[科普中國]-運移相態(tài)

簡介

油氣運移過程中的相態(tài)。初次運移中，烴源層內(nèi)部分散有機質生成的液態(tài)烴類以呈現(xiàn)游離的連續(xù)油相、水溶相（包括真溶液與膠體溶液）、氣溶相，主要以地層水為載體，進行油—水混相與水溶相運移；氣態(tài)烴類可作氣溶相與擴散相運移。二次運移中，石油主要呈現(xiàn)連續(xù)油相或油—水混相運移；天然氣主要呈現(xiàn)油溶相、游離氣相以及水溶相運移。在一定的地質條件下，不僅天然氣可以成為溶解氣作油溶相運移，而且固態(tài)的石蠟分子也能溶于油中，成為溶解蠟，作油相運移。此外，油分子與石蠟分子還可溶解于天然氣中，形成（高蠟）凝析油氣，作氣相運移。

類型烴類運移相態(tài)包括兩類：水溶相和游離相。

水溶相是指石油、天然氣溶解于水中，并隨水一起運移，這種運移方式是直接通過水的運移或者是通過在水中的擴散作用來實現(xiàn)。溶解于水中的烴類以真溶液和膠溶液形式存在。真溶液或稱水溶液，是指石油或天然氣分子完全溶解于水中。實際上，烴類在水中的溶解度很低，一般烴類分子越大，溶解度越低。因此，天然氣在水中溶解度比石油要大。膠溶液是指溶質分散粒子直徑介于 10-9m和 10-7m之間的溶液，這些分散粒子不是單分子，而是分子聚合體。石油在水中呈膠粒(或稱膠束)方式存在(Baker，1959)。普遍認為，水溶相態(tài)是一種烴類運移相態(tài)，但并不是烴類運移的主要相態(tài)(Hunt，1979;Beau-ment等，2001)。1

游離相是指油氣呈獨立油相或氣相存在。在烴類初次和二次運移過程中，烴類以連續(xù)的游離相發(fā)生大規(guī)律的運移。烴類具有相互溶解的能力，即氣溶于油和油溶于氣的情況。天然氣在石油中的溶解度極大，特別是高壓層內(nèi)。同樣少量的液態(tài)原油也能在氣態(tài)甲烷中溶解，如凝析氣。在烴源巖內(nèi)，隨著烴類不斷生成，烴的飽和度不斷增加，相對滲透率也增大;此外，成熟烴源巖內(nèi)表面還可能有部分是油潤濕而不是水潤濕，這樣以連續(xù)油相或氣相運移會受到較弱的毛細管阻力。2

控制烴類運移機理自然界儲集層孔隙中的油、氣和水的運移往往不是呈單相的，而是兩相甚至三相同時存在?？紫扼w系中不混溶多相的存在使各相的滲透率都降低，并且低于各單相存在時的滲透率。因此，多相流體的存在影響流體的運移速率，同時在輸導層內(nèi)由于浮力作用導致各相流體的分異。

此外，溶解于地層水的烴類在隨流運移過程中，由于流體的溫度、壓力及化學特征發(fā)生明顯變化，而使得烴類從溶液中出溶形成自由相態(tài)。

導致烴類從溶液中出溶的主要因素包括：增加鹽度、降低壓力和降低溫度。烴類能在（濕）礦物的表面優(yōu)先吸附，吸附作用控制了不同分子量烴類的運移速率。較高沸點的大分子對飽和汽油烴類具有最大的吸附作用，芳香烴與其相似但吸附程度更強。超過吸附門限的烴類才能自由地從烴源巖中運移出來。干酪根的吸附作用大于礦物相的吸附作用。

烴類二次運移的阻力就是孔隙介質對油氣的毛細管力。毛細管力取決于儲集層孔隙半徑、烴和水界面張力、潤濕角。毛細管力發(fā)生在通過受限孔時兩相之間的界面上。毛細管壓力是不相溶流體相的界面張力和孔隙喉道大小的函數(shù)。隨著穿過毛細管壓力約束的壓差不斷增大，界面就會發(fā)生變形最終非濕潤相就會突破毛細管力的限制。毛細管壓力只是發(fā)生在不相溶兩相的接觸面上。溶液的運移和連續(xù)相不受毛細管壓力的影響。優(yōu)先濕潤顆粒表面的相(通常是水)是連續(xù)的。當非濕潤相的含量超過孔隙體積的 4.5% ～17%時，非濕潤相一般可形成一個或多個穿過地層的連續(xù)網(wǎng)絡。2