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    石油在地下是如何儲藏的?

    2020-12-24 8:04:26 來源:中國礦業報 作者:陳夷

    石油是存在于地下巖石孔隙中的以液態烴為主體的可燃有機礦產,石油又稱原油。中國是世界上最早發現石油的國家,先秦典籍《易經•革卦》記載:“象曰,澤中有火。” 澤,指湖泊池沼。“澤中有火”,是石油蒸氣在湖泊池沼水面上起火現象的描述。唐代,石油已廣泛用于照明、潤滑劑、醫藥、軍事等方面。而最早給石油以科學命名的是我國宋代著名科學家沈括。他在百科全書《夢溪筆談》中,把歷史上沿用的石漆、石脂水、火油、猛火油等名稱統一命名為石油,并對石油作了極為詳細的論述。“石油”一詞,首用于此,且沿用至今。因此,石油在我國的使用由來已久。那么石油在地下到底以什么形式存在?它在地下的“居住場所”又是怎么樣的呢,是像地下河或者湖泊狀分布,還是“蝸居”在巖石的微小孔隙或者裂縫中呢?

    很多人認為石油既然是產自地下的液體,特別是對中東地區開采技術一般,但石油產量巨大的印象,“順理成章”地認為石油是像地下河一樣流動或者成湖泊狀大面積、大范圍地分布。這種觀念是錯誤的,首先地下河一般都是在溶洞或者山洞中,由于溶蝕作用,形成了一種地下廊道的地下管道系統,一般在地下深度30米到100米之間,而石油聚集儲存的位置一般在2000米~3000米,其中超深層油層甚至能達到7000米~8000米,深度相差十萬八千里。如果石油真像地下河一樣能夠自由流動或者呈湖泊狀聚集,全球的石油資源早就被開采殆盡。

    石油在地層中形成后會發生移動,在地層壓力的作用下向外運移,但這種運移不是如自來水一樣流暢的,確切地說,是油滴的運移,是油滴在巖石顆粒之間的移動。

    石油有兩次運移,即初次運移和二次運移。初次運移是指生油層生成的石油,向鄰近有微小的孔隙、裂縫、溶洞等儲集空間的儲集層的運移。運移的方向,可以向上、向下或向四周,把分散的星星點點的石油,初步集中起來。初次運移主要動力是壓力,是來自沉積物本身的重量。地層在沉積過程中逐漸加厚,本身重量也逐漸加大。沉積物在壓力作用下,體積由大變小,由松散變致密,已生成的石油受到擠壓就從生油層中隨同水一起,被排擠到儲集層中。石油從生油層中排出,地層壓力使巖石破裂,產生微裂隙,石油沿微裂隙排出后,壓力下降,裂隙封閉。新的沉積物又使壓力增加,巖石再次破裂,排出石油。這就是幕式排烴的過程,即石油不斷生成、不斷排出的過程。

    二次運移是指石油在儲集層中的運移。來自生油層的“油滴”,在儲集層微細的通道中運動著,走著彎彎曲曲的道路,克服前進中的阻力,運移的速度是很緩慢的。二次運移的通道主要是微小的孔隙、裂縫、溶洞、不整合面和斷層等。在儲集條件良好的海相砂巖里,石油運移阻力小、速度快、運移距離長,如同汽車疾駛在高速公路上。在物性差的儲集層里,油氣運移十分艱難,運移距離短,在生油區及周邊的圈閉即可形成石油聚集。最終,石油在有利的儲集層中聚集成藏,其賦存狀態可以想象成一塊油乎乎的石頭,而不是像油庫一般地存在。

    石油主要儲存在巖石的微小孔隙、裂縫或者溶洞等空間當中,形成儲集層,它是構成油藏的基本要素之一。儲集層必須具備儲存石油的空間和能使石油流動的條件。如儲集層中儲存了石油則稱含油層。絕大多數油藏的含油層是沉積巖(主要是砂巖、灰巖、白云巖),只有少數油藏的含油層是巖漿巖和變質巖。儲集層是控制石油分布、儲量及產能(給出石油的能力)的主要因素。

    按巖性分類,儲集層可以分成三類:碎屑巖儲集層包括礫巖、砂巖、粉砂巖等,其中世界上有40%的油氣儲集在該類儲層中;碳酸鹽巖儲集層包括石灰巖、白云巖、生物灰巖、鮞狀灰巖等,其中世界油氣50%儲量和60%的產量屬于該類儲層,我國華北震旦、寒武及奧陶系的產油氣層,四川的震旦、二疊、三疊油氣層均屬該類儲層;特殊巖性儲集層是除碎屑巖和碳酸鹽巖以外的巖石所形成的儲集層,如巖漿巖、變質巖、泥巖等,這些巖石的裂縫、溶洞、破碎帶、風化殼都可能形成儲集層。

    常規的儲集層,就像鍋中的海綿,將石油儲存在孔隙或者裂縫當中;而非常規儲集層,如頁巖油資源,就像鍋中放置了一本書或一塊木板,而石油資源主要是吸附在其中。這種吸附在巖石顆粒表面的石油,往往難以移動,這也極大地增加了開采的難度,提高了開采的成本,這也是以往技術不成熟時期未能大量開采頁巖油資源的原因。

    總的來說,石油在地下的“居住場所”主要是游離“蝸居”在微小的孔隙、裂縫當中,或者吸附于泥頁巖等巖石顆粒的表面。

    (作者單位:中國地質調查局油氣資源調查中心)

    網站編輯:宮莉

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