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石油在地下是如何储藏的?

2020-12-24 8:04:26 来源:中国矿业报 作者:陈夷

石油是存在于地下岩石孔隙中的以液态烃为主体的可燃有机矿产,石油又称原油。中国是世界上最早发现石油的国家,先秦典籍《易经•革卦》记载:“象曰,泽中有火。” 泽,指湖泊池沼。“泽中有火”,是石油蒸气在湖泊池沼水面上起火现象的描述。唐代,石油已广泛用于照明、润滑剂、医药、军事等方面。而最早给石油以科学命名的是我国宋代著名科学家沈括。他在百科全书《梦溪笔谈》中,把历史上沿用的石漆、石脂水、火油、猛火油等名称统一命名为石油,并对石油作了极为详细的论述。“石油”一词,首用于此,且沿用至今。因此,石油在我国的使用由来已久。那么石油在地下到底以什么形式存在?它在地下的“居住场所”又是怎么样的呢,是像地下河或者湖泊状分布,还是“蜗居”在岩石的微小孔隙或者裂缝中呢?

很多人认为石油既然是产自地下的液体,特别是对中东地区开采技术一般,但石油产量巨大的印象,“顺理成章”地认为石油是像地下河一样流动或者成湖泊状大面积、大范围地分布。这种观念是错误的,首先地下河一般都是在溶洞或者山洞中,由于溶蚀作用,形成了一种地下廊道的地下管道系统,一般在地下深度30米到100米之间,而石油聚集储存的位置一般在2000米~3000米,其中超深层油层甚至能达到7000米~8000米,深度相差十万八千里。如果石油真像地下河一样能够自由流动或者呈湖泊状聚集,全球的石油资源早就被开采殆尽。

石油在地层中形成后会发生移动,在地层压力的作用下向外运移,但这种运移不是如自来水一样流畅的,确切地说,是油滴的运移,是油滴在岩石颗粒之间的移动。

石油有两次运移,即初次运移和二次运移。初次运移是指生油层生成的石油,向邻近有微小的孔隙、裂缝、溶洞等储集空间的储集层的运移。运移的方向,可以向上、向下或向四周,把分散的星星点点的石油,初步集中起来。初次运移主要动力是压力,是来自沉积物本身的重量。地层在沉积过程中逐渐加厚,本身重量也逐渐加大。沉积物在压力作用下,体积由大变小,由松散变致密,已生成的石油受到挤压就从生油层中随同水一起,被排挤到储集层中。石油从生油层中排出,地层压力使岩石破裂,产生微裂隙,石油沿微裂隙排出后,压力下降,裂隙封闭。新的沉积物又使压力增加,岩石再次破裂,排出石油。这就是幕式排烃的过程,即石油不断生成、不断排出的过程。

二次运移是指石油在储集层中的运移。来自生油层的“油滴”,在储集层微细的通道中运动着,走着弯弯曲曲的道路,克服前进中的阻力,运移的速度是很缓慢的。二次运移的通道主要是微小的孔隙、裂缝、溶洞、不整合面和断层等。在储集条件良好的海相砂岩里,石油运移阻力小、速度快、运移距离长,如同汽车疾驶在高速公路上。在物性差的储集层里,油气运移十分艰难,运移距离短,在生油区及周边的圈闭即可形成石油聚集。最终,石油在有利的储集层中聚集成藏,其赋存状态可以想象成一块油乎乎的石头,而不是像油库一般地存在。

石油主要储存在岩石的微小孔隙、裂缝或者溶洞等空间当中,形成储集层,它是构成油藏的基本要素之一。储集层必须具备储存石油的空间和能使石油流动的条件。如储集层中储存了石油则称含油层。绝大多数油藏的含油层是沉积岩(主要是砂岩、灰岩、白云岩),只有少数油藏的含油层是岩浆岩和变质岩。储集层是控制石油分布、储量及产能(给出石油的能力)的主要因素。

按岩性分类,储集层可以分成三类:碎屑岩储集层包括砾岩、砂岩、粉砂岩等,其中世界上有40%的油气储集在该类储层中;碳酸盐岩储集层包括石灰岩、白云岩、生物灰岩、鲕状灰岩等,其中世界油气50%储量和60%的产量属于该类储层,我国华北震旦、寒武及奥陶系的产油气层,四川的震旦、二叠、三叠油气层均属该类储层;特殊岩性储集层是除碎屑岩和碳酸盐岩以外的岩石所形成的储集层,如岩浆岩、变质岩、泥岩等,这些岩石的裂缝、溶洞、破碎带、风化壳都可能形成储集层。

常规的储集层,就像锅中的海绵,将石油储存在孔隙或者裂缝当中;而非常规储集层,如页岩油资源,就像锅中放置了一本书或一块木板,而石油资源主要是吸附在其中。这种吸附在岩石颗粒表面的石油,往往难以移动,这也极大地增加了开采的难度,提高了开采的成本,这也是以往技术不成熟时期未能大量开采页岩油资源的原因。

总的来说,石油在地下的“居住场所”主要是游离“蜗居”在微小的孔隙、裂缝当中,或者吸附于泥页岩等岩石颗粒的表面。

(作者单位:中国地质调查局油气资源调查中心)

网站编辑:宫莉

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