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%。
第五章 石油、天然气运移
2、初次运移：石油、天然气自生油岩向储集层的运移，排烃，烃源岩内运移。
3、二次运移：石油、天然气在邻近生油岩的储集层中、直到第一次聚集的运 移。 4、三次运移：石油、天然气在第一次聚集后的运移。
（ 1）事实上，二次运移和三次运移 不易区分，常常把二次运移和三次运移统 称二次运移。 （2）同一油气质点初次运移和二次运移 显然有先后，但不同油气质点运移可能 是交替发生的 。
5、垂向运移、侧向运移：
6、穿层运移、顺层运移：
油气运移基础
（一）地层压实作用
压实作用是指在上覆沉积负荷作用 下，沉积物致密程度增大的地质现 象。
在压实作用过程中，沉积物通过不 断排出孔隙流体，孔隙度不断减少， 体积密度逐渐增加。 正常压实或压实平衡状态、欠压实 或压实不平衡
（二）地层流体压力
地层流体压力是指地层孔隙中的流体所承受的压力，
也称地层压力或孔隙流体压力。如果地层孔隙流体
主要是水，那么地层水主要承受其自身重量造成的
静水柱压力，即静水压力。地层压力等于或接近静 水压力时，可称为正常地层压力。地层压力明显高 于或低于静水压力时，便称为异常地层压力，包括 异常高压和异常低压。 据统计，世界范围内的沉积盆地中广泛发育异常地 层压力，其中大部分盆地为超压。
在三种地温梯度下，正常压力带水的比容-深度 关系图 （据真柄钦次，1974）
3、成烃增压
干酪根热降解生成烃类化合物，体积增 加，从而流体压力增加，有助于油气初次 运移。
4、粘土矿物脱水作用
粘土矿物在成岩过程中，由一种粘土矿物（如：蒙脱石）变成另一种粘土矿 物（如：伊利石）时，释放水作为油气运移的载体，从而增加流体和流体压力， 有助于烃类排出。
日本秋田地区地温梯度对石油运移的影响
油气运移规律
油气运移是指油气由生油（气）层进入运载层及其以后的一切运移，它发生在烃源岩、储集层内，或者从一个储集层到另一个储集层的过程中、运载层出了渗透性地层外，还可以是不整合、微裂缝、断层或断裂体系、古老的风化带和刺穿的底辟构造带。
油气运移机理还包括油气运移相态、动力、运移通道、运移方向、运移距离、运移时期、运聚效率和散失量等，它是油气成藏的核心问题，也是石油地质学研究的重要内容。
初次运移的动力大量的研究实践表明, 由于泥岩的异常压实等原因所导致的异常过剩地层压力是陆相生油岩系油气初次运移的主要动力。
鄂尔多斯中生界及古生界的油气初次运移研究相对较少，其中中生界延长组发育有广泛的泥岩欠压实现象。
欠压实起始层位主要分布于延长组上部油层组，层位分布存在着由西向东逐渐变老的趋势，由于延长组沉积后,盆地经受了数次大的构造运动，上覆地层遭到了不同程度的剥蚀。
同时，异常压实起始深度的差异性对各地区油气初次运移的时间将产生一定影响。
初次运移的通道以微裂隙作为油气运移主要通道的观点越来越得到人们的承认，当孔隙流体压力增大到超过岩石的机械强度时，泥岩中便可产生极微裂隙。
微裂隙对油气运移的作用：①增大了通道，降低了阻力；②增大了生油岩和储集岩的接触面积。
流体释放后，压力减低到一定限度时，极微裂隙又会封闭，开始再一个循环。
因此，油气的排出是一种循环往复的过程，运移是断续、脉冲、幕式进行的。
地下油气总是按照沿阻力最小的途径由相对高过剩压力区向相对低过剩压力区运移的总规律进行。
因储集层或输导层具有较好的渗透能力，烃源岩中侧向过剩压力差总是小于烃源岩与相邻储集层或输导层之间的过剩压力差。
同时，沿烃源岩本身进行侧向运移的阻力又比从烃源岩进入相邻储集层或输导层的垂向运移阻力大得多。
因而，下部地层具有更高的过剩压力，本区初次运移的方向应以垂向向上运移为主。
已生成的油气在过剩压力的驱动下将首先进入邻近的储集层或输导层，其方向既可向上也可向下。
第5章 油气运移
注： （ 1）事实上，二次运移和三次运移不易
区分，常常把二次运移和三次运移统称二次运移。
（2）同一油气质点初次运移和二次运移显然有 先后，但不同油气质点运移可能是交替发生的 。源自5. 垂向运移、侧向运移：
油气运移和聚集示意图 (据Tissot等,1978) 1.初次运移; 2.二次运移; 3.油气苗
6. 穿层运移、顺层运移：
2.热力作用 温度增加对油气初次运移起到以下作用： （1）增加流体压力和孔隙直径，有助于烃 类排出。如：图所示，温度增加水的比容增加， 水的压力势必加大。
（2）烃源岩生成更多的烃类化合物，使烃
类化合物被排出。 （3）降低烃源岩对烃类吸附作用，减小油 水界面张力以减小毛细管阻力。 （4）降低流体黏度，有利于烃类运移。 （5）增加烃类（油）在水中溶解度。
二、油气初次运移机理
油气初次运移动力和相态是一个有争议问题， 一般认为如下。 （一）油气初次运移的驱使因素 1.压实作用 压实作用在排水的同时，油气被排出。但是， 有人认为大量正常压实作用和油气主要生成时间 上存在矛盾，因此，欠压实作用可能是烃类初次 运移的一个驱使因素。图5-5。
图5-5 压实不平衡到平衡过程中,最上部lo 沉积前、后页岩孔隙度和深度关系 （据Magara，1977）
2. 烃源岩的孔隙和比表面
（1）烃源岩的孔隙直径与烃类化合物分子直径大致在同一个数量级（如图6-3和图6-4）。 （2）烃源岩的比表面（单位质量沉积物颗粒的表面积）很大，具有很强的吸附能力。
图5-3 泥质岩石的各种物理参数与埋藏深度的关系 （据Jungten and Karwell et al.，1970）
Eo= - g -▽P/ ρo
Eg= - g-▽P / ρg（ p）
区分，常常把二次运移和三次运移统称二次运移。
（2）同一油气质点初次运移和二次运移显然有 先后，但不同油气质点运移可能是交替发生的 。源自5. 垂向运移、侧向运移：
油气运移和聚集示意图 (据Tissot等,1978) 1.初次运移; 2.二次运移; 3.油气苗
6. 穿层运移、顺层运移：
2.热力作用 温度增加对油气初次运移起到以下作用： （1）增加流体压力和孔隙直径，有助于烃 类排出。如：图所示，温度增加水的比容增加， 水的压力势必加大。
（2）烃源岩生成更多的烃类化合物，使烃
类化合物被排出。 （3）降低烃源岩对烃类吸附作用，减小油 水界面张力以减小毛细管阻力。 （4）降低流体黏度，有利于烃类运移。 （5）增加烃类（油）在水中溶解度。
二、油气初次运移机理
油气初次运移动力和相态是一个有争议问题， 一般认为如下。 （一）油气初次运移的驱使因素 1.压实作用 压实作用在排水的同时，油气被排出。但是， 有人认为大量正常压实作用和油气主要生成时间 上存在矛盾，因此，欠压实作用可能是烃类初次 运移的一个驱使因素。图5-5。
图5-5 压实不平衡到平衡过程中,最上部lo 沉积前、后页岩孔隙度和深度关系 （据Magara，1977）
2. 烃源岩的孔隙和比表面
（1）烃源岩的孔隙直径与烃类化合物分子直径大致在同一个数量级（如图6-3和图6-4）。 （2）烃源岩的比表面（单位质量沉积物颗粒的表面积）很大，具有很强的吸附能力。
图5-3 泥质岩石的各种物理参数与埋藏深度的关系 （据Jungten and Karwell et al.，1970）
Eo= - g -▽P/ ρo
Eg= - g-▽P / ρg（ p）
石油地质学 06 第五章 石油与天然气运移
压力系数>1：异常高压 压力系数<1：异常低压
（7）压力梯度： 地层压力随深度的变化率
第一节 有关的基本概念 一、油气运移 二、岩石的润湿性与毛细管力 三、地层压力与异常地层压力
教材:P173
埋深（m）
0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
静水压力
地层压力(MPa)
pressure）
一、油气运移 二、岩石的润湿性与毛细管力
三、地层压力与异常地层压力
定义：在两种互不混溶的流体的弯曲界面处，两边流
体承受的压力不同，凹面一侧流体（非润湿相）承受
的压力要比对面一侧流体（润湿相）承受的压力大。
在毛细管中的这一压力差称为毛细管压力
PC
p
p’ p
2
cos
r
方向：毛细管力的方向总是
S=σ+P
式中 S—上覆沉积的负荷压力(岩层所承受的地应力), MPa；
σ—有效应力，沉积岩石骨架所承受地应力, MPa；
P—岩石孔隙流体压力, MPa 。
Hubbert和Rubey（1959）将该关系用于固结的岩石中，证明即使在 孔隙度为1%的基岩中，该关系式也是有效的。说明上覆沉积负荷压 力总是为下伏基质骨架和孔隙流体共同支撑。
初次运移
教材:P171
第一节 有关的基本概念 一、油气运移 二、岩石的润湿性与毛细管力 三、地层压力与异常地层压力
油气聚集
气 油
烃源岩
气 油
二次运移
烃 源 岩
运移通道
?
油气藏
?
落空 圈 闭
油气藏
运移通道
油气藏 落空圈闭 源灶 运移通道
二、岩石的润湿性与毛细管力
（7）压力梯度： 地层压力随深度的变化率
第一节 有关的基本概念 一、油气运移 二、岩石的润湿性与毛细管力 三、地层压力与异常地层压力
教材:P173
埋深（m）
0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
静水压力
地层压力(MPa)
pressure）
一、油气运移 二、岩石的润湿性与毛细管力
三、地层压力与异常地层压力
定义：在两种互不混溶的流体的弯曲界面处，两边流
体承受的压力不同，凹面一侧流体（非润湿相）承受
的压力要比对面一侧流体（润湿相）承受的压力大。
在毛细管中的这一压力差称为毛细管压力
PC
p
p’ p
2
cos
r
方向：毛细管力的方向总是
S=σ+P
式中 S—上覆沉积的负荷压力(岩层所承受的地应力), MPa；
σ—有效应力，沉积岩石骨架所承受地应力, MPa；
P—岩石孔隙流体压力, MPa 。
Hubbert和Rubey（1959）将该关系用于固结的岩石中，证明即使在 孔隙度为1%的基岩中，该关系式也是有效的。说明上覆沉积负荷压 力总是为下伏基质骨架和孔隙流体共同支撑。
初次运移
教材:P171
第一节 有关的基本概念 一、油气运移 二、岩石的润湿性与毛细管力 三、地层压力与异常地层压力
油气聚集
气 油
烃源岩
气 油
二次运移
烃 源 岩
运移通道
?
油气藏
?
落空 圈 闭
油气藏
运移通道
油气藏 落空圈闭 源灶 运移通道
二、岩石的润湿性与毛细管力
油气运移
天然气都是流体，它们具有流动的趋势。油气可 以从源岩运移到储集层（输导层），从储集层运移到圈闭中 形成油气藏，油气也可以由于地质条件的改变而从圈闭沿输 导层运移到别的储层中，再运移再聚集形成次生油气藏，或 者通过断层或封闭性差的盖层向上运移到达地表形成油气苗。
因此，油气运移贯 穿于油气藏的形成、 调整和破坏的整个 过程。研究油气运 移不仅具有理论意 义，而且具有重要 实际意义，搞清油 气运移的特点，对 油气勘探、开发都 有重要的指导意义。 1/56
2/56
二、油气运移的基本方式 渗滤与扩散是油气运移的两种基本方式。但两者 的条件和效率不同。 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。油气 渗滤可以用达西定律来描述，即单位时间内液体通过 岩石的流量(Q)与通过岩石的截面积(S)、岩石的渗透 率(K)及液体压力差(P2-P1)成正比，而与液体的粘度 (μ)和液体通过岩石的长度(L)成反比：
20/56
2、欠压实作用
泥质岩类在压实过程中由于压实流体排出受 阻或来不及排出，孔隙体积不能随上覆负荷增加 而减小，导致孔隙流体承受了部分上覆沉积负荷， 出现孔隙流体压力高于其相应的静水压力的现象 称欠压实现象。 （1）由于欠压实泥岩孔隙中存在剩余压力， 它具有驱动孔隙流体向低剩余压力的方向运移的 潜势。 （2）特别是当欠压实程度进一步强化，孔隙 压力超过泥岩的承受强度，泥岩则会出现破裂， 形成微裂缝，结果超压流体会通过泥岩微裂缝涌 出，达到排液目的，随着流体排出，孔隙超压被 释放，泥岩回到正常压实状态。 21/56
Q＝[K· (P2-P1)]/(L·μ) S·
3/56
2、扩散
因此，油气运移贯 穿于油气藏的形成、 调整和破坏的整个 过程。研究油气运 移不仅具有理论意 义，而且具有重要 实际意义，搞清油 气运移的特点，对 油气勘探、开发都 有重要的指导意义。 1/56
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二、油气运移的基本方式 渗滤与扩散是油气运移的两种基本方式。但两者 的条件和效率不同。 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。油气 渗滤可以用达西定律来描述，即单位时间内液体通过 岩石的流量(Q)与通过岩石的截面积(S)、岩石的渗透 率(K)及液体压力差(P2-P1)成正比，而与液体的粘度 (μ)和液体通过岩石的长度(L)成反比：
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2、欠压实作用
泥质岩类在压实过程中由于压实流体排出受 阻或来不及排出，孔隙体积不能随上覆负荷增加 而减小，导致孔隙流体承受了部分上覆沉积负荷， 出现孔隙流体压力高于其相应的静水压力的现象 称欠压实现象。 （1）由于欠压实泥岩孔隙中存在剩余压力， 它具有驱动孔隙流体向低剩余压力的方向运移的 潜势。 （2）特别是当欠压实程度进一步强化，孔隙 压力超过泥岩的承受强度，泥岩则会出现破裂， 形成微裂缝，结果超压流体会通过泥岩微裂缝涌 出，达到排液目的，随着流体排出，孔隙超压被 释放，泥岩回到正常压实状态。 21/56
Q＝[K· (P2-P1)]/(L·μ) S·
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2、扩散
《石油地质学》第五章复习思考题
第五章复习思考题1．什么是界面张力？与油气运移有什么关系？沿着不相溶的两相(液-固、液-液、液-气)间界面垂直作用在单位长度液体表面上的表面收缩力。
界面张力差越大，即毛细管力越大，油气运移越容易2．什么是毛细管力？与油气运移有什么关系？毛细管中能使润湿其管壁的液体自然上升的作用力。
此力指向液体凹面所朝向的方向，其大小与该液体的表面张力成正比，与毛管半径成反比。
毛细管力越大，油气运移越容易。
3．什么是静水压力？如何理解静水压力的作用？静止水柱的重量产生的压力称为静水压力，地下地层的压力受上覆静水柱的影响，也可能受上覆地层重量和其他因素的影响。
若地下某一深度的地层压力等于或接近于静水压力则为正常压力，若明显高于或低于静水压力则为异常压力。
4．地静压力、地层压力之间是什么关系？地静压力是地下岩石的重量产生的压力，又称静岩压力；地层压力指的是地下地层岩石孔隙中流体的压力。
5．岩石的润湿性与油气运移有什么关系？岩石的润湿性不同对油气运移的难易程度产生影响，水润湿相的岩石中油难以运移，但是残留较少；油润湿相的岩石则相反。
6．石油在亲油岩石中运移与在亲水岩石中运移所受到的力有何不同？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；亲油岩石中，油附着在孔隙壁上，水在孔隙中心，油的运动不受阻碍，但是有油残余在孔隙壁上成为不能移动的残余油。
7．油气初次运移发生在什么样的环境中，这种环境对油气运移有什么影响？油气初次运移的环境就是烃源岩环境，是一种低孔低渗的非常致密的岩石，其孔隙十分细小狭窄，阻碍油气的运移。
8．溶解度和浓度有何区别和联系？溶解度是在一定温度下，某固态物质在100g溶剂中达到饱和状态时所溶解的质量，是溶质与溶剂质量之比；而浓度是溶质与溶液质量的比值。
9．石油主要是以什么相态发生初次运移的？游离油相和气溶油相。
证据是在对烃源岩进行显微观察时发现有游离相石油存在与烃源岩孔缝中，在较厚的烃源岩剖面中还可测定烃源岩对除此运移的色层效应。
第5章 油气的储集与运移
4.孔隙度与渗透率的关系 4.孔隙度与渗透率的关系
对于碎屑岩储集层，一般是有效孔隙度越大， 对于碎屑岩储集层，一般是有效孔隙度越大，其 渗透率越高， 渗透率越高，渗透率随着有效孔隙度的增加而有规律 地增加。 地增加。
二
储集层的类型
储集层有多种类型：碎屑岩储集层、 储集层有多种类型：碎屑岩储集层、碳酸盐岩储集 层和其他岩类储集层三大类；其中以碎屑岩储集层、 层和其他岩类储集层三大类；其中以碎屑岩储集层、 以碎屑岩储集层 碳酸盐岩储集层为主。 碳酸盐岩储集层为主。
1.碎屑岩储集层 1.碎屑岩储集层
包括砂岩、砂砾岩、砾岩、 包括砂岩、砂砾岩、砾岩、粉砂岩等碎屑沉积岩 是世界油气田主要储层类型之一， 是世界油气田主要储层类型之一，也是我国最重要 的储层类型。 的储层类型。 例如，我国的大庆、胜利、大港、 例如，我国的大庆、胜利、大港、科威特的布尔干 苏联的萨莫特洛尔等著名油气田的生产层皆属此类
粒间孔隙指碳酸盐颗粒之间的孔隙。 粒间孔隙指碳酸盐颗粒之间的孔隙。 指碳酸盐颗粒之间的孔隙 粒内孔隙指碳酸盐颗粒内部的孔隙，又称为生物体腔孔隙。 粒内孔隙指碳酸盐颗粒内部的孔隙，又称为生物体腔孔隙。 指碳酸盐颗粒内部的孔隙 生物骨架孔隙由造礁生物如珊瑚等生长时形成的骨架间的孔隙 生物骨架孔隙由造礁生物如珊瑚等生长时形成的骨架间的孔隙 生物钻孔孔隙由某些生物的钻孔所形成的孔隙，较为少见。 生物钻孔孔隙由某些生物的钻孔所形成的孔隙，较为少见。 由某些生物的钻孔所形成的孔隙 鸟眼孔隙透镜或不规则状孔隙，由于气泡、干缩或溶解而成。 鸟眼孔隙透镜或不规则状孔隙，由于气泡、干缩或溶解而成。 透镜或不规则状孔隙 晶间孔隙指碳酸盐岩矿物晶体之间的孔隙。 晶间孔隙指碳酸盐岩矿物晶体之间的孔隙。 指碳酸盐岩矿物晶体之间的孔隙
油气运移
油气运移石油和天然气在地壳中的移动。
油、气在生油层中生成时，呈分散状态分布，经运移后才在储集层中聚集形成油气藏。
油气藏遭破坏后，也可能由于油气的运移而形成次生油气藏，或由于油气沿裂缝、孔隙渗出或随地下水流至地表(见油气显示)。
油气运移研究的主要内容包括运移的相态、动力、方向和时期等问题【1】，油气运移是连接油气生成和聚集成藏的重要环节，是石油地质学的重要内容之一，是贯穿整个生、运、聚过程的纽带【2】。
研究油气运移规律对于油气勘探具有重要意义。
通常根据油气运移的方式、动力等将整个油气运移过程分为初次运移和二次运移两个阶段。
关键词一次运移；二次运移；储集层；优势通道证据油气运移的证据有很多:①地表发现的油气苗，显然是地下石油和天然气通过一定的通道(断裂、不整合面等)向上运移的结果;②油气是在烃源岩中生成的，却在储集层中储集。
油气所在位置发生了变动;③烃源层中生成的是分散状态的油气分子，而到了油气富集区，油气却呈聚集状态;④油气藏中油、气、水按比重分异现象，也是油气运移的结果;⑤另外，从油源区到成藏区，化合物分布有规律渐变，显然也与油气运移有关。
基本方式油气运移的基本方式有两种:渗滤、扩散。
在孔渗性差的致密岩层中主要是扩散流，在孔渗性较好的岩层中主要是达西流。
渗滤作用是一种机械运动，整体流动，遵守能量守恒定律，由机械能高的地方向机械能低的地方流动。
扩散作用为分子运动，从高浓度向低浓度，使浓度梯度达到均衡;扩散系数与分子大小有关，分子越小，扩散能力越强，轻烃具有明显的扩散作用。
成藏后的扩散流主要表现为油气的散失。
初次运移石油和天然气在生油层中向邻近储集层的运移，为运移的第一阶段，称初次运移。
生油层中的有机质处于分散状态，呈微粒状分布在岩石颗粒之间，或为薄膜状吸附在颗粒表面。
所以刚形成的油和气也是分散于原始母质之中。
通常认为，油气初次运移的主要动力是地层静压力、地层被深埋所产生的热力以及粘土矿物的脱水作用。
第5章 油气运移的动力学
dhw
hw x
dx
hw z
dz
设则油o 为等E势o面偏坡离度铅(垂dz线/dx的)=倾ta斜n角o ，：tano
dz dx
hw x
( w o hw ) w z
用油水界面的临界倾斜角 c， 判定油的运移是上倾或下倾：
tanc w dhw w o dx
o＞c 上倾 o＜c 下倾
放大系数≈1/(1-0.9)=10
水势面坡度
§5-3 毛细管势能及其对油气运聚的影响
一、油、气毛细管势及力场
石油的势：分散在微细岩石孔隙中的石油，其运移受毛细
管力（pc）的作用。任意点上液态石油的势为：
o
gZ
p
o
pc
o
天然气的势：假定密度仅是压力的函数，其势为：
二、油气流动方向及油（气）水界面坡度
1、油气运移的分异作用——以单斜地层（倾角θ）为例：
水流指向地层下倾方向→油、气力场Eo、Eg都偏离铅垂线依
次在Ew上方，Ew、Eo、Eg不共线
当Ew取某个数值范围时→Eo与 Eg可以分别在地层法线的两侧 油气上移至不渗透地层边界→
油折向下倾方向、气折向上倾方向 当Ew超出某数值范围时→油气可在同一方向向上或向下运移
o
gZ
p
o
Eo grado
g
1
o
w grad p
pr
g Z w Ew gradw
①Φo可由该点Z和Φw表示 ② Eo可由该点 g和 Ew表达
用水势Φw及其力场 Ew表示：
单位质量
o
w o
油气运移简介
（一）初次运移动力
◆渗透流体压力
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
16
（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。 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
26
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； (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
11
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）
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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