油气的运移与油气藏的形成破坏
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第四章
石油和天然气的运移
第一节 油气运移概述
一、油气运移概念 简单讲，油气运移就是指油气在地壳中的 移动。准确而言：油气运移是指石油、天然气 在地下因自然因素所引起的位置移动。 油气的运移与油气藏的形成、破坏、再形 成、再破坏等紧密相联，密不可分。
从油气运移的特征看，进入储层以前的运移是 一种高分散态的聚集，而进入储层以后的运移是相 对整体的运移，二者运移的动力特征是有差异的。 一般将生油层中由固体有机颗粒（干酪根）衍 生出的油气混合物，在细粒生油层的毛细管孔隙中 的运移，称为初次运移。简单地说：油气自细粒生 油岩层中向外排出的过程即为初次运移。 对于油气运出母岩后在储集层内部的全部传导 过程则称之为二次运移．
J= - D ·gradC
第二节
油气的初次运移
一、油气初次运移的动力
在细粒母岩中，未压实前，水的含量是非常 多的，有机物生成烃的数量，与母岩中水的含量 相比是非常小的，所以普遍认为，水是油气运移 的载体。一切引起水体运动的动力因素，都是油 气运移的动力。 在油气初次运移中，主要动力因素有四个方面：
二、 油气运移的基本方式
油气运移有渗滤和扩散两种基本方式。 渗滤是一种机械运动方式，遵守能量守恒定 律，总是由机械能高的地方向机械能低的方向流 动。流动特征可以用达西定律描述： Q=[K · S ·(p2-p1)] /(L ·µ ) 扩散是分子布朗运动产生的传递过程。扩散方 向总是从高浓度向低浓度进行，扩散传递速率与浓 度梯度有关，服从费克（Fick）第一定律:
（一）压实作用
机理类似于挤压含水的海绵一样，生油层在上覆沉积 物的压力（地静压力）作用下，其孔隙中的水以及油气即 要向外运移。 当岩层中的流体压力为静水压力时，称之为压实平衡。 当其上发育了新地层后，新地层的负荷作用将使下伏 地层压实，颗粒重新紧缩，产生粒间流体承压。
粒间流体压力与静水压力的之差为剩余压力。在剩 余压力的作用下，孔隙流体得以运移排除。压实流体的 运移方向以纵向为主。 当上覆地层沉积在盆地中心厚而边缘薄时，从而产
造成异常高压的根本原因是沉积物的 压实作用受阻，此外，后面主要讲的蒙脱
石脱水、水热增压、烃类聚集、构造作用
等因素都能增大孔隙的高压异常。
异常高压不仅对油气运移有利，而且对油气聚集 有利，对油气的保存也有利，具体表现在四方面：
①首先，欠压实泥岩中的异常高压是油气初次运 移的重要动力。由于异常高压的出现，延迟了水体排 出的时间，当水体排出时间延迟到油气生成的深度以 后时（约１５００米），异常高压作用释放的水，将 携带油气一起排出生油岩层，使油气得以再次运移而 聚集。 ②其次，由于异常高压作用，使得岩层孔隙度较大， 载油的水体较多；且处于较高温度和较高压力下的水， 有利于油在水中的溶解，有利于水对油气的载运。
对于较厚或巨厚的泥岩层，由于流体排出面积所限，相 对排出速度较小，以致在上覆负荷压力下，只有泥岩边部的
水体能被及时排出而压实，而泥岩层内部流体受阻不能及时
排除，使得负荷的一部分被孔隙流体所支撑，从而产生了与 该岩层深度不相适应的异常高压。 所谓异常高压也就是指高于正常流体压力的压力现象。
此现象即被称为欠压实。然界这种异常压力分布较普遍，但 主要见于中新生界地层中。
（五）粘土脱水作用
某些粘土矿物在转变过程中，如蒙脱石转变 成伊利石时，就会发生脱水作用，由于某些束缚
水的密度较自由水大，故而脱水时体积膨胀，从
而成为冲洗烃类的一种营力。 除上之外，引起初次运移的因素还有渗析 作用（扩散作用）、生烃作用等。限于时间就 不一一介绍了。
二、油气初次运移的相态
油气在运移中的相态，看法不一，得到承认的不外乎 为水溶相和游离相两种基本形式。
3、温度增加降低流体粘度和油水界面的 张力便于烃类液体流动。 4、在主生油深度范围内，温度增加，使 烃在水中的溶解度增加。 5、热水增压作用，温度升高，水体膨胀， 促使流体运移。 热力作用造成的运移方向是由高温区向低 温区，从地层深处向地层浅处，从盆地中心到 盆地边缘。
（四）毛细管力
毛细管力的作用一般表现为阻力，仅在粘土岩与砂 质岩的接触带表现为动力。 微小的毛细管中的石油液体在毛细管力的作用下上 升，发生运移。但这种作用是很有限的， 岩石的孔隙都可看成纵横交错的毛细管，当油、 水与之接触时，即发生运移，但毛细管力起主要作用 的孔隙大小是有一定范围的。 当毛细管半径r＜0.0002时，因管壁对其中液体分 子的牢固吸附，液体无法在管内移动；当r＞0.5 mm 时，液体在其中流动主要受重力支配，毛细管力已不 起大作用 。
Biblioteka Baidu
生横向剩余压力差，使流体从盆地中心向边缘运移。
在砂泥岩交互的地层中，泥岩易于压缩，且压缩率
大，而砂岩不易压缩，压缩率小。从而造成泥岩中流体 剩余压力较大，而砂岩中流体的剩余压力较小（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 二岩层之间的流体剩余压力差，从而使得生油岩中流体 向储集层中运移。
所以， 油气运移的总体规律是：从高压的生
油岩向低压区，即向上或向下流向储集层；从 盆地中心移向边缘。
（二） 欠压实作用
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１０００
米左右时即被很快排出。 此时，有机质尚未大量生成油气，待达到 １５００米左右的油气生成的主要深度范围时， 生油岩中所含流体很少。要携带大量油气运移 出去已不可能。不利于油气的聚集。
③延迟了油气运出母岩的时间，从而为圈闭的 形成提供了更多的机会。
④油气聚集以后，可以受到高压的保护而形成 压力盖。有利于油气的保存。
异 常 高 压 随 深 度 变 化 实 测 图
异常 高压可以 维持相当 长的地质 时间，直 到释放至 静水压力 水平。
（三）热力作用
随着生油岩埋深的增加，地层温度升高，温度 的增加对油气初次运移的作用主要体现在以下五个 方面： 1、温度增加有利于有机质降解出液态或气态烃 类物质，引起流体体积和压力增大。有利于油气的 排出。 2、温度增加有助于烃类解脱粘土物质的吸附， 促进烃的流动。
石油和天然气的运移
第一节 油气运移概述
一、油气运移概念 简单讲，油气运移就是指油气在地壳中的 移动。准确而言：油气运移是指石油、天然气 在地下因自然因素所引起的位置移动。 油气的运移与油气藏的形成、破坏、再形 成、再破坏等紧密相联，密不可分。
从油气运移的特征看，进入储层以前的运移是 一种高分散态的聚集，而进入储层以后的运移是相 对整体的运移，二者运移的动力特征是有差异的。 一般将生油层中由固体有机颗粒（干酪根）衍 生出的油气混合物，在细粒生油层的毛细管孔隙中 的运移，称为初次运移。简单地说：油气自细粒生 油岩层中向外排出的过程即为初次运移。 对于油气运出母岩后在储集层内部的全部传导 过程则称之为二次运移．
J= - D ·gradC
第二节
油气的初次运移
一、油气初次运移的动力
在细粒母岩中，未压实前，水的含量是非常 多的，有机物生成烃的数量，与母岩中水的含量 相比是非常小的，所以普遍认为，水是油气运移 的载体。一切引起水体运动的动力因素，都是油 气运移的动力。 在油气初次运移中，主要动力因素有四个方面：
二、 油气运移的基本方式
油气运移有渗滤和扩散两种基本方式。 渗滤是一种机械运动方式，遵守能量守恒定 律，总是由机械能高的地方向机械能低的方向流 动。流动特征可以用达西定律描述： Q=[K · S ·(p2-p1)] /(L ·µ ) 扩散是分子布朗运动产生的传递过程。扩散方 向总是从高浓度向低浓度进行，扩散传递速率与浓 度梯度有关，服从费克（Fick）第一定律:
（一）压实作用
机理类似于挤压含水的海绵一样，生油层在上覆沉积 物的压力（地静压力）作用下，其孔隙中的水以及油气即 要向外运移。 当岩层中的流体压力为静水压力时，称之为压实平衡。 当其上发育了新地层后，新地层的负荷作用将使下伏 地层压实，颗粒重新紧缩，产生粒间流体承压。
粒间流体压力与静水压力的之差为剩余压力。在剩 余压力的作用下，孔隙流体得以运移排除。压实流体的 运移方向以纵向为主。 当上覆地层沉积在盆地中心厚而边缘薄时，从而产
造成异常高压的根本原因是沉积物的 压实作用受阻，此外，后面主要讲的蒙脱
石脱水、水热增压、烃类聚集、构造作用
等因素都能增大孔隙的高压异常。
异常高压不仅对油气运移有利，而且对油气聚集 有利，对油气的保存也有利，具体表现在四方面：
①首先，欠压实泥岩中的异常高压是油气初次运 移的重要动力。由于异常高压的出现，延迟了水体排 出的时间，当水体排出时间延迟到油气生成的深度以 后时（约１５００米），异常高压作用释放的水，将 携带油气一起排出生油岩层，使油气得以再次运移而 聚集。 ②其次，由于异常高压作用，使得岩层孔隙度较大， 载油的水体较多；且处于较高温度和较高压力下的水， 有利于油在水中的溶解，有利于水对油气的载运。
对于较厚或巨厚的泥岩层，由于流体排出面积所限，相 对排出速度较小，以致在上覆负荷压力下，只有泥岩边部的
水体能被及时排出而压实，而泥岩层内部流体受阻不能及时
排除，使得负荷的一部分被孔隙流体所支撑，从而产生了与 该岩层深度不相适应的异常高压。 所谓异常高压也就是指高于正常流体压力的压力现象。
此现象即被称为欠压实。然界这种异常压力分布较普遍，但 主要见于中新生界地层中。
（五）粘土脱水作用
某些粘土矿物在转变过程中，如蒙脱石转变 成伊利石时，就会发生脱水作用，由于某些束缚
水的密度较自由水大，故而脱水时体积膨胀，从
而成为冲洗烃类的一种营力。 除上之外，引起初次运移的因素还有渗析 作用（扩散作用）、生烃作用等。限于时间就 不一一介绍了。
二、油气初次运移的相态
油气在运移中的相态，看法不一，得到承认的不外乎 为水溶相和游离相两种基本形式。
3、温度增加降低流体粘度和油水界面的 张力便于烃类液体流动。 4、在主生油深度范围内，温度增加，使 烃在水中的溶解度增加。 5、热水增压作用，温度升高，水体膨胀， 促使流体运移。 热力作用造成的运移方向是由高温区向低 温区，从地层深处向地层浅处，从盆地中心到 盆地边缘。
（四）毛细管力
毛细管力的作用一般表现为阻力，仅在粘土岩与砂 质岩的接触带表现为动力。 微小的毛细管中的石油液体在毛细管力的作用下上 升，发生运移。但这种作用是很有限的， 岩石的孔隙都可看成纵横交错的毛细管，当油、 水与之接触时，即发生运移，但毛细管力起主要作用 的孔隙大小是有一定范围的。 当毛细管半径r＜0.0002时，因管壁对其中液体分 子的牢固吸附，液体无法在管内移动；当r＞0.5 mm 时，液体在其中流动主要受重力支配，毛细管力已不 起大作用 。
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生横向剩余压力差，使流体从盆地中心向边缘运移。
在砂泥岩交互的地层中，泥岩易于压缩，且压缩率
大，而砂岩不易压缩，压缩率小。从而造成泥岩中流体 剩余压力较大，而砂岩中流体的剩余压力较小（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 二岩层之间的流体剩余压力差，从而使得生油岩中流体 向储集层中运移。
所以， 油气运移的总体规律是：从高压的生
油岩向低压区，即向上或向下流向储集层；从 盆地中心移向边缘。
（二） 欠压实作用
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１０００
米左右时即被很快排出。 此时，有机质尚未大量生成油气，待达到 １５００米左右的油气生成的主要深度范围时， 生油岩中所含流体很少。要携带大量油气运移 出去已不可能。不利于油气的聚集。
③延迟了油气运出母岩的时间，从而为圈闭的 形成提供了更多的机会。
④油气聚集以后，可以受到高压的保护而形成 压力盖。有利于油气的保存。
异 常 高 压 随 深 度 变 化 实 测 图
异常 高压可以 维持相当 长的地质 时间，直 到释放至 静水压力 水平。
（三）热力作用
随着生油岩埋深的增加，地层温度升高，温度 的增加对油气初次运移的作用主要体现在以下五个 方面： 1、温度增加有利于有机质降解出液态或气态烃 类物质，引起流体体积和压力增大。有利于油气的 排出。 2、温度增加有助于烃类解脱粘土物质的吸附， 促进烃的流动。