4 3油气二次运移解析
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！。
第6章 油气运移-2
(3)烷烃中低分子烃相对增多，高分子烃相对
减少；
(4)物理性质：相对密度变轻，颜色变淡，粘
度变稀，含蜡量和凝固点温度降低；
(5)C13/C12比值随运移距离加大而降低，故 δ
13C也降低。
2、氧化作用
与 原 油 性 质 的 变 化 老 君 庙 背 斜 带 油 气 运 移 方 向
主要发生在接近地 表或大气水借助断层与 石油直接接触时，将造 成以下结果：石油中的 胶状物增加，轻组分相 对减少，环烷烃增加， 烷烃和芳烃相对减少， 而比重和粘度也随之增 加。———这些结果大 多与吸附作用相反。
（3）运移的动力和阻力
（4）运移的通道
（5）运移的方向
（6）运移的距离
是大范围发生的，故不整合面侧向延伸距离较大，有利
于油气作长距离的侧向运移；同时，不整合面之下地层 （特别是古高地）经风化、淋滤，物性大大改善，也是 油气聚集的有利场所。
尼日尔油田横剖面图
——断层作为油气垂向运移的主要通道
不整合面作为二次运移通道
石油主要来自玛湖凹陷的P1-2源岩，侧向 运移距离可达60－70km。
横山
鱼河堡
佳县
米脂
石窑沟
靖边 绥德
天赐湾
早白垩世末 山西组气势
子长 清涧
神1井
乌审旗
榆林
舍利庙
横山
鱼河堡
佳县
米脂
石窑沟
靖边 绥德
天赐湾
晚白垩世末 山西组气势
子长 清涧
神1井
乌审旗
榆林
舍利庙
横山
鱼河堡
佳县
米脂
石窑沟
靖边 绥德
天赐湾
第三纪末 山西组气势
子长 清涧
油气二次运移
第二节油气二次运移油气二次运移: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。
相态:油气从烃源岩经过初次运移进入渗透岩石之后，就开始了二次运移。
由于二次运移的介质环境的改变，主要为孔隙空间、渗透率都较大的渗透性多孔介质，毛细管压力变小，渗透率变大，便于孔隙流体（包括水、油、气）的活动。
因此，二次运移中油气一般以连续游离相进行运移，应视为多孔介质中的渗流作用。
一、油气二次运移的机理从物理角度讲，油气二次运移实际上是油气在含水介质中的机械渗流过程。
对于单位质量的油气质点受到以下4个力的作用：垂直向下的重力；垂直向上的浮力；水动力和油气在孔隙介质中运移所受的毛细管阻力。
油气的二次运移要看是否具备了运移的条件，首先必须具有一定的油气饱和度，只有当油气饱和度大于临界油气饱和度时，才有相对渗透率和有效渗透率。
其次，油柱必须大于临界油柱高度，具有足够的浮力和水动力来克服毛细管阻力。
在静水条件下，油体上浮的条件是浮力Fr应大于毛细管阻力差Pc；在动力条件下，油体运移的条件是浮力Fr和水动力Fo之矢量和Eo大于毛细管阻力差Pc；当两者相等时，油气产生聚集。
油气的净浮力和水动力的矢量和为油气的力场强度：Eo=ρw/ρo·Ew-(ρw-ρo)/ρo·gEg=ρw/ρg·Ew-(ρw-ρg)/ρg·gEo、Eg取决于Ew，即水的力场强度。
因此，当水由高势区向低势区流动时，油气也在其力场强度的作用下自发地从油气的高势区向低势区渗流，油气存在势差是二次运移的动力源。
1、二次运移的阻力二次运移的阻力即孔隙介质对油气的毛细管力。
毛细管力取决于储集层孔隙半径、烃和水界面张力、润湿角。
影响烃水界面张力的因素主要是烃类成分、温度等，气水界面张力一般比油水界面张力大。
据Schowalter（1979）的资料，温度升高，界面张力降低。
4.3.7 二次运移方向
第四章石油和天然气的运移4.3.7 油气二次运移方向1）优势通道及优势运移方向●优势运移通道: 油气自然优先流经的路径通道。
●优势移运通道方向：优势运移通道所代表的方向。
●优势通道决定油气二次运移的主要方向。
•Pratsch(1996)研究了墨西哥湾盆地，发现有75%以上的油气聚集在占盆地面积不到25%的优势通道方向上；•Hindle(1997)研究了巴黎盆地，发现有81%以上的油气聚集在占盆地面积13%的优势通道方向上。
2）二次运移方向影响因素（1）盆地的几何形态和构造背景的影响：●盆地几何形态和构造形态决定油气二次运移方向。
构造图中构造等值线与流体等势线平行，垂直等势线的方向代表油气运移宏观方向。
●盆地的中的隆起、斜坡以及倾斜的构造层等，其上倾方向是油气二次运移的有利方向。
●构造形态的变化造成油气运移流线的聚敛与发散，构造脊等流线聚敛方向决定优势运移通道方向。
●生烃中心存在的“分隔槽”是油气二次运移宏观方向的“分水岭”。
根据盆地的几何形态确定油气运移大方向（据Pratsch ，1982）双灶供烃，生烃中心区距离较近，车排子依然处于优势运移区。
车排子中南部、北部烃源灶可能不同。
侏罗系烃源岩K 末侏罗系烃源岩N1t 末乌尔禾组烃源岩T 末下乌尔禾组烃源岩K 末风城组烃源岩T 末风城组烃源岩J 末风城组烃源岩K1l －K1s 末各时期油气运移格局与趋势具有很好的继承性，车排子地区始终处于油气运移指向区，盆1井西贡献大。
侏罗系供烃指向逐渐偏转，且昌吉凹陷呈汇聚流向车排子东部地区主体部位运移，四棵树凹陷呈发散流/平行流运移，因此四棵树贡献很小，与排2与卡6的油源差异相合。
盆1井西凹陷准噶尔盆地车排子地区油气优势运移方向（据刘传虎，2011）昌吉凹陷四棵树凹陷（2）输导体系的影响：●盆地形状和构造背景决定油气运移的宏观运移趋势，输导体系特别是优势运移通道则决定了油气二次运移的方向和路径。
●输导体系的类型、分布、输导有效性及其与有效烃源岩区、圈闭分布、盆地形状、构造背景及运移动力的配置，最终决定了油气二次运移的方向。
第11章 油气运移
促使油气初次运移的动力多种多样,但需要强调的是在烃源岩 有机质热演化生烃过程的不同阶段,其主要排烃动力有差异,即上 述各作用力的作用时间及作用大小是不同的. 在中-浅层深度,压实作用为主要动力; 中-深层以异常压力为主要动力,由于油气大量生成主要发生 在中-深层,因此,异常压力更显得重要.
泥质烃源岩不同阶段的排烃动力 埋藏深度 m 0～1500 1500～4000 4000～7000 温度 ℃ 10～ 50 50～150 有机质 热演化阶段 未 熟 成 熟 油气运移动力 正常压实,渗析,扩散 正常压实-欠压实,蒙脱石脱水, 有机质生烃,流体热增压,渗析, 扩散
F浮力 = V ( ρW ρ O )g
g--重力加速度; ρo--石油的密度.
式中:V--油相体积; ρw--水的密度;
浮力的方向垂直向上.在水平地层 水平地层条件下,油气垂直向上运移至 水平地层 储盖层界面;在地层倾斜 地层倾斜情况下,油气则沿地层上倾方向运移. 地层倾斜
2,水动力 水流的方向性: 水流的方向性: ▲ 压实水流 压实水流的流动方向:是从盆地中心向盆地边缘; ▲ 地表渗水 地表渗水的方向:是从盆地边缘露头区向盆地内部流动. ▲ 局部地区或局部构造 局部地区或局部构造:水的流动可以沿水平地层作水平运动,也 可以沿倾斜地层向下倾或沿上倾方向运动. 因此,水动力在油 气运移过程中的作 用(阻力 动力) 要 阻力或动力 阻力 动力 看水流动方向与油 气浮力方向是否一 致而定.
膨胀型粘土(蒙脱石) 向非膨胀型粘土(伊 利石)转化的数量随 深度增加的曲线(据 Schmidt, 1978)
蒙脱石
随D T
104.4—110 C, 加入钾云母
脱去层间水和有机质分子(进入粒间孔隙)
伊利石
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
石油地质学-8. 油气的运移
Clq 2019/7/7
一、油气初次运移的温压条件和岩石介质孔渗性
• 油气初次运移的温度： 应与生成油气时温度相近，可能在50－250℃±。对应的深
度取决于地温梯度。 • 油气初次运移的动力：压力，主要受控于深度。 • 油气初次运移时岩石介质的孔渗性：
烃源岩，孔渗条件很差；需克服巨大的Pc。
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但是普遍认为，石油呈单独液相从生油岩中进行 初次运移是不大可能的。石油的初次运移应以高分散 烃相为主。只有在石油进行二次运移方以分相单独运 移为主。
关于石油以高分散游离相态从生油岩中向 外运移的理论已为实践所证实，而且可能是初 次运移的主要形式。
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第三节 油气的二次运移
在岩石学上，我们已知道，泥岩的压缩率很大，而 砂岩却较小，从而造成了泥岩中流体所处的压力较大， 而砂岩中流体的压力较小（理解时可先假设两岩层的流 体相互未流动运移）由此造成了二岩层之间的流体压力 差，从而使得生油岩中流体向储集层中运移。
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对于较薄的生油岩层，在上覆沉积物的均衡压实作 用下，油气运移的载体水在1000m左右时即被很快排出。
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第一节 概 述
油气运移: 地壳中石油和天然气在各种天然因素作用下发
生的流动。 油气运移可以导致石油和天然气在储集层的
适当部位（圈闭）的富集，形成油气藏，这叫做 油气聚集。也可以导致油气的分散，使油气藏消 失，此即油气藏被破坏。
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油气运移的证据
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流体运移方向为其受力减弱方向。 此外，构造运动造成地层倾斜，产生裂缝，沟通 岩石中各种孔隙，形成不整合风化带，为油气二次运 移创造了有利条件。
油气在二次运移解析
相控和气洗分馏作用对油气组分及碳同位素组成的影响
油藏条件下的相控和气洗分馏作用使得油藏中油气的物理性质和化学组成发 生了明显变化。通过不同温压条件下的 PVT实验及其产物测量为该观点提供 了十分有意义的科学证据，其主要结论如下： (1)总的来看，气洗分馏作用 较由温度和压力引起的相控分馏作用明显，气洗作用是油藏中原油性质（如： 含蜡量、密度和粘度等）发生重大变化的最主要因素； (2)PVT分馏不仅导 致凝析油中饱 /芳比值的异常高值，而且饱 /芳比值在凝析油和正常油中存 在相反的分馏变化规律； (3)与温度变化和气洗作用相比，压力变化是导致 油藏中天然气碳同位素产生明显且规律性分馏的主要因素（实验中天然气δ 13C值变化幅度高达 1.3‰左右）； (4)轻烃参数的某些规律性变化与相控和 气洗分馏过程有关，揭示了重要的成藏信息，可以用来区分和确定温压相控 分馏和气洗分馏这两种最基本的成藏过程。
油气在二次运移过程中:组成的变化； 聚集系数；相控分馏
油气二次运移研究的基本思路和几个应用实例
油气二次运移研究（特别是其中的确定二次运移距离问题）是石油地 质综合研究中至关重要又最为薄弱的环节。在二次运移过程中，具有 官能团、能形成氢键或其它离子键的化合物会通过液－固两相分配而 进入输导层中的固相有机质和矿物基质，其中的咔唑类含氮化合物最 有希望成为油气二次运移的化学示踪剂；但中性氮化合物的浓度和组 成与特定原油的直线运移距离之间不应存在一成不变的关系。在应用 咔唑类和苯并咔唑类参数研究某地区的二次运移距离或方向之前，一 定要充分利用各项烃类参数首先确定原油的母源特征、成熟程度和成 因类型，强调多馏分、多参数横向对比的重要性。以在加拿大的阿尔 伯塔盆地和威利斯顿盆地、中国的渤海湾盆地和塔里木盆地进行的油 气二次运移研究为例，说明在石油地质－地球化学的研究过程中，既 要相信基本物理化学原理的普遍性，又要具体问题具体分析，始终坚 持多学科、多项参数综合运用的原则。
第十二次课油气运移
C.重力水: 储集层出露地表，从地表渗入其中的水。
A 压实水流：
压实水流：由于沉积物压实作用引起的地层水的流动;
压实水流的流动方向：
从深处向浅处流动 从盆地的中心向盆地边缘流动
b 砂体输导体系的输导效率：与砂体的孔渗性有关 c 高孔渗性砂体是优势运移通道
②断层
a 断层通道：沿断层面分布的破碎带;发生沿断层面的运移
喀东深1 克拉2
N
膏泥岩盖层
超压
烃源岩层系
断层可作为油气二次运移的快速通道
b 断层的输导效率与断层的规模 断层的活动性和活动历史有关
年发生次数
断裂带宽度（m）
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
❖静水压力状态： 地层水不流动;没有水动力;
A
静水压面/水平测压面
B
H1
H2
C
D
❖动水压力状态：
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
②在水动力作用下地层水的流动方向
从宏观角度来讲;储集层中水的流动方向视水的来源不同而异
1—10m/a
D 快速沉降的大陆边缘 最大流速：0.1—1m/a
2
m
0
km
km
4
0 Km 200
强超压
②重力水流
重力水流：构造运动造成地层出露;地表水 大气水 渗入形成的水流
重力水流的方向
从盆地边缘山区 供水区向盆地中心流动
A 褶皱和逆冲带 抬升的前陆
最大流速：1—10m/a
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
石油地质学第6章油气运移
概述
石油与天然气的运移
油气运移过程中的受力分析 油气的初次运移 油气的二次运移 流体动力与油气运聚研究实例
§1 概述 一、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。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。 二次运移——油气 进入储集层/运载层之后 的一切运移。
这些问题正是油气勘探和评价中急待解决的问题。
四、发生运移的必要条件
1、流体
2、动力条件
3、通道
§2 油气运移过程中的受力分析 一．地静压力
指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)：
S s g Z s g dZ
0
Z
地静压力随着上覆地层 的增厚而增大，它对下伏沉 积物的作用主要是促进了压 实和固结作用。 泥岩的正常孔-深关系：
内摩擦力：是石油流动时分子之间相对运动而引起的摩 擦力，一般可以用石油的粘度来表示。内摩擦力越小，越有 利于分子运动和石油运移。 …………
§3
油气的初次运移
一、油气发生初次运移时 的介质环境特点
1．泥质岩的孔隙细小 泥质岩中片状硅酸盐＞50%， 随着泥质岩增多，岩石孔隙不仅越 来越小，且越来越扁平，呈长方形。
Pc
2 rc cos
rc 2
2 cos rc
毛细管压力的方向由润湿相指向非 润湿相（如由水指向油）。
六．其它力
构造应力：根据现今地震活动反映的构造应力场分布，地 下水位的变化呈现如下规律：①震前应力能量积累阶段（水位 趋势性下降），②震时能量释放阶段（水位急剧上升），③震 后应力调整阶段（水位缓慢回升，后恢复正常）。
4-3油气二次运移解析
任课人：逄 雯 山东胜利职业学院
第四章 石油和天然气的运移
第一节 油气运移概述
第二节
第三节 第四节
油气初次运移
油气二次运移 油气运移研究方法
二次运移: 油气进入储层之后的一切运移。包括 在储集层内部、沿断层或不整合面、 油气藏调整和破坏的再运移。
第三节
油气二次运移
主要内容：相态、动力和阻力、通道、时期、 方向和距离
σ：油水界面张力；rt：孔隙的喉道半径；rp：孔隙的半径
把石油体积V换成单位面积的高度，则石油运移
的临界高度：
Zo = [2σ(1/rt－1/rp)] / [(ρw－ρo)g ] 石油在储层中开始运移的条件：油柱高度大于 临界高度。临界气柱高度： Zg = [2σ(1/rt－1/rp)] / [(ρw－ρg)g ]
或沉积间断，往往使下伏地层遭受风化剥蚀和溶解
淋滤，形成区域性稳定分布的高孔高渗古风化壳或
古岩溶带，有利于油气长距离运移。若不整合面上
覆地层不具备封闭性，则地层不整合就只能成为类 似一般具孔渗性的地质单元。
4、地层不整合面
不整合的分布具有区域性，在时空上具有稳定
性，不仅能大面积汇集油气并形成长距离的运移通
油气在岩石中会选择最小阻力方向通道运移， 即沿最大孔隙和喉道所组成的路径运移。
（一）二次运移的阻力
油气在多孔介质中最主要的 阻力是孔隙介质对油气的毛细管力 毛细管力：在水润湿系统中，毛细 管中油气界面所产生的指向石油的 压力。其大小取决于孔隙半径，烃 水界面张力、润湿角。 毛细管压力的
方向由润湿相指向非润湿相（如由水指向 油）。
3、断层
断层可作为油气二次运移的良好通道。 油气以断层作为通道的运移有两种方式：一 是横穿断层的横向运移，一是沿断层面的垂 向运移。断层能否作为运移通道取决于自身
第5章 油气运移
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）
石油天然气的运移
第四章 石油与天然气的运移石油与天然气是流体，它们具有流动的趋势，只要没有约束条件，它们就会无休止地运动下去，直至到达地表面逸散。
那么油气在地下的运动规律是什么？受哪些因素影响？运动的相态、时间、距离和方向是什么？搞清这些问题不仅具有理论意义，更重要的是对油气勘探具指导意义。
这是本章要解决的问题。
§1 与油气运移有关的几个基本概念一、初次运移和二次运移我们把油气在地下的一切运动称为油气的运移（不称运动是因为它们运动缓慢）。
为了表征油气生成后在不同的环境、不同阶段的运移特点，又分为初次运移和二次运移（图4-1）。
油气聚集初次运移生油岩二次运移生油岩输导岩二次运移输导岩初次运移（a）（b）（a）初次和二次运移早期（b）初次和二次运移晚期及油气藏的形成油气图4-1油气初次运移和二次运移初次运移——油气从烃源岩向储集层的排出（或运移）。
二次运移——油气进入储集层以后的一切运移。
二次运移包括了成藏前油气在储层或输导层内的运移，也包括了油气藏破坏以后的运移。
二、油气运移的基本方式油气运移的基本方式是扩散和渗滤。
渗滤是油气以不同的物理相态在浮力或其它动力作用下，由高势区向低势区流动的一种机械运动方式，可用达西渗滤定律来描述。
用一个常见的例子来说明渗滤（手上划破一个口子）。
扩散是分子布朗运动的传递过程，是一种分子运动，流体的扩散速度与浓度梯度有关，服从费克（Fick ）第一定律：J ＝－DgradC （4-1）式中：J——扩散速率；D——扩散系数；C——物质浓度。
上式表明，物质的扩散速度与扩散系数、浓度梯度成正比，扩散方向是从高浓度向低浓度扩散。
一般分子越小，运动能力越强，扩散系数越大，越易扩散。
所以天然气的扩散损失要比石油大的多。
人们越来越重视研究天然气的扩散作用。
三、岩石的润湿性润湿性是指流体附着在固体上的性质，是一种吸附作用。
不同流体与不同岩石会表现出不同的润湿性。
易附着在岩石上的流体称为润湿流体，反之为非润湿流体。
4.油气运移(11)
2. 蒙脱石脱水增压作用
蒙脱石
随D T
104.4—110 C,加入钾云母
脱去层间水和有机质分子(进入粒间孔隙）
伊利石
蒙脱石脱水的结果：
• V水↑＞V孔↑，Pf↑，促使排烃 • 封闭性地层条件下，产生超压， 产生超压 出现微裂缝——排烃 • 矿物蒙脱石转变为伊利石
膨胀性粘土（蒙脱石）向非膨胀性粘土 （伊利石）转化的数量随深度增加的曲线
油或气、水同时存在时，油或气相运移所需的最 小饱和度。
某相流体饱和度低于一定数值时，相对渗透率为0，不流动。 烃源岩中油相运移临界饱和度可小于10％，甚至可降到1％。
五、地静压力、地层压力、静水压力、测压面
•地静压力：
由上覆沉积物的基质和孔隙空间流体的总重量所引起的 压力，又称静岩压力：s=ρ rgh
砂泥岩间互 层层组中,泥 岩的孔隙度， 流体压力和 孔隙水含盐 量分布特征
•页(泥)岩中水的含盐量与孔隙度成反比：含盐量增加， 则孔隙度减小。 •含盐量与渗透压力成反比关系：含盐量高则渗透压低。 •渗透流体运动方向：从含盐量低流向含盐量高部分。
6. 其它作用
构造应力作用：导致岩石产生微裂缝系统，有利于流体的运移 毛细管力的作用：一般表现为阻力，仅在源岩和储集层的界面 处才表现为动力。因为不同大小孔喉造成的毛细管压差，
其合力的方向指向孔喉大的一侧
扩散作用：在岩石致密和高压地层中对天然气可在浓度梯度下 进行分子扩散 胶结和重结晶作用：是碳酸盐岩源岩排烃的主要动力，胶结和 重结晶作用使得碳酸盐岩孔隙度变小
4.2 油气初次运移
三、油气初次运移的通道
——较大孔隙、微层理面、构造裂缝与断层、微
裂缝、缝合线、有机质或干酪根网络。
4.油气运移
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
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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。 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
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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； (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
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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）
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油气在岩石中会选择最小阻力方向通道运移， 即沿最大孔隙和喉道所组成的路径运移。
（一）二次运移的阻力
油气在多孔介质中最主要的 阻力是孔隙介质对油气的毛细管力
毛细管力： 在水润湿系统中，毛细 管中油气界面所产生的指向石油的 压力。其大小取决于孔隙半径，烃 水界面张力、润湿角。 毛细管压力的
由毛细管压力方程： Pc=2δcosθ/ rc，可看出δ,θ, rc三个变量 的任何变化都会改变对二次运移的阻力。 当石油经过孔隙系统， 从大孔隙进入小孔隙或穿越喉道时，油滴要发生变形，在油体
两端形成毛细压力差 (△Pc)。只有排替压力大于毛细管力差时，
油气才能挤出孔隙喉道中的水发生运移。
? Pc
浮力流：自由上浮与限制性上浮 ，呈断续状流动，不要
求含烃饱和度和相渗透率，不能用达西公式表述和计算。
扩散成藏
扩散散失
二、油气二次运移的动力和阻力
动力：浮力、构造应力、水动力、扩散力 阻力：毛细管力、吸附力、水动力
（一） 二次运移的阻力
1.毛细管压力 地下岩石孔隙系统多为水润湿的，游离相油
气在其中运移必然要受到毛细管力的作用。
与初次运移相比，二次运移环境： 运移通道 粗，毛细管阻力小，流体压力较低，含盐度 较高，油气以游离相为主，气可呈水溶相 ,浮 力为主要运移动力。
一、油气二次运移的相态和流动类型
1 、二次运移的相态 油气一次运移进入储集层后，条件将发生重要 变化，油气逐渐释放出来。 目前主要认为 温度、压力 起作用： 压力降低 ——气态烃释放 ； 温度降低 ——液态烃释放 。 因此，相态应是以 游离相为主，由分散的 油 滴→油线→油片→油气藏。
方向由润湿相指向非润湿相 （如由水指向 油）。
润湿角 ——是固体表面与液体（空气）或液体 —液体界 面之间夹角 (规定从密度大的液体 —方算起)。 润湿角 (θ)在0-90之间的岩石为水润湿。 润湿角（ θ）大于90°为油润湿。
二次运移经过的岩石，被认为自沉积到成岩都是 充满水的，碎屑颗粒表面有一层水膜，因而： θ角可 看作为零度，即： cosθ=1
σ：油水界面张力；rt：孔隙的喉道半径；rp：孔隙的半径
把石油体积 V换成单位面积的高度，则石油运移 的临界高度：
Zo = [2σ(1/r t－1/rp)] / [(ρw－ρo)g ] 石油在储层中开始 运移的条件：油柱高度大于 临界高度。 临界气柱高度：
Zg = [2σ(1/r t－1/rp)] / [(ρw－ρg)g ]
运载层中油气在静水条件下的二次运移
2、水动力
（1）水动力类型：
?压实水动力：水流从盆地中心向边缘 ?重力水动力：水流从盆地边缘露头区向盆地内部
?水流动方向与油气浮力方向一致：水动力为动力， 反之为阻力。
?压实水动力：
主要来自于盆地内沉积物的压实排水，出现在盆地早 期的持续沉降和差异压实阶段和过程中 。
毛细管阻力与浮力相对抗，直到变形的油珠的曲率半径在 上端与下端相等，才能在浮力作用下向上运移。
图: 一滴油珠在水润湿的地下环境中通过孔隙喉道运移
图: 奇尔曼.A.希尔的一个试验的三个 连续阶段，说明浮力的作用与油滴数
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
通常在同一个时期，盆地中心的地层厚、沉积物负荷大， 边部地层较薄、沉积物负荷较小，由此产生差异压实水流，
其流动方向 是由盆地中心向盆地边缘呈“离心流” 状、由深处向浅处。
盆地中地下水测势面在盆地中心和深部最高，向边缘和 浅部降低，形成凹（洼）陷区指向边缘的区域地下水动力
石油天然气地质与勘探
任课人：逄 雯 山东胜利职业学院
第四章 石油和天然气的运移
第一节 油气运移概述 第二节 油气初次运移 第三节 油气二次运移 第四节 油气运移研究方法
二次运移:
油气进入储层之后的一切运移。包括 在储集层内部、沿断层或不整合面、 油气藏调整和破坏的再运移。
第三节 油气二次运移
主要内容： 相态、动力和阻力、通道、时期、 方向和距离
静水条件下 ，油气到达 水平运载层 顶部后， 在盖层的封闭下油体沿顶界面分散，将不再运移；
如果岩层是倾斜 的，油气在聚集到临界高度 时，将在浮力作用下继续向上倾方向运移，直至 到达圈闭聚集起来。
沿上倾方向浮力（ F1）的大小与地层倾角有 关。倾角越大，浮力也越大：
F1＝Fsinα = Zo(ρw－ρo)gsinα
（二） 二次运移的动力
1、浮力
在地层水环境中，由于油、气、水存在密度差， 因此游离相的油、气将受到浮力的作用，其大小可 用阿基米德定律求得：
F浮力＝ V（ρw－ρo)g 式中： V——油相体积；
ρw、ρo——水、油的密度； g ——重力加速度
浮力大于毛细管阻力，油气才能运移： V（ρw－ρo)g > 2σ(1/r t－1/rp)
2、二次运移的流动类型
渗 流——地层孔隙中流体在压差或势差作用所发生 的流动， 浮力流 ——油气在密度差作用下，在地层孔隙水中的 上浮 扩散流 ——流体在浓度差作用下所产生的分子扩散
渗 流：单相渗流和多相渗流，呈连续状流动，要求
烃饱和度和相渗透率，可用流体势和达西公式来研究和定 量计算。
典型储集岩油—水两相的相对渗透率曲线
?
rp
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2．吸附力
吸附是流体与固体分子之间作用的一种界面现 象。岩石的岩性、矿物组成、结构、粒度及烃类性 质都是影响吸附力的重要因素。
油气与岩石颗粒接触的 两相界面越大，吸附作用 越强，吸附量也就越多。泥质颗粒比面积大，较碎 屑储集岩有更大的吸附力。
烃类的吸附性还与烃类性质和分子结构有关，一 般来说随 分子量的增大吸附能力也增加 ，正构体烃 比异构体烃的吸附能力大。