初次运移的其他问题

三、初次运移的其他问题

(一)初次运移的时期

原则上说,在油气生成之后,只要具备了排烃的条件,就有可能发生初次运移。所以,油气主生成期是初次运移发生期的最早时间。要进一步确定更具体的时间,必须研究初次运移的条件和结果。

图6-17 日本秋田地区地温梯度对油气运移的影响(据青柳宏一和浅川忠,1979)

1.根据压实阶段确定

青柳宏一和浅川忠(1979)认为,早期压实阶段石油尚未生成,重结晶阶段石油难以排出(图6-17),故最重要的初次运移发生在晚期压实阶段。日本的中新世沉积石油生成温度约为100~150℃。他推测日本秋田(Akita)晚期压实阶段(也即初次运移期间)相当于埋深1300~2600m。如地温梯度为8℃/100m,则初次运移期间地温为119~223℃,超出生油温度范围,形成大油藏的可能性小,但可形成气藏;若地温梯度按3℃/100m计,则初次运移期温度为54~93℃,低于生油所需温度,只能有生物甲烷气体;若地温梯度为5℃/100m,则初次运移温度为80~145℃,这种情况下形成大油藏的可能性是很大的。青柳宏一和浅川忠实际上是考虑了有利的压实期(作为排烃期)与主生油期的匹配关系。类似的研究还有真柄钦次(1980),在此不再重复。

2.根据微裂缝形成时间确定

按照微裂缝排烃的模式,初次运移发生的时间就是微裂缝形成的时间。微裂缝形成时间可根据油气生成史、异常压力史研究确定,一般用计算机模拟来实现。不同的概念模型计算的结果有差别,一般Ro为0.5%~0.7%即可产生微裂缝而发生初次运移。

3.根据有机包裹体确定

有机包裹体是运移期油气的原始样品。通过成岩序次的研究,测定有机包裹体形成的温度,就可确定油气运移的时间及深度。

此外,根据地球化学分析,也可确定油气运移的时期和深度。

(二)初次运移的方向

初次运移的方向取决于油气初次运移的驱使因素和通道特征。前已论述,烃源岩内的孔隙压力差是最重要的驱使因素。根据烃源岩的基本特点不难理解,这个压力差的方向主要是垂向的,侧向变化居次要地位。另外,受最小应力σ3(一般为水平的)控制的断裂经通道方向也是近垂直的。所以,初次运移的方向主要是垂向的,一般情况下,以垂直向上更为重要。但实际运移方向常与生、储组合型式有关,如储集层位于烃源岩上方,则可能以向上运移为主。

(三)初次运移的距离

由于厚层泥岩的中间部分是欠压实的,其所封存的烃未及时排出,所以产生了烃源岩有效厚度问题。蒂索根据对阿尔及利亚泥盆系泥质母岩抽提物的含量及组成的分析发现,在靠近储集层烃源岩的10m左右厚度范围内,轻的、易流动的成分(如烃类)向储集层方向减少;而重的、不易流动的成分向相反方向增多(图6-18)。这表明烃源岩的初次运移排烃,是距离储集层越近的地方越优先而有效。因此,有些研究者认为,巨厚的烃源岩只有顶、底各20~30m才是有效的。然而,异常高压终归是要释放的,只是迟早而已。被封存在泥岩中部的流体,在漫长的地史中总要逐步替补泥岩顶底排出流体的位置,只是烃源岩越厚,这个替补过程越缓慢。鉴于初次运移主要是垂向运移,特别是在以微裂缝作为主要运移通道的情况下更是如此,所以特殊情况下,初次运移的距离最大极限就是烃源岩厚度。

图6-18 阿尔及利亚泥盆系页岩中抽提物的含量及组成与有机碳的比值向储集层方向的变化(据Tissot,1978)

前面提及,烃源岩中在平行层面方向干酪根分布的连续性要好些,按理油气侧向初次运移阻力应该小些,运移距离也理应长些。但目前尚未见这方面资料的报道。侧向初次运移主要发生在盆地边缘、盆地内横向岩性变化相变带以及烃源岩被断层切割部位。烃源岩受渗透性所限,估计油气侧向初次运移距离也不会很远。

图6-19 法国帕朗蒂盆地侏罗系原油与烃源岩抽提物的化合物组成(引自Barker,1979)

(四)初次运移的效率

油气从烃源岩中排出前后,在组成上有所变化。由于粘土矿物和固态有机质对烷烃的吸附程度比对芳烃强,比N、S、O化合物弱,因此,烷烃最优先排出,故石油中一般是饱和烃含量大于芳烃、芳烃含量大于N、S、O化合物(图6-19)。

油气,特别是石油,从烃源岩中排出的效率是很低的。据Hunt等人的估算,储集层中的烃量占不到烃源岩中烃的百分之一。如果考虑损失到其他地方的烃,那么经初次运移出来的烃量最多只占烃类生成总量的百分之几,不超过百分之十。

排烃程度可用排烃效率来表示。排烃效率是指烃源岩排出烃的质量与生成烃的质量百分比。排烃效率是定量评价含油气盆地的资源远景必不可少的参数。常见的计算方法可分为两类,一类是根据生烃量减残烃量求得排烃量,另一类是按照排烃模式直接计算理论排烃量。不同学者计算的结果存在很大的差别,但一般认为天然气的运移效率比石油高。