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天涯河處覓油蹤─油氣的移棲

天涯河處覓油蹤─油氣的移棲

移棲動力

油氣在生油層產生之後,原來是呈分散、點滴的釋出,這些點點滴滴的油氣分子,必需仰賴某種動力使它們慢慢循著一定管道而聚集在一個封閉裏頭,並累積相當時日至一定數量之後,才能成為具生產價值的油氣田。這種使原油氣分子逐步匯集的過程,就是移棲作用。

●地層靜壓
油氣的原生地層會受地心引力 (即重力) 的影響,逐漸因負重而下沉,當壓力越大,地層內的液體包括油滴、氣泡、水等等,即被擠出往壓力較低的區域搬移。

●水力浮動
這是 1921 年 J.L.Rich 等提倡的學說。大家都知道,油或氣的比重都比水小,而氣又比油小。故地層內油氣分子若在地層水內,必受水力帶動,同時油氣分子也因比重而移動,經水的最上 端移棲到達頂端覆蓋有不透水層的冠岩為止。

●水動力
地層內的水滲透到地層顆粒間,透過孔隙往下流,會帶動溶解在水內的油氣分子,使其隨水的運動而搬移。人們後來也利用這一原理,在二次生產的生產井內,用水灌進油田儲集層內,以便利用水的壓力把油氣逼出來,增加生產。

●構造運動力
地殼運動如地震時,會使地層內的壓力產生變動,因而使地層內液體動盪而產生游移,當然也同樣會帶動油氣運動。

毛細管作用
●其它動力

造成油氣移棲的外來動力,除了上述的因素外,還有如地層內顆粒間孔隙所產生的毛細管壓力 (capillary pressure)。毛細管壓力大小與其孔隙所造成的管口徑大小成反比。也就是說,毛細管管徑越小,則吸入的作用力就越大。所以,地層內眾多的顆粒間的大 小孔隙,就會形成很大的壓力差,而使得液體流動。此外,地層內岩石中的礦物成份,在進行成岩作用的期間,經水份、溫度、以及地層壓力所產生的作用,也會造 成地層內壓力差,這也是一種動力的因素。

第一次移棲
地層內液體常是由壓力大的區域被擠往壓力低的區域,因此,只要地層內不斷的有壓力上的變化,則液體就會不斷的移動。

第二次移棲
油氣的移棲分有二種行程區別,也就是短程移棲 (或稱初次移棲) 和長程移棲 (或稱二次移棲)。初次移棲就是原生油氣從生油層(即源岩層)內釋放出來,游運到儲集層內;由儲集層再移棲到適當的封閉匯集後靜止不動,就稱為長程移棲或二次移棲。

如果我們知道某一區域地層內有源岩層 (即生油層),只要研究該區域內地層的壓力分佈,掌握油氣移棲的方向後,就有助於找出相關的封閉構造,以便作為決定鑽探井位的依據。

油氣封閉構造的類別

只要找到適當的油氣封閉構造,就可以找到油氣蘊藏。有時同一構造內不單只有一個儲集層;若是儲集層被斷層切斷所形成的封閉,又可分為上盤蘊藏和下盤蘊藏。

而封閉的類型,依其油氣的產狀,可歸納為四種狀態:

構造封閉:是因地殼運動造成地層褶皺、斷裂而形成。如背斜構造、斷層封閉構造等都是多層蘊藏的油田。

地層封閉:由於海進海退使得沉積間斷,或因地殼運動被沉積物覆蓋而地表下陷後,造成的封閉,都屬於地層封閉。部份不整合封閉儲集層上下都有被封閉的條件,故能有好的蘊藏。

岩性封閉:是由於儲集層在沉積期間的岩相變化,因半路受阻擋造成封閉,或岩層顆粒越來越小,形成不透水層或頁岩造成封閉等條件造成。儲集層沉積時,沉積物來源若間斷會造成凸鏡體狀的沉積。其上下周圍都是不良透水層所封閉,故可以蘊藏油氣。

綜合性封閉:就是集合上述二類以上封閉的構造。其實,大部份油氣田構造都是綜合性封閉。

石油是『想』出來的?
原油與天然氣既是大自然的產物,尋找石油最原始、最方便的方法,就是直接在地面上有石油滲出的地方鑿井,這就是直接找油法;但是很快地,所有發現地面滲油 的地方也都被找光了。於是,人們又動腦筋想找出地下為什麼產生石油的「規律」,就可以用間接的方法找到石油了。可惜,我們人類至今仍未能完全掌握前述原油 生產的規律,所以「石油探勘」至今仍是風險很高的事業。

新中橫公路的背斜軸
也有人說,石油不是「找」出來的,而是「想」出來的,這種說法在早期確有幾分道理,美國早年尋找石油的故事,就有不少是「異想天開」及「誤打誤撞」而成功的。但後來檢討發現,其成功原因還是有脈絡可尋,換句話說,是有其地質上的意義的,只是當年以為「純屬巧合」而已。

背斜軸
例如,當年有人把兩處發現石油的地點加以連線,就在這連線上打井獲得成功。而如以石油地質的原理來解釋,這是因為他們正沿著「背斜」的軸部打井,而石油就 常儲藏在背斜的軸部。由此可知,找到石油的關鍵就在於解開儲存石油的地方-岩層的祕密;而要解開岩層的祕密,又必得從瞭解地質學著手。

地質學就是研究地球歷史的科學。說起來好像很複雜,其實整個地球漫長四十六億年的歲月都完整的記載在大自然的山川水石之中。舉例來說,我們去野外教遊、旅 行時,常常看到海灘上千奇百怪的嶙峋奇石;地面上巍峨起伏的山嶽眾嶺;而蜿蜒曲折的河流,或切割山谷,或沖刷平原,形成湖泊、沼澤;或直奔斷崖峭壁,下瀉 為萬丈瀑布,引人遐思;這一切一切的大自然景觀,都是地質學的重要線索。

昆蟲化石
此外,我們漫步在峽谷、河溝時,也會看到兩崖露出各種大小不同、軟硬不等、顏色不一的地層;這些地層也都代表著它們各自的生成年代、沉積環境、物料來源、 沉積方式以及保存條件等等,並可能夾帶有在當時環境下生存活躍過的生物,如大型動物中的恐龍、哺乳類、鳥類、貝類、昆蟲或蜥蝪等,及小型生物如花粉、有機 蟲、微小化石、介形蟲、桿菌類以及植物的枝桿、葉草、根果等。而這種種生物殘骸、餘物或痕跡,或它們的分泌物、排泄物等等,都稱為化石 (fossils)。

海藻化石
這些地層特徵和其化石內容形態,就如同是自然界的文字記載,地質學家們就是靠研讀這些記錄,整理出地球本身的滄桑記事,作為石油探勘的判斷依據。

風化剝蝕