第五章油气运移
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油气运移
一般正构烷烃分子越小，越易运移或运移距离越远。因此，发生
运移的深度段这些比值降低。 ③利用热解色谱S1，S1/（S1+S2）指示运移
一般热解色谱蒸发烃量（ S1 ）与总烃含量相当，在未发生运移的
部位保持稳定。在运移的深度段上其含量或比值下降，可视为运移。
二 、初次运移的地球化学示踪特征
需注意的原则： 上述研究思路建立在一定研究基础之上： ①必须是烃源岩层已进入成熟阶段； ②指示有机质丰度的残余有机碳和镜检显示的干酪根类型应基本类
N2含量：一般随运移距离而增大；
2、成熟度梯度变化 一般随运移距离而降低。
3、同位素组成变化
一般随运移距离而降低。
三 、二次运移的地球化学示踪特征
三 、二次运移的地球化学示踪特征
的。 石油天然气在运移中随物化条件的变化，必然引起自身在成分上、 性质上的变化，与实验室的色层分析极为相似。
三 、二次运移的地球化学示踪特征
（一）石油二次运移的地球化学示踪特征
1、根据原油组分和性质变化确定油气运移方向
随运移距离增大： 非烃化合物含量相对减少；
高分子烃类化合物含量及芳烃含量相对减少；
二 、初次运移的地球化学示踪特征
（3）Ⅲ型与Ⅱ型正烷烃相对排烃率差别
研究发现Ⅲ型正烷烃排出率随碳数的增加而迅速递减，分异效应
明显。 Ⅱ型变化不大，说明不同类型烃源岩，排烃机理和运移不同。 Ⅲ 型以产气为主，少量的油溶于气中运移，因此溶解度大的低碳 数烷烃优先排出，分异现象明显。 Ⅱ型以生油为主，少量气溶于油中整体运移，几乎无分异效应。
影响因素：吸付扩散溶解。
一 、运移过程中石油组分的分馏作用
1．族组成 ⑴泥（页）岩烃/非烃低，砂岩烃/非烃高； ⑵泥页岩非烃较多，砂岩 非烃较少（ 运移强） ⑶运移方向上，距离增加，烃/非烃逐渐增大； ⑷砂岩层内上、下界面附近，烃/非烃较高（与页岩排烃有关）。
油气的运移与聚集
油气运移与聚集
• 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。
• 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。
第五章第一节 油气初次运移
第一节油气初次运移初次运移：是指生油层中生成的石油和天然气，从生油层向储集层(或输导层)中的运移。
是油气脱离烃源岩的过程，又称为排烃。
争论的焦点：油气是在“什么因素的驱使”下？呈“何种相态”？通过“什么途径”？排出烃源岩的一、油气初次运移的动力因素1、压实作用的动力因素正常压实：在上覆沉积负荷作用下，沉积物通过不断排出孔隙流体，如果流体能够畅通地排出，孔隙度能随上覆负荷增加而作相应减小，孔隙流体压力基本保持静水压力，则称为正常压实或压实平衡状态。
欠压实：如果由于某种原因孔隙流体的排出受到阻碍，孔隙度不能随上覆负荷的增加而相应减少，孔隙流体压力常具有高于静水压力的异常值，这种压实状态就称为欠压实或压实不平衡。
(1)正常压实压实作用过程中流体的排出实际上是由于剩余流体压力的作用。
剩余流体压力是指超过静水压力的地层压力。
沉积物在达到压实平衡的层序之上又沉积了新沉积物，此时颗粒要重新紧缩排列，孔隙体积要缩小，就在这些变化的瞬间，孔隙流体就要承受部分由颗粒产生的有效压应力，使流体产生了超过静水压力的剩余压力。
正是在剩余压力作用下孔隙流体才得以排出，排出后孔隙流体又恢复了静水压力，沉积物又达到新的压实平衡。
可见，这种剩余压力只发生在压实平衡与达到新的压实平衡之间的瞬时，所以应当叫做瞬时剩余压力。
但在一个不断沉降、不断沉积、不断压实的连续过程中也可叫做剩余压力。
因为正常压实过程就是：由压实平衡到瞬时不平衡再到平衡的过程，而孔隙流体压力则是由静水压力到瞬时剩余压力再到静水压力的连续过程。
在这过程中流体不断排出、孔隙体积不断减小，如果流体的排出时烃源岩已经成熟成烃，即可实现初次运移。
其排液的方向视不同的沉积层序而不同。
排液方向均一泥岩的层序剩余压力的大小:El=（ρbo-ρw）glo一般来讲，深部沉积物的剩余流体压力大于浅处的剩余流体压力，在均一岩性的层序里流体一般是向上运移排出的。
如果新沉积物的厚度在横向上有变化，那么由上式不难看出水平剩余流体压力梯度远远小于垂向上的剩余流体压力梯度，往往只是1/200～1/20，因此，大部分流体沿垂直方向向上运移，只有很少一部分流体沿水平方向运移。
05 油气的运移
2、游离相(连续烃相与混合相)
• 游离相是目前大多数学者较为认同的观点。 • 烃源岩进入压实的晚期大量失水，孔、渗均 很低，烃的不断生成提高了烃类在泥质岩中 的饱和度，有时渗透率也增大； • 另外，此时岩石中水基本上是不可动的束缚 水，连续油相或气相运移会受到较小毛管阻 力，需要的临界含油饱和度(油相流动)也会降 低。
• 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、途径等主张各异而已。 • 无机成因学派一般认为深大断裂是油气运移 的主渠道； • 有机成因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。
• 在有机学派中，早期成油说对晚期成油说的 责难也主要在油气运移问题上。按早期成油 说的观点，油气形成时沉积物尚未固结成岩 石，仅靠上覆沉积物的压实作用即可实现油 气运移；而对晚期成油说来说，油气运移就 不是那么简单了。
• 当均衡压实时，于1,500m深处只有6%的 孔隙率；而非均衡压实时，则仍保留有 25%的孔隙率。这意味着后者有相当数量 的可作油气运移载体的水存在。
阿赛的 曲线据 古生代 页岩绘 制，可 代表均 衡压实， 迪更生 的曲线 据第三 系泥岩 绘制， 可代表 非均衡 压实
• ③深部段(＞4500m)，大量生成气态烃，以游 离气相运移可能是最主要的。
油 气 初 次 运 移 的 可 能 相 态
、 引 起 初 次 运 移 的 因 素
III
• 石油在初次运移过程中相态、运移 方式大致可归为水溶运移说和连续 油相运移说。
• 天然气能溶于水，在石油中的溶解 度很大。因此地层中的孔隙水和石 油都可作为天然气运移的载体。天 然气也可呈独立相态运移。 • 引起油气初次运移的可能因素:
《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：
油气初次运移(2)
1%TOC的烃源岩生烃体积相当 于孔隙度10％页岩孔隙体积的 4.5%-5%(Harwood,1977)
二、油气初次运移的主要动力
④流体热增压作用 ❖任何流体都具有热胀冷缩的性质 ❖在封闭的条件下，孔隙流体的热 膨胀，必然造成孔隙压力的增加
L点(已封闭)： 压力30MPa 增加（1000m，25℃） 沿等容线增加压力
M点(已封闭)： 压力72MPa ❖热增压是异常高压形成的重要因素
（据Baker,1978）
二、油气初次运移的主要动力
增压作用的相互关系 孔隙流体压力的变化遵循状态方程
P=f (V,T,n)
压实作用:上覆压力,作用在孔 隙空间的外部,趋于使孔隙变小 蒙脱石脱水/生烃/流体热膨胀: 作用在孔隙空间的内部,趋于使 流体体积增大、孔隙变大
从盆地中心向盆地边缘运移
③砂泥互层：从泥岩→砂岩 ④碎屑岩盆地压实流体运移规律：
从泥岩向砂岩， 从深部向浅部， 从盆地中心向盆地边缘。
二、油气初次运移的主要动力
正常 压实 阶 段 欠压实阶 段
二、油气初次运移的主要动力 2.烃源岩内部的异常高压
0 0
（1）沉积盆地异常高压十分普遍
1000
2000
压实作用
蒙脱石脱水
流
生
体 热
烃增
增
压
压
欠压实现象
蒙脱石转化为伊利石后： 伊利石不含层间水 层间水转化为自由水后
体积发生膨胀形成异常高压
二、油气初次运移的主要动力
②蒙脱石脱水作用
美国德克萨斯州两口井蒙脱石脱水带与异常高压带的关系（Bruce,1984)
二、油气初次运移的主要动力
③有机质的生烃作用
❖干酪根演化生成液态烃和气态烃 ❖产物体积比干酪根体积多2－3倍
二、油气初次运移的主要动力
④流体热增压作用 ❖任何流体都具有热胀冷缩的性质 ❖在封闭的条件下，孔隙流体的热 膨胀，必然造成孔隙压力的增加
L点(已封闭)： 压力30MPa 增加（1000m，25℃） 沿等容线增加压力
M点(已封闭)： 压力72MPa ❖热增压是异常高压形成的重要因素
（据Baker,1978）
二、油气初次运移的主要动力
增压作用的相互关系 孔隙流体压力的变化遵循状态方程
P=f (V,T,n)
压实作用:上覆压力,作用在孔 隙空间的外部,趋于使孔隙变小 蒙脱石脱水/生烃/流体热膨胀: 作用在孔隙空间的内部,趋于使 流体体积增大、孔隙变大
从盆地中心向盆地边缘运移
③砂泥互层：从泥岩→砂岩 ④碎屑岩盆地压实流体运移规律：
从泥岩向砂岩， 从深部向浅部， 从盆地中心向盆地边缘。
二、油气初次运移的主要动力
正常 压实 阶 段 欠压实阶 段
二、油气初次运移的主要动力 2.烃源岩内部的异常高压
0 0
（1）沉积盆地异常高压十分普遍
1000
2000
压实作用
蒙脱石脱水
流
生
体 热
烃增
增
压
压
欠压实现象
蒙脱石转化为伊利石后： 伊利石不含层间水 层间水转化为自由水后
体积发生膨胀形成异常高压
二、油气初次运移的主要动力
②蒙脱石脱水作用
美国德克萨斯州两口井蒙脱石脱水带与异常高压带的关系（Bruce,1984)
二、油气初次运移的主要动力
③有机质的生烃作用
❖干酪根演化生成液态烃和气态烃 ❖产物体积比干酪根体积多2－3倍
第5章 石油与天然气的运移
★粒度越细，孔喉越小，油柱上浮所需临界高度越大。 ★相同条件下，气柱上浮临界高度远小于油柱
静水条件：倾斜地层，油柱可向上倾方向运移的临界长度 Lo≥[2σ (1/rt－1/rp)] / [(ρ w－ρ g)g ]sinα
奇尔曼.A.希尔的一个试验的三个连续阶 段，说明浮力的作用与ห้องสมุดไป่ตู้滴数量的关系
盒子长1.83m，厚约10cm， 宽约30cm，内装满浸水的 砂子： a：将三堆油注入水浸砂 中，每堆油大小约10cm， 互不连结，浮力不足，油 滴停滞不动； b：加入一些油，使三堆 油互相连接汇合，其上部 有指状油流开始向上浮起， 油堆体积增大，浮力随之 增大，足以克服阻力，而 上浮运移； c：几小时后，整个油堆 都上浮运移到盒子的顶部 聚集，在下部只残留了很 少很小的油滴。
——地下流体的渗流是一个机械运动过程；流体总是自发地由 机械能高的地方流向低的地方。
在静水环境或流体流动很缓慢（小于1cm/s）时，q2/2可忽略不计，这 样，流体势即为单位质量流体的位能和压能之和：
——地层压力突变带位于蒙脱石转化带内
4、有机质的生烃作用
• 干酪根形成的大量油气和水：体积↑→Pf增大。 • 甲烷等气体的形成：孔隙流体V↑↑ →Pf↑↑。 • →烃源层Pf↑↑→微裂缝→排烃
综上所述：
★ 地层中流体异常高压将使 烃源层和储层之间， 流体异常高压 烃源层和储层之间 烃 源层内部和边部之间形成明显的 流体剩余压力梯度， 源层内部和边部之间 流体剩余压力梯度 从而驱使油气排出（沿微裂缝），实现初次运移。 ★ 能够导致异常高压，产生微裂缝，促使油气进行 初次运移的主要动力因素有： 压实作用，水热增压、 主要动力因素 粘土矿物脱水增压，有机质成烃。 粘土矿物脱水增压，有机质成烃 ★ 上述各种因素综合作用结果： 综合作用结果 Pf↑↑→产生微裂 缝，从而达到排烃的目的。 排烃
第十三次课：第五章油气藏(课时讲课)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
课堂教学
19
瓦斯突出是指煤矿开采过程中，在地应力
作用下，使软弱煤层突破抵抗线，瞬间释放大
量瓦斯和煤而造成的一种地质灾害。
瓦斯突出是一种地质灾害，在大量的有害
气体瞬间涌入后，会形成窒息，但不一定会发
生爆炸事故。但如果出现以下三种情况后，会
引发爆炸事故，一是与空气中氧气含量达到12％
以上，二是瓦斯浓度达到5％至16％之间，三是
江汉盆地 南襄盆地 酒泉盆地 准噶尔盆地
运移距离（公里）
一般
最大
小于４０
小于４０
60
小于２０
30
小于１０
15
小于１０
20
５～２０
30
３０～５０ 80
课堂教学
15
7、油气二次运移的时期
微观上：油气二次运移与初次运移是连续的，
同时发生。
宏观上：大规模的油气二次运移发生在主要生油
期同期或/和之后的第一次区域性构造运动时期。
“单一圈闭” ： 单一要素控制、 单一的储集层、
统一的压力系统、 统一的油气水界面
课堂教学
35
2.油气藏中油气水分布
（1）油气藏： 气在上，油居中，水在下 油－气界面、油－水界面
（2）油藏： 油在上，水在下
油－水界面
（3）气藏： 气在上，水在下
气－水界面
课堂教学
36
3.油气藏的度量
(1)含油边界与含油面积 ①外含油边界：油水界面 与储层顶面的交线 ②内含油边界:油水界面与 储层底面的交线
食、水资源一同列为
影响经济社会可持续
发展和社会安全的三
大战略资源。
课堂教学
24
国家发展和改革委员会2007年4月10 日在其网站上公布了《能源发展“十一五” 规划》，提出到2010年，我国一次能源消 费总量控制目标为27亿吨标准煤左右，年 均增长4%。
课堂教学
19
瓦斯突出是指煤矿开采过程中，在地应力
作用下，使软弱煤层突破抵抗线，瞬间释放大
量瓦斯和煤而造成的一种地质灾害。
瓦斯突出是一种地质灾害，在大量的有害
气体瞬间涌入后，会形成窒息，但不一定会发
生爆炸事故。但如果出现以下三种情况后，会
引发爆炸事故，一是与空气中氧气含量达到12％
以上，二是瓦斯浓度达到5％至16％之间，三是
江汉盆地 南襄盆地 酒泉盆地 准噶尔盆地
运移距离（公里）
一般
最大
小于４０
小于４０
60
小于２０
30
小于１０
15
小于１０
20
５～２０
30
３０～５０ 80
课堂教学
15
7、油气二次运移的时期
微观上：油气二次运移与初次运移是连续的，
同时发生。
宏观上：大规模的油气二次运移发生在主要生油
期同期或/和之后的第一次区域性构造运动时期。
“单一圈闭” ： 单一要素控制、 单一的储集层、
统一的压力系统、 统一的油气水界面
课堂教学
35
2.油气藏中油气水分布
（1）油气藏： 气在上，油居中，水在下 油－气界面、油－水界面
（2）油藏： 油在上，水在下
油－水界面
（3）气藏： 气在上，水在下
气－水界面
课堂教学
36
3.油气藏的度量
(1)含油边界与含油面积 ①外含油边界：油水界面 与储层顶面的交线 ②内含油边界:油水界面与 储层底面的交线
食、水资源一同列为
影响经济社会可持续
发展和社会安全的三
大战略资源。
课堂教学
24
国家发展和改革委员会2007年4月10 日在其网站上公布了《能源发展“十一五” 规划》，提出到2010年，我国一次能源消 费总量控制目标为27亿吨标准煤左右，年 均增长4%。
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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
在水平地层中，油垂直向上运移至储层平面
二、油气运移的基本方式
2、扩散作用
扩散是分子布朗运动产生的传递过程。当物质存在浓度差 时，扩散方向总是从高浓度向低浓度进行。
费克 第一 定律
J D gradC
烷烃
C1 C2 C3 C4
烷烃在页岩中的扩散系数
D(cm2/s) 2.12×10-6 1.11 ×10-6 5.77 ×10-7 3.75 ×10-7
S：上覆负荷压力 σ：有效应力 P：地层压力
①压实平衡状态（正常压实状态） 岩石骨架颗粒达到紧密接触 孔隙压力为静水压力
无孔隙流体排出
二、油气初次运移的主要动力
②压实欠平衡状态
新沉积物的沉积增加了上覆压力 岩石骨架颗粒进一步重新排列 孔隙压力超过静水压力，
颗粒＋流体
形成瞬时剩余压力
孔隙流体排出
பைடு நூலகம்
③沉积物恢复压实平衡状态
晚期生油带来的初次运移问题： ① 石油是如何从低孔低渗的烃源岩中运移出来的， 动力？通道？ ② 烃源岩中含水很少，初次运移的相态是什么？
生油窗
一、油气初次运移的相态
1. 石油初次运移相态
水溶相运移存在的问题 ①石油在水中的溶解度很低 ； ②生油期烃源岩含水很少; ③无法形成商业性石油聚集； ④无法解释碳酸盐岩油气初 次运移问题
蒙脱石转化为伊利石后： 伊利石不含层间水 层间水转化为自由水后 体积发生膨胀形成异常高压
②蒙脱石脱水作用
阴影区表示蒙脱石大量转化区间
③有机质的生烃作用(烃类生成形成异常高压)
干酪根演化生成液态烃和气态烃
产物体积比干酪根体积多2－3倍
④流体热增压作用
任何流体都具有热胀冷缩的性质 在封闭的条件下，孔隙流体的热 膨胀，必然造成孔隙压力的增加
从盆地中心向盆地边缘。
2.烃源岩内部的异常高压
0 30
预测压力(MPa)
60 90 120 0
测井资料预测地层压力 地震资料预测地层压力 静水压力趋势线
（1）沉积盆地异常高压十分普遍
1000
2000
常压带
深度(m)
3000
第一超压带 第一压力过渡带
4000
第二超压带(П1) 第二超压带(П2) 第二压力过渡带 第三超压带
折算压力在数值上等于测点的实际压力再加上测点到基准面 的水柱压力，或者从测压面到基准面的水柱压力。 A点的折算压力
P'A = PA +ρw g h1
=(hA+h1) × (ρw g)
hB点的折算压力 1—测压点相对于基准面 P'B=(hB+h2) × (ρwg) 的高程。当测压点位于 基准面之上时，h取正值； ∵ hA+h1>hB+h2 当测压点位于基准面之 储集层中水的流动方向总是从 下时，h取负值 ∴ P' >P' 折算压力高向折算压力低的方向流动
5000
辽东湾地区地层压力与埋深关系
（2）烃源岩（泥岩）异常高压的成因
①欠压实作用
由于泥岩孔渗性降低，导致孔隙 流体不能及时排出，
泥岩孔隙体积不能随上覆负荷的 增加而有效地减小， 从而使泥岩孔隙流体承担了一 部分上覆颗粒的重量，
Ze
正 常压实 曲线
Z
欠压实 曲线
Z
出现泥岩孔隙度高于正常压实泥岩的孔隙度、
石油与天然气的运移
第一节
有关基本概念
一、初次运移和二次运移
油气运移（migration）：油气在地层条件下的移动
初次运移： 油气从烃源层向储集层 的运移称为初次运移
油气聚集 气 油
二次运移：
油气进入储集层或运 载层之后的一切运移
初次运移
气 油 生油岩 二次运移
二、油气运移的基本方式
1、渗 滤 流体在孔隙介质中的流动称为渗滤，是 一种机械运动方式。 流体在渗滤过程中遵守能量守恒定律 它总是由机械能高的地方向机械能低的地 方流动
1. 石油初次运移相态 (1)游离相(油相）
指石油以游离相态 在地下烃源岩中呈分散 状或连续状进行初次运 移 支持游离相运移的证据 显微观察的证据： 石油以游离相存在 于烃源岩孔隙系统 煤的孔隙和裂缝中的油滴
1. 石油初次运移相态
(2)气溶油相
指石油溶于天然气中以气相方式运移
(3)水溶相： 十分不重要
①石油主要是以游离相态运移的； ②水溶相态和游离相态对天然气的初次运移都是 重要的，天然气还可以呈扩散状态运移 ③油气可以以互溶（油溶气、气溶油）相态运移 ④烃源岩演化过程中相态是演变的
二、油气初次运移的主要动力
1.压实作用产生的瞬时剩余压力
（1）压实流体排出机理
有效应力定律：
颗粒＋流体
S P
L点(已封闭)： 压力300bar
增加（1000m，25℃）
沿等容线增加压力
M点(已封闭)： 压力720bar 热增压是异常高压形成的重要因素
（3）异常高压的排烃作用
欠压实 蒙脱石脱水
生烃增压 流体热增压 … …
烃源岩封闭
形成异常高压
超过破裂极限
形成微裂缝
微裂缝闭合
孔隙流体排出
3.烃类浓度梯度(扩散作用）
孔隙流体压力高于正常静水压力的现象，
称为欠压实现象
②蒙脱石脱水作用
蒙脱石向伊利石的转化是地质过程的一种普遍现象
蒙脱石的特点： (Al,Mg)2[Si4O10](OH2)•nH2O 蒙脱石含有层间水 2－4个水分子层 层间水具有较高的密度
②蒙脱石脱水作用 蒙脱石向伊利石发生转化是地质过程的一种普遍现象
①
②
③
①
新沉积物的沉积
新沉积物的沉积
压实平衡状态
欠平衡状态
压实平衡状态
静水压力
瞬时剩余压力
静水压力
流体排出
压实平衡状态与欠平衡状态的交替和循环
（2）压实流体排出方向
①沉积物等厚，垂向运移(向上) ②楔状沉积物，从厚处向薄处运移， 从盆地中心向盆地边缘运移 ③砂泥互层：从泥岩→砂岩 ④碎屑岩盆地压实流体运移规律： 从泥岩向砂岩， 从深部向浅部，
分子
扩散排 烃模式
第三节 石油和天然气的二次运移
二次运移（secondary migration)：
石油和天然气进入储集层以后的一切运移
二次运移环境：储集层环境 ①运移空间：孔隙度、渗透率比烃源岩高得多
②水介质的存在：储集层中被水充满
一、二次运移的相态
1.石油二次运移相态 游离相态 ：油珠、油条、连续油相 2.天然气二次运移相态 游离相态 ： 气泡、气柱、连续气相 水溶相态 ： 溶解气
②油润湿的（oil-wet）： 油水两相共存孔隙系统中，如果油附着在岩石 的孔隙表面，则油为润湿相，水为非润湿相，
这时称岩石为油润湿的或亲油的
③中间润湿的（mixed-wet）：
部分亲油，部分亲水的岩石
（3）岩石的润湿性对油气运移的影响
孔隙中的油水分布、流动方式、残留形式和数量 ①亲水岩石中：水附着在孔隙壁上，油在孔 隙中心，油的运动必须克服毛细管力；
二、油气二次运移过程中的力
1. 毛细管力 ——油气运移过程中的阻力
（1）毛细管力的大小
水
r
2 cos PC r
储集层的孔隙结构： 孔隙＋喉道 油珠从孔隙进入喉道的阻力：
颗粒
油
rt
rp
r
1 1 Pc 2 ( ) rt rp
P= 2σ r
2σ
σ > 2rp rt
2 σ= 2σ
r
在倾斜地层中，油沿储层顶面向上倾方向运移
3.水动力(动水压力)
（1）水动力的概念
水动力实际上就是推动地层水流动的压力
①水压头：相当于地层压力所能促使地层水上升的高度
h＝P/(ρw×g)
②测压面：同一层位各点水压头顶面的连线称该层的 测压面（水位面）
储集层中水的流动方向总是
从测压面高的一侧向测压面低 的一侧运移