油气运移简介

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。
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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。
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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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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：
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
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
◆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
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。
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
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
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；
▲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
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）
(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
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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
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ห้องสมุดไป่ตู้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。
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。
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
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
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。
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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（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
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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。
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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。
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）油气运移研究的意义
▲石油与天然气具有明显的运移性。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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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
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。
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。