微细裂缝的奇妙作用

2017-04-26 11:59:00

岩石中的孔隙是多种多样的,其形状和大小极不相同,它们允许流体通过的能力也各不相同。直径0.5毫米以上的孔隙可以让液体在重力的作用下在其中自由流动,服从于静水力学的一般规律。直径在0.5~0.0002毫米之间的孔隙,由于流体和孔壁分子之间的吸附力,流体已不能在其中自由流动。只有当外力大于这种阻碍流动的吸附力时,流体才能在其中流动。流体要流过直径更小的孔隙就更困难了,即使借助于高温和高压,它也只能以分子的形式从其中通过。因此,在自然条件下,只有第一类孔隙对油、气运移最有利。但是,事物又都是可以转化的。第二类孔隙虽然不利于流体在重力的作用下从中通过,却有利于孔壁分子发挥对流体分子的作用,帮助油、气从生油层进入储油层,这就是毛细管孔隙的毛细作用。

毛细现象是自然界的普遍规律,在生油层和储油层中也普遍存在。储油层和正在形成的生油层里大量存在着毛细管孔隙。比如在孔隙率为10%的l0立方米岩层中,有80%的孔隙是毛细管孔隙,就相当于在这10立方米岩层中有着大约408万到254×107万根长1米的毛细管。由于这些岩石是在水中形成的,岩石颗粒的表面都包裹着一层薄薄的水膜(即束缚水),因此,这些岩石颗粒亲水而不亲油,即能被水润湿却不能被油润湿。在岩石的毛细孔隙中,液体弯曲面的凸面是指向水的。即是说,在这些毛细孔隙中,孔径愈小,把水拉进自己“体内”的力量愈大。由于生油层的孔隙普遍比储油层的孔隙小,在生油和储油层接触的地方,毛细管力就把储油层中的水往生油层中吸,同时,把生油层中的油、气向孔隙较大的储油层中排挤。一条条孤立的毛细管能起的作用是非常微小的,分布在广阔的岩层中难以计数的毛细管却形成了一股不可忽视的力量。

在深深的地下进行的这种油、水替换,我们虽然看不见,但许多人已通过室内实验证明了它确实存在:使饱含石油的黏土和饱含水的砂层接触,无论黏土在砂层的上部还是下部,或者在含油黏土和含水砂层之间再加一含水的黏土隔层,经过一段时间后发现,黏土中的石油有相当一部分进入了砂层,砂层中相应的一部分水则进入了黏土,就是在油、水层之间的含水黏土隔层里也只残留下少量的油。

毛细孔隙虽然具有这种奇妙的作用,但它推动石油运移的距离是很小的。多次实验结果表明,这种替换作用使油运移的距离不超过60厘米。它的主要作用就是把油送到较大的孔隙中。在油、气从生油层向储层运移时,主要的力量仍然是压力,尤其是静压力。

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