油气运移简介

储集层初次运移。
② 埋深1500—4500ｍ，温度达到了干酪根热催化生油气阶段 （生油窗），这时干酪根大量向油气转化，形成数量较多的液态 烃，生油层中的含油饱和度增加，油相的相渗透率随着增加，以 游离的油相自生油层向储集层发生初次运移。
③ 当埋深>4500ｍ，温度达180℃，进入热裂解生凝析气阶段
和深部高温生气阶段，液态烃发生高温裂解，形成大量CH4，液
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② 烃相运移 Meissner （ 1978 ） 描 述 Williston 盆 地 Bakken 地 层 生
油岩的例子 主要论点：当生油层中生成的烃类能饱和孔隙水和有机物 的吸附时，烃类在孔隙中可以形成不连续的油滴和气泡， 当生油层中含油饱和度足够大时，烃类可以呈不同程度的 连续烃相运移。 烃相运移方式：连续油相运移；间隙性运移。
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3. 水热增压 流体受热膨胀 → 体积增大 → 内压力增大 流体（油气水）比岩石颗粒的膨胀率大的多， 例如：石英是油气水的1/15
高地温梯度区的水热增压作用对碳酸盐生油岩内孔隙， 压力的增加起着积极作用。
因此，热增压作用（烃类热增压和水热增压）是碳酸 盐生油岩的主要初次运移机理。
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（一）初次运移动力
▲油气如何从源岩中排出； ▲什么时候排出； ▲排出来多少； ▲运移到什么地方； ▲可能到哪儿聚集多少等等。 显然这些问题正是油气勘探和评价中急待解决的问题。
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（四）发生运移的必要条件
油气在地下条件下发生运移，必须具备以下三个必要条件： 1 流体
即油、气、水都是可以流动的，固体就不行； 2 动力条件
破坏与再形成）；油气藏的地质类型。
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第一节 油气运移
本节首先论述了地下油气发生运移的证据，阐明了油气运移研究 的意义及运移发生的基本条件。在分析油气运移过程中的受力状况之 后，阐述和描述油气初次运移、二次运移的相态、动力、通道、方向 等特征。，结合实例分析了流体动力与运移的关系。
1 概述
2 油气运移的动力
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（四）初次运移物理状态及其模式
（1）状态：主要呈原有相态，少量的溶解状态
石油初次运移的相态一直是争论的焦点，主要集中在 水溶相与游离相之争，近年又出现了扩散相运移的新观点。
① 水溶相运移 (Admas提出，1903) 主要论点：烃类溶解在水中以单相流动，或以胶束运移和 胶体运移，在亲水的生油层中，呈单相流动的水只存在水 分子之间的内摩擦阻力而不存在毛细管阻力，当驱动力存 在时，水溶液可以沿细小的孔隙喉道运移。 优点：从物理学角度看它是最理想的运移相态。 局限性：水源问题；溶解度问题；化学成分问题。
沉积物的颗粒越细，厚度越大，则自封闭性越强，越容易形
成异常高压。这是“欠压实”现象。
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(3) 形成异常高压的地质因素
① 泥质岩的欠压实 当地层欠压实时，流体一般具异常压力。但是，具
异常压力的地层不一定欠压实。 ② 新生烃类增压
干酪根热降解生成烃类和水，其体积要比原来有机 质的体积大2-3倍。 ③ 水热增压
体溶解在CH4中， 以CH4作为运载体发生运移。
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（六）油气初次运移的距离
取决于生油层和储集层的接触关系、输导能力。 一般情况下，油气初次运移的范围在生油层靠近储 集层15米左右。 由此可见，生油层的单层厚度不是越厚越好， 而是 达到排烃效率最佳的厚度。生油岩单层厚度为10—20 米，砂泥岩互层条件下，排烃效率最好。
随埋深增加，地温升高而发生水热增压，根据 Hinch的计算，孔隙度为10％的封闭页岩埋深每增加 330M，流体体积大约增加5m3/ha.m。
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④ 渗透作用 渗透作用是指水由含盐度低的 一侧向含盐度高的一侧运移的作用，它与溶液 的扩散作用大小相等，方向相反。由于页岩是 天然的半渗透膜，有渗滤盐类离子的作用，造 成地下水各层之间的含盐度有很大差别。
据Jones 计算(1967)，当含盐量达到5％时， 可产生42kg/cm2的渗透压力差，达15％时， 可产生224kg/cm2的渗透压力差。所以，他认 为温度和含盐度的不同是地下流体流动的两个 关键因素。如果渗透流指向一个封闭的岩系， 则将使岩系内的流体产生异常压力。 ⑤ 构造作用 （抬升——高压；下沉——低压） ⑥ 胶结作用（减少流体空间）
地静压力——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）
(2) 产生：异常高压地层的出现是泥质沉积物在压实过程中普遍
甚至是必然发生的一个过程。这是因为：泥质沉积物在压实过
程中有自封闭特征─泥质层顶底两边排水压实后首先形成了封
闭，使其中部流体难以排出而支撑了部分上覆沉积的基质压力，
从而形成了超过静水压力的异常高压力。
◆新生流体的增压作用
1．干酪根热演化，生成的气态烃和液态烃的增压作用。 2．粘土矿物高岭石向伊利石转化，在一定温度条件下， 脱去层间水，孔隙流体数量增多，在热力作用下，形成异 常高压。
◆毛细管力的作用
烃源岩与储集层界面处， 表现为动力。
Pc 2 cos 1 1
r R
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（一）初次运移动力
◆渗透流体压力
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油气初次运移的相态演化综合模式 （Tissot，1978）
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（五）油气初次运移的综合模式
Tissot（1980）和Burker（1981）综合应用干酪根热演化 生油各阶段的埋深、温度、作用因素及产物提出综合模式：
① 当生油岩埋深<1500ｍ—生物化学生气
产物以生物CH4气为主，液态烃较少，可以溶解在水中，以 水作为运载体，在欠压实作用形成的异常高压驱使下由生油层向
(B) 石油经过一系列“波阵面”推进至圈闭； (C)和(D)由于石油不断向下取代水，充注石油的孔隙增
多，直至微小的孔隙保留未被充注为止。
（二）二次运移的动力和阻力
1、浮力（动力） 当油气进入储集层后，油气水三相共存，首先起作用的是
油、气、水三者密度差引起的浮力。 影响浮力大小的因素：
（1）油气水密度差 F=V (ρw-ρo) g （2）油珠、油链、油块的体积大小； （3）储集层孔洞缝及喉道的大小形状； （4）地层倾角的大小 F=V(ρw-ρo)g ·sin
按照上述概念可推断，初次运移开始的温度、压力（及与温压相适应 的埋藏深度）与生油门限的上述参数相当或稍高一点；而运移高峰期的埋 藏条件则应与生油高峰期相同。当然不同作者提出的门限差异可能很大， 这主要是所研究的地区和研究对象的差异引起的。因此研究中应根据各地 的具体情况作具体的分析。
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根据泥岩的孔隙度、时间的变化以及烃类的形成，可 以将压实和成岩过程分为三个阶段： 1.初期压实：φ＝80→30%，T＜60℃，液态烃没有生成， 甲烷生成； 2.中期压实：φ＝30→10%，H＞1500m，T：60-100℃，有 机质成熟，大量的向液态烃转化。 3. 后期成岩重结晶阶段：形成固结岩石，φ变化小，T高， 有机质过成熟。
不相同。泥质岩抗压弱，压实强；砂质岩抗压强，压实弱。
泥质岩孔隙内流体所受压力＞砂质岩。因此在压实作用
下，泥质岩孔隙中流体将排向相邻的砂岩层中，实现油气初
次运移。
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2 、异常压实作用
(1) 定义: 高于或低于静水压力的地层压力 叫异常压力。分为异常高压和异常低压。这 里只讨论异常高压与油气初次运移的关系。
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（一）初次运移动力
◆压实作用
随上覆沉积负荷不断增加，岩层发生压 实作用。其可以分为：正常压实作用和 异常压实作用
1、正常压实作用
在埋藏较浅的深度段，通常发生正常压实作用。随着压 实的进行，岩层中的流体能顺利排出，相应的孔隙度不断减 小，并较快达到平衡状态。
由于不同沉积物的抗压性能不同，表现的压实效应也各
粒的砂岩等 ，岩性（生→储）； 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）
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（三）油气从生成起就开始了 运移，一直到最后变质至消失；
▲油气的地质史就是油气的运移史； ▲油气运移是联结生、储、盖、圈等静态条件的纽带。 研究油气运移可以解决的问题：
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在充满水的储集层中, 长度为 L、横 截面积为 S 的直立油链 （图a）所受 到的阿基米德浮力为：
油
气
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（二）地下油气运移的证据
有很多事实证明石油和天然气在地下确实可以发生运移， 如： 1 地表渗出的油气苗（说明油气从地下→地表运移）； 2 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
四面八方汇集的结果）； 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
七、油气初次运移的方向
生油层内部异常高压的存在，压力梯度由生油层中 部向顶部、底部两个方向发生运移。上下垂直运动为主， 横向运动不易；距离可能不大，10-20m左右。
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泥岩砂岩互层中的运移方向
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四、油气二次运移
（一）二次运移的相态
油气以具有一定体积的游离相态进入储层，表面张力作用下，油气形成
3 油气的初次运移
4 油气的二次运移
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一、概 述
（一）油气运移概念
油气运移:即油气在地下的流动，或在地下因自然因素所引起的位置移动。
油气运移在油气藏形成中的作用
有机质 沉积物
埋藏
烃源岩 干酪根
（原生油） 储集层
油气运移
油气运移
次生油气藏 油气运移
油气藏
油气运移与油气生成及油气藏的形成、破坏、再形成过程紧密相联系
第三章 油气藏
第一节 油气运移
第二节 圈闭与油气藏
第三节 油气藏的形成与破坏
第四节 油气藏类型
本章主要论述油气运移的基本概念、初次运移
和二次运移的机理；圈闭与油气藏的概念、圈闭与
油气藏的度量、油气水在油气藏中的分布；油气藏
形成的基本条件；油气藏形成中的几个问题（油气
差异聚集原理、油气藏形成时间的确定、油气藏的
流体（主要是水）在渗透过程中，含盐量发生变化。一般情 况下：含盐度高，渗透压力低；含盐度低，渗透压力高。泥岩
中部流体压力高，泥岩顶部、泥岩底部流体压力低。
砂页岩互层中页岩的孔隙度、流体压力及孔隙水含盐度分布
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（二）初次运移的时间
初次运移：与生油同时或略后， 边生边移
Waples（1981）提出石油运移 窗的概念，认为石油的初次运移也和 生油一样，存在开始、高峰和结束三 个阶段。初次运移开始的时间稍晚于 生油门限，而运移高峰与生油高峰期 相当。
高峰期（主运移期）—大规模生油期 意义：有助于推断油气藏形成的时期—不会早于油气 初次运移的时期。
（三）初次运移的通道
主要包括孔隙、微层理面、微裂缝 未熟-低熟 阶段，通道主要为：孔隙、微层理面 成熟-过成熟阶段，通道主要为：微裂缝
（1）埋深增加，温度升高，流体热膨胀，内压力超 过岩石机械强度，产生微裂缝。 （2）干酪根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。
油滴或气泡，随着进入储层的油气不断增多，即可在浮力作用下进行运移。 油气以溶解状态进入储层，随着温度和压力的降低，油气从水中游离出来， 以游离相态进行运移。 总之：油气以游离相态或最终以游离相态进行二次运移
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油气充注模式图(据England等，1989)
(A) 石油从源岩进入储层。注入行油的“麻绳”状通道 与源岩连接起来；
即动力环境/动力场，是油气藉以运动的外力之和； 3 通道
是流体籍以通过的物质条件，如初次运移的微裂隙等， 二次运移的储层、断层、不整合面等。
（五）油气运移的基本方式： 渗滤、扩散（天然气）
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二、油气初次运移
（一）初次运移动力 ◆压实作用 ◆热增压作用 ◆新生流体的增压作用 ◆毛细管力的作用 ◆渗透流体压力
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一、概 述
（一）油气运移概念
油气运移——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。
初次运移
二次运移——油气进入储集层之 疏导层 后的一切运移，包含已运聚起来的
油气因外界条件的变化引起的再次
运移，有人称后者为“三次运移”。
油气聚集
烃源岩
二次运移
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（一）初次运移动力
◆热增压作用
1. 干酪根热增压 干酪根的热膨胀可使其内部孔隙压力增大。Robin测
量了生油岩中干酪根表面积随热作用加强而增大的情况： 正常地温梯度下：
1000米处 10cm2/g 4000米处 35cm2/g 表面积增大了3.5倍。 2. 烃热增压 由干酪根生成的烃类（液态及气态）占据孔隙空间， 随温度增加而导致体积不断膨胀。在生油窗范围内，液态 烃的热增压作用是主要的。在生油窗以后，气态烃逐渐起 重要作用到主要作用。