4.油气运移(11)解析
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4.油气运移
4.油气运移petroleum migration 概述
内 容 提 要
油气初次运移 油气二次运移
4.1 概述
一、油气运移概念 概念：地壳中的石油和天然气在各种天
然因素作用下发生的移动。
4.1 概述
★ 油气运移的结果 （1） 使分散的油气在储集层的适当部位富集起来 形成油气藏； （2）直接运移出地表，成为油气苗； （3）导致油气的分散，使油气藏遭破坏。
（s--静岩压力；h--上覆沉积物的厚度；ρ r--上覆沉积物的平均总体密度； g--重力加速度）
静岩压力实际为由颗粒产生的有效压力(σ )和孔隙流体
产生的流体压力(p)之和
s=σ+p
•地静压力梯度：指每增加1米沉积物所增加的压力,pa/m， 约为0. 2 3×105Pa/m
• 地层压力：
地下岩层孔隙流体的压力，又称地层流体压力或 孔 隙流体压力。
4.1 概述
★ 油气运移的证据
①地表：油气苗 ②油气：生成于烃源岩，储集于储集岩。 ③烃源层：分散状态油气→富油气区：聚集状态油气 ④油气藏中油、气、水按比重分异。 ⑤从油源区→成藏区，化合物分布有规律渐变。
4.1 概述
★ 研究油气运移的理论意义和实用价值
意义：
一般情况下，大油气田分布在油气运移主要
烃源岩孔隙和裂隙中——最直接的证据
2）在较厚的烃源岩剖面中，可测定出烃源岩对初次运移的色层 效应，即随着距离烃源岩-储层接触面距离的减少，烃源岩中的
氯仿抽提物含量有减小的趋势——支持游离相运移的观点
3、油气初次运移的综合模式 Tissot （ 1980 ）和 Burker （ 1981 ）综合应用 Kerogen 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，可以皂胶束形式溶解在 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 生油层向储集层初次运移。 2.埋深1500--4500米—热催化生油气阶段（生油窗） Kerogen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>4500米—热裂解生凝析气阶段、深部高温生气阶段 液态烃发生高温裂解，形成大量CH4，液体溶解在CH4中， 以CH4作为运载体发生初次运移。
•静水压力： 由静水柱重量所造成的压力。是由连通在地层 孔隙中的水柱所产生的压力。 pw = ρ
w
g H
式中pw ---静水压力；H--上覆水柱高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ；ρw --水密度；g--重力加速度
•静水压力梯度：上覆水柱增加单位高度时所增加的压 力。单位用Pa/m单位表示。静水压力梯度约为0. 1×105Pa/m.
低成熟阶段，水溶 相运移最有可能 生油高峰阶段，主 要以游离油相运移 生凝析气阶段，以 气溶油相运移 过成熟干气阶段， 以游离气相运移
油气初次运移过程中的可能相态
4、烃类运移相态小结 没有一种模式能让大多数人普遍接受和充分信任。每种模式都有 一定的依据，但同时存在一些难于解释的问题。 大多数人赞同以连续油相运移为主。在油相运移中，虽普遍接受 连续油相运移模式，但有越来越多的人支持微裂隙运移模式，气 相运移和水溶相运移是石油初次运移的非主流模式。 天然气运移相态包括水溶相、油溶相、游离相或扩散相中的一种 或多种。
方向上。为了研究油气在地壳中的分布规律，在
含油气盆地内，需要追索油气二次运移的方向。 它是寻找油气田的理论根据 价值： 预测油气田的分布，指导油气勘探的实践。
二、油气运移的阶段划分
根据时间顺序和介质条件的变化，可将油气运移分成两个阶段：
初次运移 : 二次运移: 油气自烃源岩层向储集层 油气进入储集层或运 或运载层(输导层)的运移 载层以后的一切运移
天然气的 初次运移
某些条件下，气可以溶于油中进行初次运移
4.2 油气初次运移
一、油气初次运移的物理状态
1、水溶相运移
油气被水溶解成分子溶液，水作为油气运移的载体进行 运移。从运动力学角度，水溶液沿细小的孔隙喉道运移，基 本不存在毛细管阻力，只有水分子之间的内摩擦阻力 优点：从物理学角度看它是最理想的运移相态
P ＝ρ wg h
单位：大气压(atm)或帕斯卡(Pa)。1atm＝101kPa。
• 水压头：地层压力所能促使地层水上升的高度（上 覆水柱的高度）： h＝P/(ρ wg)
式中, P为地层压力，h为水压头，ρw为水的密度，g为重力加速度。由 于，水的密度为1，1个大气压的地层压力约相当于10m高的水柱重量。
若对整个油气运移来说 ,则是一个几乎同时存在的连续过程
油气的运移和聚集
油气运移聚集过程示意图
三、油气运移的基本方式
★——渗滤、扩散
1、渗滤：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。 2、扩散：分子运动，使浓度梯度达到均衡。 扩散方向：从高浓度向低浓度。
四、油气运移临界饱和度
局限性：水源问题；溶解度问题；化学成分问题
2、游离相（烃相）运移 以游离的油相或气相进行运移 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 证据：1）对生油岩进行显微观察时，发现游离相的石油存在于
•测压面： 同一层位各点水压头顶面所组成的一个面。 静水条件下，测压面水平；动水条件下，测压 面倾斜。
单一储集层内静水压面示意图
4.2 油气初次运移
一、油气初次运移的物理状态
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。
游离相占据主导地位（被越来越多的人认可） 石油的 初次运移 水溶相居次要地位 某些条件下，油可溶于气体中进行初次运移 一般认为，可以呈游离相和水溶相运移
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
4.油气运移petroleum migration 概述
内 容 提 要
油气初次运移 油气二次运移
4.1 概述
一、油气运移概念 概念：地壳中的石油和天然气在各种天
然因素作用下发生的移动。
4.1 概述
★ 油气运移的结果 （1） 使分散的油气在储集层的适当部位富集起来 形成油气藏； （2）直接运移出地表，成为油气苗； （3）导致油气的分散，使油气藏遭破坏。
（s--静岩压力；h--上覆沉积物的厚度；ρ r--上覆沉积物的平均总体密度； g--重力加速度）
静岩压力实际为由颗粒产生的有效压力(σ )和孔隙流体
产生的流体压力(p)之和
s=σ+p
•地静压力梯度：指每增加1米沉积物所增加的压力,pa/m， 约为0. 2 3×105Pa/m
• 地层压力：
地下岩层孔隙流体的压力，又称地层流体压力或 孔 隙流体压力。
4.1 概述
★ 油气运移的证据
①地表：油气苗 ②油气：生成于烃源岩，储集于储集岩。 ③烃源层：分散状态油气→富油气区：聚集状态油气 ④油气藏中油、气、水按比重分异。 ⑤从油源区→成藏区，化合物分布有规律渐变。
4.1 概述
★ 研究油气运移的理论意义和实用价值
意义：
一般情况下，大油气田分布在油气运移主要
烃源岩孔隙和裂隙中——最直接的证据
2）在较厚的烃源岩剖面中，可测定出烃源岩对初次运移的色层 效应，即随着距离烃源岩-储层接触面距离的减少，烃源岩中的
氯仿抽提物含量有减小的趋势——支持游离相运移的观点
3、油气初次运移的综合模式 Tissot （ 1980 ）和 Burker （ 1981 ）综合应用 Kerogen 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，可以皂胶束形式溶解在 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 生油层向储集层初次运移。 2.埋深1500--4500米—热催化生油气阶段（生油窗） Kerogen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>4500米—热裂解生凝析气阶段、深部高温生气阶段 液态烃发生高温裂解，形成大量CH4，液体溶解在CH4中， 以CH4作为运载体发生初次运移。
•静水压力： 由静水柱重量所造成的压力。是由连通在地层 孔隙中的水柱所产生的压力。 pw = ρ
w
g H
式中pw ---静水压力；H--上覆水柱高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ；ρw --水密度；g--重力加速度
•静水压力梯度：上覆水柱增加单位高度时所增加的压 力。单位用Pa/m单位表示。静水压力梯度约为0. 1×105Pa/m.
低成熟阶段，水溶 相运移最有可能 生油高峰阶段，主 要以游离油相运移 生凝析气阶段，以 气溶油相运移 过成熟干气阶段， 以游离气相运移
油气初次运移过程中的可能相态
4、烃类运移相态小结 没有一种模式能让大多数人普遍接受和充分信任。每种模式都有 一定的依据，但同时存在一些难于解释的问题。 大多数人赞同以连续油相运移为主。在油相运移中，虽普遍接受 连续油相运移模式，但有越来越多的人支持微裂隙运移模式，气 相运移和水溶相运移是石油初次运移的非主流模式。 天然气运移相态包括水溶相、油溶相、游离相或扩散相中的一种 或多种。
方向上。为了研究油气在地壳中的分布规律，在
含油气盆地内，需要追索油气二次运移的方向。 它是寻找油气田的理论根据 价值： 预测油气田的分布，指导油气勘探的实践。
二、油气运移的阶段划分
根据时间顺序和介质条件的变化，可将油气运移分成两个阶段：
初次运移 : 二次运移: 油气自烃源岩层向储集层 油气进入储集层或运 或运载层(输导层)的运移 载层以后的一切运移
天然气的 初次运移
某些条件下，气可以溶于油中进行初次运移
4.2 油气初次运移
一、油气初次运移的物理状态
1、水溶相运移
油气被水溶解成分子溶液，水作为油气运移的载体进行 运移。从运动力学角度，水溶液沿细小的孔隙喉道运移，基 本不存在毛细管阻力，只有水分子之间的内摩擦阻力 优点：从物理学角度看它是最理想的运移相态
P ＝ρ wg h
单位：大气压(atm)或帕斯卡(Pa)。1atm＝101kPa。
• 水压头：地层压力所能促使地层水上升的高度（上 覆水柱的高度）： h＝P/(ρ wg)
式中, P为地层压力，h为水压头，ρw为水的密度，g为重力加速度。由 于，水的密度为1，1个大气压的地层压力约相当于10m高的水柱重量。
若对整个油气运移来说 ,则是一个几乎同时存在的连续过程
油气的运移和聚集
油气运移聚集过程示意图
三、油气运移的基本方式
★——渗滤、扩散
1、渗滤：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。 2、扩散：分子运动，使浓度梯度达到均衡。 扩散方向：从高浓度向低浓度。
四、油气运移临界饱和度
局限性：水源问题；溶解度问题；化学成分问题
2、游离相（烃相）运移 以游离的油相或气相进行运移 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 证据：1）对生油岩进行显微观察时，发现游离相的石油存在于
•测压面： 同一层位各点水压头顶面所组成的一个面。 静水条件下，测压面水平；动水条件下，测压 面倾斜。
单一储集层内静水压面示意图
4.2 油气初次运移
一、油气初次运移的物理状态
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。
游离相占据主导地位（被越来越多的人认可） 石油的 初次运移 水溶相居次要地位 某些条件下，油可溶于气体中进行初次运移 一般认为，可以呈游离相和水溶相运移
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