石油地质学第三节 油气二次运移
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• F＝Z（ρw-ρog)g .sina
浮力作用与油滴数量关系
(a)
(b)
(c)
• （2）水动力
• 水动力是推动地层孔隙水流动的动力。因此，它也是推 动水溶相油气或密度与水接近的重质油进行二次运移的 主要动力。
• 地层中的水动力可以由差异压实作用和重力作用而产生， 并形成压实水动力和重力水动力。
第三节 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。
• 2、断层和裂缝面 断层既可作为油气的遮挡条件而造成断层圈闭，也可成为油气二次运移
的通道，特别在穿层和垂向运移中具有独特的作用。
• 3、裂缝系统 裂缝系统对于改善孔隙间的连通性和渗透性，尤其对于改善致密岩石的
渗透性具有重要意义。构造裂缝边缘平直，具有一定的方向和组系，往往 不受层面限制，延伸较远，是穿层运移的主要通道；成岩裂缝的特点是受 层理限制，多平行层面，形状不规划，缝面有弯曲，是储集层内运移的重 要通道。碳酸盐岩中裂缝是重要的二次运移通道。
• 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：
的密度，ρog为地下水油气密度，kg/m3；g为重力加速度，
9.8m/s2.
• 如果把体积V换成单位面积乘高（Z），则上式变为：
• F＝Z（ρw-ρog)g
• 在自由水重或自由水面 之上任一高度的油气所
受到的浮力，实际上就
等于该高度的静水压力 与静油压力之差（图6－ 20）
• 当地层倾斜时（图6－21） 其浮力公式表示为：
（四）二次运移主要模式
• 1.多相渗流模式 • 对于地下孔隙水中呈连续烃相的油气，二次运移 过程中的渗流大多是油、气、水三相渗流。多相 流体渗流最合理和方便的表述是用水势描述油、 气势。
• 油气的势差是 二次运移的动
力源，油气总
是自发从高势
区向低势区渗 流。
2.扩散模式
• 分子扩散的动力是烃 浓度差，因此烃源岩
动力主要是浮力，在动水条件下除浮力外，水动力视其 大小和方向有不同程度的作用；对天然气来说，无论是 游离相运移还是水溶相运移，都存在有分子扩散力。
• （1）浮力 • 浮力是阿基米德浮力。石油地质学中常将浮力与重力同
时考虑，并将浮力与重力的代数和称为净浮力。故石油 质点的净浮力可用下式表示。
• F＝V（ρw-ρog)g • 式中F为浮力，N；V为连续油的体积，m3；ρw为地层水
是烃类扩散的源头。
烃类的扩散同样也经
历了初次和二次运移
的全过程，并最终到 达地表面而散失（图6 －34）。
三、二次运移的其它问题
• （一）二次运移的时期
• 二次运移是初次运移的继续，二者常常是连续 过程，或者说几乎是同时发生的。在此时，除 少部分油气会沿原有倾斜地层向上倾方向运移， 大部分会分布于水平地层的储层顶部。大规模 的二次运移时期应该是在主要生油期之后或同 时发生的第一次构造运动时期。
Eo=ρw/ρo·Ew-(ρw-ρo)/ρo·g Eg=ρw/ρg·Ew-(ρw-ρg)/ρg·g Eo、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。
二、二次运移的机制与模式
• （一）二次运移的主要动力与阻力 • 1.二次运移的主要动力 • 一方面，油气以游离相进行二次运移，在静水条件下其
• 4、不整合面 不整合面分布具有区域性，故它对于油气作远距离运移具有特别重要的
意义。它能把不同时代、不同岩性的地层勾通起来。因此，是垂向穿层运 移的重要通道。
四 油气在二次运移中的相态
• 1.石油二次运移的相态与转换
• 2.天然气二次运移的相态与转换
• 对天然气的二次运移来说虽也存在水溶相、油溶相、气 相和扩散相这四种运移相态，但它们的重要性却有明显 的差别，这是因为二次运移的相态的重要与否也要从聚 集的角度来衡量。
• 压实水动力和重力水动力 两种水动力一般是随盆地 演化先后产生（图6－22），
并可在地层剖面上呈旋回 式出现。
wenku.baidu.com
• 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。
• 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。
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。
• （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。
• 2.二次运移的阻力 • 油气二次运移中最主要和最普遍的阻力就是毛细管压力。
（第一节已讲）
• 三、油气二次运移的通道
• 1、孔隙系统 渗透性岩石的孔隙系统是最广泛、最基本的二次运移通道。在静水条件
下，油气微滴可能从渗透性岩层底部向顶部累积，当累积到一定数量后， 便可在层内发生侧向的顺层运移。
浮力作用与油滴数量关系
(a)
(b)
(c)
• （2）水动力
• 水动力是推动地层孔隙水流动的动力。因此，它也是推 动水溶相油气或密度与水接近的重质油进行二次运移的 主要动力。
• 地层中的水动力可以由差异压实作用和重力作用而产生， 并形成压实水动力和重力水动力。
第三节 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。
• 2、断层和裂缝面 断层既可作为油气的遮挡条件而造成断层圈闭，也可成为油气二次运移
的通道，特别在穿层和垂向运移中具有独特的作用。
• 3、裂缝系统 裂缝系统对于改善孔隙间的连通性和渗透性，尤其对于改善致密岩石的
渗透性具有重要意义。构造裂缝边缘平直，具有一定的方向和组系，往往 不受层面限制，延伸较远，是穿层运移的主要通道；成岩裂缝的特点是受 层理限制，多平行层面，形状不规划，缝面有弯曲，是储集层内运移的重 要通道。碳酸盐岩中裂缝是重要的二次运移通道。
• 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：
的密度，ρog为地下水油气密度，kg/m3；g为重力加速度，
9.8m/s2.
• 如果把体积V换成单位面积乘高（Z），则上式变为：
• F＝Z（ρw-ρog)g
• 在自由水重或自由水面 之上任一高度的油气所
受到的浮力，实际上就
等于该高度的静水压力 与静油压力之差（图6－ 20）
• 当地层倾斜时（图6－21） 其浮力公式表示为：
（四）二次运移主要模式
• 1.多相渗流模式 • 对于地下孔隙水中呈连续烃相的油气，二次运移 过程中的渗流大多是油、气、水三相渗流。多相 流体渗流最合理和方便的表述是用水势描述油、 气势。
• 油气的势差是 二次运移的动
力源，油气总
是自发从高势
区向低势区渗 流。
2.扩散模式
• 分子扩散的动力是烃 浓度差，因此烃源岩
动力主要是浮力，在动水条件下除浮力外，水动力视其 大小和方向有不同程度的作用；对天然气来说，无论是 游离相运移还是水溶相运移，都存在有分子扩散力。
• （1）浮力 • 浮力是阿基米德浮力。石油地质学中常将浮力与重力同
时考虑，并将浮力与重力的代数和称为净浮力。故石油 质点的净浮力可用下式表示。
• F＝V（ρw-ρog)g • 式中F为浮力，N；V为连续油的体积，m3；ρw为地层水
是烃类扩散的源头。
烃类的扩散同样也经
历了初次和二次运移
的全过程，并最终到 达地表面而散失（图6 －34）。
三、二次运移的其它问题
• （一）二次运移的时期
• 二次运移是初次运移的继续，二者常常是连续 过程，或者说几乎是同时发生的。在此时，除 少部分油气会沿原有倾斜地层向上倾方向运移， 大部分会分布于水平地层的储层顶部。大规模 的二次运移时期应该是在主要生油期之后或同 时发生的第一次构造运动时期。
Eo=ρw/ρo·Ew-(ρw-ρo)/ρo·g Eg=ρw/ρg·Ew-(ρw-ρg)/ρg·g Eo、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。
二、二次运移的机制与模式
• （一）二次运移的主要动力与阻力 • 1.二次运移的主要动力 • 一方面，油气以游离相进行二次运移，在静水条件下其
• 4、不整合面 不整合面分布具有区域性，故它对于油气作远距离运移具有特别重要的
意义。它能把不同时代、不同岩性的地层勾通起来。因此，是垂向穿层运 移的重要通道。
四 油气在二次运移中的相态
• 1.石油二次运移的相态与转换
• 2.天然气二次运移的相态与转换
• 对天然气的二次运移来说虽也存在水溶相、油溶相、气 相和扩散相这四种运移相态，但它们的重要性却有明显 的差别，这是因为二次运移的相态的重要与否也要从聚 集的角度来衡量。
• 压实水动力和重力水动力 两种水动力一般是随盆地 演化先后产生（图6－22），
并可在地层剖面上呈旋回 式出现。
wenku.baidu.com
• 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。
• 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。
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。
• （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。
• 2.二次运移的阻力 • 油气二次运移中最主要和最普遍的阻力就是毛细管压力。
（第一节已讲）
• 三、油气二次运移的通道
• 1、孔隙系统 渗透性岩石的孔隙系统是最广泛、最基本的二次运移通道。在静水条件
下，油气微滴可能从渗透性岩层底部向顶部累积，当累积到一定数量后， 便可在层内发生侧向的顺层运移。