1、第三章 流體勢研究方法 第一節 基本概念 1 靜巖壓力（lithostatic pressure）概念：靜巖壓力是指由上覆沉積物的基質和孔隙空間流體的總重量所引起的壓力，也可稱作上覆巖層壓力。 靜巖壓力隨上覆沉積物的增厚而加大，通常用pr=+p來表示。即：靜巖壓力(pr)等于顆粒產生的有效壓力()與孔隙流體產生的流體壓力(p)之和。 計算公式：pr=Hrg式中 pr靜巖壓力 H上覆沉積物的厚度 r上覆沉積物的平均總體密度 g重力加速度2 靜巖壓力梯度概念：靜巖壓力梯度指當上覆沉積物每增加單位厚度時所增加的壓力，用 Pa/m 表示。 若上覆沉積物的平均總體密度為2.3103Kg/m3，則靜巖壓力

2、梯度為2.3104Pa/m。3 靜水壓力（hydrostatic pressure） 概念：靜水壓力是指由靜水柱重量所引起的壓力。石油地質學中靜水壓力通常的含義是由“在地層連通孔隙中的水柱所產生的壓力”。 計算公式：pw=Hwg式中 pw靜水壓力 H水覆水柱的高度 w水的密度 g重力加速度單位：帕斯卡(Pa) 或常用兆帕(MPa) 4 靜水壓力梯度 概念：靜水壓力梯度是指當上覆水柱增加單位高度時所增加的壓力，通常也用每增加 1m水柱高時增加的壓力，用Pa/m 單位表示。 若取水的密度取1103Kg/m3，則靜水壓力梯度約為0.1105Pa/m。 概念：地層壓力是指作用于地層孔隙空間里的流體上的

3、壓力，又稱孔隙流體壓力,或稱孔隙壓力 如果孔隙中流體是水，則正常的地層壓力等于靜水壓力值。5 地層壓力（formation pressure）（1大氣壓105Pa帕） （1MPa 兆帕106Pa）6 異常地層壓力（abnormal pressure）概念：異常地層壓力是指高于或低于靜水壓力值的地層壓力.異常高壓（surpressure）：高于靜水壓力值的地層壓力. 最初人們是從防止鉆井事故的角度出發來研究異常壓力的，并常常把它看作是一種偶然的和特殊的地質現象。后來，發現含油氣層與異常高壓層在剖面上常有一定的關系，從而引起人們極大的注意。異常高壓是普遍的現象。異常低壓（subpressure）：

4、低于靜水壓力值的地層壓力.壓力深度靜水壓力7、壓力系數壓力系是地層壓力與靜水壓力之比Cp=P地/Pw正常壓力：如果地下某一深度的地層壓力等于(或接近）該深度的靜水壓力，則稱該地層具有正常地層壓力異常壓力：8.水動力（1）水動力的概念靜水壓力狀態：地層水不流動，沒有水動力。ABCDH1H2靜水壓面（2）折算壓力：是指測點相對于某基準面的壓力。在數值上等于測壓面到基準面的水柱所產生的壓力。 某點相對于某基準面的高程為Z（基準面位于測點之上Z取負號，位于測點之下Z取正號）。基準面ZP=P+Zwg=Hwg+Zwg（HZ）wg 無論各點的絕對地層壓力如何，水的流動方向總是從折算壓力高向折算壓力低的方向流

5、動。而不管其地層壓力如何.折算壓力可以用折算水頭表示，h= H + ZZ水動力：連通儲層兩點之間剩余壓力的差值 （壓力梯度） 各點的剩余壓力不相等，地層水將發生流動動水壓力狀態：第二節 地下流體勢 M.K.Hubbert(1940，1953)最早把流體勢概念引入石油地質學 W.A.England(1987)對Hubbert流體勢的概念進行了完善 單位物質所具有的總機械能稱為勢。 對于流體來講，就是流體勢 Hubbert勢質量勢England勢體積勢 一、流體勢的概念1Hubbert勢（質量勢）單位質量的流體相對于基準面所具有的總機械能g重力加速度，9.81m/s；z測點相對于基準面的距離，m；

6、（基準面以上為正）p測點孔隙壓力，Pa；流體密度，kg/m3，v流速，m/s。式中：流體勢，J/kg；第一項：重力勢能反映重力的影響，相當于將單位質量流體從基準面移至高程Z處克服重力所做的功；第二項：彈性勢能-反映壓力的影響，相當于將單位質量流體從壓力為零（表測壓力值）處移至壓力為P處克服壓力（彈性力）所做的功，考慮到氣體的可壓縮性帶了積分號；第三項：動能反映流體流速影響，是單位質量流體在流速為V時所具有的動能 Z-測點距基準面的距離（m）（正負）P-測點的孔隙流體壓力（Pa）r-測點儲層的孔隙喉道半徑（m）地表水勢：油勢：氣勢：水頭：測壓水頭是測點高程與測點的靜水柱高度（測點至測壓面的高差）

7、之和 式中分W、O、G- 分別為水勢、油勢和氣勢，J/Kg或m2/s2； W、O、G-分別為水、油、氣密度，Kg/m3；其它符號意義同前。 很顯然，水頭hw與水勢W之間為線性正比關系W=ghw。水頭越高，水勢越大。因而，水頭也常用來判別地層水流動方向。 M.K.Hubbert的流體勢概念已被廣泛引用，成為人們研究油氣運移規律的基礎理論。但是Hubbert所定義的流體勢主要考慮了流體的位能和壓能，也即主要考慮了作用在流體上的兩種作用力重力和彈性力。沒有考慮油氣在地下孔隙地層中運動時非常重要的另一種作用力毛細管力。因而，用Hubbert的水勢概念研究地下水運動規律合適。 用由此水勢概念引出的油勢、

8、氣勢概念研究油氣運移問題時，必須把“油勢”或“氣勢”與“毛細管壓力”結合起來討論，顯然這對定量研究油氣運移問題是不方便的。2England勢（體積勢）單位體積的流體相對于基準面所具有的總機械能式中： 流體勢，J/m3；兩相界面張力，N/m；毛細管半徑，m。 第一項：重力勢能反應重力（浮力）的影響第二項：彈性勢能-反映壓力的影響第三項：界面勢能（毛細管壓力）反映毛細管力的影響 水勢：油勢：氣勢：hW折算壓力折算壓力：測點的實際壓力再加上測點到基準面的水柱壓力，或者從測勢面到基準面的水柱壓力。 一般來說，作用在地下流體上的力主要有重力、彈性力、界面張力、慣性力、粘滯力等。其中慣性力和粘滯力與流體的

9、運動速度有關。對地下油氣水的自然流動過程來說，流速很小。在這種特定的地質問題中，影響地層孔隙流體流動的主要是重力、彈性力和界面力三種作用力。England的流體勢公式中包括了這三種作用力的作用效果，因而用來研究油氣運聚問題是合適的。 比如，儲集層和蓋層之間位能和壓能相近，但蓋層比儲集層毛細管半徑小得多，因而蓋層的界面勢能比儲集層大許多，蓋層相對儲集層來說成為烴（油或氣）相高勢區，故可以阻止油氣繼續運移，成為油氣運移的遮擋層。 Hubbert的油、氣勢公式計算，只考慮位能和壓能，從烴（油或氣）勢分布上就看不出蓋層對油氣的遮擋能力；若蓋層中無異常高壓的話，蓋層的烴勢還小于儲集層的烴勢。對比說明，用

10、England的流體勢概念討論油氣運聚問題更方便些。二、流體勢與油氣運移1.靜水壓力條件A點的壓力：PA=A點的水勢：B點的水勢：C點的水勢：靜水壓力條件下，水勢處處相等，水不流動B點的油勢：A點的油勢：=C點的油勢：靜水壓力條件下，油勢下大上小， 油氣從深部向淺部運移2.動水壓力條件二、流體勢與油氣運移A點的水勢：B點的水勢：C點的水勢：在動水壓力條件下，地層水的流動方向只與水勢的高低有關，而與地層絕對壓力的高低無關。2.動水壓力條件二、流體勢與油氣運移油勢差：在動水壓力條件下，石油的運移方向取決于水動力與石油上浮力的大小三、流體勢的計算:壓汞數據壓力測試數據分層數據構造圖計算流體勢常用公式

11、=gZP（未考慮毛細管力）式中： 該點的流體勢（J/Kg）， Z該點相對于基準面（高程為0m）的高程（m） P該點的流體壓力（Pa） 流體密度（Kg/m3） g重力加速（m/s2） 注：流體壓力單位也可用MPa 1MPa=1106 Pa根據地質特征確定勢分析的目的層（可以砂巖儲集層，不整合面等）求取目的層頂面的Z、P等參數，代入上式計算目的層的流體 勢值（分別用o、g、w）表示油勢、氣勢、水勢）編制流體勢平面等值線圖分析流體的空間分布特征，進而分析流體運移和聚集的規律性流體勢分析步驟難點現今流體勢計算需要資料：1.井的分層數據2.測壓數據（地層壓力測試）3.區域地質資料：該地區的流體密度=gZ

12、P=gZPhCAB注：h為B層的底井如基準面選擇地表Z=-hZ的選取=gZPP的選取地層測試資料或試油數據里的靜壓數據恢復某一時期流體勢需要資料及計算步驟與現今流體勢計算方法不同的是所用的Z值是古埋深所用的P值是古壓力1.古埋深2.古壓力現今厚度剝去3層再剝去2層3層沉積末期1.恢復古埋深的方法回剝法層層回剝恢復古埋深式中,Pf為地層壓力,Pa；Pov為上覆負荷,Pa,與古埋深有關；Vint為地層層速度,m/s；Vmxp為地層中剛性顆粒的速度,m/s；Vmnp為孔隙流體速度,m/s。由于Vmxp和Vmnp相對于Vint的變化比較小,可以視為常數。645總的計算公式2.古地層壓力的恢復公式劉震等

13、1993年提出的“改進的Fillippone公式”模型計算古地層壓力Vint為地層層速度Pov為上覆負荷式中：(z)為任意埋深地層密度H為計算點埋深值;然后將計算點相應地層年代、埋深值所確定的孔隙度值代入時間平均方程(公式5),求取地層速度值;最后應用公式(4)即可計算出其地史時期的古流體壓力。6計算時,首先選取研究區井的地層密度測井數據,分區擬合出研究區的地層密度隨埋深的變化曲線(圖1),并將其代入上覆地層壓力計算公式,求得地層的地靜壓力,即:2.古地層壓力的恢復Pov求取方法2.古地層壓力的恢復古孔隙度恢復方法某地區孔隙度與深度擬合曲線古埋深得到就能算出古孔隙度式中,(z,t)是任意埋深、

14、任意時間的巖石孔隙度,%;A、B、C和D為經驗系數,可以將機械壓實作用以外的其它成巖作用對孔隙度的改變都歸結在這4個經驗系數上。目前,許多人認為巖石孔隙度僅僅是受埋深控制的單變量函數,即第3節 流體勢與油氣的運移與聚集 流體運移方向:垂直于等勢線從高勢區流向低勢區有利的聚集區:低勢閉合區匯聚流指向區運移流線型式一、油氣運移型式種馬場高勢帶南部高勢帶博南低勢帶北部低勢區1、運聚單元 所謂油氣運聚單元，就是具有相似油氣運移聚集特征的相對地質單元。油氣運聚單元以油氣聚集帶（包含二級構造帶、巖性帶、地層尖滅帶、超覆帶等）為核心，并包含為該油氣聚集帶提供油氣源的有效烴源巖體。 二、油氣運聚單元（成藏體系

15、）2、運聚單元劃分 分隔槽理論是指從源巖中排出的油氣在儲層中的運移方向受蓋層底面的形態控制，而不是受源巖的供烴中心所在的位置控制 區域蓋層分隔槽控制油氣運移方向和劃分油氣成藏體系地質概念模型A 分隔槽向供烴中心左側偏移，油氣趨向右側運聚；B 分隔槽向供烴中心右側偏移，油氣趨向于向左側運聚。 運聚單元邊界的劃分是在含油氣系統研究的基礎上實現。首先作出有效烴源巖大量生排烴期有效烴源巖層系頂面（儲層底面）的流體勢圖，研究油氣疏導體系的分布；在流體勢圖上根據高勢面的分布劃出油氣運移分割槽；以分割槽為邊界并考慮油氣疏導體系的分布確定出油氣運聚單元的邊界。 遼河坳陷是一個具有多油品性質、多油氣藏類型、多套含油層系、地質情況復雜多樣的大型復式油氣區。由三個凸起和三個凹陷構成。面積：12400（7013）km2二維地震: 60482km三維地震: 9487km2完鉆探井: 2555口探明石油儲量: 20.43億噸探明天然氣:1800.5億方原油產量: 1248萬噸工區概根據實際資料采集情況以及遼河西部凹陷地質條件分析，遼河西部凹陷成藏的關鍵時期分別為沙三段沉積末期和東營組沉積末期，因此主要恢復沙四底部到沙三段沉積末期的流體勢，以及沙三底部恢復到東營末期