油气初次运移(2)
第四章 石油和天然气的运移
（三）油气初次运移相态的演变
低成熟阶段，水游 离油相运移
生凝析气阶段，以气溶油 相运移 过成熟干气阶段，以游离 气相运移
随埋深增加初次运移可能模式 （据B.P.Tissot，Welte，1978）
二、油气初次运移的动力和方向
（一）油气初次运移的动力
瞬时剩余流体压力 欠压实作用 蒙脱石脱水作用 流体热增压作用 有机质的生烃作用 渗析作用 毛细管力作用 扩散作用 重结晶作用
1.瞬时剩余压力
（1）剩余流体压力及其形成机理
v0 l0 φ0
压实作用
v lφ
矿物
流体 排出
水
水 矿物
——达到压实平衡状态
压实前
压实后
压实前后岩石体积的变化与流体的排出
v0(1-φ0)=v(1-φ) l0 (1-φ0)＝l (1-φ)
v0 / v ——压实前/后体积，m3 φ0 /φ ——压实前/后孔隙度，% l0 / l ——压实前/后厚度，m
地层压力：地下岩层孔隙流体的压力，又称地层流体压力或 孔隙流体压力。
P =ρw gh
单位：大气压(atm)或帕斯卡(Pa)；1atm＝101kPa。
异常孔隙压力：高于或低于静水压力值的地层压力。
Pf ＞ P H
PH
正常情况下： Pf ＞PH Pf ＞PH：异常高压，超压；
Pf
异常高压示意图
Pf ＜ PH：异常低压。
第四章 石油和天然气的运移
第一节 第二节 油气运移概述 油气初次运移
第三节
第四节
油气二次运移
油气运移的研究方法
第一节
一、油气运移概念及证据
油气运移概述
油气运移：地壳中的石油和天然气在各种天然因素作用下发生的移动。
名词解释
一、名词解释石油:(又称原油)(crude oil)：一种存在于地下岩石孔隙介质中的由各种碳氢化合物与杂质组成的，呈液态和稠态的油脂状天然可燃有机矿产。
石油的灰分：石油的元素组成除了碳、氢、氧、氮、硫以外，还含有几十种微量元素，石油中的微量元素就构成了石油的灰分。
组分组成：石油中的化合物对有机溶剂和吸附剂具有选择性溶解和吸附性能，选用不同有机溶剂和吸附剂，将石油分成若干部分，每一部分就是一个组分。
凝析气（凝析油）：当地下温度、压力超过临界条件后，由液态烃逆蒸发而形成的气体。
开采出来后，由于地表压力、温度较低，按照逆凝结规律而逆凝结为轻质油即凝析油。
固态气水合物：是在冰点附近的特殊温度和压力条件下由天然气分子和水分子结合而成的固态结晶化合物。
煤层气：煤层中所含的吸附和游离状态的天然气储集层:凡具有一定的连通孔隙，能使液体储存，并在其中渗滤的岩层，称为储集层。
绝对孔隙度：岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积的比值。
有效孔隙度:岩样中彼此连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙体积与岩石总体积的百分比。
绝对渗透率:单相液体充满岩石孔隙，液体不与岩石发生任何物理化学反应，测得的渗透率称为绝对渗透率。
有效渗透率:储集层中有多相流体共存时，岩石对每一单相流体的渗透率称该相流体的有效渗透率。
相对渗透率:对每一相流体局部饱和时的有效渗透率与全部饱和时的绝对渗透率之比值，称为该相流体的相对渗透率。
孔隙结构:指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布以及相互关系。
流体饱和度:油、气、水在储集岩孔隙中的含量分别占总孔隙体积的百分数称为油、气、水的饱和度。
油气圈闭:适于油气聚集，形成油气藏的场所叫闭圈。
其中聚集了油气的叫油气藏闭圈。
油气藏；是相当数量的油气在单一圈闭中的聚集，在一个油气藏内具有统一的压力系统和统一的油、气、水界面，是地壳中最基本的油气聚集单元构造圈闭（油气藏）:由于地壳运动使储集层顶面发生了变形或变位而形成的圈闭，称为构造圈闭. 在其中聚集了烃类之后就称为构造油气藏。
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！。
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。
名词解释及填空。一
，名词解释1，有效渗透率：当多相流体并存时，岩石对其中某一相流体的渗透率，称为岩石对该相流体的相渗透率，也成为有效渗透率。
2，圈闭：适合于油气聚集形成油气藏的场所。
圈闭必须具备三个基本要素：储集层，盖层，遮挡条件3，异常低地层压力：某一深度的底层压力明显小于该深度的静水压力4，输导体系：从烃源xx到圈闭的油气运移通道的组合5，油气田：受单一局部构造因素控制的，在同一面积内的油藏，气藏，油气藏的总和1，储集层：能够储存流体，并且能渗滤流体的岩层2，圈闭：适合于油气聚集形成油气藏的场所。
必须具三要素：储集层，盖层，遮挡条件3，油气聚集带：同一个二级构造带中，互有成因联系的，油气聚集条件相似的以系列油气田的总和4，相渗透率：当多相流体并存时，岩石对其中某一相流体的渗透率，称为岩石对该相流体的相渗透率5，干酪根：沉积岩中所有不溶于非氧化性酸，碱和非极性有机溶剂的有机质1、石油：一种存在于地下岩石孔隙介质中的由各种碳氧化合物与杂质组成的，呈液态和稠态的油脂状天然可燃有机矿产。
2、门限温度：随着埋藏深度的增加，当温度升高到一定数值，有机质才开始大量转化为石油，这个温度界限称门限温度。
3、相渗透率：储集层中有多相流体共存时，岩石对每一单相流体的渗透率称该相流体的有效渗透率。
4、地层圈闭：主要是由于储集层岩性发生了横向变化或者是由于储集层的连续性发生中断而形成的圈闭。
5、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。
6、油气聚集：油气在储层中由高势区向低势区运移的过程中遇到圈闭时，进入其中的油气就不能继续运移，而聚集起来形成油气藏的过程，称为油气聚集。
7、二级构造单元：盆地中由一系列相似的单一构造所组成的构造带称为盆地中的二级构造单元。
8、CPI值：称碳优势指数，是指原油或烃源岩可溶有机质中奇数碳正构烷烃和偶数碳正构烷烃的比值。
第3章油气藏
－ 在石油大量生成的温度范围内，升高温度对其溶解度的提高只有十分有 限的作用
• 温度<100℃时, 石油的 溶解度很低 • 温度>100℃后,溶解度 开始有较明显增大,但一 般也仅为几至数十ppm • 即使在180℃的高温下, 溶解度也只有数十至数 百ppm • 在更高温度下可望石 油的溶解度会有较快的 增加,但这样的高温已超 过了石油能稳定存在的 临界温度值 两种全石油（1，5）和四种拔顶石油（6，3，2，4） 在水中溶解度随温度的变化(拔顶温度为200℃) （据Price，1976）
•油气以溶解 状态进入储层: 随温度/压力的降低, 油气将从水中分离出来, 进 而以游离相态进行运移。
综上, 油气以游离相态(或最终要转变成游离 相态)进行二次运移
油气在储集层中向上倾方向运移的一般模式图
(据Hobson,1975重绘)
㈡ 油气二次运移的主要作用力 浮力: 动力 水动力: 动力 或 阻力 毛细管力: 阻力 1 浮力
注意：油气初次运移取决于烃 源岩的岩石类型、组构特点、
地层温度和压力、埋藏深度、
孔隙度大小和孔隙水多少、有 机质类型及生烃量和生烃性质
等多因素，因此，不同地区、
不同岩性、不同深度情况下油 气运移的相态不同。
㈡油气初次运移的动力和方向 1 . 压实作用（重要动力）
- 厚度均等的新沉积物层的加载
b0
强度，产生垂直微裂缝。 Kerogen热演化生成大量液态烃、CH4 等，使生油岩内压 力不断增大，产生微裂缝。
3.运移距离
取决于烃源岩和储集层的接触关系、输导能力。 烃源岩靠近储集层15米左右。 烃源岩的单层厚度并非越厚越好；存在排烃效率最佳的厚度。 烃源岩单层厚度为10--20米（<30m），砂泥岩互层条件下，排 烃效率最好
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
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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
形成瞬时剩余压力 孔隙流体排出 ③沉积物恢复压实平衡状态
①
②
③
①
颗粒＋流体
二、油气初次运移的主要动力
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
二、油气初次运移的主要动力
（2）压实流体排出方向
①沉积物等厚，垂向运移 ②楔状沉积物，从厚处向薄处运移，
3000
4000
5000
深度(m)
预测压力(MPa)
30
60
90
120
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
常压带
第一超压带 第一压力过渡带
第二超压带(П1)
第二超压带(П2) 第二压力过渡带
第三超压带
二、油气初次运移的主要动力
（2）烃源岩（泥岩）异常高压的成因 ①垂向载荷与欠压实现象
石油地质学
第五章 石油和天然气的运移
第二节 油气初次运移 （2）
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：
S P
①压实平衡状态（正常压实状态） 岩来自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
颗粒＋流体
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，
泥岩的欠压实现象
欠压实是多种地质作用的综合反映
二、油气初次运移的主要动力
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
二、油气初次运移的主要动力
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
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，
出现泥岩孔隙度高于正常压实泥 岩的孔隙度、孔隙流体压力高于 正常静水压力的现象，
称为欠压实现象
二、油气初次运移的主要动力
垂向载荷的作用：
①使泥岩顶底面附近孔渗性降低， 造成泥岩层的封闭 ②使地层发生压缩，