Di chuyển nguyên sinh

KHÁI NIỆM Quá trình di chuyển các hydrocacbon từ đá mẹ (source rock) sang đá chứa dầu được gọi là quá trình di chuyển nguyên sinh (primary migration) CÁC DẠNG DI CHUYỂN NGUYÊN SINH 1. Di chuyển trong dung dịch phân tử nước 2. Di chuyển ở dạng keo – nhũ tương 3. Di chuyển ở pha riêng biệt 4. Di chuyển qua mạng lưới kerogen 5. Di chuyển bằng khuếch tán. Di chuyển trong dung dịch phân tử nước  Dung dịch thật (hòa tan trong nước) trong pha chủ yếu sinh dầu thường có tới 20-25mg/l vi dầu, trong đó chiếm ưu thế là các hydrocacbon bão hòa. Khi nhiệt độ càng tăng thì khả năng hòa tan trong nước của các hydrocacbua càng tăng (hình 2.1), nếu tăng nhiệt độ lên 2000 C thì khả năng này tăng 10 lần. Hình 2.1: Khả năng hoà tan của hydrocacbon theo nhiệt độ Di chuyển ở dạng keo – nhũ tương  Quá trình tạo nhũ tại ranh giới giữa các tướng ( dầu – nước,…) đã tạo ra các phân tử có khả năng quang học, mang tính ưa nước (hình 2.3) và kỵ nước (hình 2.4) dưới dạng phân tán. Chúng có khả năng làm giảm tính dính, giảm sức căng bề mặt . Những phân tử đó được gọi là nhũ tương hay micelle. Hình 2.3: Micelle dạng cầu (ưa nước) Hình 2.4: Micelle dạng tấm (kỵ nước) Di chuyển ở pha riêng biệt.  Di cư tự do khi lượng khí đạt giá trị cao hơn khả năng bão hoà của nước. Khi đó khí hay hydrocacbon lỏng tách khỏi nước, di cư tự do theo dòng và xảy ra liên tục trên bề mặt của các hạt rắn.  Quá trình hòa tan hydrocacbon lỏng trong dòng khí nén đặc biệt xảy ra mạnh mẽ khi vật liệu hữu cơ ở đới chủ yếu sinh dầu. Lượng dầu khí được sinh ra ồ ạt tạo nên áp lực từng phần rất lớn và đẩy chúng ra khỏi đá mẹ trong dòng khí nén.  Quá trình di cư tích cực xảy ra dưới dạng hạt, giọt, màng trong các bọt khí. Để đảm bảo dầu di cư liên tục hàm lượng của nó phải đạt >20-30% trong chất lỏng và Corg > 1,6% (Theo Kapchenko L.N và nnk, 1980). Các lực mao dẫn và sức căng bề mặt thuộc hệ thống sét - nước - hydrocacbon cần thiết để đẩy vi dầu từ lỗ hổng nhỏ vào lỗ hổng lớn hơn thì sức căng bề mặt của nước (7,9 Pa) phải lớn hơn của dầu (2,4Pa). Từ đó nước làm nhiệm vụ thay thế vi dầu và đẩy dầu ra khỏi lỗ hổng nhỏ. Phạm vi tác động lực mao dẫn bị hạn chế bởi các vùng đá hạt nhỏ ngậm nước, ưa nước cũng như nhiệt độ. Nếu nhiệt độ lớn hớn 2000C thì tác động giữa các phân tử giảm đáng kể và sức căng bề mặt nhỏ đi nhiều. Di chuyển qua mạng lưới kerogen kerogen Di chuyển bằng khuếch tán BẢNG TỔNG KẾT CÁC DẠNG DI CHUYỂN VÀ CÁCH DI CHUYỂN Daïng di chuyeån HHoøa tan trong nöôùc Daïng keo – nhuõ töông PPha rieâng bieät Khueách taùn HHaïn cheá: -khaû naêng hoøa tan cuûa nöôùc keùm. -löôïng nöôùc trong ñaù meï ít. -ñöôøng kính cuûa micel quaù lôùn (> 60A60Ao) so vôùi caùc loã roãng. -bò aûnh höôûng bôûi caùc ñaù haït nhoû ngaäm nöôùc, öa nöôùc. -coù theå chæ quan troïng ñoái vôùi söï di chuyeån cuûa condensate - BBaùn kính heïp. CCaùch di chuyeån Qua caùc loã hoång Qua vi khe nöùt Qua maïng löôùi kerogen HHaïn cheá - CCaùc loã hoång quaù nhoû ( thöôøng <nm).33 - TOC TOC >= 22,55% nhöng thöôøng TOC TOC chæ khoaûng 11% neân maïng löôùi khoù ñöôïc thaønh laäp. - TTaïo thaønh lôùp. CƠ CHẾ VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN DI CHUYỂN NGUYÊN SINH 1. Aùp lực tĩnh và áp lực động 2. Yếu tố nhiệt độ 3. Yếu tố thuỷ lực 4. Yếu tố mao dẫn 5. Yếu tố khí hòa tan 6. Vai trò của chất trám vô cơ (inorganic matrix) 7. Các yếu tố khác Aùp lực tĩnh – áp lực động Aùp lực tĩnh (do tải trọng của các lớp đất đá nằm trên) cũng như áp lực động (do chuyển động tạo núi) đều có tác dụng nén chặt các đá lại và do đó “vắt” nước – dầu – khí ra khỏi đá mẹ. Yếu tố nhiệt độ Nhiệt độ cũng đóng một vai trò quan trọng trong quá trình di chuyển nguyên sinh. Khi tăng nhiệt độ xuất hiện các sản phẩm hydrocacbon mới, đặc biệt là khí và các hydrocacbon nhẹ (C5 – C8). Do đó, điều kiện tăng áp được thiết lập và bắt đầu sự vận động của các vi dầu. Khi lượng hydrocacbon sinh ra càng nhiều thì nồng độ và áp suất càng tăng do đó làm tăng khả năng di chuyển của dầu – khí. Mặt khác, khi tăng nhiệt độ làm cho quá trình giải phóng nước liên kết dễ dàng hơn, khả năng hòa tan của các hydrocacbon trong nước tăng, các sản phẩm hydrocacbon giảm tính bám dính vào bề mặt các hạt sét, các bề mặt lỗ hổng, giảm khả năng hấp phụ của đá mẹ… làm cho dầu – khí di chuyển dễ dàng hơn. Yếu tố thủy lực Mối quan hệ giữa sự hòa tan và số lượng cacbon Yếu tố mao dẫn  Độ lớn của lực mao dẫn phụ thuộc vào tính chất của vật chất dịch chuyển, tính chất của đất đá và kích thước của các lỗ hổng. Khi trong lỗ hổng của đá có đồng thời cả dầu và nước thì bề mặt phân chia giữa chúng là một mặt cong. Mặt cong ngày được tạo ra bởi sức căng bề mặt của chất lỏng. Sức căng bề mặt của nước lớn gấp 3 lần sức căng bề mặt của dầu nên lực mao dẫn của nước cũng lớn gấp 3 lần dầu. Do đó dưới tác dụng của lực mao dẫn nước có xu hướng chiếm lấy những lỗ hổng nhỏ hơn và đẩy dầu vào những lỗ hổng lớn hơn. Hay nói cách khác, dưới tác dụng của lực mao dẫn, dầu sẽ dịch chuyển vào những đá trầm tích thô hơn. Thí nghiệm của Van Tuyl. Yếu tố khí hòa tan Được thành tạo đồng thời với dầu hoặc độc lập trong tầm tích. Tỷ trọng nhỏ và dễ di chuyển ở các lỗ hổng. Sự hoà tan một phần của khí trong dầu gây ra:  Giảm độ nhớt dầu  Giảm sức căng bề mặt của dầu.  Tạo điều kiện dễ dàng cho sự di chuyển của dầu. Vai trò của chất trám vô cơ Có hai cách dầu có thể di chuyển: a. Di chuyển qua vi đứt gãy b. Di chuyển thành pha riêng biệt Di chuyển qua vi đứt gãy  Pw : áp suất nước lỗ rỗng  Pc : áp suất mao dẫn.  T3 : sự bền kéo của matrix Mạng lưới vi đứt gãy Vi khe nứt Di chuyển thành pha riêng biệt Mối quan hệ giữa độ thấm và dạng di chuyển của dầu khí: otationN quationEE atingR . .P IP SS/11 ( SS11+SS22) .: gas0 4 0 4 0 4 0 4 . .H IH ( SS 22 x)/%100 TOC100 TOC :oil300 300300 300 . .O IO ( SS 33 x)/%100 TOC100 TOC < mg/g : low igh .40 HI H HI40 H H H > mg/g: low igh .40 HI H HI 40 H H H ..P YP Y ( SS 11 + SS 22 ) mg/g : very good6 6 6 6 maxT T < 430430: immature 430 430 – 460460: il generation O O >460460: as generation or destruction. G . .G I SS 11 /( SS 11 +SS 22 ) <.: immature .0 1 0 150 1 0 15-.: il generation.0 30 O 0 30 O >.: as generation or destruction.0 30 G 0 30 ndication ofI migrated hydrocarbons . igh1 H S1 H S 11 . ow2 L T2 Tmax .igh3 H S3 H S 11 /% . ighTOC 4 H STOC 4 H S 11 /( SS 11 +SS 22 ) Các yếu tố khác TỔNG KẾT Quá trình di chuyển nguyên sinh có thể bao gồm một vài quá trình thay thế nhau và trong một chuỗi. Dưới những điều kiện địa chất khác nhau và những giai đoạn khác nhau của quá trình tạo dầu thì sẽ có sự chiếm ưu thế của những hoạt động cơ học khác nhau do đó sẽ dẫn đến quá trình di chuyển nguyên sinh khác nhau. Dầu khí có thể di chuyển trong dung dịch thật (hoà tan trong nước), di chuyển dưới dạng nhũ tương (ưa nước và kị nước) hay di chuyển ở pha riêng biệt. Sự di chuyển nguyên sinh xảy ra một cách nhanh chóng sau khi dầu đã được sinh ra.