1、第四章第四章 油油 气气 运运 移移第一节 概述第二节 油气初次运移第三节油气二次运移第一节 概述油气运移:油气聚集 油气藏破坏 地壳中石油和天然气在各种天然因素作用下发地壳中石油和天然气在各种天然因素作用下发生的流动。生的流动。油气运移油气运移:石油或天然气在自然动力作用石油或天然气在自然动力作用下，在地壳内的任何流动。下，在地壳内的任何流动。油气运移油气运移二次运移二次运移油气藏油气藏油气苗油气苗地表地表次生油气藏次生油气藏储集层储集层甲烷气、甲烷气、低熟油低熟油烃（油气）烃（油气）生油层生油层干酪根干酪根初次运移初次运移沉积物沉积物沉积有机质沉积有机质Hydrocarbon Migrat
2、ion二次运移二次运移指油气进入储集层后指油气进入储集层后发生的一切运移。发生的一切运移。油气自生油层向储油气自生油层向储集层中的运移。集层中的运移。初次运移初次运移油气运移的阶段划分油气运移的阶段划分若对整个油气运移来说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则是一个几乎同时存在的连续过程 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：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：三、油气运移的基本方式三、油气运移的基本方式渗滤、扩散渗滤、扩散分子扩散对天然气的运移相对重要分子扩散对天然气的运移相对重要,运移总的方向为垂直烃源岩层面运移总的方向为垂直烃源岩层面
3、dxdCDJAABAAAABFvkTD 浓度差作用下，所产生的烃分子扩散1 1、扩散：、扩散：分子运动，使浓度梯度达到均衡。分子运动，使浓度梯度达到均衡。扩散方向扩散方向:高浓度向低浓度高浓度向低浓度。pFLQKLFppKQ21 其中：其中：Q流量，流量，cm3/s P1-P2=P压差，压差，Mpa；F截面积，截面积，cm2；L岩样长度，岩样长度，cm；液体粘度，液体粘度，mPa.s；K绝对渗透率，达西；绝对渗透率，达西；绝对渗透率仅与岩石性质有关，而与流体性质及测定条件无关绝对渗透率仅与岩石性质有关，而与流体性质及测定条件无关2 2、渗滤、渗滤：机械运动，整体流动，遵守能量守恒定律，：机械运
4、动，整体流动，遵守能量守恒定律，流体流体由机械能高的地方向机械能低的地方流动。由机械能高的地方向机械能低的地方流动。水为水为岩石具亲水性岩石具亲水性四、岩石的润湿性四、岩石的润湿性易附着在岩石上的流体；易附着在岩石上的流体；不易附着在岩石上的流体。不易附着在岩石上的流体。流体附着固体的性质，吸附作用。流体附着固体的性质，吸附作用。油为油为岩石具亲油性岩石具亲油性孔隙介质中油水的分布形式：孔隙介质中油水的分布形式：b-亲油孔隙介质亲油孔隙介质A-亲水孔隙介质亲水孔隙介质亲油岩石，油以薄膜形式附着在孔壁上，残余油。亲水介质中残留油的数量要比亲油介质中少，油相在亲水介质中的流动却比在亲油介质中难。亲
5、水孔隙介质：亲水孔隙介质：当油相饱和度很小时就会形成孤立的油珠。油珠可以堵塞孔隙喉道阻碍流体运移，称为“贾敏效应贾敏效应”。某相流体：饱和度低于一定数值时，相对渗某相流体：饱和度低于一定数值时，相对渗透率为透率为0 0，不流动。在烃源岩中油相运移的临界饱，不流动。在烃源岩中油相运移的临界饱和度可小于和度可小于1010，甚至可降到，甚至可降到1 1。五、油气运移临界饱和度五、油气运移临界饱和度油或气、水同时存在时，油或气相运移油或气、水同时存在时，油或气相运移所需的最小饱和度。所需的最小饱和度。六、压力的几个概念n静岩压力：由上覆沉积物或上覆岩层的重量所引起的压力，也称上覆岩层压力。n静岩压力P
6、r=Hr rg Pr=H g（1-）g+fn下伏岩层固体基质所承受的压力，称为有效应力；n下伏孔隙流体所承受的压力，称为孔隙流体压力（地层压力）SPr=+Pf n静水压力:静水重量所造成的压力。PwHwg 与孔隙流体压力有何区别?SSSTerzaghi(1925)S =s s +PP =PhP Ph异常压力:高于或低于静水压力值的地层压力 争论的焦点：n油气是在“什么动力？n呈“何种相态？n通过“什么途径？排出烃源岩的 油气自烃源岩层向储集层或运载层油气自烃源岩层向储集层或运载层(输输导层导层)的运移。的运移。油气脱离烃源岩的过程，又称为排烃。n一、油气初次运移的温压条件一、油气初次运移的温压
7、条件n二、相态二、相态n三、三、油气初次运移的通道油气初次运移的通道n四、油气初次运移的动力四、油气初次运移的动力n五、油气初次运移的途径五、油气初次运移的途径n六、六、排烃方向和排烃方向和烃源岩有效排烃厚度烃源岩有效排烃厚度一、油气初次运移的温压条件一、油气初次运移的温压条件1、温度、温度：根据晚期成油说，根据晚期成油说，石油主要生成阶段温度为石油主要生成阶段温度为65150凝析气和湿气为凝析气和湿气为150180（甚至（甚至220）高温裂解生成高温裂解生成CH4时时250以上。以上。岩石孔隙度和渗透性低岩石孔隙度和渗透性低，阻力大，流体要从烃源岩中排出，需要克服阻力大，流体要从烃源岩中排出
8、，需要克服巨大的毛细管阻力。巨大的毛细管阻力。2、压力：、压力：3、孔渗性孔渗性：油气发生初次运移的最根本原因。主要受控于深度。油气发生初次运移的最根本原因。主要受控于深度。单相（水溶相）单相（水溶相）多相多相分子扩散分子扩散气泡、油滴气泡、油滴（1）水溶相运移）水溶相运移（1）水溶相运移）水溶相运移 A A、分子溶液状态运移：分子溶液状态运移：油气溶于水，呈分子溶液状态油气溶于水，呈分子溶液状态优优点点在亲水烃源岩中，油运移要克服毛细管阻力；单相流动的水不存在在亲水烃源岩中，油运移要克服毛细管阻力；单相流动的水不存在毛细管阻力。毛细管阻力。可解释分散状态烃类的运移；可解释分散状态烃类的运移；
9、存存在在问问题题 烃类在水中溶解度很低。烃类在水中溶解度很低。a.石油：石油：100时，几十时，几十ppm；150时，几十时，几十几百几百ppm。b.天然气溶解度较大（尤其高天然气溶解度较大（尤其高T、P时更大）。时更大）。大量生成石油时，压实水较少；溶解度应至少大于大量生成石油时，压实水较少；溶解度应至少大于8000 ppm？石油中各种成分含量与其在水中的溶解度大小不符。石油中各种成分含量与其在水中的溶解度大小不符。（原油在水中的溶（原油在水中的溶解度随温度的变化）解度随温度的变化）存存在在问问题题 烃类在水中溶解度很低。烃类在水中溶解度很低。a.a.石油：石油：100100时，几十时，几十
10、ppmppm；150150，几十，几十 几百几百ppmppm。b.b.天然气溶解度较大（尤其高天然气溶解度较大（尤其高T T、P P时更大）。时更大）。大量生成石油时，压实水少；溶解度应至少大于大量生成石油时，压实水少；溶解度应至少大于8000 ppm？石油中各种成分含量与其在水中的溶解度大小不符。石油中各种成分含量与其在水中的溶解度大小不符。烃类在水中溶解度很低。烃类在水中溶解度很低。a.a.石油：石油：100100时，几十时，几十ppmppm；150150，几十，几十 几百几百ppmppm。b.b.天然气溶解度较大（尤其高天然气溶解度较大（尤其高T T、P P时更大）。时更大）。大量生成石
11、油时，压实水少；溶解度应至少大于大量生成石油时，压实水少；溶解度应至少大于8000 ppm？烃烃溶解度溶解度烃化合物烃化合物溶解度溶解度甲烷甲烷24.41 2，3二甲基丁烷二甲基丁烷19.1 0.2乙烷乙烷60.4 1.32，3二甲基戊烷二甲基戊烷5.25 0.02丙烷丙烷62.4 2.1异戊烷异戊烷48.0 1.0正丁烷正丁烷61.4 2.12甲基己烷甲基己烷2.54 0.02异丁烷异丁烷48.9 2.13甲基庚烷甲基庚烷0.792 0.028正戊烷正戊烷39.5 0.64甲基辛烷甲基辛烷0.115 0.011正己烷正己烷9.47 0.2环戊烷环戊烷160.0 2.0正庚烷正庚烷2.24 0
12、.04环己烷环己烷66.5 0.8正辛烷正辛烷0.431 0.012苯苯1740 17.0正壬烷正壬烷0.122 0.007甲苯甲苯554.0 15.0（25时某些烃类在淡水中的溶解度时某些烃类在淡水中的溶解度PPM）烃类在水中溶解度：烃类在水中溶解度：非烃非烃烃，烃，芳烃芳烃环烷烃环烷烃烷烃烷烃石油的组成：芳烃少，石油的组成：芳烃少，烷烃多烷烃多存存在在问问题题石油中各种成分含量与其在水中的溶解度大小不符。石油中各种成分含量与其在水中的溶解度大小不符。正构烷烃与芳香烃在水中的溶解度正构烷烃与芳香烃在水中的溶解度B.B.胶束溶液胶束溶液存在问题：存在问题：地层条件下，胶束溶液不易形成。地层条件
13、下，胶束溶液不易形成。极性有机分子极性有机分子临界浓度时，才形成胶束溶液。否则，呈分子溶临界浓度时，才形成胶束溶液。否则，呈分子溶液状态。粘土还要吸附大量的表面活性物质。液状态。粘土还要吸附大量的表面活性物质。油田水中，环烷酸一般仅油田水中，环烷酸一般仅23ppm，很少很少10ppm，根本不能形成胶束。根本不能形成胶束。胶束直径大（胶束直径大（1005000A），），很难在泥质岩中运移。很难在泥质岩中运移。含含O、S、N的极性化合物更易形成胶束。的极性化合物更易形成胶束。缺乏从胶束中释放也烃类的机制。缺乏从胶束中释放也烃类的机制。不是主要相态。不是主要相态。OM.O.G.,伴生有机酸（R-CO
14、OH），分子一端有亲油的烃链，另一端为亲水的的极性键，烃链连接烃分子形成分子聚集体，即胶束。（某些分子的近似直径）（某些分子的近似直径）分子分子有效直径有效直径A AO O CH4CH43.83.8苯苯4.74.7正构烷烃正构烷烃4.84.8环己烷环己烷5.45.4复杂环状化合物复杂环状化合物10103030沥青质沥青质5050100100泥岩的平均孔隙等效直径：泥岩的平均孔隙等效直径：2000 2000米深度：米深度：5050100 100 A AO O 3000 3000米深度：米深度：101030 30 A AO O砂岩的孔喉直径变化：砂岩的孔喉直径变化：4200 4200310000
15、310000 A AO O页岩类沉积物随深度增加各种物理参数的变化A 连续油相（连续气相）连续油相（连续气相）连续油相：连续油相：油以独立相态与水呈双相运移。油以独立相态与水呈双相运移。连续油相运移的条件是：连续油相运移的条件是：临界含油饱和度；临界含油饱和度；KO/K大。大。压实中期、生油高峰期最好压实中期、生油高峰期最好驱动力要大于毛细管阻力。驱动力要大于毛细管阻力。烃源岩颗粒表面最好是油润湿的烃源岩颗粒表面最好是油润湿的连续气相：连续气相：和连续油相相似。（2）烃相运移）烃相运移阿尔及利亚储集层上覆页岩生油层中阿尔及利亚储集层上覆页岩生油层中烃类，胶质，沥青质含量分布烃类，胶质，沥青质含
16、量分布 游离相运移游离相运移中烃中烃源岩对油气初次运源岩对油气初次运移的移的色层效应色层效应（3）分子扩散）分子扩散：浓度梯度，烃分子由高浓度处向低浓度处扩散。浓度梯度，烃分子由高浓度处向低浓度处扩散。主要是主要是轻质油和天然气轻质油和天然气。扩散系数扩散系数D的影响因素：的影响因素：各种物质的扩散强度随各种物质的扩散强度随分子量分子量呈指数递减。呈指数递减。烃分子在空气中的烃分子在空气中的D大些，在水中的大些，在水中的D较小。较小。所以饱水烃源所以饱水烃源岩中，烃分子的岩中，烃分子的D更小。当水中饱含烃时，扩散现象中止。更小。当水中饱含烃时，扩散现象中止。气泡、油滴大小若烃源岩孔径：气泡、油
17、滴大小若烃源岩孔径：运移一般不受很大阻力，净浮力运移一般不受很大阻力，净浮力 气泡、油滴大小若烃源岩孔径：气泡、油滴大小若烃源岩孔径：气泡油滴要通过孔隙进行运移，必须发生变气泡油滴要通过孔隙进行运移，必须发生变形，还要克服巨大的形，还要克服巨大的Pc。（4）气泡和液滴）气泡和液滴非主要相态，仅小气泡、小油滴可以。非主要相态，仅小气泡、小油滴可以。油气初次运移的相态油气初次运移的相态小结：小结：是是。，；低成熟阶段，低成熟阶段，油气少，油气少，相运移最有可相运移最有可能能生油高峰阶段，生油高峰阶段，主要以游离油相运移主要以游离油相运移生凝析气阶段，生凝析气阶段，以气溶油相运移以气溶油相运移过成熟
18、干气阶段，过成熟干气阶段，以游离气相运移。以游离气相运移。四、油气初次运移的动力及方向四、油气初次运移的动力及方向异常高压与剩余压力异常高压与剩余压力 剩余压力是指岩层的实际压力超过对应的静水柱剩余压力是指岩层的实际压力超过对应的静水柱压力的部分。压力的部分。孔隙流体（包括油、气、水）沿剩余压力变小的孔隙流体（包括油、气、水）沿剩余压力变小的方向运移。方向运移。异常高压的成因机制异常高压的成因机制1.1.压实作用压实作用2.2.流体热增压作用流体热增压作用3.3.粘土矿物脱水作用粘土矿物脱水作用4.4.有机质的生烃作用有机质的生烃作用油气初次运移的动力油气初次运移的动力*1.1.压实作用压实作
19、用上覆沉积负荷上覆沉积负荷流体被排出流体被排出流体受压流体受压SSP =Ph上覆重力负荷（上覆重力负荷（S）增大，下伏沉积物孔隙度下降，密度增大增大，下伏沉积物孔隙度下降，密度增大，流体排出，孔隙流体压力，流体排出，孔隙流体压力Pf=静水压力静水压力PH，。在成岩早期，泥质岩孔隙度、渗透率都较大，以此种压实状态为主。在成岩早期，泥质岩孔隙度、渗透率都较大，以此种压实状态为主。S1.1 1.1 正常压实正常压实1.1.压实作用压实作用砂泥岩互层剖面，砂泥岩互层剖面，流体的运移方向是由泥页岩到砂岩砂岩：砂岩：只能在砂岩层中做侧向只能在砂岩层中做侧向 运移运移砂泥岩互砂泥岩互层剖面中层剖面中压实流体
20、压实流体运移方向运移方向?新沉积物横向厚度均等时，新沉积物横向厚度均等时，压实流体垂直向上流动?新沉积层横向厚度有变化时，新沉积层横向厚度有变化时，压实流体垂向上由深部向浅部运移，横向上由较厚处向较薄处运移。，泥岩孔隙度减小得比砂岩快，排出流体多，泥岩孔隙度减小得比砂岩快，排出流体多，。，。，正常压实流体总体运移特征：正常压实流体总体运移特征：瞬间剩余压力：瞬间剩余压力：dPL=(bo-w)gL0 随上覆地层不断增加，孔隙流体压力持续出现瞬间剩余压力与正随上覆地层不断增加，孔隙流体压力持续出现瞬间剩余压力与正常压力的交替变化，从而不断把孔隙中流体排出，常压力的交替变化，从而不断把孔隙中流体排出
21、，V V孔不断减小。孔不断减小。欠压实-不平衡的压实作用不平衡的压实作用SSSTerzaghi(1925)S =s s +PP =PhP PhSPf1.2 1.2 欠压实欠压实当成岩到一定程度后，当成岩到一定程度后，孔隙度变小，流体排出受阻，孔隙度变小，流体排出受阻，或不能及时排出，或不能及时排出，PfPH（异常高压）。异常高压）。：先从边缘排液，孔隙度降低，形成半封闭状：先从边缘排液，孔隙度降低，形成半封闭状态；中间滞烃，孔隙度偏大，态；中间滞烃，孔隙度偏大，PfPH（异常高压）。异常高压）。剩余压力差剩余压力差驱动孔隙流体向低剩余压力的方向运移；驱动孔隙流体向低剩余压力的方向运移；驱动孔隙
22、流体向低剩余压力的方向运移；驱动孔隙流体向低剩余压力的方向运移；孔隙压力超过泥岩的承受强度孔隙压力超过泥岩的承受强度孔隙压力超过泥岩的承受强度孔隙压力超过泥岩的承受强度产生微裂缝产生微裂缝产生微裂缝产生微裂缝微裂缝排烃微裂缝排烃释放超压，恢复正常压力。释放超压，恢复正常压力。欠压实泥岩欠压实泥岩流体总体运移特征：流体总体运移特征：正常压实带（正常压实带（NC）和欠压实带（和欠压实带（UC）上伏沉积物负荷压上伏沉积物负荷压力（力（S）流体压力（流体压力（p）及颗粒支撑的有效应力（及颗粒支撑的有效应力（）关系图关系图欠压实带中流体的排出方向欠压实带中流体的排出方向温度温度压力压力封闭容器2 水热增
23、压作用水热增压作用 随埋藏深度随埋藏深度，T，岩层中的流体体积膨胀，岩层中的流体体积膨胀，P（流体热增压）流体热增压）H，T，流体体积膨胀，流体体积膨胀，P,促使烃类初促使烃类初次运移。次运移。2.2.水热增压作用水热增压作用 B B、欠压实情况下欠压实情况下：封闭地层条件下流体热作用：封闭地层条件下流体热作用Pf.欠压实情况下的流体热作用欠压实情况下的流体热作用流体热增压作用流体热增压作用 A A、正常压实情况下：正常压实情况下：T，流体流体V但排出通畅，但排出通畅，Pf不增加不增加2.2.流体热增压作用流体热增压作用 C C、砂泥岩剖面中，砂泥岩剖面中，砂岩：砂岩：渗透性好、相对开放，一般
24、不会导致异常高压。渗透性好、相对开放，一般不会导致异常高压。泥岩：泥岩：易产生异常高压。易产生异常高压。D D、水热增压作用促使流体运动的方向：水热增压作用促使流体运动的方向：从高地温区向低地温区运动，从高地温区向低地温区运动，从深处向浅处，从深处向浅处，从沉积盆地中心向边缘运移。从沉积盆地中心向边缘运移。2.2 2.2 流体热增压现象流体热增压现象水的压力水的压力温度温度密度（比容）的关系曲线密度（比容）的关系曲线T,trwfree =1000 kg.m-3rwabsorb =1100 1400 kg.m-3Si+4Al+3K+蒙脱石伊利石3.3.粘土矿物脱水作用粘土矿物脱水作用+自由水伊利
25、石失去结构水T P蒙脱石+自由水伊利石失去结构水T P蒙脱石蒙脱石脱去层间水和有机质分子(进入粒间孔隙）随D T104.4110 C,加入钾云母伊利石运移出生油层促烃类增溶，与水一起载体：产生微裂缝；异常高压动力：浅层：蒙脱石多；浅层：蒙脱石多；中层：出现伊蒙混层（中层：出现伊蒙混层（15003000m）深部：伊利石占优势（深部：伊利石占优势（3000m）蒙脱石脱去层间水和有机质分子(进入粒间孔隙）随D T104.4110 C,加入钾云母伊利石 V水水V孔孔，Pf，促使排烃促使排烃 封闭性地层条件下，封闭性地层条件下，产生超压产生超压产生超压产生超压，出现出现微裂缝微裂缝微裂缝微裂缝排烃排烃
26、矿物蒙脱石转变为伊利石矿物蒙脱石转变为伊利石蒙脱石脱水的结果：蒙脱石脱水的结果：膨胀性粘土（蒙脱石）向非膨胀性粘土膨胀性粘土（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（伊利石）转化的数量随深度增加的曲线蒙脱石脱水与流体异常压力的关系（阴影区：蒙脱石大量转化带）蒙脱石脱水与流体异常压力的关系（阴影区：蒙脱石大量转化带）4 4、有机质的生烃作用、有机质的生烃作用 体积体积Pf增大增大。PfPf。4 4、有机质的生烃作用、有机质的生烃作用 体积体积Pf增大增大。PfPf。烃源层烃源层PfPf微裂缝微裂缝排烃排烃 运移出生油层促烃类增溶，与水一起载体：产生微裂缝；异常高压动力：5 5
27、、渗析（、渗析（透透）作用）作用含盐量差别越大，产含盐量差别越大，产生的渗透压差也越大。生的渗透压差也越大。P.H.Jones（1967）计算表明，页岩与砂岩盐度相差50000ppm时，可产生4.25MPa的渗透压差，如果两者相差150000ppm，则可产生22.7MPa的渗透压差。渗透压力渗透压力渗透流高盐度具有圈闭的功能盐度差作用下，所产生的水分子渗透 5 5 分子扩散力分子扩散对天然气的运移相对重要分子扩散对天然气的运移相对重要,运移总的方向为垂直烃源岩层面运移总的方向为垂直烃源岩层面dxdCDJAABAAAABFvkTD 浓度差作用下，所产生的烃分子扩散异异常常高高压压产产生生微微裂裂
28、缝缝欠压实作用欠压实作用水热增压水热增压粘土矿物脱水粘土矿物脱水有机质成烃有机质成烃油油气气排排出出压压力力释释放放微微裂裂缝缝闭闭合合异异常常高高压压其它作用其它作用构造应力作用、碳酸盐岩胶结和重结晶作用构造应力作用、碳酸盐岩胶结和重结晶作用四、油气初次运移模式四、油气初次运移模式1 1、正常压实排烃模式：未熟低熟阶段、正常压实排烃模式：未熟低熟阶段源岩层源岩层孔渗性相对较高，孔隙水较多，油气少孔渗性相对较高，孔隙水较多，油气少水溶状态，分散的游离油气滴水溶状态，分散的游离油气滴压实作用压实作用连通孔隙和微层理面连通孔隙和微层理面油气初次运移的通道有烃源岩中的孔隙系统、裂缝系统、孔隙裂缝网络
29、。运移方式取动力因素。四、油气初次运移模式四、油气初次运移模式2 2、微裂缝排烃孔隙水较少，孔渗性较差孔隙水较少，孔渗性较差大量油气大量油气 游离状态游离状态多因素，多因素，异常高压异常高压缝孔隙系统，缝孔隙系统，脉冲式、混相涌流脉冲式、混相涌流1 1、未熟低熟阶段：正常压实排烃模式、未熟低熟阶段：正常压实排烃模式成熟过成熟阶段异常压力排烃模式成熟过成熟阶段异常压力排烃模式Pp S3+K，岩石产生微裂缝；Pf S3+K，微裂缝延伸和扩展；PfPp 时，油气运移进储集层。四、油气初次运移模式四、油气初次运移模式3 3、扩散辅助运移模式：、扩散辅助运移模式：轻烃轻烃?气体：气体：短距离的扩散短距离
30、的扩散短距离的扩散短距离的扩散?最近运载层最近运载层?其它方式运其它方式运到储层到储层?致密致密深层储层深层储层深层储层深层储层、处于流体异常高压状态的地层：、处于流体异常高压状态的地层：天然气扩散作用显得更重要。天然气扩散作用显得更重要。扩散作用排烃：以浓度差为驱动的动力因素，油气以扩散作用向外排出五、油气初次运移的通道五、油气初次运移的通道孔隙、微裂缝和微层理面孔隙、微裂缝和微层理面成岩早期、源岩低成熟成岩早期、源岩低成熟-未成熟阶段：未成熟阶段：主要相态：分子溶液。孔隙度大，油气少主要相态：分子溶液。孔隙度大，油气少主要通道主要通道连通孔隙、微层理面连通孔隙、微层理面主相态主相态连续烃相
31、。孔隙度小，连续烃相。孔隙度小，进入主生油期，进入主生油期，So大（大（Sg大）大）主通道主通道微裂隙。微裂隙。成岩后期成岩后期成熟成熟-过成熟阶段过成熟阶段：n异常高流体压力导致源岩形成微裂缝。异常高流体压力导致源岩形成微裂缝。六、初次运移的方向、距离六、初次运移的方向、距离，也可发生侧向运移横向上有异常压力带时垂向为主方向：.1高异压力带高异压力带低压力带低压力带碎屑岩沉积盆地：碎屑岩沉积盆地：微观上，泥岩向砂岩运移；微观上，泥岩向砂岩运移；宏观上，由深部向浅部，宏观上，由深部向浅部，由盆地中心向盆地边缘运移。由盆地中心向盆地边缘运移。六六、烃源岩有效排烃厚度烃源岩有效排烃厚度阿尔及利亚储
32、集层上覆页岩生油层中阿尔及利亚储集层上覆页岩生油层中烃类、胶质、沥青质含量分布烃类、胶质、沥青质含量分布（据B.P.Tissot,1978)约为约为28m(上、下距储上、下距储集层各集层各14m左右左右)过厚的块状烃源层，过厚的块状烃源层，中间排烃无效中间排烃无效 控制排烃的因素分析控制排烃的因素分析A、通常优先排出饱和烃，依次为芳烃、非烃。通常优先排出饱和烃，依次为芳烃、非烃。B、同一族分中同一族分中“轻端优先排出轻端优先排出”。C、正烷烃比异构烷烃优先排出。正烷烃比异构烷烃优先排出。D、生储层接触面积越大，排烃效率越高。生储层接触面积越大，排烃效率越高。E、烃源岩单层不可过厚。烃源岩单层不
33、可过厚。一、油气二次运移的阻力和主要动力一、油气二次运移的阻力和主要动力二、油气二次运移的通道和主要时期二、油气二次运移的通道和主要时期三、方向和距离三、方向和距离四、地下流体的势分析四、地下流体的势分析定义：定义：进入储层或运载层之后的一进入储层或运载层之后的一 切运移。切运移。在储集层内部、在储集层内部、沿断层或不整合面、沿断层或不整合面、油气藏调整和破坏的再运移。油气藏调整和破坏的再运移。油气二次运移：油气二次运移：运移环境：运移环境：运移通道粗，多样，毛细管阻力小，运移通道粗，多样，毛细管阻力小，油气以游离相为主，气可呈溶解相油气以游离相为主，气可呈溶解相开始时期：初次运移之后发生开始
34、时期：初次运移之后发生主运移期：生油期后主运移期：生油期后第一次大规模构造第一次大规模构造运动运动期；或主要生排烃期后构造期；或主要生排烃期后构造相对活动期；相对活动期；多期构造运动多期构造运动形成形成多期运移多期运移成藏期。成藏期。油气二次运移的主要时期：油气二次运移的主要时期：动力：动力：浮力、构造作用力、水动力浮力、构造作用力、水动力阻力：阻力：毛细管力、水动力毛细管力、水动力图：图：背斜地层中水动力与浮力的配合情况及油气运移方向背斜地层中水动力与浮力的配合情况及油气运移方向水动力与浮力之和的绝对值水动力与浮力之和的绝对值 Pc时，发生二次运移。时，发生二次运移。1 1 毛细管力毛细管力
35、储集层孔隙直径大多介于储集层孔隙直径大多介于5000.2um之间，属毛细管孔隙。之间，属毛细管孔隙。ptc11cos2P s s 孔隙半径孔隙半径喉道半径喉道半径pt Capillary Pressure3 3、浮力、浮力动力动力 油、气的密度比水小，在水中存在浮力，与油气密度和油、气的密度比水小，在水中存在浮力，与油气密度和体积有关：体积有关：F浮力浮力 V（wo)gV：油相体积；油相体积；w、o：水、油的密度；水、油的密度；g：重力加速度重力加速度浮力大于毛细管阻力，油气运移：浮力大于毛细管阻力，油气运移：静水条件下：静水条件下：V（wo)g 2(1/rt1/rp)为油水界面张力；为油水界
36、面张力；r rt t为孔隙的喉道半径；为孔隙的喉道半径；r rp p为孔隙的半径为孔隙的半径n石油运移的临界高度：石油运移的临界高度：Z Zo o =2(1/r=2(1/rt t1/r1/rp p)/()/(w wo o)g)g 静水条件下，石油在储层中开始运移的条件是：静水条件下，石油在储层中开始运移的条件是：油柱高度大于临界高度油柱高度大于临界高度n临界气柱高度：临界气柱高度：ZgZg =2(1/r=2(1/rt t1/r1/rp p)/()/(w wg g)g)g 3 3、浮力、浮力静水条件下静水条件下水平地层：水平地层：由于由于w-gw-o；所以：所以：相同条件下，气柱上浮临界高度远小
37、于油柱。相同条件下，气柱上浮临界高度远小于油柱。粒度越细，孔喉越小，油柱上浮所需临界高度越大。粒度越细，孔喉越小，油柱上浮所需临界高度越大。奇尔曼奇尔曼.A.希尔的一个试验的三个连续阶段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，说明浮力的作用与油滴数量的关系盒子长盒子长1.831.83m m，厚约厚约1010cmcm，宽约宽约3030cmcm，内装满浸水的砂子：内装满浸水的砂子：a a：将三堆油注入水浸砂中，每将三堆油注入水浸砂中，每堆油大小约堆油大小约1010cmcm，互不连结，互不连结，浮力不足，油滴停滞不动；浮力不足，油滴停滞不动；b b：加入一些油，使三堆油互相加入
38、一些油，使三堆油互相连接汇合，其上部有指状油流连接汇合，其上部有指状油流开始向上浮起，油堆体积增大，开始向上浮起，油堆体积增大，浮力随之增大，足以克服阻力，浮力随之增大，足以克服阻力，而上浮运移；而上浮运移；c c：几小时后，整个油堆都上浮几小时后，整个油堆都上浮运移到盒子的顶部聚集，在下运移到盒子的顶部聚集，在下部只残留了很少很小的油滴。部只残留了很少很小的油滴。浮力的作用与油滴数量的关系浮力的作用与油滴数量的关系3 3、浮力、浮力静水条件下静水条件下水平地层：水平地层：在相同球形颗粒呈菱形堆积的储集层中，在相同球形颗粒呈菱形堆积的储集层中，油柱的临界高度与储集层参数之间的关系油柱的临界高度
39、与储集层参数之间的关系纵：油柱临界高度纵：油柱临界高度横：颗粒直径大小横：颗粒直径大小：油水密度差油水密度差 如当如当为为0.2，储层颗粒，储层颗粒直径直径0.2mm时，油柱的临界时，油柱的临界高度为高度为1.524m(5ft)，即油柱即油柱高度超过高度超过1.524m时，石油将时，石油将在储集层内向上运移；若储在储集层内向上运移；若储集层颗粒变细，石油向上运集层颗粒变细，石油向上运移需要的油柱高度增大。移需要的油柱高度增大。3 3、浮力、浮力静水条件下静水条件下水平地层：水平地层：油气先运移至储层顶部，汇聚到一定量后，沿阻力最小油气先运移至储层顶部，汇聚到一定量后，沿阻力最小的上倾方向运移。
40、的上倾方向运移。3 3、浮力、浮力静水条件下：静水条件下：倾斜地层：倾斜地层：净浮力：净浮力：FoSin；此时ZoLo.Sin 油柱方可向上倾方向运移。油柱方可向上倾方向运移。即即 Lo2(1/rt1/rp)/(wg)g sin1 1、浮力、浮力F浮力浮力 V（wo)g静水条件下：静水条件下：水平地层，水平地层，石油运移临界高度：石油运移临界高度：Zo=2(1/rt1/rp)/(wo)g n临界气柱高度：临界气柱高度：Zg=2(1/rt1/rp)/(wg)g 粒度越细，孔喉越小，油柱上浮所需临界高度越大。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相同条
41、件下，气柱上浮临界高度远小于油柱静水条件：静水条件：倾斜地层，倾斜地层，油柱可向上倾方向运移的临界长度油柱可向上倾方向运移的临界长度Lo2(1/rt1/rp)/(wg)g sin4 4、水动力、水动力压实水流：从盆地中心向边缘；压实水流：从盆地中心向边缘；大气水流：从盆地边缘露头区向盆地内部大气水流：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时为动力；反之为阻力。水流动方向与油气浮力方向一致时为动力；反之为阻力。在动水条件下在动水条件下,油珠于水湿油珠于水湿润的环境中通过孔隙喉道运润的环境中通过孔隙喉道运送送,向上流动的水流帮助浮向上流动的水流帮助浮力克服相反的毛细管力力克服相反
42、的毛细管力图：图：水平地层中油气在水动力推动下的运移水平地层中油气在水动力推动下的运移4 4、水动力、水动力水动力与浮力同向时为动力，与浮力反向时为阻力水动力与浮力同向时为动力，与浮力反向时为阻力倾斜地层：倾斜地层：地下储集层中水处于流动状态时，储层内地下储集层中水处于流动状态时，储层内就存在势梯度。也就是在任何一油段两端就存在势梯度。也就是在任何一油段两端存在一定水头差（存在一定水头差（hh）。）。油段就要发生油段就要发生倾斜，其两端的高差（倾斜，其两端的高差（ZZ）和水头差和水头差（hh）的关系是：的关系是：倾斜地层倾斜地层：动水动水静液面静液面测压面测压面XodxdhZOWWrrrgZF
43、OWAA)(rrgZFowBb)(rrghgZFwowrrr)(Xo为烃柱水平宽度；水动力大小用动力压力梯度表示，即为烃柱水平宽度；水动力大小用动力压力梯度表示，即dh/dx；hZOWWrrr水头梯度水头梯度 Z是水头差作用的总结果是水头差作用的总结果在动水条件下，如果：在动水条件下，如果：若油段逆水流方向流动，浮力水动力若油段逆水流方向流动，浮力水动力 P即可运移，油段即可运移，油段 能产生二次运移的临界油柱高度：能产生二次运移的临界油柱高度：4.4 倾斜地层倾斜地层：动水动水grprtowZowo）（rrs)11(2(min)XodxdhOWWrrr若油段顺水流方向流动，浮力水动力若油段顺
44、水流方向流动，浮力水动力 P，即可运移，即可运移，即XodxdhOWWrrrgrprtowZowo）（rrs)11(2(min)水流方向：水流方向：从折算压力高向折算压力低的方向从折算压力高向折算压力低的方向。水流方向的确定水流方向的确定折算压力折算压力水流方向的确定水流方向的确定A点的折算压力点的折算压力：PPA+Zwg(h+Z)w g=H w g静液面静液面测压面测压面测势面测势面折算压力：折算压力：测点相对于某一基准面的压力，测点相对于某一基准面的压力，相当于由测压面到相当于由测压面到折算基准面折算基准面的的水柱高度所产生的压力。水柱高度所产生的压力。4.5 水流方向的确定水流方向的确定
45、 海平面为折算基准面，对海平面为折算基准面，对层而言，层而言，1、2号井的静液面至海平面的号井的静液面至海平面的高度相等，折算压头均为高度相等，折算压头均为h，因此因此1、2井间液体不能流动；对井间液体不能流动；对、两两层而言，在层而言，在1号井的折算压头分别为号井的折算压头分别为h和和h，折算压头差折算压头差hh=hb，即在折算压差即在折算压差hb/(wg)的作用下，液体从的作用下，液体从I层向下流往层向下流往层。层。图：一口井中三个含流体的储集层，具有不图：一口井中三个含流体的储集层，具有不 同的测压水面高度时，流体流动的方向同的测压水面高度时，流体流动的方向 B B层水压面最高为层水压面
46、最高为h hb b，A A层水压面次之为层水压面次之为h ha a，C C层水压面最低为层水压面最低为h hc c，即即h hb bhha a h hc c。在有通路的在有通路的情况下，情况下，B B层的流体将层的流体将向向A A层、层、C C层中流动。层中流动。4.5 水流方向的确定水流方向的确定2 2、构造作用力、构造作用力构造作用力：构造作用力：由地壳运动造成的各种地质构造应力。由地壳运动造成的各种地质构造应力。构造应力：岩层变形或变位，造成褶皱和断裂，构造应力：岩层变形或变位，造成褶皱和断裂，地层发生倾斜，地层发生倾斜，形成形成裂缝，并驱使地层中的流体发裂缝，并驱使地层中的流体发生运移
47、。生运移。为油气二次运移创造有利条件。为油气二次运移创造有利条件。时期时期：主生油期后的第一次构造运动时期：主生油期后的第一次构造运动时期 或后期强烈的构造运动或后期强烈的构造运动油气二次运移的通道油气二次运移的通道n储集层的孔隙、裂缝、断层和不整合面。输导体系输导体系：储集层、断层、不整合面及其组合；储集层、断层、不整合面及其组合；油气沿着形态不规则的油气沿着形态不规则的立体线状输导系统立体线状输导系统运移运移储集层的储集层的孔隙和裂缝：孔隙和裂缝：基本通道基本通道断层：断层：垂向运移主通道垂向运移主通道不整合面：不整合面：侧向运移重要通道侧向运移重要通道 油气沿着形态不规则的立体线状输导系
48、统运移，沿油气沿着形态不规则的立体线状输导系统运移，沿阻力最小路径（运移高速公路）。阻力最小路径（运移高速公路）。总方向总方向：盆地中心盆地中心边缘，深层边缘，深层浅层浅层 主要指向主要指向：生油凹陷中或邻近地区长期继承性发育生油凹陷中或邻近地区长期继承性发育 的正向构造带的正向构造带取决于取决于运移通道连通性、类型；驱动力大小、方向运移通道连通性、类型；驱动力大小、方向1 1、方向：、方向：三、油气二次运移的方向和距离三、油气二次运移的方向和距离图：不同形状的盆地油气二次运移方向模式图：不同形状的盆地油气二次运移方向模式1 1、油气二次运移的方向：、油气二次运移的方向：三、油气二次运移的方向
49、和距离三、油气二次运移的方向和距离图：不同形状的盆地油气二次运移方向模式图：不同形状的盆地油气二次运移方向模式方向：方向：油气总是沿阻力最小的方向运移（运移高速公路）油气总是沿阻力最小的方向运移（运移高速公路）方向方向：坳陷：坳陷斜坡带、长期继承性隆起带斜坡带、长期继承性隆起带图：济阳凹陷下第三系生油中心与油气富集关系（东营凹陷部分）图：济阳凹陷下第三系生油中心与油气富集关系（东营凹陷部分）1地层剥蚀线，2生烃强度等值线，3油田图：图：酒泉盆地老君庙背斜带油气运移方向酒泉盆地老君庙背斜带油气运移方向从鸭儿峡向老君从鸭儿峡向老君庙、石油沟方向，庙、石油沟方向，原油正烷烃主峰原油正烷烃主峰值逐渐降
50、低，值逐渐降低，C22以上与以上与C23以下的以下的比值逐渐增加，比值逐渐增加，原油比重、粘度、原油比重、粘度、含蜡量逐渐变低含蜡量逐渐变低 如何追索油气二次运移的方向？如何追索油气二次运移的方向？图：图：四川泸州古隆起阳新统，嘉陵江组天然气四川泸州古隆起阳新统，嘉陵江组天然气13C含量分布图含量分布图天然气天然气13C同位素的含量从隆起上向凹陷同位素的含量从隆起上向凹陷方向方向(天然气来源的方向天然气来源的方向)变大，而在隆变大，而在隆起顶部起顶部(运移的前方运移的前方)，其含量逐渐减小，其含量逐渐减小 影响因素：影响因素：运移通道、运移动力、圈闭及盖层运移通道、运移动力、圈闭及盖层 的有效
