[科学探索]毛管压力是油气运移的动力吗？ [复制链接]

●李传亮

地层岩石都是由微细毛管组成的，当单相流体（油或水）在其中流动时，并不存在毛管压力的概念；只有当两相流体（油水或气水）在其中流动时，才存在毛管压力的概念。

根据毛管压力的计算公式可知，毛管越细，毛管半径越小，毛管压力就越大，因此，泥岩烃源层的毛管压力比砂岩储集层的毛管压力要大得多。

虽然泥岩的毛管压力比砂岩高，但是，毛管压力能作为动力把油气从生油层驱替到储集层吗？即下图泥岩中生成的油滴能在毛管压力的作用下运移到右侧的砂岩储集层中吗？显然不能。因为泥岩中的毛管压力虽然很高，但是油滴四周的毛管压力都高，其合力为0，并不能驱动油滴向右运移，因此，油气运移的动力还是浮力。然而，石油地质学界却一直认为，毛管压力是油气运移的动力。是不是很奇怪？

图片:图片2.jpg

这关系到油气运移第一源动力的问题：是什么因素首先造成油滴发生运动。
当饱含水的泥岩中油滴发生运移，有可能改变孔壁润湿性，成为油气运移的动力之一。
李老师的文章还没有看，一会仔细拜读。

考虑油气生成产生的能量的转移没？力和能量都能用来探讨物质的运动

        自然界中任何一种现象，如果把它孤立拿来看，把它看作是与其周围现象没有联系的现象，那它就成为不可了解的东西，因为自然界任何部分中任何一种现象，如果把它看作是与周围条件没有联系的现象，看作是与它们隔离的现象，那它就变成毫无意思的东西；反之，任何一种现象，如果把它看作是与周围现象密切联系而不可分离的现象，把它看作是受周围现象所制约的现象，那它就是可以了解、可以论证的东西了。
    拜读此文最大的收获是将《油层物理学》、《渗流力学》、《石油地质学》进行了一个很好的回顾，同时也领略了老师将三门学科进行结合的精彩论述（图9 非均质地层中的油气运移）。

呵呵，认真学习了李老师的论文，李老师对一些理论的善于思考令人敬佩。但是，个人对其中的观点还是持有保留意见。不当之处，请李老师指正。
1．    关于油气初次、二次运移的划定
我们知道，油气初次运移是油气自烃源岩层向储集层的运移，个人认为应该是指油气在烃源岩中向外排烃即将到达储集层的过程，也是说将李传亮老师所说的初次运移即将向二次运移转换(临界)也划入油气初次运移。二次运移是油气进入储层以后的运移，将李传亮老师所说二次运移向三次运移转换(临界)也划入油气二次运移。其实李传亮老师所说的三次运移，也就是油气通过泥岩盖层的散失运移(扩散、渗透)。这样就将油气运移过程划分为初次运移、二次运移、微渗漏。也就不把李传亮老师所说的所换另外划为一个阶段。其实这是分歧之一。
2．    关于均质地层问题
李传亮老师说“均质地层(砂岩或泥岩)的孔隙开度大致相当，不存在孔隙开度的巨大差异，也不存在毛管压力的剧烈变化。”其实在地下，均质地层是不存在的，致密泥岩也好，疏松砂岩也好，它们的孔隙半径分布并不是都相同的，而是呈近似正态分布，也是说孔隙分布是各个范围段，这有大量的泥岩、砂岩微孔结构分析的数据及结果。因此应该存在毛细管压力的变化，油气运移会受到毛细管压力的影响。
3．    关于毛细管力是油气运移阻力或动力问题
其实李明诚教授在其《石油与天然气运移》(1994，21页)中也提到毛细管压力的原理，并举例“在水-空气-毛细管的三相体系中，水与管壁间的吸附力大于空气与管壁间的吸附力，形成一个凹面对着空气的界面并且水在毛细管中上升到一定的高度，这就是所谓的毛细管现象。使水在毛细管中上升一定高度的这个力叫毛细管压力或毛细管力。”由于地下实际岩石的孔隙空间是由大小不同的毛细管组成。因此，李传亮老师说“例如，若泥岩的毛管压力为10MPa，虽然数值很高，但由于油滴在泥岩内部作初次运移时顶端和底端的毛细管压力皆为10MPa，因而不会影响初次运移过程。”因为泥岩顶端和底端压实程度不一样，孔隙大小分布也不一样，因此毛管压力不应该相同，因此会影响初次运移。
个人认为李明诚老师所说的毛细管力即可能成为油气运移阻力，也可能成为油气运移的动力，是合理的。

引用第4楼wolf于2008-10-08 15:46发表的  :
1．  关于油气初次、二次运移的划定
我们知道，油气初次运移是油气自烃源岩层向储集层的运移，个人认为应该是指油气在烃源岩中向外排烃即将到达储集层的过程，也是说将李传亮老师所说的初次运移即将向二次运移转换(临界)也划入油气初次运移。二次运移是油气进入储层以后的运移，将李传亮老师所说二次运移向三次运移转换(临界)也划入油气二次运移。其实李传亮老师所说的三次运移，也就是油气通过泥岩盖层的散失运移(扩散、渗透)。这样就将油气运移过程划分为初次运移、二次运移、微渗漏。也就不把李传亮老师所说的所换另外划为一个阶段。其实这是分歧之一。

我说的油气运移指的是具有成藏意义的油气运移，扩散和水溶作用都不会导致成藏，因此，都不在本人的研究之列。

初次运移与二次运移之间的转换，瞬间即可完成，划入初次运移、还是划入二次运移，对整个油气运移乃至成藏过程都不会产生太大的影响。

引用第4楼wolf于2008-10-08 15:46发表的  :
2．    关于均质地层问题
李传亮老师说“均质地层(砂岩或泥岩)的孔隙开度大致相当，不存在孔隙开度的巨大差异，也不存在毛管压力的剧烈变化。”其实在地下，均质地层是不存在的，致密泥岩也好，疏松砂岩也好，它们的孔隙半径分布并不是都相同的，而是呈近似正态分布，也是说孔隙分布是各个范围段，这有大量的泥岩、砂岩微孔结构分析的数据及结果。因此应该存在毛细管压力的变化，油气运移会受到毛细管压力的影响。

讨论均质地层，肯定是讨论相对均质的地层，讨论绝对的均质地层是没有意义的。当泥岩与砂岩相遇时，可以把它们分别看作均质地层。每种岩石内部的孔隙大小和毛管压力肯定有变化，但是，岩石内部的这种变化，与岩石之间的变化相比，可以认为大致不变的。

引用第4楼wolf于2008-10-08 15:46发表的  :
3．关于毛细管力是油气运移阻力或动力问题其实李明诚教授在其《石油与天然气运移》(1994，21页)中也提到毛细管压力的原理，并举例“在水-空气-毛细管的三相体系中，水与管壁间的吸附力大于空气与管壁间的吸附力，形成一个凹面对着空气的界面并且水在毛细管中上升到一定的高度，这就是所谓的毛细管现象。使水在毛细管中上升一定高度的这个力叫毛细管压力或毛细管力。”由于地下实际岩石的孔隙空间是由大小不同的毛细管组成。因此，李传亮老师说“例如，若泥岩的毛管压力为10MPa，虽然数值很高，但由于油滴在泥岩内部作初次运移时顶端和底端的毛细管压力皆为10MPa，因而不会影响初次运移过程。”因为泥岩顶端和底端压实程度不一样，孔隙大小分布也不一样，因此毛管压力不应该相同，因此会影响初次运移。个人认为李明诚老师所说的毛细管力即可能成为油气运移阻力，也可能成为油气运移的动力，是合理的。

毛管压力何时为阻力、何时为动力，文章中已详细论述，不在此赘述。

目前的一种认识是，毛管压力能把油气从泥岩驱替到砂岩中去，是岩性油气藏的成藏动力，这可能难为毛管压力了，因为它没有这么大的能力。wolf先生对地化研究的较多，也是这方面的专家，先生能否解释一下顶楼图片中泥岩生成的油滴是如何在毛管压力的作用下运移到右边的砂岩中的吗？如果这种运移能成功实现，人们再也不用担心油气运移的问题了，因为泥岩的毛管压力总是比砂岩高很多。

       由干咯根生成油气，存在相态发生变化，生成时的温度等作用下，油滴变大其压力也变大，达到一定界限，进而从泥岩中首次运动，其后油滴在水动力等作用下运移。

是不是考虑过泥岩的喉道表面是凹凸不平的、润湿性也存在一定非均质性，而且泥岩内部、泥岩与砂岩间存在喉道突然变大、变小的情况？
不要从均质的角度考虑问题，因为这个假设就根本不能成立。不管宏观多么均质，微观一定的非均质的，不管是形态还是其内在性质。