排烴在受到烴源巖生烴作用、黏土脫水、微裂隙等內(nèi)部因素控制的同時，也會有區(qū)域構(gòu)造、巖相變化、斷層等外部條件的影響。排烴的三維模擬過程中綜合考慮內(nèi)外因的影響，在基于角點網(wǎng)格建立的排烴模型上，通過壓實排烴模型和多組分法排烴模型得到排烴量，然后通過流體勢、巖性和斷層判斷油氣的方向、流體勢的比值分配油氣的比例，使排烴量分配到相鄰運載層。

流體勢模擬主要利用構(gòu)造、溫度、超壓數(shù)據(jù)計算出三相流體的流體勢值，為油氣的運移聚集模擬提供依據(jù)。改進的壓實排烴模擬通過對構(gòu)造、溫度、壓力及生烴量等數(shù)據(jù)的讀取，計算出合理的排烴量。多組分排烴模擬是通過熱力學方法描述孔隙流體的相態(tài)及其在烴源巖演化過程中的變化，采用組分模型描述孔隙流體的組成。

排烴過程的模型分為兩個相互銜接的亞模型：機械壓實排烴亞模型和幕式排烴亞模型，前者由正常的機械壓實作用驅(qū)動，而后者由孔隙超壓作用驅(qū)動。

本系統(tǒng)使用SRK狀態(tài)方程和相平衡準則，實現(xiàn)孔隙流體不同組分在孔隙壓力和溫度下的閃蒸平衡，并利用閃蒸平衡計算的孔隙溫度和壓力狀態(tài)下三相流體所占的體積，同時結(jié)合孔隙體積的大小來求取孔隙流體的排出量以及各個組分的排烴量。

1.流體勢模擬

流體勢是指單位質(zhì)量流體所具有機械能的總和，地層中某一點的流體勢等于該點的壓能與相對于某基準面的位能以及動能之和。它是控制流體運移和聚集的驅(qū)動力，它決定流體的流動方向，即從高勢區(qū)向低勢區(qū)流動，它反映了地下溫度、重力、應(yīng)力等因素對地下流體的綜合作用，在流體勢模擬過程中主要考慮壓力、浮力、毛細管力這三種力的作用。流體勢場與油氣運移、聚集具有密切關(guān)系已被廣大石油地質(zhì)學家所認同，已成為定量研究油氣運移及聚集成藏問題的理論基礎(chǔ)和依據(jù)。

流體勢的計算包括油勢、氣勢和水勢的計算，具體公式如下：

Φo、Φg、Φw分別為油勢、氣勢、水勢；g為重力加速度；h為海拔高程；Po、Pg、Pw分別為油壓、氣壓、水壓；ρo、ρg、ρw分別為油、氣、水的密度。

2.改進的壓實排烴模型

烴源巖排烴作用可分為兩個階段。第一階段為壓實排烴階段，此階段油氣排出及時，在短時間內(nèi)即達到壓力平衡（在整個孔隙系統(tǒng)中）。第二階段為超壓排烴階段（或稱微裂縫幕式排烴階段），此階段因烴源巖埋藏較深，孔隙度和滲透率很小，流體排出明顯受阻，油氣無法到達并越過烴源巖的邊界，成為一個封閉或半封閉體系。由于流體增量增溫引起壓力差異長時間不能平衡而出現(xiàn)超壓現(xiàn)象。當異常高壓達到一定界限便引起烴源巖破裂而產(chǎn)生微裂縫，導致含烴流體沿著微裂縫突發(fā)性排出。隨著含烴流體的排出，孔隙壓力釋放，微裂縫便又閉合了。如此反復(fù)，微裂縫不斷開啟和閉合，使烴類呈幕式不斷排出烴源巖，直至生烴結(jié)束。

兩個排烴階段的劃分以烴源巖出現(xiàn)超壓為界，本系統(tǒng)以是否超過烴源巖的破裂壓力為判斷依據(jù)，若超壓大于烴源巖的破裂壓力，則視為可以發(fā)生幕式排烴。若研究區(qū)烴源巖在埋藏過程中并未出現(xiàn)超壓，則只存在壓實排烴階段。

本方法是在普通的壓實排烴方法基礎(chǔ)上的一種優(yōu)化改進，其優(yōu)點在于計算排油量的同時還可以計算出排氣量。實際模擬時需要做如下假設(shè)：①巖石骨架是不可壓縮的，壓實中流體的排出量（體積）等于壓實期間孔隙中流體增量體積與壓實后孔隙體積的減量之和（守恒律：排出量＋存量＝原存量＋生成量）；②烴源巖處于正常壓實階段，孔隙系統(tǒng)流體壓力等于靜水壓力，亦即假定排烴無大阻礙，能“及時”排出，可以不考慮超壓問題；③孔隙系統(tǒng)內(nèi)的流體至多呈油、氣、水三相存在，各相流體的排出體積與各相的可動部分的飽和度成正比。

3.多組分法排烴模型

多組分法排烴模型是用熱力學方法描述孔隙流體的相態(tài)及其在烴源巖演化過程中的變化，采用組分模型描述孔隙流體的組成。烴源巖的孔隙流體被分為多個組分，它們是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、油、二氧化碳和水，或者可以分為多個混合組分。這些組分至多呈三個相態(tài)出現(xiàn)，即水相、油相和氣相。因為重烴在水中的溶解度很小，同時為了簡化排烴數(shù)學模型，系統(tǒng)中將以上各組分在水中含量以溶解度簡單計算完成（在此假設(shè)，上述各組分中，只有甲烷和二氧化碳可以溶解于水，而水組分只存在于水相中）。在孔隙體系內(nèi)不同相態(tài)的存在應(yīng)符合流體的相態(tài)平衡特征。各組分在水中的溶解度可根據(jù)其溶解度確定，則系統(tǒng)中存在的主要相態(tài)平衡，為氣態(tài)物質(zhì)和油的相態(tài)平衡，為SRK狀態(tài)方程和相平衡準則。

4.排烴方向模型

排烴方向受多種因素的控制，其中最重要的是區(qū)域構(gòu)造背景，即凹陷區(qū)與凸起區(qū)的相對位置及其發(fā)育歷史；同時，還受儲集層的巖性巖相變化、地層不整合、斷層分布及其性質(zhì)、水動力條件等因素的影響。因此，排烴方向的三維模擬是綜合考慮以上各種條件得出的。

為了簡化模型，在排烴方向模擬時假定石油主要以游離態(tài)從烴源巖中排出，而天然氣以溶解態(tài)運移，并且油氣水在正常壓實產(chǎn)生的剩余壓力、欠壓實產(chǎn)生的異常高壓力、毛細管力和浮力等合力作用下，驅(qū)使油氣水從烴源巖向運載層運移。同時，根據(jù)流體勢等于該點的壓能與相對于某基準面的位能以及動能之和，反映了地下溫度、重力、應(yīng)力等因素對地下流體綜合作用的原理，設(shè)定流體勢是排烴方向的主控因素，令流體從高勢區(qū)向低勢區(qū)方向運移。

把整個運移劃分為烴源巖單元格到最臨近運載層單元格的運移過程（如圖8-12的①過程）和儲集層單元格運移過程（如圖8-12的②過程），劃分的標準是最臨近運載層單元格的空隙是否充滿，如果沒有充滿，進行①過程，否則進行②過程，在②運移過程中需要綜合考慮流體勢、巖性和斷層的影響。

圖8-12 排烴方向簡單模型示意圖