾地区中生界油气二次运移动力研究

鄂尔多斯盆地西南缘镇泾地区中生界油藏具有储层致密、丰度低、储量大的特点,已钻遇的多口高产井显示出中生界具有良好的油气勘探潜力。西南缘中生界具有多个油气成藏动力系统,不同的油气成藏动力系统具有不同的二次运移动力和通道。通过埋藏史、泥岩压实曲线及物性特征等研究,认为长8段超低渗透油藏的二次运移动力为上覆烃源岩的异常压力,通道主要为渗透层;长6段特低渗透油藏的二次运移动力主要为下伏烃源岩的异常压力,局部为浮力,通道主要为裂缝,其次为渗透层;而延安组油藏的二次运移动力为浮力,通道为裂缝、不整合面和渗透层。对油气二次运移动力和通道的研究,可以更加精细追踪油气运移指向,为鄂尔多斯盆地西南缘下一步的油气勘探提供理论依据。     

石油与天然气运移研究综述

石油与天然气都是流体矿产,在岩石中的运移主要是一种地球物理作用。油气运移研究的主要问题是动力学和运动学机制,也就是运移的动力、相态、通道和数量。初次运移的动力主要是异常高压,二次运移的动力主要是浮力和流体势差。石油运移的相态主要是油相,天然气可以是水溶相、油溶相、气相和扩散相。石油以油相运移、天然气以气相运移最为有效,无需相态转变就能直接成藏。初次运移的通道主要是微裂隙。并不是所有可渗透岩石都是二次运移通道,有效运移通道和主流向是二次运移的特征。断层在活动时具通道性,活动期后的封闭与成岩作用有关,长期活动的断层是油气运移的通道。油气运移动力的积蓄与释放和通道的开启与封闭交替出现,决定了排烃和二次运移都是幕式的,从而决定了充注圈闭和成藏的幕式性,这已得到油藏地球化学研究的证实。油气幕式运移与地流体的幕式流动都与地壳的幕式构造活动相辅相成、互为因果。油气运移是发生在地质历史过程中的事件,因此其研究方法应当是动态分析和综合研究。目前油气运移研究仍存在很多理论和方法上的问题,加强基础理论的研究、总结各类盆地的运聚规律、提高计算机模拟和实验室模拟的水平,是今后油气运移研究的当务之急     

QUANTITATIVE ESTIMATES OF OIL LOSSES DURING MIGRATION, PART II: MEASUREMENT OF THE RESIDUAL OIL SATURATION IN MIGRATION PATHWAYS

Recent experimental observations have demonstrated that losses of oil in a secondary migration pathway depend largely on the characteristics of the pathway itself. Accurate assessments of the residual saturation are required to quantify losses during migration. In the present paper, the authors report on experimental procedures designed to evaluate the oil saturation at various stages of the migration/invasion process. The experiments made use of both apparatuses filled with an artificial medium composed of glass beads, and cores composed of reservoir sandstones from oilfields in NE China. The saturation of residual oil in the pathways was measured by nuclear magnetic resonance imaging.
Experiment results show that mobile oil continues to migrate in a porous medium when the supply of oil has been stopped, but that the migration pathway shrinks and may become disconnected into isolated segments. Once active migration ceases, the residual oil saturation varies significantly from location to location within a pathway, and the average residual oil saturation falls to 30∼60%, depending on grain size and composition. A porous medium composed of large grains commonly contains large pores and pore throats and thus may correlate with low residual oil saturations.     

EXPERIMENTAL VERIFICATION OF OIL SATURATION AND LOSSES DURING SECONDARY MIGRATION

Accurate estimates of losses occurring during secondary petroleum migration are of vital importance for valid petroleum systems assessments. In this paper, we discuss the development of migration pathways and the corresponding hydrocarbon losses using data from laboratory experiments based on diphasic immiscible draining processes. These experiments permitted us to study the formation of migration pathways, the distribution of non-wetting oil along these pathways, and the re-utilization of existing pathways by later pulses of migrating oil.
The configuration of a migration pathway can be characterized by a phase diagram whose coordinates are two dimensionless numbers: the capillary number and the Bond number (a measure of the buoyancy force). NMR imaging was used to measure the saturation of residual oil within the pathways. It was found that, after migration, the average residual oil saturation within a pathway was generally less than 40% at a resolution of 0.4mm. Hydrocarbon losses during migration were estimated as the product of the volumetric proportion of the migrating cluster structure, defined using this spatial resolution, multiplied by the average residual oil saturation in the pathway.     

油气二次运移数值模拟分析

通过分析物理实验和数学模拟认为,油气运移的模式是多样化的。实际地质条件的油气运移模式有3种:稳定式、指进式和优势式。不同运移模式的运移规律并不相同,用任何一种单一的油气运移数值模拟方法来描述所有的油气运移模式是不科学的。不同的运移模式对应着不同的数值模拟方法,其中逾渗方法适用于描述指进式运移和优势式运移过程,达西渗流方程适用于描述稳定式运移模式。流体势的方法同时可以用于分析3种模式下的运移,但其模拟结果只是一种定性结果。此外,数学模拟必须以详实的地质资料为基础,结合油气显示和地化资料,综合分析油气运移过程,才能确定真正的油气运移过程。     

正断裂向上和向下运聚油气作用的差异性

为了揭示正断裂在油气成藏中的作用,通过对正断裂向上和向下输导运聚油气与受其控制所形成油气藏之间关系的研究,探讨了正断裂向上和向下运聚油气作用的差异性。结果表明正断裂向上和向下运聚油气作用的差异性主要表现在以下3个方面:①二者输导油气动力和条件不同,前者输导油气动力是剩余压力差和浮力,条件是剩余压力差和浮力之和大于断层岩毛细管力;后者输导油气主要动力是超压,条件是超压大于断层岩毛细管力、浮力和地层压力差之和。②二者输导油气距离和影响因素不同,前者输导油气距离通常大于后者输导油气距离,前者主要受到距区域性盖层距离的影响,距区域性盖层的距离越大,输导油气距离越大;反之则越小。后者主要受到超压大小的影响,超压越大,输导油气距离越大;反之则越小。③二者油气富集部位不同,前者油气纵向上主要富集在区域性盖层上下附近,平面上油气主要富集在输导正断裂的上盘;后者油气纵向上主要富集在源岩附近,平面上油气主要富集在输导正断裂的下盘。     

三肇地区致密油成藏主控因素与成藏模式

针对三肇地区不同构造单元致密油藏特征及规模存在差异的问题,通过对致密油成藏条件、成藏期剩余压力、断裂分布、砂体展布和物性特征等进行分析,建立各构造单元扶余油层致密油成藏模式.研究结果表明:明水组末期致密油充注成藏的主要动力为烃源岩大规模成熟时生烃增压所形成的剩余压力;断裂+砂体构成的立体输导体作为侧向运移的重要通道,是...     

一种预测储层含油饱和度的新方法

剩余油分布预测是油田开发中、后期的主要任务之一。通过对测井资料进行解释，可以预测井区附近剩余油的分布情况，但无法预测远离井区域的剩余油的分布情况。采用时间平均方程和时移地震技术，得出了预测剩余油分布的方法。结果表明，由时间平均方程可以求得静态剩余油饱和度；将时间平均方程与时移地震相结合，可以获得动态剩余油饱和度（饱和度的变化率）。该方法符合精细地质研究的思想，为用时移地震技术预测油、水分布的动态信息提供了科学依据。