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油气藏地质 第5章油气运移

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油气运移

油气运移


一般正构烷烃分子越小，越易运移或运移距离越远。因此，发生
运移的深度段这些比值降低。 ③利用热解色谱S1，S1/（S1+S2）指示运移
一般热解色谱蒸发烃量（ S1 ）与总烃含量相当，在未发生运移的
部位保持稳定。在运移的深度段上其含量或比值下降，可视为运移。
二 、初次运移的地球化学示踪特征
需注意的原则： 上述研究思路建立在一定研究基础之上： ①必须是烃源岩层已进入成熟阶段； ②指示有机质丰度的残余有机碳和镜检显示的干酪根类型应基本类
N2含量：一般随运移距离而增大；
2、成熟度梯度变化 一般随运移距离而降低。
3、同位素组成变化
一般随运移距离而降低。
三 、二次运移的地球化学示踪特征
三 、二次运移的地球化学示踪特征
的。 石油天然气在运移中随物化条件的变化，必然引起自身在成分上、 性质上的变化，与实验室的色层分析极为相似。
三 、二次运移的地球化学示踪特征
（一）石油二次运移的地球化学示踪特征
1、根据原油组分和性质变化确定油气运移方向
随运移距离增大： 非烃化合物含量相对减少；
高分子烃类化合物含量及芳烃含量相对减少；
二 、初次运移的地球化学示踪特征
（3）Ⅲ型与Ⅱ型正烷烃相对排烃率差别
研究发现Ⅲ型正烷烃排出率随碳数的增加而迅速递减，分异效应
明显。 Ⅱ型变化不大，说明不同类型烃源岩，排烃机理和运移不同。 Ⅲ 型以产气为主，少量的油溶于气中运移，因此溶解度大的低碳 数烷烃优先排出，分异现象明显。 Ⅱ型以生油为主，少量气溶于油中整体运移，几乎无分异效应。
影响因素：吸付扩散溶解。
一 、运移过程中石油组分的分馏作用
1．族组成 ⑴泥（页）岩烃/非烃低，砂岩烃/非烃高； ⑵泥页岩非烃较多，砂岩 非烃较少（ 运移强） ⑶运移方向上，距离增加，烃/非烃逐渐增大； ⑷砂岩层内上、下界面附近，烃/非烃较高（与页岩排烃有关）。
石油地质学 第五节 油气藏形成的条件

石油地质学 第五节 油气藏形成的条件

二、充分条件
油气藏形成的充分条件是指上述基本要素在时空上的 良好匹配，既有充足的油气源、有利的生储盖组合和 大容积的有效圈闭。
三、成烃坳陷和充足油气源
（一）成烃坳陷
（1）成烃坳陷概念及其与油 气聚集区关系 成烃坳陷：盆地中分布成熟 烃源岩或成烃灶的深坳陷区。 成烃坳陷与油气聚集区关系：
（a）成烃坳陷提供油 气聚区所需的油气。
（1）油气丰度 油气丰度：单位面积成烃坳陷所生成的可采油气储量。 按油（气）丰度通常将含油气盆地（坳陷）分成三
个等级： （a）丰富的（＞2×104 m3 / km2）； （b）中等的（0.2×104 m3—2×104 m3 / km2 ）； （c）差的（＜ 0.2×104 m3 / km2 ）。
成烃坳陷所具有总的生成的可采油气储量 （Q）是该坳陷面积（S）与油气的丰度乘 积。
包裹体均一温度（℃）
25
25
20
S74井 5468.8-5729.9 20
15
17块样品，274个测点 15
S79井 5530.84-5703.64
10
10块样品，185个测点
10
个数
5
5
0
0
60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210
f.临界含油饱和度（临界油析出因子）：油、水共存条件下， 油开始排出所应有的最低饱和度。或油、水共存条件下，油相对渗透率 为零时，最大含油饱和度。不同的烃源岩在不同条件下，其值不同，一 般在10%-20%，但可能低到1%。
g.聚集系数（运聚系数）：油气地质储量（聚集量）与生油 量之比。统计表明，石油运聚系数多为3%左右，最高达35%。天然气运 聚系数一般在0.5%-2%。
石油地质学8. 油气的运移

石油地质学8. 油气的运移

由于异常高压的出现，使得岩层有较高的流体含量和孔隙度。造 成了与正常压实不相符的欠压实状态或非均衡状态。
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。
பைடு நூலகம் 2、流体热增压作用
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：
②同时，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。
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。
异常高压可以维持相当长的地质时间，直到释放至静水压力水平 。
产生异常高压的动力因素。
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。
二、油气初次运移的相态（物理状态）
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。
3、毛细管力
微小的毛细管中的液体在毛细管力的作用下上升，同样，石油在毛 细管力的作用下，也同样发生运移。
在油、气、水的岩层中，由于石油的表面张力仅为水的１／３，水 比油更易润湿岩石，由理论知，毛细管力指向润湿性小的流体，故在油 水界面上，毛细管力指向石油，即在油水共存的孔隙中，在水与油接触 的界面处，水对油有一排挤推动力。
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4方面：
石油地质复习题

石油地质复习题

⽯油地质复习题第1章油⽓⽔⼀、名词解释：1 ⽯油；2⽯油的馏分；3⽯油的组分；4⽯油的⽐重；5⽯油的荧光性；6⽯油的旋光性；7压缩系数；8膨胀系数。

9 天然⽓（狭义）；10⽓顶⽓；11湿⽓（⼲⽓）；12重烃；11凝析⽓；15临界温度；16临界压⼒；17饱和压⼒；18蒸⽓压⼒；21 油⽥⽔（狭义）22油层⽔；23底⽔；24边⽔25矿化度；26碳同位素差值率；27能源结构；⼆、填空：1、“⽯油”⼀词最早是由北宋时期著名科学家提出来的，记载于。

2、⽯油中的及化合物具萤光性。

3、胶质和沥青质通常组成⽯油中的馏分，它们通常由化合物组成。

4、卟啉是⽯油中的含化合物，⽯油中常见卟啉类化合物可分为卟啉和卟啉；海相⽯油中多卟啉，陆相⽯油多卟啉。

5、⽯油的元素构成主要是和。

6、油⽥⽓与⽓⽥⽓共同的特点是其烃类组成以为主，不同点是油⽥⽓含有较多的。

7、典型的油⽥⽔其⽔型通常为型⽔和型⽔。

8、⽯油中环烷烃主要是员环和员环。

三、选择性填空（每题选择⼀正确答案）：1、“⽯油”⼀词我国最早是由⾸先提出的。

A、李冰；B、沈括；C、班固；D、郦道元。

2、我国早在1840年前后，四川天然⽓井的钻采深度就已经达到。

A、2000⽶以上；B、1000⽶；C、5000⽶；D、⼏⼗⽶。

3、⽯油中的化合物不具萤光性。

A、饱和烃；B、芳⾹烃及其衍⽣物；C、⾮烃；D、胶质及沥青质。

的关系是：API值愈⼤，⽯油的⽐重。

A、越⼤；B、⽆变化；C、越⼩；D、可⼤可⼩。

5、卟啉化合物是⽯油中常见的。

A、含氮化合物；B、含硫化合物；C、含氧化合物；D、芳⾹烃族化合物。

6、在有围限的条件下，天然⽓粘度随着温度的升⾼⽽。

A、⽆规律变化；B、⽆变化；C、降低；D、升⾼。

7、划分氯化钙型⽔是根据⽔中。

A、rNa/rCl＞1，rNa-rCl/rSO4＜1；B、rNa/rCl＜1，rCl-rNa/rMg＜1；C、rNa/rCl＞1，rNa-rCl/rSO4＞1；D、rNa/rCl＜1，rCl-rNa/rMg＞1。

石油地质学-8. 油气的运移

石油地质学-8. 油气的运移

Clq 2019/9/22
6、扩散作用
烃源岩中含烃浓度高于周围岩石，由于浓度差 产生扩散作用。
7、渗析作用
渗透作用下，流体由 泥岩向邻近的砂岩运移、 由泥岩内部向边部运移。
Clq 2019/9/22
8、胶结与重结晶作用
胶结和重结晶作用同样能使孔隙度 降低，堵塞排液通道，形成成岩封闭。
Clq 2019/9/22
当然这种作用是很有限的，只发生在粘土岩与砂质 岩的接触带，而且距离有限。
Clq 2019/9/22
温度、压力对毛细管作用也有一定影响，据计算 5000米深处的温度下，毛细管作用至少要降低一半。
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 。
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。
扩散方向从高浓度向低浓度。 2、渗滤：机械运动，整体流动，遵守能量守恒定律，
流体由机械能高的地方向机械能低的地方流动。
Clq 2019/9/22
第二节 油气的初次运移 本节要点
1、了解油气初次运移的温压条件、介质孔渗性； 2、掌握油气初次运移的主要相态、通道特征； 3、掌握油气初次运移的主要动力特征，注意促使
但不同区域地质条件下，由于岩性变化及水压梯度大 小不等，水动力因素的作用效率有很大差异。
Clq 2019/9/22
Clq 2019/9/22
3、构造作用力
石油地质学(第五章石油和天然气的聚集)

石油地质学(第五章石油和天然气的聚集)


第一节 圈闭与油气藏的基本概念
第 2.油（气）藏高度 五 2.油（气）藏高度 章 油藏高度 ： 油藏最高点与油水界面 石 油 和 天 然 气 油气藏高度=气顶高度+ 含油高度 的 (气)面积 含油( 聚 3. 含油 集 • 含油面积： 含油外边缘 所圈定的 含油面积：含油外边缘 含油外边缘所圈定的
所圈定的封闭区面积。
石 油 和 天 然 气 的 聚 集
•
•
背斜圈闭的溢出点、闭合高度和闭合面积示意图
第一节 圈闭与油气藏的基本概念
第 对于断层圈闭，闭合面积按断层线与储集层顶面等高线构 五 成的闭合面积。 章 同样对于不整合面、地层尖灭带与储集层顶面等高线相交
构成的闭合区面积。
石 油 和 天 然 气 的 聚 集
第 五 二、圈闭的度量 章 石 油 和 天 然 气 的 聚 集
第一节 圈闭与油气藏的基本概念
（spill point）： 油气充满圈闭后最先开始向 1．溢出点 溢出点（ ）：油气充满圈闭后最先开始向 外溢出的点。
பைடு நூலகம்
第一节 圈闭与油气藏的基本概念
第 五 二、圈闭的度量 章 2．闭合面积（closure area）：通过溢出点的构造等高线
第 二、圈闭的度量 五 4．有效孔隙度和储集层的有效厚度 章 石 油 和 天 然 气 的 聚 集
有效孔隙度主要根据岩心的实验室测定、测井解释资 料统计分析求得，作出圈闭范围内的等值线图。
储集层的有效厚度根据有效储集层的岩性、电性、物 性下限标准求得。 （最大聚集油气体积） 、圈闭的最大有效容积（ 5、圈闭的最大有效容积 V=F×H×φ • 3 V —有效容积，m ； F —闭合面积，m2； H —储集层的有效厚度，m； φ —储层有效孔隙度，%。 •
05 油气的运移

05 油气的运移


2、游离相(连续烃相与混合相)
• 游离相是目前大多数学者较为认同的观点。 • 烃源岩进入压实的晚期大量失水，孔、渗均 很低，烃的不断生成提高了烃类在泥质岩中 的饱和度，有时渗透率也增大； • 另外，此时岩石中水基本上是不可动的束缚 水，连续油相或气相运移会受到较小毛管阻 力，需要的临界含油饱和度(油相流动)也会降 低。
• 油气运移是与油气成因紧密联系的。无论是 有机学派还是无机学派，都存在油气运移问 题。只是不同的油气成因理论对油气运移的 方式、动力、途径等主张各异而已。 • 无机成因学派一般认为深大断裂是油气运移 的主渠道； • 有机成因学派则将连通的孔隙、裂缝、断层、 不整合面视为油气运移的路径。
• 在有机学派中，早期成油说对晚期成油说的 责难也主要在油气运移问题上。按早期成油 说的观点，油气形成时沉积物尚未固结成岩 石，仅靠上覆沉积物的压实作用即可实现油 气运移；而对晚期成油说来说，油气运移就 不是那么简单了。
• 当均衡压实时，于1,500m深处只有6%的 孔隙率；而非均衡压实时，则仍保留有 25%的孔隙率。这意味着后者有相当数量 的可作油气运移载体的水存在。
阿赛的 曲线据 古生代 页岩绘 制，可 代表均 衡压实， 迪更生 的曲线 据第三 系泥岩 绘制， 可代表 非均衡 压实
• ③深部段(＞4500m)，大量生成气态烃，以游 离气相运移可能是最主要的。
油 气 初 次 运 移 的 可 能 相 态
、 引 起 初 次 运 移 的 因 素
III
• 石油在初次运移过程中相态、运移 方式大致可归为水溶运移说和连续 油相运移说。
• 天然气能溶于水，在石油中的溶解 度很大。因此地层中的孔隙水和石 油都可作为天然气运移的载体。天 然气也可呈独立相态运移。 • 引起油气初次运移的可能因素:
《油气运移》PPT课件

《油气运移》PPT课件


二．异常流体压力
• 异常高压/地压/超压 • 异常低压 • 异常高压的成因： 1、压实与排水的不平衡 •上覆负荷在孔隙流体和岩石骨架 上作用力的分配关系，决定着沉积 物的压实状态。
•对于每一具体岩石来说，都有一个维持其压实需求与 实际排水之间平衡的最小渗透率界限值Kmin，岩石K与 Kmin的大小关系，决定其压实状态。Under compaction
57.1
40
71.4
30
5.油藏中油气水按比重分异，从上到下分别为气、 油、水（层内运移结果）。
三、油气运移研究的意义
➢与固体矿产相比，石油与天然气具有明显的运移 性。油气的地质史就是油气的运移史；运移是联结 生、储、盖、圈等静态条件的纽带。
➢油气运移研究要解决的问题：油气怎样从源岩中 排出；什么时候排出；排出来多少；运移到什么地 方；可能到哪儿聚集以及可能聚集多少，等等。这 些问题正是油气勘探和评价中十分关键的问题。
② 在一个具体地区，对异常压力形成有贡献的因素 也往往不止一个。从整体上来看压实和排水不平衡 机制意义似乎更大些，是后三种机制所赖以形成的 物质基础——封闭体系都可由它引起。
南 里 海 盆 地 地 下 超 压 分 布 示 意 图
三．水力（狭义）
含水层中的水在重力作用下由高势区流向低势区，水 从A侧进，从B侧出，其连线即为理论上的动水压面。 沿水流方向单位距离的压力降称压力梯度。当地层倾 角不大时，（P1-P2）/L≈（P1-P2）/l；故 dP/dL≈dP/dl。
当有不溶于水的游离相油 气存在时，推动油气前进的 水动力应等于连片油气两端 的水压差。若油柱长度为L：
P=L×dP/dl
四．浮力
由于流体之间的密度差(ρw-ρo、ρw-ρg、ρo-ρg)产 生的力。单位面积上的水对石油的浮力为：
【油气田开发】5第五章 油气运移和聚集1

【油气田开发】5第五章 油气运移和聚集1


度
A
剩余压力>0
生油层
静水压力
地层压力
12
§2 油气初次运移
剩余压力 = 地层压力-静水压力= P-PA>0
静水压 力pA
海平面
A
生油层
•1)压实作用 •2)欠压实作用 •3)蒙脱石脱水 •4)有机质的生烃 •5)流体热增压 •6)渗析作用 •7)其它作用
13
§2 油气初次运移
压实平衡状态
P剩余=0
授课内容
第一章 绪论 第二章 油气水成分及性质 第三章 油气成因理论及油气生成模式 第四章 生油层、储集层、盖层 第五章 油气运移、聚集和保存 第六章 油气成藏条件及油气藏类型 第七章 油气聚集单元及分布规律 第八章 油气田地质研究概述 第九章 油层对比 第十章 油气田地下构造研究 第十一章 沉积相研究 第十二章 储层非均质研究 第十三章 油层压力和温度 第十四章 储量计算
8
§1 油气运移概述
§1
一、初次运移和二次运移
油
气
二、油气运移的基本方式
运
移
三、岩石的润湿性
概
述
四、油气运移的临界饱和度
9
§2 油气初次运移
一、初次运移的相态
1、水溶相：油气被水溶解成分子溶液，水作为油气运 移的载体
2、游离相：指游离油相和游离气相。 3、互溶相(油溶气、气溶油相) 天然气可溶于石油内运移(伴生气)，轻质油亦可溶于 天然气内运移(凝析油)，但这两种相态是次要的。 油：以游离相为主，水溶相为辅。 天然气：以水溶相和游离相运移。
10
§2 油气初次运移
4、初次运移相态
（1）在低成熟阶段，埋深较浅，孔隙度较大 ，地层水较多，生烃量较少且胶质、沥青质含 量高，这时油气的初次运移以水溶相运移最有 可能，水作为载体。在某些适合大量形成生物 化学气的环境中，所生成的生物甲烷气可呈水 溶相运移外，也可以游离相运移。
第十三次课：第五章油气藏(1)

第十三次课：第五章油气藏(1)


作业题
1 .概念：初次运移、二次运移、地层压力、 静水压力、地静压力、破裂压力、异常高孔 隙流体压力、压实作用、瞬时剩余地层压力、 欠压实作用、水力破裂缝、毛细管力、水动 力。
2.油气初次运移的阶段性及其运移模式特征；
3．二次运移的通道有哪些？二次运移的主 要时期？
第五章 石油和天然气的聚集
（1）
区域构造格局(坳陷和隆起的分布）的控制
b.油气运移的大方向由盆地中心向盆地边缘运移，
从凹陷区向隆起区运移
c.位于坳陷附近的隆起带及斜坡带是油气运移的
主要指向
坳陷
Ng
隆起
坳陷
Ed Es1 Es3
Ek1
7
1
3
9
5 2
4
6 8
Ek2+3
庄1
②优势运移通道的分布
优势运移通道孔渗性好， 毛细管力小，油气运移阻 力小，是油气运移的优势 方向
a.优势运移通道受砂体分布 的控制：三角洲、水下扇、 扇三角洲等砂体。
b.优势运移通道受断裂分布的控制
常压 膏泥岩盖层
超压
剩余压力等值线
烃源岩层系
（1）断裂活动期-超压流体排放与剩余压力差形成
常压
常压
超压
（2）断裂停止活动早期①－超压流体排放停止与 油气充注和流体势开始恢复
常压
超压
超压
（3）断裂停止活动早期②－油气充注和流体势逐渐恢复 （4）断裂停止活动早期③ －油气充注和流体势基本恢复
P Y 2 8 - 2 - 1
P Y 2 7 - 1 - 1 0 100 200 P Y 3 3 - 1 - 1
③盆地水动力条件 a.在水动力的作用下，油气从测压面高的一侧向测
油气运移规律

油气运移规律

油气运移是指油气由生油（气）层进入运载层及其以后的一切运移，它发生在烃源岩、储集层内，或者从一个储集层到另一个储集层的过程中、运载层出了渗透性地层外，还可以是不整合、微裂缝、断层或断裂体系、古老的风化带和刺穿的底辟构造带。

油气运移机理还包括油气运移相态、动力、运移通道、运移方向、运移距离、运移时期、运聚效率和散失量等，它是油气成藏的核心问题，也是石油地质学研究的重要内容。

初次运移的动力大量的研究实践表明, 由于泥岩的异常压实等原因所导致的异常过剩地层压力是陆相生油岩系油气初次运移的主要动力。

鄂尔多斯中生界及古生界的油气初次运移研究相对较少，其中中生界延长组发育有广泛的泥岩欠压实现象。

欠压实起始层位主要分布于延长组上部油层组，层位分布存在着由西向东逐渐变老的趋势，由于延长组沉积后,盆地经受了数次大的构造运动，上覆地层遭到了不同程度的剥蚀。

同时，异常压实起始深度的差异性对各地区油气初次运移的时间将产生一定影响。

初次运移的通道以微裂隙作为油气运移主要通道的观点越来越得到人们的承认，当孔隙流体压力增大到超过岩石的机械强度时，泥岩中便可产生极微裂隙。

微裂隙对油气运移的作用：①增大了通道，降低了阻力；②增大了生油岩和储集岩的接触面积。

流体释放后，压力减低到一定限度时，极微裂隙又会封闭，开始再一个循环。

因此，油气的排出是一种循环往复的过程，运移是断续、脉冲、幕式进行的。

地下油气总是按照沿阻力最小的途径由相对高过剩压力区向相对低过剩压力区运移的总规律进行。

因储集层或输导层具有较好的渗透能力，烃源岩中侧向过剩压力差总是小于烃源岩与相邻储集层或输导层之间的过剩压力差。

同时，沿烃源岩本身进行侧向运移的阻力又比从烃源岩进入相邻储集层或输导层的垂向运移阻力大得多。

因而，下部地层具有更高的过剩压力，本区初次运移的方向应以垂向向上运移为主。

已生成的油气在过剩压力的驱动下将首先进入邻近的储集层或输导层，其方向既可向上也可向下。

油气藏地质 第5章油气运移


3）异常高压排烃的方向
由超压大（剩余压差大）的位置向超压小（剩余压差小）的方向排 （由烃源岩中部上下双方向排烃）
地层压力
正常压力
超压
埋藏深度
异常高压
二、油气初次运移的主要动力
3.扩散作用
烃源岩与储集层之间存在烃浓度差而产生扩散
扩散作用 J D gradC
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。
动力
相态
压实作用 瞬时剩余压力
水溶相 游离相
异常高压
游离相 混相
通道
排烃 模式
孔隙
压实排 烃模式
微裂缝 微孔隙
异常高压微 裂缝幕式排 烃模式
过成熟阶段
扩散作用 异常高压
分子
微裂缝 扩散排 微孔隙 烃模式
五、烃源岩的有效排烃厚度
• 受排烃动力、运移通道的 渗透能力等地质条件的限 制，厚层烃源岩只有一定 厚度范围内才能发生完全 有效的排烃。
碎屑岩盆地压实流体运移规律： 从泥岩向砂岩， 从深部向浅部， 从盆地中心向盆地边缘。
二、油气初次运移的主要动力
2.烃源岩内部的异常高压
烃源岩产生的异常高压是烃源岩排烃的最重要动力。
烃源岩（泥岩）异常高压产生的可能原因 欠压实 生烃作用 蒙脱石转化 流体热增压 地应力（构造作用）
1）烃源岩（泥岩）异常高压产生的原因
油气运移（migration）：油气在地层条件下的移动 初次运移（primary migration）：
油气从烃源层向储集层的运移
二次运移（secondary migration）： 油气进入储集层或运载层 之后的一切运移
二、岩石的润湿性与毛细管力
1、润湿性的概念 润湿性是指液体在表面分子力作用下在固体表面的展 开能力，是流体和固体之间表面能作用的结果。

【石油地质学】第五讲油气聚集与成藏


清绘此图
Four isolated each other pools
断 层 圈 闭
（ 背 斜 圈 闭 ）
(四)油气藏的度量
含油面积：油藏外边缘圈闭的面积。
含油边界：油水界面与储层顶、底面的交线称外、内 含油边界。
油(气)水界面：与储集层(油层、气层)底面的交线称内 含油(气)边界，又叫含水边界。
因此，对研究油气藏形成的基本条件而言，充足的 油气来源和有效的圈闭将成为两个最重要的方面。
一、油气成藏要素
(一)生油气源岩
沉积埋藏史：盆地持续沉降→巨厚沉积物→稳定还原环境 受热史：高地温场→成熟度 古气候：水体介质、有机质丰度
(二)储集层
沉积体系、沉积相→孔隙度、渗透率、储集岩类
(三)盖层
盖层类型 盖层的形成、分布范围
➢气顶和油环，油气按密度分异，气位于圈闭 的最高部位，形成气顶；油位居中部，水在最 下面油在平面上呈环带状分布，称油环。
➢充满系数，定义为含油高度与闭合高度的比 值。 一般情况下在富含油气区，该系数高；在 贫含油气区，充满系数低。
第二节 油气藏成藏要素
油气藏是地壳上油气聚集的基本单元，能否形成储 量丰富的油气藏，且被保存下来，主要取决于是否具备 生油层、储集层、盖层、运移、圈闭和保存等成藏要素 及其优劣程度。
the regional dip
背斜圈闭的闭合 面积、闭合高度
The close area of fault traps
The close area of lithology traps for the wedge type
1-渗透性砂岩上倾方向尖灭线;2-构造等高线;3-背斜圈闭闭合区; 4-尖灭型岩性圈闭闭合区
§1圈闭与油气 藏

油气运移

天然气都是流体，它们具有流动的趋势。油气可 以从源岩运移到储集层（输导层），从储集层运移到圈闭中 形成油气藏，油气也可以由于地质条件的改变而从圈闭沿输 导层运移到别的储层中，再运移再聚集形成次生油气藏，或 者通过断层或封闭性差的盖层向上运移到达地表形成油气苗。
因此，油气运移贯 穿于油气藏的形成、 调整和破坏的整个 过程。研究油气运 移不仅具有理论意 义，而且具有重要 实际意义，搞清油 气运移的特点，对 油气勘探、开发都 有重要的指导意义。 1/56
2/56
二、油气运移的基本方式 渗滤与扩散是油气运移的两种基本方式。但两者 的条件和效率不同。 1、渗滤
流体在孔隙介质中的流动称为渗滤，是一种机械 运动方式，流体在渗滤过程中遵守能量守恒定律，它 总是由机械能高的地方向机械能低的地方流动。油气 渗滤可以用达西定律来描述，即单位时间内液体通过 岩石的流量(Q)与通过岩石的截面积(S)、岩石的渗透 率(K)及液体压力差(P2-P1)成正比，而与液体的粘度 (μ)和液体通过岩石的长度(L)成反比：
20/56
2、欠压实作用
泥质岩类在压实过程中由于压实流体排出受 阻或来不及排出，孔隙体积不能随上覆负荷增加 而减小，导致孔隙流体承受了部分上覆沉积负荷， 出现孔隙流体压力高于其相应的静水压力的现象 称欠压实现象。 （1）由于欠压实泥岩孔隙中存在剩余压力， 它具有驱动孔隙流体向低剩余压力的方向运移的 潜势。 （2）特别是当欠压实程度进一步强化，孔隙 压力超过泥岩的承受强度，泥岩则会出现破裂， 形成微裂缝，结果超压流体会通过泥岩微裂缝涌 出，达到排液目的，随着流体排出，孔隙超压被 释放，泥岩回到正常压实状态。 21/56
Q＝[K· (P2-P1)]/(L·μ) S·
3/56
2、扩散

第5章 油气的储集与运移


4.孔隙度与渗透率的关系 4.孔隙度与渗透率的关系
对于碎屑岩储集层，一般是有效孔隙度越大， 对于碎屑岩储集层，一般是有效孔隙度越大，其 渗透率越高， 渗透率越高，渗透率随着有效孔隙度的增加而有规律 地增加。 地增加。
二
储集层的类型
储集层有多种类型：碎屑岩储集层、 储集层有多种类型：碎屑岩储集层、碳酸盐岩储集 层和其他岩类储集层三大类；其中以碎屑岩储集层、 层和其他岩类储集层三大类；其中以碎屑岩储集层、 以碎屑岩储集层 碳酸盐岩储集层为主。 碳酸盐岩储集层为主。
1.碎屑岩储集层 1.碎屑岩储集层
包括砂岩、砂砾岩、砾岩、 包括砂岩、砂砾岩、砾岩、粉砂岩等碎屑沉积岩 是世界油气田主要储层类型之一， 是世界油气田主要储层类型之一，也是我国最重要 的储层类型。 的储层类型。 例如，我国的大庆、胜利、大港、 例如，我国的大庆、胜利、大港、科威特的布尔干 苏联的萨莫特洛尔等著名油气田的生产层皆属此类
粒间孔隙指碳酸盐颗粒之间的孔隙。 粒间孔隙指碳酸盐颗粒之间的孔隙。 指碳酸盐颗粒之间的孔隙 粒内孔隙指碳酸盐颗粒内部的孔隙，又称为生物体腔孔隙。 粒内孔隙指碳酸盐颗粒内部的孔隙，又称为生物体腔孔隙。 指碳酸盐颗粒内部的孔隙 生物骨架孔隙由造礁生物如珊瑚等生长时形成的骨架间的孔隙 生物骨架孔隙由造礁生物如珊瑚等生长时形成的骨架间的孔隙 生物钻孔孔隙由某些生物的钻孔所形成的孔隙，较为少见。 生物钻孔孔隙由某些生物的钻孔所形成的孔隙，较为少见。 由某些生物的钻孔所形成的孔隙 鸟眼孔隙透镜或不规则状孔隙，由于气泡、干缩或溶解而成。 鸟眼孔隙透镜或不规则状孔隙，由于气泡、干缩或溶解而成。 透镜或不规则状孔隙 晶间孔隙指碳酸盐岩矿物晶体之间的孔隙。 晶间孔隙指碳酸盐岩矿物晶体之间的孔隙。 指碳酸盐岩矿物晶体之间的孔隙

油气运移

油气运移石油和天然气在地壳中的移动。

油、气在生油层中生成时，呈分散状态分布，经运移后才在储集层中聚集形成油气藏。

油气藏遭破坏后，也可能由于油气的运移而形成次生油气藏，或由于油气沿裂缝、孔隙渗出或随地下水流至地表(见油气显示)。

油气运移研究的主要内容包括运移的相态、动力、方向和时期等问题【1】，油气运移是连接油气生成和聚集成藏的重要环节，是石油地质学的重要内容之一，是贯穿整个生、运、聚过程的纽带【2】。

研究油气运移规律对于油气勘探具有重要意义。

通常根据油气运移的方式、动力等将整个油气运移过程分为初次运移和二次运移两个阶段。

关键词一次运移；二次运移；储集层；优势通道证据油气运移的证据有很多:①地表发现的油气苗，显然是地下石油和天然气通过一定的通道(断裂、不整合面等)向上运移的结果;②油气是在烃源岩中生成的，却在储集层中储集。

油气所在位置发生了变动;③烃源层中生成的是分散状态的油气分子，而到了油气富集区，油气却呈聚集状态;④油气藏中油、气、水按比重分异现象，也是油气运移的结果;⑤另外，从油源区到成藏区，化合物分布有规律渐变，显然也与油气运移有关。

基本方式油气运移的基本方式有两种:渗滤、扩散。

在孔渗性差的致密岩层中主要是扩散流，在孔渗性较好的岩层中主要是达西流。

渗滤作用是一种机械运动，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。

扩散作用为分子运动，从高浓度向低浓度，使浓度梯度达到均衡;扩散系数与分子大小有关，分子越小，扩散能力越强，轻烃具有明显的扩散作用。

成藏后的扩散流主要表现为油气的散失。

初次运移石油和天然气在生油层中向邻近储集层的运移，为运移的第一阶段，称初次运移。

生油层中的有机质处于分散状态，呈微粒状分布在岩石颗粒之间，或为薄膜状吸附在颗粒表面。

所以刚形成的油和气也是分散于原始母质之中。

通常认为，油气初次运移的主要动力是地层静压力、地层被深埋所产生的热力以及粘土矿物的脱水作用。

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
16
（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
26
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
11
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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基准面2
测点在基准面之上，Z为正 测点在基准面之下Z为负 通常基准面取海平面
基准面1
gz p dp v2
o 2
p
水势： w gz w
油势：
o
gz
p
o
气势：
g
gz
p o
dp
g p
2．England势（单位体积势）
把单位体积的流体从基准面的点运送到某点所
需要做的功
gz
P
0
dp
p
2
g
p o
dp
g ( p)
2
w/
g cos
r
第二节 石油和天然气的初次运移
初次运移：油气从烃源层向储集层的运移
初次运移的环境：烃源岩地层，低孔隙度、低渗透率
一、油气初次运移的相态
石油与天然气初次运移的相态有相同之处也 有不同之处不同
1. 石油初次运移相态 2.天然气初次运移相态
(1)水溶相
（1）水溶相
蒙脱石脱水作用产生异常压力
1）烃源岩（泥岩）异常高压的成因
③有机质的生烃作用 (烃类生成形成异常高压)
干酪根演化生成液态烃和气态烃产物体积比干酪 根体积多2－3倍
当排烃不畅时则可以产生异常高压。
生烃作用是烃源岩产生异常高压的重要原因。
1）烃源岩（泥岩）异常高压的成因
④流体热增压作用 任何流体都具有热胀冷缩的性质
二、油气初次运移的主要动力
1.上覆地层负荷重量增加而导致的压实作用力
（1）压实流体排出机理
急剧压实
孔隙度的不断 缩小，强迫孔 隙中的流体向 外运移
稳定压实
压实影 响小
（2）压实流体排出方向
新沉积物等厚
①沉积物等厚，垂向运移(向上)
②新沉积物为楔状，从厚处向薄处运移， 从盆地中心向盆地边缘运移
③砂泥互层：从泥岩→砂岩
①欠压实作用（不均衡压实作用）
•由于泥岩地层遍布孔渗性降低，
导致地层内部孔隙流体不能及时
Ze
排出，泥岩孔隙体积不能随上覆
Z
负荷的增加而有效地减小。
•从而使泥岩孔隙流体承担了一
Z
部分上覆颗粒的重量，出现泥岩
孔隙度高于正常压实时的孔隙度，
孔隙流体压力高于正常静水压力
的现象。
正 常压实 曲线
欠压实 曲线
欠压实地层中的孔隙度、颗粒有效支撑力与孔隙流体压力的关系
微裂缝幕式开启排烃
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)：
孔隙压力达到上覆静岩压 力的80%，就能形成垂直 裂缝。
四、油气初次运移模式
压实排烃模式；异常高压微裂缝幕式排烃模式；扩散排烃模式
烃源岩 演化阶段
未熟－低熟
成熟-高 成熟阶段
烃
深 度
源
岩
C3
C2
C1 C0
二、油气初次运移的主要动力
4、其它作用力
浮力
–浮力：F=（ ρW﹣ ρ CH）.g ·V –毛细管力：P=2cos/r –渗析力
PC
PCC
PCR
1 r1
1 r2
2
cos
三、油气初次运移的通道
孔隙和微裂缝
烃源岩处于不同的成熟阶段，烃被排出的通道类型有差异 低熟成熟阶段主要通过孔隙排出 生烃高峰期及以后，裂缝与孔隙构成联合通道
碎屑岩盆地压实流体运移规律： 从泥岩向砂岩， 从深部向浅部， 从盆地中心向盆地边缘。
二、油气初次运移的主要动力
2.烃源岩内部的异常高压
烃源岩产生的异常高压是烃源岩排烃的最重要动力。
烃源岩（泥岩）异常高压产生的可能原因 欠压实 生烃作用 蒙脱石转化 流体热增压 地应力（构造作用）
1）烃源岩（泥岩）异常高压产生的原因
hw P gw
hA
hB
B
A
h2 h1
hC
C
泄水 区
测压面：
h3
基准 面
连接各点水压头顶面的连线。 这是一个想象的面。 静水条件则为水平的，动水条件下则为倾斜的。
折算压力： 测点的实际压力再加上测点到基准面的水柱 压力，或者从测压面到基准面的水柱压力。
P （hA h1）gw
四、地下流体势
流体所具有的机械能被称之为流体的势
M.K.Hubbert(1940，1953)最早把流体势概念引入石油地质学 W.A.England(1987)对Hubbert流体势的概念进行了改进
1．Hubbert势（单位质量势）
单位质量的流体相对于基准面所具有的总机械能
p dp v2
2
gz
o
2
式中：Ф——流体势，J/kg； g——重力加速度，9.81m/s； z——测点相对于基准面的距离，m；（基准面以上为正）
②油润湿的（oil-wet）： 油水两相共存孔隙系统中，如果油附着在岩石 的孔隙表面，则油为润湿相，水为非润湿相， 这时称岩石为油润湿的或亲油的
③中间润湿的（mixed-wet）： 部分亲油，部分亲水的岩石
石油在岩石中具有复杂的润湿性
岩石由多种矿物组成，不同矿物的表面性质极其复杂， 润湿性复杂；
石油与天然气的运移
关于油气如何从烃源岩层运移到圈闭中的过程、机理、条件
输导层 （储层）
圈闭油气藏
区
域
盖
层
烃源岩 （灶）
烃源岩 （灶）
烃源岩成熟了，就要向外排烃（初次运移），然 后通过各种通道进行二次运移，一些油气遇到合 适的圈闭就聚集成藏，一些则散失到地表
第一节 与油气运移有关的基本概念
一、初次运移和二次运移
接触角： θ＝0：称完全润湿 θ<90：称润湿 θ>90：称不润湿
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
(2)游离相(独立油相）
（2）游离气相
（3）油溶相 (3)气溶相（油溶解在气里）
（4）分子运移（扩散相）
油气初次运移相态随烃源岩埋深的演变
在烃源岩埋藏早期，生成 少量低成熟油阶段，可能 起到一定作用。
大量生油气阶段，以独立 相油相、独立气相、油气 互溶相
埋藏较深，烃源岩致密， 压力传递困难，以天然气 扩散方式为主
2.天然气二次运移相态
游离相态 ： 气泡、气柱、连续气相 水溶相态 ： 天然气在水中有很高的溶解度
油溶相态 ：溶解在油里运移
分子扩散相
二、油气二次运移过程中的阻力和动力
1. 毛细管力 ——是油气运移过程中的阻力
（1）毛细管力的大小
PC
2
cos
r
水
r
颗粒 rt
油
r p
r
P
=
2σ r
2rσ>
2σ r
t
cos
r
式中： ——流体势，J/m3；
——两相界面张力，N/m；
r ——毛细管半径，m。
第一项：克服重力所做的功 第二项：克服膨胀力(压力)所做的功 第三项：克服毛细管力所做的功
gz
P
0
dp
p
2
cos
r
水势： w w gz p
油势：
o
＝ o gz
p
2 w / o cos
r
气势：
g
g
gz
• 一般认为，有效排烃厚度 为20-30m。
• 烃源岩可形成页岩油藏
六、油气初次运移时间和临界运移饱和度
• 初次运移的时间取决于生烃的数量，大量生烃 才能发生有意义的排烃。生烃的数量超过烃源 岩的吸附数量和残留的数量后才能发生排烃。
• 一般认为，生油岩中的含油饱和度达到10%后 才能排烃（这个值称临界运移饱和度，多少取 决于地质条件和烃源岩特征），有人把达到这 个数值所对应的深度叫排烃门限
在封闭的条件下（孔隙体积空间不变）， 孔隙流体的热膨胀，必然造成孔隙压力的 增加
L点（温度98 ℃ ，压力300bar M点： 温度123 ℃ ，压力为720bar
沿等容线温度增加25℃，压力增加420 bar
热增压是异常高压形成的重要因素
1）烃源岩（泥岩）异常高压的成因
⑤ 构造应力 地应力引起地层压缩和变形，造成地层孔隙空间
（6）压力系数：某一深度的地层 压力与该深度静水压力的比值。
压力系数>1：异常高压 压力系数<1：异常低压 （7）压力梯度：
地层压力随深度的变化率
静水压力、地静压力、地层压力之间的大小关系，及其随深度的变化
水压头、测压面和折算压力
供水 区
水压头：地层压力能促使水从测点向
测压 面
上升的高度（水柱高度）。
1）烃源岩（泥岩）异常高压的成因
②蒙脱石脱水作用 层间水转化为自由水后，孔隙流体数量增加，成异常高压
泥岩在埋藏过程，会发生蒙脱石向伊利石的转化
蒙脱石向伊利石转化发生脱水作用
蒙脱石的特点：
蒙脱石转化为伊利石后：
(Al,Mg)2[Si4O10](OH2)•nH2O
蒙脱石含有层间水 2－4个水分子层
伊利石不含层间水
（3）静岩压力： 上覆地层岩石的重量产 生的压力，又称为地静压力
P.rock rock gh
（4）正常地层压力：
如果地下某一深度的地层压力等于(或接近）该深 度的静水压力，则称该地层具有正常地层压力
（5）异常地层压力：
如果某一深度地层的压力明显高于或低于对应深度 处的静水压力，则称该地层具有异常地层压力。