石油与天然气二次运移
4.4.3 物理模拟方法研究油气运移
第四章石油和天然气的运移4.4.3 物理模拟方法研究油气运移（1）初次运移物理模拟●主要模拟油气从烃源岩排出的条件、方式、相态、临界排烃饱和度、排烃数量和排烃效率等方面的情况。
●早期的初次运移模拟大多数从属于生烃模拟实验，即利用生烃模拟所获得的气相和液相产物，通过换算可以得到某一温度下各相的数量或最终排烃量和排烃效率。
●20世纪90年代，我国胜利油田地质科学研究院研制出油气生成运移物理模拟系统装置，该系统可模拟地下5～6km深处油气生成和运移情况。
●排烃饱和度模拟研究成果：许多学者认为临界排油饱和度为0.1%～10%之间（Levorsen ，1967；Dickey ，1975等）。
5%~10%1%~10% 0.1%0.35% 0.3% 0.9% 根据成熟母岩抽提的烃含量推测排烃饱和度： 0.1%～0.35%（Hunt ，1961；Philip ，1965；Tissot ，1971；Momper ，1971）。
Welte （1987）认为油要占据页岩孔隙中有效空间的25%才能排出。
李明诚，汪本善（1991）认为一般泥质生油岩临界排油饱和度在5%左右，并取决于泥岩中较大孔隙所占的比例。
●研究内容：（2）二次运移物理模拟孔隙介质中油气运移和聚集的物理模拟流动水对石油二次运移和聚集的影响利用高温高压岩心驱替装置研究油气运移不同输导层的油运移模拟：均质和非均质砂层、碳酸盐岩地层、断层、不整合●油气二次运移模拟实验内容：孔隙介质中油气运移模拟：Lenormand（1989）等利用微观模型，研究了孔隙介质中非混溶驱替过程，并利用毛细管数和黏性比值系数将毛细管力对油气运移的影响概括为三种形式。
油驱水的过程所呈现的三种形式：黏性指进毛细指进稳定驱替有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）优势式路径指进式路径活塞式路径3种运移模式在不同运移时刻的路径特征（侯平，2010）运移时间（min）模型:装满玻璃珠或河沙的玻璃管，强亲水模型。
第11章 油气运移
促使油气初次运移的动力多种多样,但需要强调的是在烃源岩 有机质热演化生烃过程的不同阶段,其主要排烃动力有差异,即上 述各作用力的作用时间及作用大小是不同的. 在中-浅层深度,压实作用为主要动力; 中-深层以异常压力为主要动力,由于油气大量生成主要发生 在中-深层,因此,异常压力更显得重要.
泥质烃源岩不同阶段的排烃动力 埋藏深度 m 0～1500 1500～4000 4000～7000 温度 ℃ 10～ 50 50～150 有机质 热演化阶段 未 熟 成 熟 油气运移动力 正常压实,渗析,扩散 正常压实-欠压实,蒙脱石脱水, 有机质生烃,流体热增压,渗析, 扩散
F浮力 = V ( ρW ρ O )g
g--重力加速度; ρo--石油的密度.
式中:V--油相体积; ρw--水的密度;
浮力的方向垂直向上.在水平地层 水平地层条件下,油气垂直向上运移至 水平地层 储盖层界面;在地层倾斜 地层倾斜情况下,油气则沿地层上倾方向运移. 地层倾斜
2,水动力 水流的方向性: 水流的方向性: ▲ 压实水流 压实水流的流动方向:是从盆地中心向盆地边缘; ▲ 地表渗水 地表渗水的方向:是从盆地边缘露头区向盆地内部流动. ▲ 局部地区或局部构造 局部地区或局部构造:水的流动可以沿水平地层作水平运动,也 可以沿倾斜地层向下倾或沿上倾方向运动. 因此,水动力在油 气运移过程中的作 用(阻力 动力) 要 阻力或动力 阻力 动力 看水流动方向与油 气浮力方向是否一 致而定.
膨胀型粘土(蒙脱石) 向非膨胀型粘土(伊 利石)转化的数量随 深度增加的曲线(据 Schmidt, 1978)
蒙脱石
随D T
104.4—110 C, 加入钾云母
脱去层间水和有机质分子(进入粒间孔隙)
伊利石
4.3.6 油气输导体系
第四章石油和天然气的运移4.3.6 油气运移输导体系（1）输导体系概念（2）输导体系分类及二次运移方式（3）输导体系类型1）油气输导体系 输导体系是指油气二次运移经历的运移通道及其相关围岩所组成的网络通道体系。
（1）定义：输导体系存在于一个油气运聚单元中；包含适合油气运移的输导层（储集层、断层、不整合）；既强调输导层，也强调围岩，更要强调输导层之间的时空配置关系； 输导体系具有时序性、级次性、时效性特点。
输导体系的内涵：•有一定孔渗条件的岩体（储集层） •具有渗透能力的断裂或裂隙体系 •可作为流体运移通道的不整合面龚再升分类（1999）：（2）输导体系分类及二次运移方式●输导体系分类：张照录分类（2000）：•输导层型输导体系 •断层型输导体系 •裂隙型输导体系 •不整合型输导体系付广（2001）：•简单输导体系•连通砂体型•断层型•不整合型•单一型•复合型本教材分类：根据主要输导层类型，结合运移主要通道及影响地质因素，划分为4大类输导体系和10种输导层类型。
•复合输导体系油气输导体系分类表（张卫海，2003修改）二次运移方式：是指油气在一定动力驱动下，沿某种类型输导体系运移的途径和方向。
•侧向运移——沿储集层输导体系、不整合输导体系的运移。
•垂向运移——沿断裂输导体系的运移。
•阶梯状运移——沿由断层与储集层输导层或不整合输导层所构成的复合输导体系的运移。
（3）输导体系类型：①储集层输导体系●定义：由储集层输导层构成的输导体系。
●运移方式：侧向运移。
孔渗性好储集层具有一定厚度平面上连通性好且分布广围岩封闭性好，输导盖层好输导体系与成熟烃源岩区（层系）的时空配置关系好古产状有利取决于沉积相和成岩作用●储集层输导体系输导有效性影响因素：•垂向相对高孔渗层和横向相对高孔渗带是流体势能相对较低的部位，是油气在储集层输导体系中运移的优势通道。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）东营凹陷南斜坡东段沙三段上亚段骨架砂体输导能力指数等值线与油气显示关系（据宋国奇，2012）•东营凹陷南斜坡东段沙三段上亚段发育扇三角洲、滩坝等砂体，砂体厚度大，砂体前端呈指状分别插入牛庄生烃洼陷中，连通性和孔渗性好，形成了由强输导能力决定的4个优势运移路径，分别形成八面河、王家岗、乐安油田。
油气二次运移(1)
2rσt >
2σ rp
2rσ=
2σ r
（据Berg,1975, 转引自Tissot，1978）
Pc
2 ( 1
rt
1 rp
)
（2）毛细管力的方向：从喉道向孔隙，从小孔隙向大孔隙
二、油气二次运移过程中的力
2. 浮力和重力
（1） 浮力的大小
浮力:物体（油）排开水的重量
Fb Vw g
重力:物体(油）本身的重量
Fg Vo g
油的上浮力:浮力和重力的合力
F V(w o )g
二、油气二次运移过程中的力
(2) 在浮力作用下油的运移方向 在水平地层中，油垂直向上运移至储层平面
在倾斜地层中，油沿储层顶面向上倾方向运移
二、油气二次运移过程中的力
3.水动力
（1）水动力的概念 ❖静水压力状态：各点剩余压力相等（0），地 层水不流动，没有水动力。
—剩余压力
hA
hB
B
hC
A
C
❖动水压力状态： 各点的剩余压力不相2等， 1 地层水将发生流动
泄水区
水动力：连通储层两点之间剩余压力的差值(剩余压力差）
水的流动方向：从剩余压力高值区流向剩余压力低值区， 而与其地层压力的大小无关。
二、油气二次运移过程中的力
(2)不同水动力环境盆地中水的流动规律
二、油气二次运移过程中的力
A
静水压面
B
H1
H2
C
D
二、油气二次运移过程中的力
供水区
测压面
hA
hB
B
A
hC
C
泄水区
2 1
水头（水压头）：地层压力能使水从测点
向上升的高度（静水柱高度）
石油地质学-8. 油气的运移
Clq 2019/7/7
一、油气初次运移的温压条件和岩石介质孔渗性
• 油气初次运移的温度： 应与生成油气时温度相近，可能在50－250℃±。对应的深
度取决于地温梯度。 • 油气初次运移的动力：压力，主要受控于深度。 • 油气初次运移时岩石介质的孔渗性：
烃源岩，孔渗条件很差；需克服巨大的Pc。
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但是普遍认为，石油呈单独液相从生油岩中进行 初次运移是不大可能的。石油的初次运移应以高分散 烃相为主。只有在石油进行二次运移方以分相单独运 移为主。
关于石油以高分散游离相态从生油岩中向 外运移的理论已为实践所证实，而且可能是初 次运移的主要形式。
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第三节 油气的二次运移
在岩石学上，我们已知道，泥岩的压缩率很大，而 砂岩却较小，从而造成了泥岩中流体所处的压力较大， 而砂岩中流体的压力较小（理解时可先假设两岩层的流 体相互未流动运移）由此造成了二岩层之间的流体压力 差，从而使得生油岩中流体向储集层中运移。
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对于较薄的生油岩层，在上覆沉积物的均衡压实作 用下，油气运移的载体水在1000m左右时即被很快排出。
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第一节 概 述
油气运移: 地壳中石油和天然气在各种天然因素作用下发
生的流动。 油气运移可以导致石油和天然气在储集层的
适当部位（圈闭）的富集，形成油气藏，这叫做 油气聚集。也可以导致油气的分散，使油气藏消 失，此即油气藏被破坏。
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油气运移的证据
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流体运移方向为其受力减弱方向。 此外，构造运动造成地层倾斜，产生裂缝，沟通 岩石中各种孔隙，形成不整合风化带，为油气二次运 移创造了有利条件。
第六章 石油与天然气的运移
内容摘要［内容提要］石油与天然气具有明显的运移性，油气运移是是联结生、储、盖、圈、藏、散等因素的纽带，油气的地质史就是油气的运移史。
按运移发生的场所可分为初次运移和二次运移。
本章首先论述地下油气发生运移的证据，阐明了油气运移研究的意义及运移发生的基本条件。
在具体分析了油气运移过程中的受力状况之后，对油气初次运移、二次运移的相态、动力、通道、方向等要素进行综述，最后结合实例分析了流体动力与油气运移的关系。
§1 概述一．概念顾名思义，油气运移即油气在地下的流动，或在地下因自然因素所引起的位置移动。
按油气运移所发生的场所可分为初次运移和二次运移。
初次运移——油气自生油层向储集层（运载层）中的运移。
二次运移——油气进入储集层/运载层之后的一切运移，包含已运聚起来的油气因外界条件的变化引起的再次运移，有人称后者为“三次运移”。
二．地下油气运移的证据有很多事实证明石油和天然气在地下确实可以发生运移，如：1.地表渗出的油气苗（说明从地下→地表运移）；2.采油时很小的井孔可以流出大量的油气（说明至少在开采时是四面八方汇集的结果）；3.采出的石油中可以找到比储层时代老的孢粉（由老的生油层→储层）；4.生油岩多为细粒岩石如泥岩、页岩，而目前的产油层多为粗粒的砂岩等岩性（生→储）；5.油气藏中油气水按比重分异，从上到下分别为气、油、水（层内运移结果）；6.纵、横向上，石油在组分和数量方面表现为许多有规律性的变化。
三．油气运移研究的意义石油与天然气是流体矿产，其不同于固体矿产的最大特点就是在地下岩石中具有运移性。
油气从生起就开始了运移，一直到最后变质乃至消失。
因此可以说，油气的地质史就是油气的运移史。
可见，油气运移是石油地质学的重要内容，是联结生、储、盖、圈等静态条件的纽带。
油气运移要研究的问题是：油气怎样从源岩中排出；什么时候排出；排出来多少；运移到什么地方；可能到哪儿聚集以及可能聚集多少等等。
显然这些问题正是油气勘探和评价中急待解决的问题。
第二章-5 输导层与二次运移
假设：(油滴、油丝、油片)油柱的载面积为1(单 位面积)，长度为L，倾角为θ，二次运移的条件
可表达成：
ρo· L·Sinθ·Eo＞ 2δ（1/rt-1/rp） 即， Z(L·Sinθ)＞ 2δ（1/rt-1/rp）/ ρo Eo
也就是说，油气必须累积到一定的长度或高
度，才能克服毛管阻力进行二次运移。
第五节 输导层及二次运移
本章内容提要：
石油、天然气运移是形成油气聚集的不可
缺少的环节。；二次运移的结果是油气聚集，
受储层物理性的影响较大。
因此，二次运移的相态、动力、距离、方
向、时期等问题是研究的主要内容。 不同输导层类型是主要通道，运移距离有 所不同。
一、 石油和天然气的二次运移
油气经初次运移进入到储层，就开始了二次运移。
当油气从大孔隙进入小孔隙或穿越喉道时，将
在油体两端形成毛细压力差(△Pc)。
由毛细压力差(△Pc)：
△Pc= Pt- Pp= 2δcosθ/rt-2δcosθ/rp
= 2δcosθ（1/rt-1/rp）= 2δ （1/rt-1/rp）
rt—喉道半径(小孔隙半径)，rp—孔隙半径(大孔隙半径) cosθ=1，δ—界面张力
3.沿断裂或断裂系垂向运移
沿断裂垂直运移，储层可直接与烃源岩接 触，也可能相距较远。垂直运移距离一般比侧向 运移的规模要小，只有几十～几百m的垂距。但
亦有较大的，可达数千m。
4.复合型油气运移
油气运移在成藏过程中不是以某种型式为主
导，而是综合二种以上基本形式才能完成的，如
酒西盆地。
Fo=ρw/ρo Ew
净浮力和水动力的矢量和(Eo)是动力，因此： Eo= -（ρw-ρo）/ρo· + ρw/ρo· w g E
石油天然气地质 二次运移相态 动力和通道共57页
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
石油天然气地质 二次运移相 态 动力和通道
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35 光荣可 以被永 远肯定 。
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式中F为浮力，N；V为连续油的体积，m3；ρw为地层水 的密度，ρog为地下水油气密度，kg/m3；g为重力加速
度，9.8m/s2.
如果把体积V换成单位面积乘高（Z），则上式变为：
F＝Z（ρw-ρog)g
在自由水 面之上的 任一高度 的油气所 受到的浮 力，实际 上就等于 该高度的 静水压力 与静油 （气）压 力之差
烃类只要存在着浓度差，烃类的分子扩散就可以在任何时空中发生。
其他动力
构造应力 构造运动力可起到直接作用和间接作用。 ➢ 直接动力作用：构造运动在使岩层发生变形
和变位中，会把作用力传递到其中所含的流 体，驱使油气沿应力方向运移。 ➢ 间接作用：构造运动可使地层发生倾斜，使 油气在浮力作用下向上倾方向运移；可形成 供水区与泄水区，形成水动力作用；形成断 层、裂缝、不整合面等油气运移的通道。
当水动力（倾斜岩层中水动力的垂直分力）与浮力方向一致时，水 动力起到增加浮力的动力作用；当它与浮力方向相反时，水动力减 少油体浮力，起到阻力作用。
水动力不仅影响二次运移动力的大小，而且还影响 着油气运移的方向。
动水压力可以推动油气运移甚至破坏圈闭，也可以阻 止油气运移形成圈闭。
（3）扩散力
油、水（层内运移结果）； 6.纵、横向上，石油在组分和数量方面表现为许多
有规律性的变化。
油气通道
显微镜下观察到的油运移情况 （荧光，240倍）
石油运移通道特征
课程内容
一、油气二次运移条件 二、油气二次运移的机制与模式 三、油气二次运移的其他问题
油气二次运移条件
油气在地下发生运移，必须具备以下三个必 要条件：
《石油与天然气地质学》第四章第三节
石油与天然气二次运移
使用教材：石油与天然气地质学，陈昭年 主编，地质出版社，2005
油气运移参考书籍
1.《油气运移》：В.А.索柯洛夫著，1959年，388页 2.《压实与油气运移》：陈发景,1989年,177页 3.《油气运移》:李明诚，1984年（1版），1994年（2版），2004年（3 版） 4.《碎屑岩储集层的孔隙结构及其成因与对油气运移的控制作用》: 邸世祥，1991年，181页 5.《油气运移》: 黄第藩，328页 ，1988年 6.《石油地质译文选 油气运移 第2集》:陈荷立 汤锡元等编译，1987 年 , 244页 7.《油气运移机理及物理模拟》:曾溅辉，王捷等著，2003年, 190页 罗晓容，
三、油气二次运移的其他问题
（一）油气二次运移中的相态
初次运移 • 水溶相 • 连续烃相 • 混合相 • 扩散相
二次运移 • 水溶相 • 连续烃相 • 油（气）溶相 • 扩散相
不同相态，运移效率差别很大，储集层中的油气主要是以游离相态运移, 至少 最终要转变为游离相。但天然气仍可以水溶和扩散的方式运移
流体旋回划分理论依据
流体旋回：从沉积水文阶段到淋滤水文阶段，对应于从 区域沉降和水侵到区域抬升、剥蚀或水退。
沉
降 阶
水岩及流体相互作用
段
（１）溶解与溶滤作用
（２）阳离子交替吸附作用
淋
滤
（３）扩散和浓缩作用
阶
（４）混合作用
段
（５）生物地球化学作用
在地层倾斜情况下，存在水动力沿地层上倾或下倾 方向运动两种情况，其作用亦可表现为阻力或动力 两种结果。
（一）油气二次运移中的相态
1.石油二次运移的相态与转换
内容
一、油气二次运移介质条件 二、油气二次运移的机制与模式
（一）油气二次运移中的相态 （二）油气二次运移的主要动力与阻力 （三）油气二次运移的通道 （四）油气运移主要模式
三、油气二次运移的其他问题
油气二次运移的主要动力
（1）浮力 浮力是阿基米德浮力。石油地质学中常将浮力与重力同 时考虑，并将浮力与重力的代数和称为净浮力。故石油 质点的净浮力可用下式表示。
1.流体 即油、气、水都是可以流动的，固体 就不行；
2.动力条件 即力环境/动力场，是油气藉 以运动的外力之和；
3.通道 是流体籍以通过的空间，如运移的微 裂隙等。
以上三个条件缺一不可。
内容
一、油气二次运移介质条件 二、油气二次运移的机制与模式
（一）油气二次运移中的相态 （二）油气二次运移的主要动力与阻力 （三）油气二次运移的通道 （四）油气运移主要模式
油气二次运移中的受力分析
教学目标
牢固掌握油气二次运移的概念 掌握油气二次运移的机制与模式 了解油气二次运移的研究方法和技术
基本概念与研究重要性
油气二次运移
是指油气脱离生油岩后，在孔隙度、渗透率较大的储集 层中或大的断裂、不整合面中的传导过程，它包括聚集 起来的油气由于外界条件的变化而引起的再次运移。
重要性分析
是流体矿产的特殊性的本质体现； 连接烃源岩与聚集体的桥梁； 控制着油气的分布与聚集；
二次运移的证据
1.地表渗出的油气苗（说明从地下→地表运移）； 2.采油时很小的井孔可以流出大量的油气（说明至
少在开采时是四面八方汇集的结果）； 3.采出的石油中可以找到比储层时代老的孢粉（由
老的生油层→储层）； 4.生油岩多为细粒岩石如泥岩、页岩，而目前的产
油层多为粗粒的砂岩等岩性（生→储）； 5.油气藏中油气水按比重分异，从上到下分别为气、
当地层倾斜时其浮力公式表示为：
F＝Z（ρw-ρog)g .sinα
（2）水动力
水动力是推动地层孔隙水流动的动力。因此， 它也是推动水溶相油气或密度与水接近的重质 油进行二次运移的主要动力。
地层中的水动力可以由差异压实作用和重力作 用而产生，并形成压实水动力和重力水动力。
压实水动力和重 力水动力两种水 动力一般是随盆 地演化先后产生， 并可在地层剖面 上呈旋回式出现。
构造应力
高邮凹陷T23反射面（三垛运动期）构造主应力矢量图 （胡望水等，2005） 油气大规模运移的方向与构造主应力的方向相同，即为由南东向北西向
2.二次运移的阻力
油气二次运移中最主要和最普遍的阻力就是 毛细管压力。 同时，油气运移还需要克服自身重力。
Pd
2
cos
R
Pd 是油水驱替压力（毛细管阻力）； 是界面张力（dyne/cm）； 润湿接触 角；R储层内最大连通孔隙半径（cm）；