石油地质学教案 第四章 石油和天然气的运移
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。
《石油地质学》石油与天然气的初次运移
第四章 石油和天然气的运移
正常压实作用
正常压实导致孔隙水排出，孔隙度减少，密度增加。 正常压实导致孔隙水排出，孔隙度减少，密度增加。 不同岩性压实特征不同： 不同岩性压实特征不同：
碳酸盐岩易发生固结 作用,压实作用影响少. 泥砂岩变化大，泥岩 在2000米内孔隙度变 化快。砂岩较稳定。
泥岩与砂岩压实特征
第四章 石油和天然气的运移
3、相态演变方式 油气初次运移的相态，决定于源岩的温度、 油气初次运移的相态，决定于源岩的温度、 压力、生烃量、孔隙度、 压力、生烃量、孔隙度、溶解度以及岩石的组 构等条件，也可以说是地下各种物理、 构等条件，也可以说是地下各种物理、化学因 素综合作用的结果。 素综合作用的结果。因此说油气初次运移的相 态并非唯一的和万能的。它主要是随源岩的埋 态并非唯一的和万能的。 深和有机质类型的变化而变化。 深和有机质类型的变化而变化。Barker和 和 Tissot提出不同埋深以不同方式进行运移的相 提出不同埋深以不同方式进行运移的相 态演变方式。 态演变方式。
压实作用、 压实作用、欠压实作用 、蒙脱石脱水、流 体热增压、渗析作用和其它作用 。
第四章 石油和天然气的运移
（一）压实作用 １、正常压实 在上覆沉积负荷作用下， 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， 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， 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， 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(流体压力==静水压力 静水压力) 压实平衡状态(流体压力==静水压力)。
第四章 石油和天然气的运移
二、油气初次运移的动力因素
一般认为： 一般认为：油气从烃源岩排出的原因是由于烃源 岩中存在着——剩余流体压力。 剩余流体压力。 岩中存在着 剩余流体压力
石油与天然气地质学教案及思考题
石油与天然气地质学教案及思考题教案章节一：石油与天然气地质学概述1. 学习目标：理解石油与天然气地质学的基本概念和研究内容。
掌握石油与天然气的形成和储存条件。
2. 教学内容：石油与天然气地质学的定义和研究对象。
石油与天然气的形成过程和来源。
石油与天然气的储存条件和地质特征。
3. 教学方法：讲授法：讲解石油与天然气地质学的基本概念和研究内容。
互动法：引导学生参与讨论石油与天然气的形成和储存条件。
4. 教学资源：教材：石油与天然气地质学教科书。
图片和图表：展示石油与天然气的形成和储存条件的图片和图表。
5. 教学评估：课堂讨论：评估学生对石油与天然气地质学的基本概念的理解。
思考题：评估学生对石油与天然气的形成和储存条件的掌握。
教案章节二：石油与天然气的形成与演化1. 学习目标：理解石油与天然气的形成过程和演化规律。
掌握石油与天然气的、运移和聚集机制。
石油与天然气的形成过程：生物残体的转化、有机质的成熟等。
石油与天然气的演化规律：生烃期、排烃期、聚集期等。
石油与天然气的、运移和聚集机制：生物油源岩、热解油源岩等。
3. 教学方法：讲授法：讲解石油与天然气的形成过程和演化规律。
互动法：引导学生参与讨论石油与天然气的、运移和聚集机制。
4. 教学资源：教材：石油与天然气地质学教科书。
图片和图表：展示石油与天然气的形成过程和演化规律的图片和图表。
5. 教学评估：课堂讨论：评估学生对石油与天然气的形成过程和演化规律的理解。
思考题：评估学生对石油与天然气的、运移和聚集机制的掌握。
教案章节三：石油与天然气的储层地质学1. 学习目标：理解石油与天然气的储层特征和储集机制。
掌握储层岩石的类型和性质，以及储层评价和预测方法。
2. 教学内容：储层岩石的类型和性质：砂岩、碳酸盐岩、泥岩等。
储层特征：孔隙结构、渗透性、可动性等。
储集机制：水动力条件、油气运移路径、油气藏形成等。
储层评价和预测方法：地震勘探、测井技术、地质建模等。
讲授法：讲解储层岩石的类型和性质，以及储层特征和储集机制。
【石油与天然气】唐玄油气运移-讲课多媒体
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
• 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。
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
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。
（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
（一）油气二次运移中的相态
1.石油二次运移的相态与转换
《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
பைடு நூலகம்
使用教材：石油与天然气地质学，陈昭年 主编，地质出版社，2005
最新侯贵廷-石油地质学-3 运移
3．渗透压力的作用：
由于地层中水含盐量的变化，引起渗透压力的不同。在渗透压力的作用下， 渗透流体发生运动，促使油气的初次运移。 在很多沉积盆地中，地层水的含盐量随深度和压实作用的增加而增加；这些 水的含盐量常常超过海水的含盐量（35000ppm）。 渗透流体运动的方向，是从含盐量低的部分流向含盐量高的部分。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6．甲烷及其他烃类气体的作用：
在有机质被埋藏的早期，深度较浅，主要是生成生物 化学甲烷；随着埋藏深度的增加，温度、压力增加，热化 学作用成为重要因素，有机质在热化学分解作用下，产生 大量的液态和气态石油，同时也产生大量的热化学甲烷。 这些大量的甲烷既可以是石油初次运移的动力，也可以是 石油初次运移的重要“运载体”。
侯贵廷-石油地质学-3 运移
• 石油和天然气在地壳内的任何移动，都称为油气的运移。 • 油气运移可以导致石油和天然气的聚集，油气藏的形成；同样，也正
是油气运移可以导致石油和天然气的分散，已形成的油气藏的破坏。 • 石油和天然气的运移，是它们在生油层中生成之后就开始的；所以，
油气运移是油气生成过程的继续。在生油岩中生成的、呈分散状态的 油气，经过初次运移进入储集层中；在储集层中，又经过二次运移， 进入具有圈闭条件的地方聚集起来而形成油气藏。已经形成的油气藏， 可以由于圈闭条件的改变，或其他原因而遭到破坏，使得油气重新运 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。 • 油气运移问题要研究的内容很多，但是最基本的内容应该是油气在运 移当中的物理状态、运移方式、促使油气运移的动力因素、油气在生 油层中进行初次运移的机理、油气在储集层中所进行的二次运移过程， 以及运移的时期、方向、规模等等。
油气进行二次运移的主要动力是如下三个方面：
石油、天然气的生成、运移基础知识
石油、天然气的生成、运移基础知识一、石油和天然气的生成油气生成的原因石油和天然气的成因，是石油地质学界主要研究和长期争论的重大课题之一。
它的研究不仅具有重要的理论意义，而且对石油和天然气的勘探起着指导作用。
根据对石油原始物质截然不同的认识，石油成因理论可以分为无机成因和有机成因两大学派。
石油无机成因认为，石油是由自然界的无机物形成的。
但是，油气田勘探的实践证明，世界上绝大多数油气田都分布在沉积岩中，极少数岩浆岩和变质岩中的油气藏也同附近的沉积有机质有关，是石油侧向或垂向运移聚集的结果。
并且在石油中相继发现许多具有明显生物标志的有机化合物。
由于石油无机成因假说不能用来指导石油勘探，所以其支持者已经很少了，只能在实验室内作为科学理论问题进行探讨。
石油有机成因说认为，石油是由沉积物当中的有机质，在特定的地质环境中，在各种压力的综合作用下，经历生物化学、热催化、热裂解、高温变质等阶段，陆续转化为石油和天然气有机成因说又可以分为早期成油说和晚期成油说两个分支。
目前，有机晚期成油说已被石油地质学家、地球化学家所接受，能比较可靠地指导油气田勘探。
因此,本节主要介绍有机晚期成油说的主要论点。
有机物质为石油的生成提供了根据，有机物质主要是指生活在地球上的生物遗体。
要使有机物质保存下来并转化成石油还要有适当的外界条件。
自然界中的生物种类繁多，它们在不同程度上都可以作为生油的原始物质。
比较起来，低等生物作为生油的原始物质更有利、更重要。
因为低等生物繁殖力极强且数量多，低等生物多为水生生物，死亡后容易被保存；另外它在历史上出现最早，其生物体中富含脂肪和蛋白质。
有机体从死亡到沉入水底的过程，不可避免地要经受游离氧的氧化和水对可溶性组分的溶解，只有幸存的一小部分有机体能够到达水底，同矿物质一起堆积起来。
只有堆积埋藏下来的有机体才能在适当的环境、条件下开始向石油烧类方向转化。
1.还原环境还原环境对有机质的保存和向油气的转化都是非常重要的。
最新石油与天然气地质学教案——第五章 石油和天然气的运移
第五章石油和天然气的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。
石油天然气地质-4-3初次运移动力、通道及模式
12
2. 蒙脱石脱水作用
• 蒙脱石：膨胀性粘土，构造水多。 • 随埋深增长，构造水脱出，由蒙脱石转变为伊
利石； • 蒙脱石脱出旳水排挤孔隙原有旳流体，产生异
10μm
100μm
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1. 较大旳孔隙与微层理面
有机质未成熟～低成熟阶段旳主要运移途径。 •较大孔隙：孔径不小于100nm——最主要旳排烃通 道。 •微层理面：层内沉积物垂向变化旳界面，渗透性 很好——烃类横向运移旳主要途径。
31
临界排烃饱和度值（1%-10%）和泥质盖层旳突破压力值均与 几％大微孔有关
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微裂隙证据
东营凹陷烃源岩顺层微裂隙的发育情况一览表
井名
深度
辛7 辛 10 辛 13 辛 128
2934~3065 3135~3200 3082~3115 3026~3050
郝科 1 3000-3242
营 74 营 80 通2
坨 153
3090~3130 2965~3000 3090~3166 3471.8~3472.8 3494.2~3494.6 3543.8~3544.0 3652.2~3654.0
• 上覆沉积层不断增长——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。
6
• 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。
7
当新沉积层横向厚度有变化时，两点间存在横向 压力梯度：