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。