【经典油气技术讲座】油气运移规律PPT
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《油气运移》PPT课件
二．异常流体压力
• 异常高压/地压/超压 • 异常低压 • 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。Under compaction
57.1
40
71.4
30
5.油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）。
三、油气运移研究的意义
➢与固体矿产相比，石油与天然气具有明显的运移 性。油气的地质史就是油气的运移史；运移是联结 生、储、盖、圈等静态条件的纽带。
➢油气运移研究要解决的问题：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。这 些问题正是油气勘探和评价中十分关键的问题。
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，是后三种机制所赖以形成的 物质基础——封闭体系都可由它引起。
南 里 海 盆 地 地 下 超 压 分 布 示 意 图
三．水力（狭义）
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。
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
四．浮力
由于流体之间的密度差(ρw-ρo、ρw-ρg、ρo-ρg)产 生的力。单位面积上的水对石油的浮力为：
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
石油天然气地质 43初次运移动力通道及模式PPT课件
6
• 剩余流体压力的大小等于上覆新沉积物的负荷与孔
隙水的静水压力之差 ：
dPL = (ρbo-ρw)g·L0
式中： dPL—剩余流体压力；ρbo—新沉积的L0沉积层的密度； ρw—地层水的密度； L0—新沉积的沉积层的厚度； g—重力加速度。
• 在剩余压力作用下，孔隙流体排出，流体压力又恢 复为静水压力。
• 上覆沉积层不断增加——瞬间剩余压力与正常压力 交替变化，孔隙流体排出，孔隙体积减小。
7
• 新沉积物横向厚度不变时，横向剩余压力相等： dPl=(ρb0-ρw)gl0
只存在垂向剩余压力梯度： dPl／dH=［(ρb0-ρw)gl0]／l0 =(ρb0-ρw)g
• 压实流体垂直向上流动。
8
当新沉积层横向厚度有变化时，两点间存在横向 压力梯度：
• 含盐量差别越大，渗透压差也越大。
19
美国湾岸地区某井砂岩和页岩孔隙水含盐量随深度变化曲线 （据Schmidt，1971）
20
• 泥岩和砂岩的盐度均随埋深增加而增加. • 渗透流体从含盐量低的部分流向含盐量高的部分。 • 流体从泥岩到砂岩运移。
6. 其它作用
• 构造应力作用 产生微裂缝，吸附烃解吸，构造挤压应力传递 到孔隙流体，流体运移
常高压，有利于排烃。
14
3.有机质的生烃作用
•干酪根所形成的油气的 体积大大超过原干酪根本 身的体积。
• 当流体不能及时排出时， 导致孔隙流体压力增大， 出现异常压力排烃作 用。。
15
4. 流体热增压作用
• 温度增加时，油气水的体积膨胀，即具有热增容 效应。
• 随埋深增加，地温增大，水的密度降低，比容增 大，这种膨胀作用促使流体运移，有助于排烃。
• 剩余流体压力的大小等于上覆新沉积物的负荷与孔
隙水的静水压力之差 ：
dPL = (ρbo-ρw)g·L0
式中： dPL—剩余流体压力；ρbo—新沉积的L0沉积层的密度； ρw—地层水的密度； L0—新沉积的沉积层的厚度； g—重力加速度。
• 在剩余压力作用下，孔隙流体排出，流体压力又恢 复为静水压力。
• 上覆沉积层不断增加——瞬间剩余压力与正常压力 交替变化，孔隙流体排出，孔隙体积减小。
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• 新沉积物横向厚度不变时，横向剩余压力相等： dPl=(ρb0-ρw)gl0
只存在垂向剩余压力梯度： dPl／dH=［(ρb0-ρw)gl0]／l0 =(ρb0-ρw)g
• 压实流体垂直向上流动。
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当新沉积层横向厚度有变化时，两点间存在横向 压力梯度：
• 含盐量差别越大，渗透压差也越大。
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美国湾岸地区某井砂岩和页岩孔隙水含盐量随深度变化曲线 （据Schmidt，1971）
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• 泥岩和砂岩的盐度均随埋深增加而增加. • 渗透流体从含盐量低的部分流向含盐量高的部分。 • 流体从泥岩到砂岩运移。
6. 其它作用
• 构造应力作用 产生微裂缝，吸附烃解吸，构造挤压应力传递 到孔隙流体，流体运移
常高压，有利于排烃。
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3.有机质的生烃作用
•干酪根所形成的油气的 体积大大超过原干酪根本 身的体积。
• 当流体不能及时排出时， 导致孔隙流体压力增大， 出现异常压力排烃作 用。。
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4. 流体热增压作用
• 温度增加时，油气水的体积膨胀，即具有热增容 效应。
• 随埋深增加，地温增大，水的密度降低，比容增 大，这种膨胀作用促使流体运移，有助于排烃。
石油地质学第4章PPT课件
2、烃类生成的增容作用
干酪根降解生油和生气导致的体积增大是形成超压的重 要因素之一，这非常有利于油气的排出。Robin（1985） 测量了生油岩内干酪根表面积的变化情况，其由1000m 处的10cm2/g变化到4000m处的35cm2/g，表面积增大 了3.5倍
§1油气初次运移 （Primary Migration）
二、油气初次运移的相态和载体
４、相态变化
有机质的不同演化阶段，油气运移相态会发生相应的变化。低 成熟阶段，由于埋深较浅，地层中原生水较多，生在的烃类相 对较少，此阶段源岩中含油气饱和度很低，油气运移以水溶相 为主；在生油气高峰阶段，一方面地层中自由水大量已排出， 孔隙度变小，另一方面烃类大量生成，油气饱和度超过临界饱 和度后就会以游离相（气溶相或油溶相）为主；随着演化程度 的增加，在凝析油气阶段中油气则以气溶相为主，过成熟阶段 则以游离相和扩散相为主运移。
1、压实作用（Compaction)
压实（Compaction）是沉积成岩过程中最为普遍的一 种现象，其最直观的结果是造成岩石孔隙度减小，密 度增大。当地层中达到压实平衡时，其中的流体压力 与静水压力相等（没有剩余压力），当沉积过程继续 发生，在其上发生沉积作用时，新沉积物负荷会使下 伏地层进一步压实，结果使原来地层中流体产生了超 过静水压力的剩余压力，在其作用下促使流体排出， 然后达到新的平衡状态。
图4-4 上覆沉积负荷下流体排出示意图
（据Magara，1978）
新地层 老沉积物
§1油气初次运移 （Primary Migration）
1、压实作用（Compaction)
压实作用对排烃的贡献表现在两个方面，其一是压实 作用排出大量孔隙水，随孔隙水要排出大量的溶解烃； 其二是孔隙度降低和大量水排出过程中，孔隙内部滞 留的烃类饱和度升高，有利于烃类达到残留烃临界饱 和度，促使游离相态烃类的大量排出。
干酪根降解生油和生气导致的体积增大是形成超压的重 要因素之一，这非常有利于油气的排出。Robin（1985） 测量了生油岩内干酪根表面积的变化情况，其由1000m 处的10cm2/g变化到4000m处的35cm2/g，表面积增大 了3.5倍
§1油气初次运移 （Primary Migration）
二、油气初次运移的相态和载体
４、相态变化
有机质的不同演化阶段，油气运移相态会发生相应的变化。低 成熟阶段，由于埋深较浅，地层中原生水较多，生在的烃类相 对较少，此阶段源岩中含油气饱和度很低，油气运移以水溶相 为主；在生油气高峰阶段，一方面地层中自由水大量已排出， 孔隙度变小，另一方面烃类大量生成，油气饱和度超过临界饱 和度后就会以游离相（气溶相或油溶相）为主；随着演化程度 的增加，在凝析油气阶段中油气则以气溶相为主，过成熟阶段 则以游离相和扩散相为主运移。
1、压实作用（Compaction)
压实（Compaction）是沉积成岩过程中最为普遍的一 种现象，其最直观的结果是造成岩石孔隙度减小，密 度增大。当地层中达到压实平衡时，其中的流体压力 与静水压力相等（没有剩余压力），当沉积过程继续 发生，在其上发生沉积作用时，新沉积物负荷会使下 伏地层进一步压实，结果使原来地层中流体产生了超 过静水压力的剩余压力，在其作用下促使流体排出， 然后达到新的平衡状态。
图4-4 上覆沉积负荷下流体排出示意图
（据Magara，1978）
新地层 老沉积物
§1油气初次运移 （Primary Migration）
1、压实作用（Compaction)
压实作用对排烃的贡献表现在两个方面，其一是压实 作用排出大量孔隙水，随孔隙水要排出大量的溶解烃； 其二是孔隙度降低和大量水排出过程中，孔隙内部滞 留的烃类饱和度升高，有利于烃类达到残留烃临界饱 和度，促使游离相态烃类的大量排出。
第四章 石油和天然气运移
能源地质学课件
第四章、石油和天然气的运移
第一节 油气运移概念和研究内容
三、与油气运移有关的几个问题 3、压力 1）静岩压力及静岩压力梯度 静岩压力梯度：是指当上覆 沉积物每增加单位厚度时所 增加的压力。通常指每增加 1m沉积物厚度所增加的压力， 用Pa／m表示
能源地质学课件
第四章、石油和天然气的运移
g——重力加速度。m／S2
能源地质学课件
第四章、石油和天然气的运移
第一节 油气运移概念和研究内容
三、与油气运移有关的几个问题 3、压力 2）地层压力、静水压力、静水压力梯度 ② 静水压力 静水压力：是指由静水重量所造成的压力。 静水压力随上覆水柱的增高而增大，在开放的地层体系中流体压力
主要反映静水压力。
石油和天然气地质学
主讲人：杜振川
能源地质学课件
第四章、石油和天然气的运移
第一节 油气运移概念和研究内容
一、油气运移的概念 油气的运移：石油和天然气是流体矿产，具有可流动性，当受到某 种驱动力作用时就会在地壳中发生流动。我们把油气在地壳中的移 动称为油气的运移。
能源地质学课件
第四章、石油和天然气的运移
能源地质学课件
第四章、石油和天然气的运移
第一节 油气运移概念和研究内容
三、与油气运移有关的几个问题 3、压力 2）地层压力、静水压力、静水压力梯度 ① 地层压力 为直观反映地层压力的大小，工程上常使用水压头的概念
h p / w g
式中 h——水压头，m p——地层压力，Pa pw——水的密度，kg／m3
油气重新运移；并可能在新的圈闭中再聚集，造成一个新油气藏的 再形成；或者是流失地表，遭到完全破坏。总之，油气运移是和油
气藏的形成、破坏、再形成连系在—起的。
第四章、石油和天然气的运移
第一节 油气运移概念和研究内容
三、与油气运移有关的几个问题 3、压力 1）静岩压力及静岩压力梯度 静岩压力梯度：是指当上覆 沉积物每增加单位厚度时所 增加的压力。通常指每增加 1m沉积物厚度所增加的压力， 用Pa／m表示
能源地质学课件
第四章、石油和天然气的运移
g——重力加速度。m／S2
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第四章、石油和天然气的运移
第一节 油气运移概念和研究内容
三、与油气运移有关的几个问题 3、压力 2）地层压力、静水压力、静水压力梯度 ② 静水压力 静水压力：是指由静水重量所造成的压力。 静水压力随上覆水柱的增高而增大，在开放的地层体系中流体压力
主要反映静水压力。
石油和天然气地质学
主讲人：杜振川
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第四章、石油和天然气的运移
第一节 油气运移概念和研究内容
一、油气运移的概念 油气的运移：石油和天然气是流体矿产，具有可流动性，当受到某 种驱动力作用时就会在地壳中发生流动。我们把油气在地壳中的移 动称为油气的运移。
能源地质学课件
第四章、石油和天然气的运移
能源地质学课件
第四章、石油和天然气的运移
第一节 油气运移概念和研究内容
三、与油气运移有关的几个问题 3、压力 2）地层压力、静水压力、静水压力梯度 ① 地层压力 为直观反映地层压力的大小，工程上常使用水压头的概念
h p / w g
式中 h——水压头，m p——地层压力，Pa pw——水的密度，kg／m3
油气重新运移；并可能在新的圈闭中再聚集，造成一个新油气藏的 再形成；或者是流失地表，遭到完全破坏。总之，油气运移是和油
气藏的形成、破坏、再形成连系在—起的。
石油与天然气的运移改
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石油与天然气的运移改
•第四章 石油和天然气的运移
• 未成熟阶段，石油还未
大量生成而地层孔隙度又较大， 源岩中含油饱和度很低只可能 有水相运移；
• 成熟阶段后，生油量大大增加， 孔隙度又较小，源岩中的含油饱和度 变大以致超过临界运移饱和度而发生 连续油相运移；
• 在较高温度下， 演化进入高成熟的湿 气阶段，此时石油可 以呈气溶相运移；
•当其在水中达到一定浓度 时，会形成分子聚集体 （即胶束），油被包裹在 胶束中呈胶束溶液运移。 •主要代表有Baker(1959)、 Cordel(1973)。
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石油与天然气的运移改
•第四章 石油和天然气的运移
•存在问题： •——胶束在生油层存在数量少 • ——胶粒粒径较大，很难通过泥 岩的孔隙喉道 • ——胶束增溶效果有限等问题。
•不是石油初次运移的主要相态。
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石油与天然气的运移改
•第四章 石油和天然气的运移
2、游离相运移 • —油气呈独立的油相或气相从烃源岩中排出。
油相运移——油气呈游离的油相从烃源岩中渗流排出。
•烃源岩进入压实的晚期 • — 烃类↑，饱和度↑，相对渗透率↑
Dickey认为在压实时石油 将呈一种极细但连续的油丝 运移。Magara(1981）认为 压实中期是最有利于油相运 移的阶段。
•第四章 石油和天然气的运移
•第二节
石油和天然气的初次运移
•烃源 岩 •文本
•动
•相
•途
力
态
径
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•储集层
石油与天然气的运移改
•第四章 石油和天然气的运移
•一、烃源岩的物性特 征
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与油气成因现代概念相联系的油气运移 中，在初次运移的解释上仍存在一些困难， 因此有人又从砂岩生油的主张去寻求出路， 因为砂岩中的运移解释上容易被人接受，所 以并不否认油气在砂岩中的运移。
如韦贝尔（Вебер）在对现代沉积 研究后指出，只要条件适合，砂岩和粉砂岩 也可含有丰富的有机物质，因此生油岩石与 储油岩石可以复合一体。
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油气运移是与油气成因紧密联系的。无 论是有机学派还是无机学派，都存在油气运 移问题。
只是不同的油气成因理论对油气运移的 方式、动力、途径(mode、power、track)等 主张各异。
无机成因学派一般认为深大断裂是油气运 移的主渠道；而有机学派则将连通的孔隙、 裂缝、断层、不整合面视为油气运移的路径。
Section 2 Primary migration
初次运移问题是油气有机成因说不可分割的 组成部分，任何有机成因理论如果不能同时解决 好油气初次运移问题，终将功亏一篑。特别是对 于晚期成油说来说，初次运移的研究难度相当大， 因而也是研究较为薄弱的环节，以致常常成为不 同学术派系攻击的把子。
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他认为，砂层平均含沥青20ppm，泥层含沥 青170ppm；虽然前者含量不多，但只要一小部分 转化成石油，就可为油藏提供足够的油源。按他 们的推算，泥岩占沉积岩总体积的一半，泥岩平 均含烃约200ppm，其总量相当于储层中石油的60 倍；只要泥岩排出3.3ppm到储层中去即可满足世 界石油的储量。
所以他们认为，砂岩不仅是潜在的储集岩，
在适当的条件下也是重要的母岩；从砂岩中C19C32正烷烃奇偶碳分子分布之平滑看，比泥岩中的 相应成分更接近于石油，可能就是石油中高分子
烃的来源。有些野外观察似乎也支持砂岩可以生
油。
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。
得克萨斯州米特列斯油田，以灰色砂 岩产油，砂岩上下均为硬石膏和红色页岩。 美国还有一些夹于厚层石膏中的砂岩油藏， 石油似乎只能生于砂岩本身。
它通道内传输的过程叫做二次运移
(secondary migration)。
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另外，油气形成聚集成藏之后， 若聚集条件变化而发生再次运移， 都称之为二次运移（Secondary migration)。按油气运移的方向 又可分为侧向运移和垂向运移， 或者顺层运移和穿层运移(along and across migration)。
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油气运移是形成油气藏的必经过程
(necessary course of forming oil and natural gas pool)。 按发生运移的时间顺序，把油气从细粒
的生油岩向外排出的过程叫做初次运移
(The course of oil and natural gas
expelled from the granule source rock is primary migration)。 油气脱离母岩后在储集岩孔隙系统或其
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还有安德列耶夫(Андреев， 1968）认为，从沉积物的沥青含量和 成分看，砂质沉积较泥质沉积更可能 是生油的。马丁（Martin，1969）研 究了海湾地区渐新统弗里欧组后认为， 该组中的石油母岩就是成为油层的砂 岩。帕拉卡斯（Palcas，1972）等对 弗罗里达州科塔瓦切湾159个沉积物样 品分析.
随着上覆沉积负荷的不断增加下伏先期沉积物 逐渐被压实的现象称为压实作用(compaction)。早 先引起母岩中的流体（主要是沉积水）向储集层 运移的主要因素就是压实作用。
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砂质沉积物(sand sediments)由于质点坚 硬，在压实过程中主 要表现为颗粒的进一 步密集排列，所以压 缩性小，体积的压缩 很快就趋于稳定。
泥质沉积物(clay sediments)比较细、软， 可塑性较强，在压实 过程中，除颗粒再排 列外，还伴有颗粒本 身的变形，所以压缩 性大，且压缩持续时 间较长。
The change of porosity in sandstone and shale with depth
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Section 1 Summarization
油气运移是指油气在地下因自然因素所 引起的位置迁移(Migration of oil and natural gas is their position migration by the nature factors underground)。
Migration of oil and natural gas
油气在地下的聚集是动态的， 它受什么因素的制约？
其运动状态如何？ 其运移通道是什么？
运移到何处去？
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Section 1 Summarization Section 2 Primary migration Section 3 Secondary migration
由上可见，砂岩生油确实存在。但估计 在形成油气藏中不会占有多大的份额。因为 如上推测，尚若砂岩生油能对形成油气藏具 有举足轻重的作用的话，地下就很少有空圈 闭。那样找油找气就可简化为找圈闭了。客 观现实并非如此。看来泥质生油岩的地位是 无可替代的；必须面对源于泥质生油岩的初 次运移问题。
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油气必须经过运移才能聚集成为油气 藏，如今看来好象是一个勿需证明的简单 道理。但油气在地下是否存在运移也曾经 有过争论。比如，二十世纪四十年代，卡 里茨基就积极主张石油原地生成说，即发 现石油的地方就是石油生成的地方。他认 为砂岩中的石油是其所含的藻类所生成的； 甚至认为正是因为砂岩中生成的石油起润 滑作用，才导致背斜的形成。
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目前，晚期生油说已成为油气成因理 论的主流，要建立与之适应的油气初 次运移机理，主要涉及油气初次运移 的动力因素，初次运次中油气的相态， 以及初次运移发生的时间等(power factor,oil and natural gas phase, occurring time)。
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2.1 The geological background of primary migration