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1、第一节 油气运移概述,一、油气运移概念及证据,油气运移的证据：,二、油气运移的阶段划分,初次运移 : 油气自烃源岩层向储集层 或运载层(输导层)的运移,二次运移: 油气进入储集层或运 载层以后的一切运移,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,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：,油气的运移和聚集,三、油气运移的基本方式,渗滤、扩散,四、岩石的润湿性,五、油气运移临界饱和度,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=rgh （s-静岩压力；h-上覆沉积物的厚度；r-上覆沉积物的平均总体密度；g-重力加速度） 静岩压力
2、实际为由颗粒产生的有效压力()和孔隙流体产生的流体压力(p)之和 s=+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 3105Pa/m,六、地静压力、地层压力、静水压力、测压面,第二节 油气初次运移,一、油气初次运移的相态,页岩类沉积物随深度增加各种物理参数的变化,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,游离相运移中烃源岩对油气初次运移的色层效应,3、初次运移相态演化,1.压实作用 2.流体热增压作用 3.粘土矿物脱水作用 4.有机质的生烃作用 5.渗析作用,二、油气初次运移的主要动力,1.压实作用,砂泥岩互层剖面中压实流体的运移方向,砂泥岩
3、互层剖面:流体的运移方向是由页岩到砂岩。 砂岩压实流体不能进入泥岩，只能在砂岩层中做侧向运移。 碎屑岩沉积盆地:压实流体总是由泥岩向砂岩运移，由深部向浅部、由盆地中心向盆地边缘运移.,正常压实流体总体运移特征：,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。,1.2 欠压实,正常压实带（NC）和欠压实带（UC）上 伏沉积物负荷压力（S）流体压力（p）及 颗粒支撑的有效应力（）关系图,欠压实带中流体的排出方向,剩余压力差驱动孔隙流体向低剩余压力的方向运移； 孔隙
4、压力超过泥岩的承受强度产生微裂缝微裂缝排烃释放超压，恢复正常压力。,欠压实泥岩流体总体运移特征：,混合压实带中流体排出方向（据李明诚，2004）,流体沿剩余压力变小的方向运移。,2. 蒙脱石脱水增压作用,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）,地层压力突变带位于蒙脱石转化带内,准噶尔盆地盆参2井粘土矿物转化与异常高压的关系,3.流体热增压作用,水的压力温度密度（比容）的关系曲线,正常压力带的三个地温梯度情况下，水的比容与深度关系,烃源岩干酪根生烃过程孕育了排烃的动力， 干酪根形成的大量油气和水体积大于原干 酪根体积。这些流体不能及时排出时 Pf增大异常压力排烃作用。 甲烷等
5、气体的形成对Pf和排烃影响最大。 使烃源层Pf，以致产生微裂缝排烃。,4、有机质的生烃作用,关于甲烷等气体的生成,由固态高分子量的Kerogen气态小分子量的：CH4、CO2等，孔隙流体V。 随D、T，气体膨胀系数是油的4倍，是水的20倍，是岩孔的800倍。 埋藏较浅时：大部分气体以分子扩散或者溶于水形成逸散到地表。小部分于储层适当部位聚集起来，排替水，形成气藏。这对Pf影响不大。随Z、T，Kerogen成熟过成熟阶段，此时，产生的CH4及其它气体量大，而孔隙水已被气体饱和，大部分呈游离气。这不但占据孔隙空间，还会阻塞水流通道，使水排不出去。,渗析作用是在渗透压差作用下流体会通过半透膜从盐度低
6、方向向盐度高方向运移，直到浓度差消失为止的过程。含盐量差别越大，产生的渗透压差也越大。,5、渗析作用,6. 其它作用,构造应力作用、 毛细管压力、 扩散作用、 碳酸盐岩胶结和重结晶作用,源岩低成熟-未成熟阶段：孔隙和微层理面； 成熟-过成熟阶段：微裂缝为主。 异常高流体压力导致源岩形成微裂缝。,较大孔隙、微层理面、构造裂缝与断层、微裂缝、缝合线、有机质或干酪根网络。,三、油气初次运移的通道,干酪根生成烃类过程中，微裂缝的形成与烃类的注入 （据Ungerer等,1983),异常高流体压力能导致烃源岩形成微裂缝。当流体压力超过静水压力的1.422.4倍时，岩石就会产生裂隙。这种微裂缝具有周期性开启
7、与闭合特点。,含有有机质粘土加压实验，表示微裂缝对油气运移的影响,四、初次运移的主要时期和距离,石油：有机质热演化成熟阶段 天然气：多期，大量生气之后 排烃门限：达到排烃所需的饱和度,1、初次运移的主要时期,排烃有效厚度：烃源岩中的油气能有效排出的厚度。 只有与储集层相接触的一定距离内生油层中的烃类才能排出来。 生油层有效排烃厚度约为28m(上、下距储集层各14m)。 厚层块状泥岩源岩层排烃不利，相当一部分厚度对初次运移排油无效。,2、初次运移的距离,正常压实排烃模式 异常压力排烃模式 扩散模式,五、油气初次运移模式,油气初次运移可以归纳为三个模式：,六、排烃方向和烃源岩有效排烃厚度,控制排烃
8、的因素分析,第三节 油气二次运移,一、油气二次运移的相态和流动类型,2、二次运移的流动类型,动力：浮力、构造应力、水动力、扩散力 阻力：毛细管力、吸附力、水动力,二、油气二次运移的动力和阻力,奇尔曼.A.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,盒子长1.83m，厚约10cm，宽约30cm，内装满浸水的砂子： a：将三堆油注入水浸砂中，每堆油大小约10cm，互不连结，浮力不足，油滴停滞不动； b：加入一些油，使三堆油互相连接汇合，其上部有指状油流开始向上浮起，油堆体积增大，浮力随之增大，足以克服阻力，而上浮运移； c：几小时后，整个油堆都上浮运移到盒子的顶部聚集，在下部只残
9、留了很少很小的油滴。,图： 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,纵：油柱临界高度 横：颗粒直径大小：油水密度差 如当为0.2，储层颗粒直径0.2mm时，油柱的临界高度为1.524m(5ft)，即油柱高度超过1.524m时，石油将在储集层内向上运移；若储集层颗粒变细，石油向上运移需要油柱高度增大。,运载层中油气在静水条件下的二次运移,水动力,图： 水平地层中油气在水动力推动下的运移,石油二次运移的条件： 水动力 毛细管阻力,水平地层,倾斜储集层,折算压力：测点相对于某一基准面的压力， 相当于由测压面到折算基准面的水柱高度所产生的压力。 A点的折算压力 PP
10、A h1wg(hA h1)wg,流动方向：从折算压力高向折算压力低的方向。,用折算压力确定水流方向,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,B层水压面最高为hb，A层水压面次之为ha，C层水压面最低为hc，即hbhahc。在有通路的情况下，B层的流体将向A层、C层中流动,构造作用力为油气二次运移创造了有利条件。,3、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。,构造应力促使岩层变形或变位，造成褶皱和断裂，地层发生倾斜，形成裂缝，并驱使地层中的流体发生运移。,三、油气二次运移的通道与输导体系,1、油气二次运移的通道,横穿断层运移与沿断层面垂向运
11、移示意图 （据R.E.Chapman，1983修改）,运载层的组合关系 a储集层间的组合；b储集层与断层的组合；c断层间的组合； d不整合与储集层的遮挡组合；e储集层与不整合的超覆组合；f不整合间的组合,2、油气输导体系,（2）输导体系类型,2）按主要运载层类型分类： 储集层输导体系、断裂输导体系、不整合输导体系、复式输导体系,（3）优势运移通道与有效运移通道,四种油气运移优势通道通道：,油气沿着渗透性最好、阻力最小的路径运移（运移高速公路）。 总方向：盆地中心边缘或中央隆起带， 深层浅层 主要指向：生油凹陷中或邻近地区长期继承性 发育的正向构造带。,四、油气二次运移的主要方向和距离,1.运移
12、主要方向,松辽盆地下白垩统生油中心与油气富集关系图 1生烃强度等值线，2地温梯度等值线，3油田，4凹陷边界,构造背景与油气二次运移区域指向的关系,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,（1）封盖层的形态和产状对二次运移路径的影响,不同的封盖层形态运移特征不同。,不同的断面形态运移特征不同：凸面主要起汇聚流的作用；凹面主要起发散作用，不利于油气聚集。,（2）断面形态和产状对二次运移路径的影响,（3）不同形状的盆地油气二次运移方向模式,2、油气二次运移的距离,我国部分含油气盆地油气运移距离,五、油气二次运移的主要时期,第四节 油气运移的
13、研究方法,一、利用流体势分析研究区域油气运移方向,3、势梯度与流体运移方向,图：静水环境中，作用于单位质量水.油.气三者的力场强度,静水环境：,图： 在不同水动力条件下，作用与单位质量 水油和气上的各种力的向量分布及力场方向,动水环境：,图：单斜输导层中，下倾水流条件下油与水的运移方向,在水动力作用下，油、气、水沿着各自势减小的方向进行流动,水势w= gZ+P/w 地层压力 P =w（wgZ） 将P表达式代入油势: o = gZ+P/o o= gZ+w（wgZ）/o = (w/o）w(wo)/ogZ 因为w = gh w ；o= gho 所以 hog = (w/o）hwg(wo)/ogZ,4、
14、相对流体势与油气的运移和聚集,UVZ方法:,hog =(w/o）hwg(wo)/ogZ,同乘以 o / (wo) ，把高程Z独立出来： o/(wo)ho =w/(wo)hwZ 令Uo o/(wo)ho ；Vow/(wo)hw 上式变换为：UoVoZ； Uo是油相对于水的势，Vo是水相对于油的势； 对于天然气而言：UVZ,某背斜构造的U0，V0，Z0平面图实现过程,A：等Z图（构造平面图），等高距为100m、向东南倾伏,某背斜构造的U0，V0，Z0平面图实现过程,B：等水势平面图,并叠加在构造图之上,某背斜构造的U0，V0，Z0平面图实现过程,C： w1、o0.8、 w/(wo)5 的等Vo平面
15、图,某背斜构造的U0，V0，Z0平面图实现过程,D：由UoVoZ得出的Uo平面图,流体势应用中存在的问题和应注意的事项,1、油气在地层中的运移还受到毛细管压力的影响； M. K. Hubbert的流体势忽略了毛细管阻力的影响。 2、 M. K. Hubbert的流体势表达式中的压力是实际地层压力。 3、运用流体势分析时，注意要在同一个储集层压力系统中进行。,二、有机地球化学方法研究油气运移 1、利用有机地球化学参数研究石油的初次运移 根据剖面上地球化学指标的变化确定烃源岩排烃情况,2、利用有机地球化学参数研究油气的二次运移 生物标志化合物、正烷烃、碳同位素、族组分等地化指标，进行油源对比，追索
16、油气来源； 储层中原油的物性变化和储层沥青的分布特征判断石油运移方向。,层析作用：沿着运移方向，石油被矿物选择性吸附，化学成分和物理性质规律性变化。 （1）非烃化合物逐渐减少。非烃化合物最易吸附于矿物的表面或溶解于水中。 （2）高分子化合物和芳烃含量减少。高分子化合物易吸附，芳香烃比正烷烃和环烷烃的极性强。,（3）某些生物标记化合物有规律变化。如甾烷的5，14，17异构体比5，14，17运移快， 甾烷/ 甾烷比值由小变大。,（3）13C/12C比值逐渐降低。芳香烃中13C/12C的比值高于烷烃和环烷烃；13C比12C吸附能力强，12C相对运移快，使13C/12C比值减小。 （4）石油密度、粘度降低。,酒泉盆地老君庙背斜带油气运移
