油气运移
地球化学中的油气运移及环境效应
地球化学中的油气运移及环境效应地球是人类赖以生存的家园，而油气是我们生活中不可或缺的能源，其产生与运移对地球化学环境产生了极大影响。
本文将从油气的运移机制、环境效应两方面探讨地球化学中的油气运移及其环境效应。
一、油气运移机制油气运移是指油气从地下岩层中向上运移的过程。
其主要机制有两种，一种是依靠岩石孔隙、裂隙来运移，另一种是通过岩石固体与流体之间的相互作用而进行运移。
1、岩石孔隙、裂隙运移这是油气运移的一种常见机制，岩石中存在着不同大小的孔隙与裂隙，油气通过这些空隙向上运移。
对于孔隙较大的岩石，如砂岩、泥岩等，油气可以直接在孔隙中储存；而对于孔隙较小的岩石，如页岩、板岩等，油气无法直接运移，必须通过压裂等方式才能释放出来。
2、相互作用运移这是油气运移的另一种机制，通过岩石固体与流体之间的相互作用，油气分子可以跨越石英烷基等的界面向上运移。
这种机制主要发生在页岩、泥岩等非常规油气储层中。
二、油气运移的环境效应油气运移不仅对经济、社会发展有着巨大意义，也对环境产生了一定的影响。
这些环境效应主要有以下几点。
1、地下水质污染油气的开采、运输与储存等过程中，往往会产生一些有毒有害物质，如挥发性有机化合物、重金属等，这些物质会直接污染地下水，并可能造成地下水的非可恢复性污染。
2、温室气体排放随着人们对油气的需求不断增长，油气采集与运输所产生的温室气体排放量也在不断上升，这会直接加剧全球气候变暖的程度。
3、地表水体污染油气开采和运输会产生大量的水、污染物等废水，如果不合理排放或处理，就会对地表水体造成直接或间接的污染，这种污染将直接危及人类饮用水的安全和生态环境的健康。
4、土壤污染油气开采和运输过程中，经常与机械、设备等有机化合物直接接触，这些物质可能经过雨水等途径被带到地表，对土壤产生污染，对植物和生态环境的破坏也非常严重。
综上所述，油气在地球化学中的运移以及其环境效应是一个复杂而又深刻的问题，我们需要共同探讨并找到解决方案，让油气的开发利用在满足人类需求的同时也不对环境造成过大影响。
油气初次运移和二次运移机理的差异
油气初次运移和二次运移机理的差异
油气初次运移和二次运移是油气形成后从母质中向储集层或采集层移动的过程。
它们的差异主要体现在以下几个方面：
1. 渗流机制：初次运移是指油气在岩石母质中的原位生成后，沿着孔隙或裂隙流动到储集层的过程。
初次运移主要依靠孔隙连通性和岩石的渗透性来实现。
相比之下，二次运移是指油气在储集层内发生相态变化或因受到外部力的作用重新分布的过程。
它主要依靠岩石孔隙中的静态毛细力和动态流体驱动力来实现。
2. 运移速度：初次运移速度相对较慢，通常为几百米到数千米的数百万年时间尺度。
而二次运移速度通常更快，可以是千分之一毫米至数十厘米的几十万年时间尺度。
3. 作用力驱动：初次运移主要受天然地层压力驱动，油气由高压区向低压区流动。
而二次运移则由于外部力的作用，如构造活动、地质应力变化、重力等因素的影响。
4. 温度和压力影响：初次运移过程中，油气往往处于高温高压的条件下，导致原始油气的组分和性质相对稳定。
而二次运移过程中由于温度和压力条件的变化，油气会发生相态变化，例如油气的溶解和挥发。
综上所述，油气初次运移和二次运移机理存在较大差异。
初次运移主要是母质中的油气流动至储集层的过程，依靠孔隙和渗
透性；而二次运移则发生在储集层内部，依靠渗流机制和外部力驱动。
欢迎追问！。
油气的运移与聚集
• 油气运移概述 • 油气聚集概述 • 油气运移与聚集的关系 • 油气运移与聚集的实例分析 • 结论与展望
01
油气运移概述
油气运移的定义
定义
油气运移是指油气从源岩向圈闭构造的迁移过程， 包括初次运移和二次运移。
初次运移
指油气在生成后从源岩向储层或运移通道的迁移 过程。
二次运移
指油气在储层中通过水动力或浮力作用向圈闭构 造的迁移过程。
总结油气运移与聚集的研究成果
成果一：油气运移与聚集的机理研究
油气运移与聚集的机理是油气地质学 的重要研究内容，通过对油气运移与 聚集机理的研究，可以深入了解油气 的形成过程和分布规律，为油气勘探 和开发提供理论支持。
总结油气运移与聚集的研究成果
成果二：油气运移与聚集的模拟方法研究
随着计算机技术的发展，油气运移与聚集的模拟方法得到了广泛的应用。通过建立数学模型和数值模拟方法，可以预测油气 的分布和运移规律，为油气勘探和开发提供决策依据。
该盆地的油气聚集模式呈现出多种聚集模式的复合特征。 在盆地的不同地区和不同层位上，油气聚集的模式有所不 同。通过对盆地内各聚集模式的形成机制和演化过程的研 究，揭示了盆地内油气的分布规律和主控因素。
总结词
烃源岩对油气聚集的影响
详细描述
该盆地的烃源岩对油气的聚集具有重要的影响。不同类型 的烃源岩生成的油气具有不同的物理化学性质，对油气的 运移和聚集也有所不同。通过对烃源岩的分布、演化及生 烃过程的研究，揭示了烃源岩对油气聚集的控制作用。
04
油气运移与聚集的实例分析
实例一：某油田的油气运移路径
总结词
复杂的地质条件
详细描述
该油田位于一个复杂的地质环境中，经历了多期构造运动和多条油气运移路径。 通过分析地层和构造特征，确定了油气的主要运移方向和路径，为油田的开发 提供了重要依据。
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。
油气的初次运移名词解释
油气的初次运移名词解释油气的初次运移是指油气从地质储层向地表运移的过程。
在油气勘探和生产领域中，初次运移是一个重要的概念，在理解油气的形成和分布以及勘探开发工作中起着关键的作用。
下面将对与油气初次运移相关的几个重要名词进行解释和说明。
1. 油气源岩油气源岩是指具有一定有机质含量和热成熟度的沉积岩，其中的有机质经过长期埋藏和高温高压作用，发生热解反应，产生大量的油和气。
常见的油气源岩包括页岩、煤系地层等。
这些岩石中的有机质一般富含藻类、藻类残体、植物碎屑等，是油气形成的主要来源。
2. 贮集层贮集层是指油气在地下形成具有一定规模的储集体，主要由多孔介质和裂缝所组成。
这些储集体可以是沉积层的孔隙中积聚起来的，也可以是构造变形过程中形成的裂隙和节理中积聚起来的。
常见的贮集层包括沙岩、碳酸盐岩等。
3. 渗流渗流是指油气在储集层孔隙或裂缝中的流动过程。
在初次运移过程中，油气通过渗流的作用从高渗透区向低渗透区运移，直至最终聚集形成油气藏。
渗流的速度受到多种因素的影响，包括温度、孔隙度、渗透率、黏度等。
4. 主控因素主控因素是指影响油气初次运移过程的主要因素，包括构造、岩性、层序地层、岩石物性、断裂等。
构造是油气运移的基本条件，它决定了油气在地下的分布形式。
岩性决定了岩石的渗透性和孔隙度，直接影响油气的渗流能力。
层序地层描述了沉积相变化的规律，在勘探中起到重要的指导作用。
5. 地层圈闭地层圈闭是指使油气局限在储集层内无法向外扩散的地下构造或岩石性质。
常见的地层圈闭包括构造圈闭、岩性圈闭、斜坡圈闭等。
地层圈闭是油气初次运移的关键，只有存在有效的圈闭才能形成油气藏。
6. 迁移路径迁移路径是油气从油气源岩向贮集层运移的路径。
它通常是由含油气源岩、层内滞留、上盖层、储集层等组成。
迁移路径的分布对油气资源的分布和勘探开发起着重要的指导作用。
7. 聚集机制聚集机制是指油气在贮集层中逐渐聚集形成油气藏的过程和机制。
常见的聚集机制包括构造聚集、岩性聚集、断层聚集等。
第五章油气运移
烃源岩与储集层之间存在浓度差：
扩散作用 运移动力：浓度梯度
低浓度 低浓度
高浓度
运移方向：烃源岩
储集层
三、油气初次运移的通道
孔隙和微裂缝 1.孔隙 烃源岩正常压实阶段， 静水压力，孔隙暢通 2.微裂缝 Snarsky(1962):
孔隙压力达到静水压力的1.42-2.4倍 岩石就会产生微裂缝
Momper(1978)：
烷烃
C5 C6 C7 C10
D(cm2/s) 1.57 ×10-7 8.20 ×10-8 4.31 ×10-8 6.08 ×10-9
J为扩散速率， D为扩散系数， gradC为浓度梯度
扩散对轻烃（天然气）的运移具有重要意义，
但对于液态烃意义不大。
三、岩石的润湿性 （1）润湿性：
润湿作用是指固体表面的一种流体被另一种流体取 代的一种作用。 （流体附着固体的性质）
润湿角：
θ＝0：称完全润湿 θ>90：称不润湿
θ<90：称润湿
润湿流体：易附着在固体上的流体，又称为润湿相
非润湿流体：不易附着在固体的流体，又称非润湿相
（2）岩石的润湿性 ①水润湿的（water-wet）：
油水两相共存的孔隙系统中，如果水附着在岩 石孔隙表面，称水为润湿相，油为非润湿相， 这时称岩石为水润湿的或亲水的
r
（2）毛细管力的方向：从喉道向孔隙，从小孔隙向大孔隙
2. 浮力和重力
（1） 浮力的大小
浮力:物体（油）排开水的重量
Fb V w g
重力:物体(油）本身的重量
Fg V o g
油的上浮力:浮力和重力的合力
F V ( w o ) g
(2) 在浮力作用下油的运移方向
油气的运移与聚集
油气田的盖层或圈闭遭到破坏，油气逸散到地表。有
的则保存至今，成为能源生产基地。
1
3.2 油气的运移与聚集
盖层 储油层
圈闭
四大要素 生油层
保存
油气田的形成 三个过程 运移
聚集
2
3.2 油气的运移与聚集
一、 生油气层
• 通常把能够生成油气的岩石，称为烃源岩（或 称为生油气母岩），由烃源岩组成的地层为生 油气层。
15
3.2 油气的运移与聚集
三、 油气的盖层
图 生储盖层纵向分布示意图 因为生油层一般都是暗色的泥岩，经地层压力压实后 是很致密、不渗透的岩层，大多数是实际油藏中的好盖层。
16
3.2 油气的运移与聚集
三、 油气的盖层
• 良好盖层具备的条件： • ①盖层要有一定的厚度，能承受地层巨
大的压力； • ②盖层的分布要稳定，防止储集层上方
下来的，它们可能是沙丘、海滩或沙漠，可能是珊瑚礁，也
可能是泥沙淤积的河流。这些沙子被掩埋后，受力被压缩，
沙粒结合在一起，最终被掩埋到地层深处，直到今天成为我
们发现石油的地方。
• 储集层出现在岩石中，在你我看来这种岩石似乎是实心的，
而事实上它具有非常微小的孔隙空间，这些微细孔隙正是石
油或气体郁积的地方。我们就是从这样的岩石中取出每天都
27
五、 油气运移 7. 构造运动力
28
五、 油气运移
3.2 油气的运移与聚集
促使油气运移的动力
• 8. 浮力
• 当油气进入饱含水的储集 层之后，由于油、气、水 的密度不同而发生重力分 异作用，即气轻上浮，水 重下沉，油居中间。这种 促使油、气、水发生分异 作用并使油气上浮的力， 即为浮力。
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。
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➢油气运移研究有望解决：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。——正是油气勘探和评 价中十分关键的问题。
四、油气发生运移的必要条件
有效应力σ和流体压力Pf各司其职：σ促使岩石发生压 实作用，Pf则促使在压实中流体排出。
Effective stress 有效应力 Fluid pressure 流体压力
二．异常流体压力
Abnormal fluid pressure 异常高压/地压/超压
Abnormal high pressure / Geopressure /Overpressure
石油与天然气地质学
第六章 石油与天然气的运移
Migration of Petroleum and Natural Gas
油气水：流体矿产
盖层： 阻止逸散
烃源岩： 生烃
储集岩： 储存和渗透
圈闭： 容留场所
聚集成藏
油气运移 （hydrocarbon migration）
本章内容
✓ 概述 ✓ 油气运移过程中的受力分析 ✓ 油气的初次运移 ✓ 油气的二次运移 ✓ 油气运移科研实例
1.068ຫໍສະໝຸດ 更为明显。1.035
•体系的开放/封闭：
1.012
•封隔性边界又往往是隔
热层。
3、黏土矿物的转化 •泥质岩中含有50%以上的黏土矿物，在成岩过程中，
黏土矿物将发生一系列变化，如蒙脱石S→伊利石I。 •S层间吸附水密度一般都高于自由孔隙水，故脱去单
位质量的水将引起体积膨胀，促进异常高压的形成。
§1 概述
一、概念
➢油气运移：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。
初
初次运移与二次运移示意图 ——以古隆起背斜和地层尖灭油气藏为例
1、流体 2、动力条件 3、通道
§2 油气运移过程中的受力分析
一．地静压力 lithostatic pressure
某一深度地层在单位面积上所承 受的上覆岩石柱的压力(压强)：
地静压力随着上覆地层的增厚而 增大，它对下伏沉积物的作用主 要是促进了压实和固结作用。
泥岩的正常孔-深关系：
沉积物可分为两部分：颗粒骨架和孔隙中的水。
σ1
完全封闭→半封闭体系
σ1－δ
• 克拉2气田，在完全封闭条件下，构造挤压对超压的贡献不超过40～ 50%（王震亮等，2005）。
总 结： ① 各种成因机制对超压的形成所起的作用在不同的地 质条件下可以不同。如某种机制在某一个地方起主要作 用，在另一个地区则为次要因素；
② 在一个具体地区，对异常压力形成有贡献的因素也往 往不止一个。从整体上来看压实和排水不平衡机制意义 似乎更大些，是后四种机制所赖以形成的物质基础—— 封闭体系都可由它引起。
四．浮力 Buoyancy
因流体之间的密度差(ρw-ρo、ρw-ρg、ρo-ρg)所产生 的力。
单位面积上的水对石油的浮力为： F=(ρw-ρo)·g ·H
H－连续油相高度。连续油柱越高，浮力值就越大。
当地层倾斜时，油气上浮到储集层顶面时，将继续在 浮力作用下向上倾方向运移。
当有不溶于水的游离相油气 存在时，推动油气前进的水 动力应等于连片油气两端的 水压差。若油柱长度为L： P=L×dP/dl
含水层中水力对油柱的作用
(a)管子两端存在水头时，水可从另一端流出；静水状态。 (b)受隔水层围限的含水层，水势面为该含水层特定位置钻井内水可上升的水 位。
井内抽水引起的水位降低和“压降漏斗”
注水井与采油井分布 ——三角形开发井网
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.油藏中油气水按密 度分异，从上到 下分别为气、油、 水（层内运移结 果）。
三、油气运移研究的意义
➢K< Kmin，则排水不畅，形成欠压实。
欠压实（undercompaction）状态的特征
与正常压实段相比： • 孔隙度偏高，密度偏低； • 声波时差、中子孔隙度均偏高。 ——可作为超压的证据。
准噶尔盆地南缘独深1井泥岩综 合压实曲线
（王震亮等，2003）
2、水热增压
•石英的热膨胀率仅为水
的1/15，水的膨胀效应
南
里
海
盆
地
地
下
超
压
•三个地区
分 布
砂、泥岩压 力分布及差
异性明显
三．水力 Hydraulic pressure
含水层中的水在重力作用下由高势区流向低势区，水 从A侧进，从B侧出，其连线即为理论上的动水压面。
沿水流方向单位距离的压力降称压力梯度。当地层倾 角不大时，（P1-P2）/L≈（P1-P2）/l；故 dP/dL≈dP/dl。
异常低压 Subpressure /
Abnormal low pressure
异常高压的成因……
1、压实与排水的不平衡 ➢上覆负荷在孔隙流体和岩石骨架上作用力的分配
关系，决定着沉积物的压实状态。
➢对于每一具体岩石来说，都有一个维持其压实需求 与实际排水之间平衡的最小渗透率界限值Kmin，岩 石K与Kmin的大小关系，决定其压实状态。
primary migration 初次运移 secondary migration 二次运移 carrier rock 运载层
垂 向 运 移 与 侧 向 运 移
二、地下油气运移的证据
1.地表渗出的油气苗（说明从地下→地表运移）；
克拉玛依：黑油山 油泉
2.试（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）；
蒙脱石脱水段（阴影区）与地下流体异常压力的关系（据Bruce,1984）
4．有机质的热解生烃 •天然气的大量生成，会给较为封闭的烃源岩系统产
生一个附加的气体压力。
•气态烃生成量越大，岩石体系越密闭，这一因素对 异常压力形成的贡献就越大。
5、构造挤压作用 •前陆盆地最为典型 •机理：“构造压实作用”