烃源岩与储集层之间存在浓度差：
扩散作用 运移动力：浓度梯度
低浓度 低浓度
高浓度
运移方向：烃源岩
储集层
三、油气初次运移的通道
孔隙和微裂缝 1.孔隙 烃源岩正常压实阶段， 静水压力，孔隙暢通 2.微裂缝 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)：
烷烃
C5 C6 C7 C10
D(cm2/s) 1.57 ×10-7 8.20 ×10-8 4.31 ×10-8 6.08 ×10-9
J为扩散速率， D为扩散系数， gradC为浓度梯度
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。
三、岩石的润湿性 （1）润湿性：
润湿作用是指固体表面的一种流体被另一种流体取 代的一种作用。 （流体附着固体的性质）
润湿角：
θ＝0：称完全润湿 θ>90：称不润湿
θ<90：称润湿
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
r
（2）毛细管力的方向：从喉道向孔隙，从小孔隙向大孔隙
2. 浮力和重力
（1） 浮力的大小
浮力:物体（油）排开水的重量
Fb V w g
重力:物体(油）本身的重量
Fg V o g
油的上浮力:浮力和重力的合力
F V ( w o ) g
(2) 在浮力作用下油的运移方向
在水平地层中，油垂直向上运移至储层平面
二、油气运移的基本方式
2、扩散作用
扩散是分子布朗运动产生的传递过程。当物质存在浓度差 时，扩散方向总是从高浓度向低浓度进行。
费克 第一 定律
J D gradC
烷烃
C1 C2 C3 C4
烷烃在页岩中的扩散系数
D(cm2/s) 2.12×10-6 1.11 ×10-6 5.77 ×10-7 3.75 ×10-7
S：上覆负荷压力 σ：有效应力 P：地层压力
①压实平衡状态（正常压实状态） 岩石骨架颗粒达到紧密接触 孔隙压力为静水压力
无孔隙流体排出
二、油气初次运移的主要动力
②压实欠平衡状态
新沉积物的沉积增加了上覆压力 岩石骨架颗粒进一步重新排列 孔隙压力超过静水压力，
颗粒＋流体
形成瞬时剩余压力
孔隙流体排出
பைடு நூலகம்
③沉积物恢复压实平衡状态
晚期生油带来的初次运移问题： ① 石油是如何从低孔低渗的烃源岩中运移出来的， 动力？通道？ ② 烃源岩中含水很少，初次运移的相态是什么？
生油窗
一、油气初次运移的相态
1. 石油初次运移相态
水溶相运移存在的问题 ①石油在水中的溶解度很低 ； ②生油期烃源岩含水很少; ③无法形成商业性石油聚集； ④无法解释碳酸盐岩油气初 次运移问题
蒙脱石转化为伊利石后： 伊利石不含层间水 层间水转化为自由水后 体积发生膨胀形成异常高压
②蒙脱石脱水作用
阴影区表示蒙脱石大量转化区间
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
④流体热增压作用
任何流体都具有热胀冷缩的性质 在封闭的条件下，孔隙流体的热 膨胀，必然造成孔隙压力的增加
从盆地中心向盆地边缘。
2.烃源岩内部的异常高压
0 30
预测压力(MPa)
60 90 120 0
测井资料预测地层压力 地震资料预测地层压力 静水压力趋势线
（1）沉积盆地异常高压十分普遍
1000
2000
常压带
深度(m)
3000
第一超压带 第一压力过渡带
4000
第二超压带(П1) 第二超压带(П2) 第二压力过渡带 第三超压带
折算压力在数值上等于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。 A点的折算压力
P'A = PA +ρw g h1
=(hA+h1) × (ρw g)
hB点的折算压力 1—测压点相对于基准面 P'B=(hB+h2) × (ρwg) 的高程。当测压点位于 基准面之上时，h取正值； ∵ hA+h1>hB+h2 当测压点位于基准面之 储集层中水的流动方向总是从 下时，h取负值 ∴ P' >P' 折算压力高向折算压力低的方向流动
5000
辽东湾地区地层压力与埋深关系
（2）烃源岩（泥岩）异常高压的成因
①欠压实作用
由于泥岩孔渗性降低，导致孔隙 流体不能及时排出，
泥岩孔隙体积不能随上覆负荷的 增加而有效地减小， 从而使泥岩孔隙流体承担了一 部分上覆颗粒的重量，
Ze

正 常压实 曲线
Z
欠压实 曲线
Z
出现泥岩孔隙度高于正常压实泥岩的孔隙度、
石油与天然气的运移
第一节
有关基本概念
一、初次运移和二次运移
油气运移（migration）：油气在地层条件下的移动
初次运移： 油气从烃源层向储集层 的运移称为初次运移
油气聚集 气 油
二次运移：
油气进入储集层或运 载层之后的一切运移
初次运移
气 油 生油岩 二次运移
二、油气运移的基本方式
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
1. 石油初次运移相态 (1)游离相(油相）
指石油以游离相态 在地下烃源岩中呈分散 状或连续状进行初次运 移 支持游离相运移的证据 显微观察的证据： 石油以游离相存在 于烃源岩孔隙系统 煤的孔隙和裂缝中的油滴
1. 石油初次运移相态
(2)气溶油相
指石油溶于天然气中以气相方式运移
(3)水溶相： 十分不重要
①石油主要是以游离相态运移的； ②水溶相态和游离相态对天然气的初次运移都是 重要的，天然气还可以呈扩散状态运移 ③油气可以以互溶（油溶气、气溶油）相态运移 ④烃源岩演化过程中相态是演变的
二、油气初次运移的主要动力
1.压实作用产生的瞬时剩余压力
（1）压实流体排出机理
有效应力定律：
颗粒＋流体
S P
L点(已封闭)： 压力300bar
增加（1000m，25℃）
沿等容线增加压力
M点(已封闭)： 压力720bar 热增压是异常高压形成的重要因素
（3）异常高压的排烃作用
欠压实 蒙脱石脱水
生烃增压 流体热增压 … …
烃源岩封闭
形成异常高压
超过破裂极限
形成微裂缝
微裂缝闭合
孔隙流体排出
3.烃类浓度梯度(扩散作用）
孔隙流体压力高于正常静水压力的现象，
称为欠压实现象
②蒙脱石脱水作用
蒙脱石向伊利石的转化是地质过程的一种普遍现象
蒙脱石的特点： (Al,Mg)2[Si4O10](OH2)•nH2O 蒙脱石含有层间水 2－4个水分子层 层间水具有较高的密度
②蒙脱石脱水作用 蒙脱石向伊利石发生转化是地质过程的一种普遍现象
①
②
③
①
新沉积物的沉积
新沉积物的沉积
压实平衡状态
欠平衡状态
压实平衡状态
静水压力
瞬时剩余压力
静水压力
流体排出
压实平衡状态与欠平衡状态的交替和循环
（2）压实流体排出方向
①沉积物等厚，垂向运移(向上) ②楔状沉积物，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 ④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，
分子
扩散排 烃模式
第三节 石油和天然气的二次运移
二次运移（secondary migration)：
石油和天然气进入储集层以后的一切运移
二次运移环境：储集层环境 ①运移空间：孔隙度、渗透率比烃源岩高得多
②水介质的存在：储集层中被水充满
一、二次运移的相态
1.石油二次运移相态 游离相态 ：油珠、油条、连续油相 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 ： 溶解气
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
（3）岩石的润湿性对油气运移的影响
孔隙中的油水分布、流动方式、残留形式和数量 ①亲水岩石中：水附着在孔隙壁上，油在孔 隙中心，油的运动必须克服毛细管力；
二、油气二次运移过程中的力
1. 毛细管力 ——油气运移过程中的阻力
（1）毛细管力的大小
水
r
2 cos PC r
储集层的孔隙结构： 孔隙＋喉道 油珠从孔隙进入喉道的阻力：
颗粒
油
rt
rp
r
1 1 Pc 2 ( ) rt rp
P= 2σ r
2σ
σ > 2rp rt
2 σ= 2σ
r
在倾斜地层中，油沿储层顶面向上倾方向运移
3.水动力(动水压力)
（1）水动力的概念
水动力实际上就是推动地层水流动的压力
①水压头：相当于地层压力所能促使地层水上升的高度
h＝P/(ρw×g)
②测压面：同一层位各点水压头顶面的连线称该层的 测压面（水位面）
储集层中水的流动方向总是
从测压面高的一侧向测压面低 的一侧运移