經(jīng)典油氣技術(shù)講座油氣運(yùn)移規(guī)律

1、,油氣在地下的聚集是動(dòng)態(tài)的， 它受什么因素的制約？,其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何？,其運(yùn)移通道是什么？,運(yùn)移到何處去？,Migration of oil and natural gas,Section 1 Summarization Section 2 Primary migration Section 3 Secondary migration,Section 1 Summarization,油氣運(yùn)移是指油氣在地下因自然因素所引起的位置遷移(Migration of oil and natural gas is their position migration by the nature factors

2、underground)。,油氣必須經(jīng)過(guò)運(yùn)移才能聚集成為油氣藏，如今看來(lái)好象是一個(gè)勿需證明的簡(jiǎn)單道理。但油氣在地下是否存在運(yùn)移也曾經(jīng)有過(guò)爭(zhēng)論。比如，二十世紀(jì)四十年代，卡里茨基就積極主張石油原地生成說(shuō)，即發(fā)現(xiàn)石油的地方就是石油生成的地方。他認(rèn)為砂巖中的石油是其所含的藻類(lèi)所生成的；甚至認(rèn)為正是因?yàn)樯皫r中生成的石油起潤(rùn)滑作用，才導(dǎo)致背斜的形成。,油氣運(yùn)移是與油氣成因緊密聯(lián)系的。無(wú)論是有機(jī)學(xué)派還是無(wú)機(jī)學(xué)派，都存在油氣運(yùn)移問(wèn)題。 只是不同的油氣成因理論對(duì)油氣運(yùn)移的方式、動(dòng)力、途徑(mode、power、track)等主張各異。 無(wú)機(jī)成因?qū)W派一般認(rèn)為深大斷裂是油氣運(yùn)移的主渠道；而有機(jī)學(xué)派則將連通的孔隙、裂

3、縫、斷層、不整合面視為油氣運(yùn)移的路徑。,油氣運(yùn)移是形成油氣藏的必經(jīng)過(guò)程(necessary course of forming oil and natural gas pool)。 按發(fā)生運(yùn)移的時(shí)間順序，把油氣從細(xì)粒的生油巖向外排出的過(guò)程叫做初次運(yùn)移(The course of oil and natural gas expelled from the granule source rock is primary migration)。 油氣脫離母巖后在儲(chǔ)集巖孔隙系統(tǒng)或其它通道內(nèi)傳輸?shù)倪^(guò)程叫做二次運(yùn)移(secondary migration)。,另外，油氣形成聚集成藏之后，若聚集條件變化而發(fā)生

4、再次運(yùn)移，都稱(chēng)之為二次運(yùn)移（Secondary migration)。按油氣運(yùn)移的方向又可分為側(cè)向運(yùn)移和垂向運(yùn)移，或者順層運(yùn)移和穿層運(yùn)移(along and across migration)。,與油氣成因現(xiàn)代概念相聯(lián)系的油氣運(yùn)移中，在初次運(yùn)移的解釋上仍存在一些困難，因此有人又從砂巖生油的主張去尋求出路，因?yàn)樯皫r中的運(yùn)移解釋上容易被人接受，所以并不否認(rèn)油氣在砂巖中的運(yùn)移。 如韋貝爾（）在對(duì)現(xiàn)代沉積研究后指出，只要條件適合，砂巖和粉砂巖也可含有豐富的有機(jī)物質(zhì)，因此生油巖石與儲(chǔ)油巖石可以復(fù)合一體。,還有安德列耶夫(，1968）認(rèn)為，從沉積物的瀝青含量和成分看，砂質(zhì)沉積較泥質(zhì)沉積更可能是生油的。馬丁

5、（Martin，1969）研究了海灣地區(qū)漸新統(tǒng)弗里歐組后認(rèn)為，該組中的石油母巖就是成為油層的砂巖。帕拉卡斯（Palcas，1972）等對(duì)弗羅里達(dá)州科塔瓦切灣159個(gè)沉積物樣品分析.,他認(rèn)為，砂層平均含瀝青20ppm，泥層含瀝青170ppm；雖然前者含量不多，但只要一小部分轉(zhuǎn)化成石油，就可為油藏提供足夠的油源。按他們的推算，泥巖占沉積巖總體積的一半，泥巖平均含烴約200ppm，其總量相當(dāng)于儲(chǔ)層中石油的60倍；只要泥巖排出3.3ppm到儲(chǔ)層中去即可滿足世界石油的儲(chǔ)量。 所以他們認(rèn)為，砂巖不僅是潛在的儲(chǔ)集巖，在適當(dāng)?shù)臈l件下也是重要的母巖；從砂巖中C19-C32正烷烴奇偶碳分子分布之平滑看，比泥巖中的

6、相應(yīng)成分更接近于石油，可能就是石油中高分子烴的來(lái)源。有些野外觀察似乎也支持砂巖可以生油。,。 得克薩斯州米特列斯油田，以灰色砂巖產(chǎn)油，砂巖上下均為硬石膏和紅色頁(yè)巖。美國(guó)還有一些夾于厚層石膏中的砂巖油藏，石油似乎只能生于砂巖本身。由上可見(jiàn)，砂巖生油確實(shí)存在。但估計(jì)在形成油氣藏中不會(huì)占有多大的份額。因?yàn)槿缟贤茰y(cè)，尚若砂巖生油能對(duì)形成油氣藏具有舉足輕重的作用的話，地下就很少有空圈閉。那樣找油找氣就可簡(jiǎn)化為找圈閉了?？陀^現(xiàn)實(shí)并非如此。看來(lái)泥質(zhì)生油巖的地位是無(wú)可替代的；必須面對(duì)源于泥質(zhì)生油巖的初次運(yùn)移問(wèn)題。,Section 2 Primary migration,初次運(yùn)移問(wèn)題是油氣有機(jī)成因說(shuō)不可分割的組

7、成部分，任何有機(jī)成因理論如果不能同時(shí)解決好油氣初次運(yùn)移問(wèn)題，終將功虧一簣。特別是對(duì)于晚期成油說(shuō)來(lái)說(shuō)，初次運(yùn)移的研究難度相當(dāng)大，因而也是研究較為薄弱的環(huán)節(jié)，以致常常成為不同學(xué)術(shù)派系攻擊的把子。,目前，晚期生油說(shuō)已成為油氣成因理論的主流，要建立與之適應(yīng)的油氣初次運(yùn)移機(jī)理，主要涉及油氣初次運(yùn)移的動(dòng)力因素，初次運(yùn)次中油氣的相態(tài)，以及初次運(yùn)移發(fā)生的時(shí)間等(power factor,oil and natural gas phase, occurring time)。,2.1 The geological background of primary migration,隨著上覆沉積負(fù)荷的不斷增加下伏先期沉

8、積物逐漸被壓實(shí)的現(xiàn)象稱(chēng)為壓實(shí)作用(compaction)。早先引起母巖中的流體（主要是沉積水）向儲(chǔ)集層運(yùn)移的主要因素就是壓實(shí)作用。,The change of porosity in sandstone and shale with depth （from Athy,1930）,壓實(shí)作用的早期，伴隨上覆沉積物負(fù)荷的增加，泥質(zhì)沉積物(clay sediments)中孔隙水順利排出，處于均衡壓實(shí)狀態(tài)，排水效率較高。一般在1,000m以內(nèi)為主要排水階段（深度為500m時(shí)約排出88%），至1,500m（已排出95%的水）排水速率明顯減緩，至2,000m漸趨于穩(wěn)定（至2,500m，98%的水已排出）。,

9、隨著埋藏深度的增加，泥巖排水效率逐漸降低，導(dǎo)致其孔隙流體排出滯后，因而其流體壓力高于靜水壓力。在流體壓力差的作用下，將迫使流體沿壓力梯度降落方向從泥巖流入相鄰的砂巖，以取得壓力均衡。,按晚期成油說(shuō)，石油大量生成的門(mén)限溫度至少要50-60，這在通常地溫梯度下即門(mén)限深度約為1,500m。在地溫梯度較低的地區(qū)，該深度更大。顯然，主要生油時(shí)期超越了主要排水時(shí)期。因此，靠均衡壓實(shí)只能排出少許早期生成的烴，即未成熟油氣(immature oil and natural gas)。,總之，油氣大量生成時(shí)，經(jīng)歷壓實(shí)作用的泥質(zhì)生油巖，泥質(zhì)礦物質(zhì)點(diǎn)的排列已經(jīng)非常緊密，孔徑很小，滲透性極差。這就是油氣初次運(yùn)移所處的

10、環(huán)境。面對(duì)大量油氣生成時(shí)生油巖所處的地質(zhì)環(huán)境，油氣初次運(yùn)移需要解決的主要是兩個(gè)問(wèn)題，一是相態(tài)問(wèn)題，二是通道問(wèn)題,2.2 The phase of primary migration,大量油氣生成時(shí)，在上述初次運(yùn)移的環(huán)境中，烴類(lèi)特別是石油是以什么方式，或者說(shuō)是以什么相態(tài)實(shí)現(xiàn)初次運(yùn)移的呢？石油在初次運(yùn)移過(guò)程中呈現(xiàn)什么相態(tài)，一直是含混不清的。曾經(jīng)提出過(guò)的運(yùn)移方式大致可歸為水溶運(yùn)移說(shuō)(migration of molecular solution in water)和連續(xù)油相運(yùn)移說(shuō)(migration by continuous oil phase)。,2.2.1 Migration by molec

11、ular solution in water,曾經(jīng)提出過(guò)的水介質(zhì)運(yùn)移方式有：,1) 分子溶液或真溶液(molecular or real solution),石油能否以水溶液狀態(tài)運(yùn)移，由于油水基本上是不混溶的而一直評(píng)價(jià)很低。后經(jīng)研究表明，不僅石油中的輕組分有不同程度的溶解性，在高溫下重組分也有一定的可溶性。促使人們要重新評(píng)價(jià)石油的溶解運(yùn)移。,The solubility of hydrocarbon in water （quote from a secondary source Hobson，1975）,The solubility in water changes with temperat

12、ure about two full oils （1，5）and four pulled top oils（6，3，2，4） （from Price，1976）,分子溶解時(shí)，同類(lèi)烴分子中隨烴類(lèi)的分子量的增大溶解度顯著減小，例如，在25的溫度下，烴分子增加一個(gè)碳原子，對(duì)于正烷烴溶解度降低75%，對(duì)于芳香烴也降低70%（麥考里夫，1979）。在423K（150）的高溫下也呈現(xiàn)幾乎同樣的傾向。,石油呈真溶液運(yùn)移還必須解決如何脫溶的問(wèn)題。據(jù)認(rèn)為，溶解于水中的烴類(lèi)運(yùn)移到儲(chǔ)層后，可因溫度、壓力的降低和含鹽度的增加等環(huán)境因素的變化而從溶液中解脫出來(lái)。但烴呈溶解態(tài)的生油巖與所謂脫溶的儲(chǔ)層間溫差、壓差以及含鹽度

13、差別有多大，是正差還是負(fù)差等都是不確定因素，脫溶機(jī)理令人置疑。,2)膠體溶液(colloid solution),化學(xué)上把分散粒子直徑在10-7cm的叫真溶液，把10-5cm的叫乳濁液，而把介于其間的叫膠體溶液。膠體溶液的分散粒子不是分子，而是分子聚合體，有別于真溶液。石油在水中呈膠粒（亦稱(chēng)膠束）狀態(tài)運(yùn)移最早是由貝克（Baker，1959）提出來(lái)的。貝克認(rèn)為，皂膠粒對(duì)烴的溶解有增溶作用。皂是有機(jī)鹽。當(dāng)皂分子達(dá)到一定濃度后就可以在水中形成膠體聚合體，即膠粒(micelle)。,The structure of micelle （from Baker,1959）,The structure of

14、soap micelle clusters about hypothesis of soap migration,？ 如達(dá)不到臨界膠束濃度（CMC）就形不成膠束。為了達(dá)到CMC，25時(shí)就需要500ppm（普賴(lài)斯，1978）。而且隨溫度上升CMC顯著增大，在90時(shí)就需要8,300ppm以上。但地層水中一般只含2-30ppm的增溶劑。,此外，中性膠束的平均直徑為500nm（1nm=10-3m），離子膠束為6.4nm（Baker，1962；1967）。與此相對(duì)，據(jù)欣奇（1978）的資料，通常頁(yè)巖孔隙的直徑平均為1-3nm，另?yè)?jù)亨特（1979）的資料為5-10nm（200m深處的泥巖）。很明顯，中性膠

15、束要通過(guò)生油巖的孔隙是困難的。離子膠束的通過(guò)也不是完全沒(méi)有問(wèn)題。因此，呈膠體溶液運(yùn)移即使有也只是在很局限的范圍。,3)乳溶液(emulsion solution),采油時(shí)的油田水常呈乳濁液(emulsion)，人們由此聯(lián)想而將乳濁液列為石油初次運(yùn)移的相態(tài)?？ㄌ孛谞枺?978）推測(cè)，在高溫下，隨著油水表面張力的接近，可能會(huì)出現(xiàn)各種油水混合的分散相。并且此時(shí)油水兩相間表面張力之低，足以使流體通過(guò)細(xì)小的毛管。,主要生油階段泥質(zhì)巖的孔隙大多小于5m，而天然乳濁液中的油珠直徑，據(jù)吉爾金松等人的資料1-50m。太小的孔隙乳濁液通過(guò)也是有困難的。況且在地層條件下什么因素可以導(dǎo)致乳濁液的形成也不是很清楚。故呈

16、乳濁液運(yùn)移的現(xiàn)實(shí)性令人懷疑。 以水為媒介的運(yùn)移，首先要有使運(yùn)移發(fā)生和所需運(yùn)移量得以滿足之水量的存在。,如上所述，大量石油生成時(shí)壓實(shí)水已無(wú)從利用；泥質(zhì)生油巖中孔隙水非常有限，且在細(xì)小的孔隙中相當(dāng)部分是不能自由流動(dòng)的吸附水（adsorption water)。 以呈真溶液運(yùn)移為例，瓊斯首先在各類(lèi)油田求出儲(chǔ)集巖中實(shí)際的石油量與生油巖中可能存在的水量，接著按溶解運(yùn)移求出石油對(duì)水所需要的最小溶解度，認(rèn)為威里斯頓盆地和洛杉磯盆地的石油量，石油需要對(duì)水的最小溶解度分別為15,000-50,000ppm和100,000ppm。這顯然是不可能達(dá)到的。現(xiàn)測(cè)量到的溶解度，生油巖排出水量體積要大于整個(gè)壓實(shí)作用排出的正

17、常水量，才能滿足一個(gè)盆地已知的原油儲(chǔ)量。這當(dāng)然是違背事實(shí)的。可以說(shuō)，以水為載體的運(yùn)移是困難重重。,2.2.2 Migration by continuous oil phase,大量石油生成時(shí)生油巖的埋藏深度已處于壓實(shí)作用的晚期，泥巖孔隙中所剩下的自由水(free water)已經(jīng)不多了，而且相當(dāng)部分以結(jié)構(gòu)(structure water)水形式存在。,在上述情況下，生油巖中很少有能流動(dòng)的水可資利用。這是前面以水為載體的初次運(yùn)移方式行不通的關(guān)鍵所在。 正因?yàn)樽杂伤牧可俜炊墒股傻氖陀锌赡苓_(dá)到其流動(dòng)的臨界飽和度(critical saturation)，于是在壓力作用下可呈連續(xù)油相排出母巖

18、。,現(xiàn)已知道，在富含有機(jī)質(zhì)的泥巖中，油和有機(jī)質(zhì)可以占據(jù)相當(dāng)部分孔隙空間，并呈簿膜狀蒙蓋著大部分的礦物表面，順層面方向的礦物表面尤其如此，因而使泥巖具有很大的親油性。據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，孔隙完全油濕（oil-wet)所需的最低有機(jī)質(zhì)含量為30%（Byramjce，1967）。在此條件下，油可以像水從水濕(water-wet)巖石中排出那樣從頁(yè)巖中排出。但要達(dá)到這樣的條件對(duì)、型干酪根來(lái)說(shuō)幾乎是不可能的。,需要考慮的問(wèn)題是，母巖中的石油要成為連續(xù)油相必須經(jīng)過(guò)由分散的油滴或油珠到集中的過(guò)程。當(dāng)油珠通過(guò)細(xì)小的毛細(xì)孔道時(shí)將會(huì)遇到很大的阻力(resistance)，即毛細(xì)管壓力(capillary pressure

19、)，,Pp=2cos/rp （孔隙pore中的毛細(xì)管壓力，方向向上） Pt=2cos/rt （喉道throat中的毛細(xì)管壓力，方向向下） 孔喉毛細(xì)管壓力差為：Pc=2cos(1/rt-1/rp) 其中：為油水界面張力 為潤(rùn)濕角 rp 、rt 分別為孔喉半徑 只有得到能克服這一差值的外力油珠才能通過(guò)喉道。這種外力可以是浮力，也可以是各種原因造成的水壓力。,單一的浮力為外力油珠通過(guò)喉道的過(guò)程：a.浮力不足以使油珠變形迫使其進(jìn)入喉道，油珠與周?chē)乃幱谄胶鉅顟B(tài)；b.油珠上浮受到阻力-喉道毛細(xì)管壓力，在浮力作用下油珠變形，上端進(jìn)入喉道；c.浮力繼續(xù)克服阻力，至油珠上下兩端彎液面半徑相等，毛細(xì)管壓力亦相

20、等，油珠借助浮力向上運(yùn)移通過(guò)喉道；d.油珠上端半徑大于下端半徑，此時(shí)上端毛細(xì)管壓力小于下端毛細(xì)管壓力，毛細(xì)管壓力差的方向與浮力一致，油珠迅速由喉道運(yùn)移進(jìn)入上方孔隙。,顯然，喉道越細(xì)小阻力必然越大，逾越也就更加困難。 再則，成油深度上泥質(zhì)巖石的孔隙直徑大多小于5nm ，而油珠的直徑據(jù)韋爾特（Welte）估計(jì)應(yīng)在1-100m之間，微小的孔隙很難允許油珠通過(guò)。此外油相的出現(xiàn)還有個(gè)脫吸附的問(wèn)題。,The connection of porosity and pore diameter in shale(from Welte，1972 modification)1nm=10-9m=10-3m=10A,菲

21、利比（1974）認(rèn)為，只有在成油晚期形成的石油達(dá)到了一定的數(shù)量（比如絕對(duì)含量700ppm）之后，才能解脫有機(jī)質(zhì)的吸附成為單獨(dú)的油相。蒙培爾也認(rèn)為，大規(guī)模的油相運(yùn)移只有當(dāng)有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生了850ppm的可抽提物時(shí)才能開(kāi)始。要求石油在孔隙中要達(dá)到20-30%的臨界飽和度油相才能流動(dòng)，則必須母巖體積的7.5%為有機(jī)質(zhì)并轉(zhuǎn)化為石油（McAuliffe，1970）。在自然界這樣的生油巖罕見(jiàn)。,巴克（1979）提出，石油在結(jié)構(gòu)水最弱的孔隙中心可以形成烴的網(wǎng)絡(luò)。隨著 烴類(lèi)不斷生成，在滿足頁(yè)巖和有機(jī)質(zhì)的吸附能力之后，烴類(lèi)會(huì)形成游離的小油滴在孔隙中心聚集，最后至少部分可以相互連接起來(lái)，形成連續(xù)的所謂孔隙中心網(wǎng)絡(luò)。然后

22、在流體熱膨脹和油氣生成所造成的壓力下被擠出孔隙。,The formation of hydrocarbon network in the middle of pores(from Barker，1979),莫帕爾（1978）認(rèn)為生油巖中的有機(jī)質(zhì)不是均勻分散在礦物基質(zhì)間，而是沿層理面呈簿片狀發(fā)育，有時(shí)有機(jī)質(zhì)如簿氈狀，有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化成一定量的石油的同時(shí)，石油形成連續(xù)的油相進(jìn)行第一次運(yùn)移。,有些人則提出母巖中的殘余有機(jī)質(zhì)（干酪根）可以作為石油運(yùn)移的介質(zhì)。干酪根在水濕頁(yè)巖中形成憎水的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，而由有機(jī)質(zhì)生成的石油就可以沿著這個(gè)有機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)移出去，與水的運(yùn)動(dòng)不發(fā)生任何關(guān)系。這被形象地稱(chēng)之為燭芯假說(shuō)(wick

23、hypothesis)。,。 這一思路早于二十世紀(jì)五十年代末由希爾提出，七十年代受到希考克、菲利普等人的支持。更有積極支持者麥考里夫（1979）曾用掃描電鏡觀察去掉礦物質(zhì)的干酪根，發(fā)現(xiàn)其呈現(xiàn)為立體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；并認(rèn)為含有機(jī)質(zhì)1-6%的頁(yè)巖就能充分發(fā)育這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。麥?zhǔn)瞎浪?，油在有機(jī)質(zhì)中的飽和度達(dá)到2.5-10%時(shí)，就能脫吸附而發(fā)生流動(dòng)。導(dǎo)致油流動(dòng)的壓力差可來(lái)自壓實(shí)作用、油氣生成作用以及流體熱膨脹作用等。網(wǎng)絡(luò)在順層方向的發(fā)育一般是相當(dāng)完整的，而在第三度空間上只有少數(shù)內(nèi)部連接。在生油巖低限（有機(jī)質(zhì)0.5-1%）的頁(yè)巖中不足以形成三維連通網(wǎng)絡(luò)。,擁護(hù)溶解運(yùn)移的普賴(lài)斯（Price，1976）認(rèn)為此種學(xué)說(shuō)

24、不適用于海灣沿岸產(chǎn)油盆地，且多數(shù)頁(yè)巖不足以形成干酪根網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。就連積極推進(jìn)油相運(yùn)移的瓊斯（1978）也認(rèn)為該學(xué)說(shuō)對(duì)有機(jī)質(zhì)含量少的海灣沿岸古近紀(jì)、新近紀(jì)難于解釋。,油的相對(duì)滲透率隨含油飽和度的增高而增大。在壓實(shí)作用達(dá)到大量水已經(jīng)被排走時(shí)，油的滲透率及相對(duì)滲透率為油提供了特別有利的單相運(yùn)移條件（Dickey，1775；Magara，1978a） 。至少要生油母巖中油足夠豐富和充分集中時(shí)，油才呈連續(xù)單相被排泄出來(lái)，這是一種完全可能的設(shè)想。大多數(shù)研究者都接受這個(gè)設(shè)想。,The sketch map of simulation experiment in oil phase migration,2.2.

25、3氣體溶液運(yùn)移 (migration in gas solution),在特定的溫度和壓力條件下，液烴可以溶解于氣體之中。凝析氣田的存在就是證明。索柯洛夫等人（1963）的實(shí)驗(yàn)也表明，在大約二、三米深處的溫壓下，有相當(dāng)數(shù)量的液烴，尤其是烷烴和環(huán)烷烴可溶于CO2、CH4以及其它氣體之中。在壓力很大時(shí)，液烴混合物逆蒸發(fā)的臨界溫度要比其單個(gè)組分低得多。,據(jù)索柯洛夫和儒次等人的研究和估算，在40-80MPa和70-200的較高溫、高壓條件下，109m3天然氣能溶解和攜帶1-8105t輕質(zhì)油。氣體溶液的形成不僅需要一定的溫壓條件，而且還需要數(shù)十倍于液相的氣體。因此，這只能出現(xiàn)在深部。,意大利的Malos

26、sa凝析氣田產(chǎn)層深6,100m，壓力105MPa，溫度153。據(jù)推測(cè)在這樣的條件下，直到C13的液烴都可溶解在氣體之中。困難在于氣體通過(guò)含水孔隙時(shí)同樣要遇到毛細(xì)管壓力的阻礙；氣體溶液所能運(yùn)移的石油組分是很有限的；再說(shuō)油藏中并非總有巨量的氣體。,綜觀上述石油初次運(yùn)移的各種相態(tài)，從各含油盆地已經(jīng)聚集起來(lái)的石油考慮，只有連續(xù)油相運(yùn)移才能與其成分和數(shù)量達(dá)成一致。因而似乎擁護(hù)連續(xù)油相運(yùn)移者亦占據(jù)主流。然而，任何想把某一機(jī)制視為唯一和萬(wàn)能的，都將違背自然界的現(xiàn)實(shí)。隨時(shí)間和條件的變化不同機(jī)制將有機(jī)而諧調(diào)地發(fā)揮其作用，有些細(xì)節(jié)研究難度較大，要完全弄清楚還有待時(shí)日。必須明確，石油是成分十分復(fù)雜的有機(jī)混合物，它的

27、每一組分未必都要遵循統(tǒng)一的運(yùn)移模式從母巖析出。,2.3 Phases of primary migration for natural gas,天然氣能溶于水，在石油中的溶解度很大。因此地層中的孔隙水和石油都可作為天然氣運(yùn)移的載體。天然氣也可呈獨(dú)立相態(tài)運(yùn)移（including molecular diffusion、air bubble and continuous gas phase）。,2.3.1 Water-soluble gas phase,天然氣在水中的溶解性已在第一章討論過(guò)，簡(jiǎn)略歸納如下： 1) 氣態(tài)烴在水中的溶解度比石油大得多，且隨碳數(shù)增加而減小。 2) 壓力對(duì)天然氣的溶解度有明

28、顯影響，溶解度隨壓力增加而增大。,The table about solubility of hydrocarbon increases with C number decrease in water（from McAuliffe etc.,1963-1978）,4) 氣態(tài)烴在水中的溶解度隨含鹽度增加而減小。 5) 水中溶有CO2時(shí)，對(duì)氣態(tài)烴，特別是CH4有明顯的增溶作用。,3) 溫度對(duì)氣態(tài)烴溶解度的影響較為復(fù)雜，在溫度較低（75）時(shí)，溶解度隨溫度上升而減??；在較高溫度（75）時(shí)，溶解度隨溫度上升而增大。,壓力對(duì)天然氣增溶作用顯著，在埋深較大的地層水中，特別是異常高壓帶及其下的地層水中，常有豐

29、富的高壓水溶氣資源。天然氣呈水溶液狀態(tài)運(yùn)移依據(jù)充分，因而廣為人們所接受。但這并非唯一相態(tài)。,2.3.2 Oil-soluble gas phase,天然氣在石油中的溶解度極大，特別是高壓油層中1m3原油可以溶解數(shù)百乃至上千米3以上的天然氣。因此，天然氣與石油一起形成時(shí)，常呈油溶氣相進(jìn)行運(yùn)移。大量天然氣加入可以使石油密度減小，粘度降低，大大增加石油的流動(dòng)性和運(yùn)移能力。,2.3.3 Independence gas phase,1) Air bubble 以氣泡運(yùn)移僅限于表層沉積物中，湖泊、海洋沉積物和氣泉中都可以看到這種現(xiàn)象。當(dāng)沉積物孔隙水中聚集的天然氣壓力達(dá)到或超過(guò)上覆水柱的壓力時(shí)，即可呈氣泡

30、向上運(yùn)移。顯然，氣泡運(yùn)移主要是早期生物成因氣。,2) Molecular diffusion 天然氣分子擴(kuò)散是建立在天然氣濃度差基礎(chǔ)上的，當(dāng)母巖中生成的天然氣達(dá)到一定數(shù)量，使母巖系統(tǒng)內(nèi)外達(dá)到一定的濃度差時(shí)，分子擴(kuò)散就會(huì)發(fā)生。分子擴(kuò)散的強(qiáng)度除濃度差這一基本因素外，還與擴(kuò)散介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。由氣源巖與砂巖儲(chǔ)集層（即砂、頁(yè)巖）簿互層組成的巖性組合擴(kuò)散作用最為明顯。,據(jù)D.Lcythacuscr（1980-1982）對(duì)格陵蘭西部?jī)煽趲r心井的輕烴地球化學(xué)研究表明，氣態(tài)烴以擴(kuò)散方式進(jìn)行的初次運(yùn)移是一個(gè)很有效的過(guò)程。C1-C7烷烴的有效擴(kuò)散系數(shù)（D值）約為10-6-10-9cm2/s（表）。擴(kuò)散系數(shù)與輕烴的碳

31、原子數(shù)呈指數(shù)關(guān)系 。據(jù)D.Lcythacuscr的推算，200m厚的氣源巖，通過(guò)1,000km2面積進(jìn)行擴(kuò)散，在2106a內(nèi)累積的擴(kuò)散量足以形成象荷蘭格羅寧根和加拿大奇?zhèn)柲菢拥拇髿馓铩?Diffusion coefficient of light hydrocarbon across shale saturated by water,The graph about effective diffusion coefficient and C atomicity of hydrocarbon molecule of light n-alkyl（from D.Leythacuser,1982,tr

32、ue data from 1980）,通過(guò)擴(kuò)散運(yùn)移出的氣體成分與源巖中氣體成分有明顯的差異。泥巖中的氣體成分C1約占50%，而運(yùn)移到相鄰砂巖中的氣體C1占80-90%（Vander Weide,1977；Hinch,1978）。,3) Continuous gas phase 成巖早期形成的生物成因氣，由于埋藏較淺，以氣泡方式運(yùn)移到達(dá)沉積物表層后，大多向水體中或大氣中逸散，難于形成連續(xù)的氣相。隨著埋藏深度的增加，繼續(xù)生成的生物成因氣及其后的熱解成因氣，在數(shù)量超過(guò)孔隙水的溶解限度時(shí)，即可出現(xiàn)連續(xù)的游離氣相。,連續(xù)氣相運(yùn)移主要出現(xiàn)在成油期后的成氣階段。此時(shí)一方面除干酪根熱解生氣外，成油階段先期生成

33、的液態(tài)烴亦將熱裂解形成天然氣，故該階段形成的天然氣量大；另一方面，由于壓實(shí)作用孔隙水尤其是自由水減少，同時(shí)熱裂解作用又使液態(tài)石油減少，亦即天然氣運(yùn)移可資利用的載體減少，促成連續(xù)氣相運(yùn)移成為天然氣運(yùn)移的主要相態(tài)。,綜上所述，天然氣運(yùn)移的相態(tài)是多種多樣的，各種相態(tài)的天然氣運(yùn)移都可以有一定的效果。這與石油須在主成油階段后才開(kāi)始運(yùn)移，且以連續(xù)油相運(yùn)移為主要運(yùn)移相態(tài)有著明顯的差別。這種差別是造成天然氣在分布上與石油既有聯(lián)系又有明顯差異的重要原因之一。但就形成聚集的天然氣來(lái)說(shuō)，還是應(yīng)以連續(xù)氣相運(yùn)移起主導(dǎo)作用。,綜觀前述，油氣初 次運(yùn)移的相態(tài)不是一個(gè)孤立的問(wèn)題，必須結(jié)合成烴演化階段、相應(yīng)的壓實(shí)程度、水的豐度

34、、增溶因素，以及溫度壓力等物理化學(xué)條件的變化通盤(pán)考慮。,實(shí)際上無(wú)論以什么相態(tài)、什么方式運(yùn)移，客觀上都存在大量油氣要從母巖運(yùn)移出來(lái)與運(yùn)移通道狹小的矛盾。目前對(duì)解決這一矛盾較為流行的思路是異常高壓導(dǎo)致生油巖產(chǎn)生微裂縫，為油氣初次運(yùn)移提供通道(Abnormal high pressure leads source rocks to produce microfracturing that provides chunnels for oil and natural gas)。,2.4 Factors bringing primary migration,2.4.1 Non-equilibrium co

35、mpaction and abnormal formation high pressure 查普曼（Chapman，1972）首先提出，石油大量生成與流體大量排出在時(shí)間上的矛盾可以通過(guò)泥巖的非均衡壓實(shí)作用得到調(diào)節(jié)。 均衡壓實(shí)作用一方面需要負(fù)荷壓力，另一方面還需要相應(yīng)的流體排出 ；這樣才能使流體壓力與靜水壓力取得平衡。,但對(duì)于較厚（查普曼認(rèn)為應(yīng)大于60m）的泥巖而言，由于泥巖層頂?shù)赘浇潘谙?，先行壓?shí)，致使泥巖層中部的水排出不暢，以致在負(fù)荷壓力下內(nèi)部的流體不能及時(shí)排出；因而保持了偏高的孔隙率，呈現(xiàn)為欠壓實(shí)狀態(tài)；對(duì)整個(gè)泥巖層來(lái)說(shuō)則處于非均衡壓實(shí)狀態(tài)。貯存在泥巖層中部孔隙中的流體要承擔(dān)較大的負(fù)荷壓

36、力，即除靜水壓力外還要分擔(dān)部分靜巖壓力，于是泥巖層中部流體壓力就出現(xiàn)異常高壓。,The distribution graph of porosity、fluid pressure、salinity of hole water in shale between sand and shale,2.4.2 Mechanism of strengthening abnormal high pressure 1) Thermodynamic function 隨著溫度的升高，特別是進(jìn)入生油門(mén)限以后，泥巖中的有機(jī)質(zhì)將受熱降解產(chǎn)出大量液態(tài)和氣態(tài)產(chǎn)物。這一過(guò)程本身就是導(dǎo)致流體體積和壓力增加的因素，從而產(chǎn)生排出

37、的潛勢(shì)。按照蒙培爾（Momper，1978）的估計(jì)，有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)出的液態(tài)物質(zhì)占原始有機(jī)質(zhì)體積的25%，產(chǎn)出氣態(tài)物質(zhì)的體積則遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此數(shù)。這些產(chǎn)物尤其是氣體，具有很大的熱膨脹系數(shù)，在溫度繼續(xù)增加時(shí)將進(jìn)一步發(fā)生體積和壓力的增長(zhǎng)。,隨著深度的增加，泥巖中的流體受熱膨脹，體積增大；同時(shí)礦物顆粒亦受熱膨脹，產(chǎn)生更大的孔隙空間。但它們的膨脹系數(shù)是不同的。據(jù)布瑞德萊（Bradley）的資料，在增溫時(shí)純水和鹽水的體積增長(zhǎng)分別為巖石孔隙容積增長(zhǎng)的40倍和80倍；油和氣更高，分別為200倍和800倍。據(jù)保守?cái)?shù)據(jù)，石英的熱膨脹為水的1/15（據(jù)Skinner，1966），以此作為粘土熱膨脹（不易測(cè)得）的近似值計(jì)，如

38、果水與巖石顆粒的體積比大于1:15（相當(dāng)于孔隙率為6%），那么水的膨脹就可超過(guò)巖石顆粒的膨脹。,純水在地表的比容為1，當(dāng)埋深到5,000m深處時(shí)，按25/km的地溫梯度計(jì)，則比容將增至1.05 ，即體積要增加5%。實(shí)際上，由于地下水常是含鹽的，生油巖中并伴有油氣，且地溫梯度常大于該值，所以體積的增長(zhǎng)遠(yuǎn)不止此數(shù)。由熱膨脹而多出的這部分孔隙流體，在流體傳輸條件好時(shí)必將及時(shí)向外排出；在流體傳導(dǎo)條件不暢時(shí)，則將轉(zhuǎn)化為異常高壓，推遲排出。,2) Dehydration of clay,隨著埋藏的加深，泥巖不僅發(fā)生機(jī)械壓實(shí)，而且其粘土礦物還要發(fā)生成巖變化。泥巖中常見(jiàn)的粘土礦物主要是蒙脫石、伊利石和高嶺石。

39、海相條件大多以蒙脫石和伊利石占優(yōu)勢(shì)。泥巖中的粘土礦物顆粒由若干粘土單層組（結(jié)晶）所組成。,Diagenetic change about Compaction and dehydration of smectitic clays,The relation of smectite change in compaction course and hydrocarbon formation and ejectment 1-脫水變化；2-烴類(lèi)的主要生成和可能排出階段；3-混合黏土；4-伊利石；5-蒙脫石,據(jù)沃納（Warner，1964）計(jì)算，蒙脫石、伊利石和高嶺石的比表面積分別為800、90和15cm

40、2/g，而蒙脫石的內(nèi)表面積遠(yuǎn)大于外表面積(分別為700和100cm2/g)。這就決定了蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化為一脫水過(guò)程。,對(duì)于粘土成巖脫水階段的劃分不盡統(tǒng)一，但都承認(rèn)在埋藏晚期還有機(jī)會(huì)形成脫水高潮。這正是油氣初次運(yùn)移與粘土成巖作用的結(jié)合點(diǎn)。據(jù)佩里和豪爾（Perry and Hower，1972）對(duì)海灣地區(qū)淺層粘土的研究，從未見(jiàn)到單純的蒙脫石相，蒙脫石總是與伊利石組成不同比例的混合層，通常蒙脫石占70%以上。他們將脫水分為四段 ：,The stages partition of clays diagenism dehydration (from Perry and Hower,1972),假若淺處

41、蒙脫石含量占混合層的75%，經(jīng)晚期脫水后還有20%殘留，那么整個(gè)成巖轉(zhuǎn)化中將有55%的蒙脫石釋放出層間水。如果某沉積物含有80%的粘土級(jí)（5m）礦物，其中75%為混合層；又知蒙脫石含有二層層間水時(shí)（經(jīng)第階段脫水之后剩余的），水的重量約占其20%，該水將在晚期全部脫出；這樣，沉積物脫出的層間水總量應(yīng)為：180%75%55%20%，即為沉積物原重量（除去孔隙水）的6.6%。以巖石的密度為2.5g/cm3計(jì)，釋放出的層間水量為：2.56.6%,即為沉積物原始體積的16.5%。,總之，在埋藏的晚期由于粘土礦物的成巖轉(zhuǎn)化，將有占被壓實(shí)沉積物體積約10-15%（據(jù)J.F.Burst）的水從粘土礦物層間釋放

42、到孔隙空間中成為自由水。它們?cè)谪?fù)荷壓力下勢(shì)必要向外排出。 鮑爾和伯斯特分別提出層間水的密度為1.4和1.5g/cm3，比孔隙中的自由水密度大。因而脫出后必將發(fā)生體積膨脹。果真如此的話，就有可能助長(zhǎng)異常高壓，并直接促進(jìn)運(yùn)移。,綜上所述，油氣生成、粘土脫水、水熱膨脹，都與溫度有關(guān)。其共同點(diǎn)是：都有增加孔隙流體體積和壓力的潛勢(shì)。斯塔爾斯基（.，1970）認(rèn)為，這種壓力一旦超過(guò)巖石的機(jī)械阻抗便可形成微裂縫。這時(shí)，流體將循之逸出；直到壓力減小到使微裂縫重新閉合。通過(guò)微裂縫這樣反復(fù)張合，烴類(lèi)就不斷從其母巖中析出。蒂索曾用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了微裂縫發(fā)生的可能性。這種機(jī)制對(duì)碳酸鹽生油巖可能更有意義。,溫度的升高從許多方

43、面促進(jìn)油氣初次運(yùn)移。除上所述之外，溫度還有助于解脫被吸附的烴類(lèi)；有助于降低流體粘度；有助于降低油水間界面張力；在主要深度范圍內(nèi)還有助于氣烴的溶解；以及有助于烴在水中的溶解等。,粘土礦物層間水的排出對(duì)油氣初次運(yùn)移還有如下有利之處： 這種再生的孔隙水礦化度低，具有較高溶解烴的能力（,1971）； 層間水脫出后顆粒體積減小，可改善孔、滲性能，便于流體排出（Cordell，1972）； 蒙脫石轉(zhuǎn)化為伊利石降低了對(duì)有機(jī)質(zhì)的吸附能力（Grim，1953）。,引起油氣初次運(yùn)移的因素很多，但以壓實(shí)作用，尤其是壓實(shí)過(guò)程中出現(xiàn)的非均衡壓實(shí)最為重要；對(duì)碳酸鹽生油巖可能壓溶作用是引起初次運(yùn)移的主要因素；當(dāng)生油巖埋藏到

44、較大的深度時(shí)，溫度可能成為另一重要因素。其它因素都可能只有局限或局部的意義。 非均衡壓實(shí)對(duì)初次運(yùn)移的影響在于使流體的排出延緩。如果流體的排出正好被推遲到主要生油時(shí)期，則將對(duì)初次運(yùn)移起積極作用。,Relations curve of porosity-depth in shale 阿賽的曲線據(jù)古生代頁(yè)巖繪制，可代表均衡壓實(shí)，迪更生的曲線據(jù) 古近系、新近系泥巖繪制，可代表非均衡壓實(shí),水延緩排出的附加效果是，使更多的水有較長(zhǎng)時(shí)間處于高溫高壓條件下，這將有利于油氣在水中的溶解。,就目前所知，盡管古生代盆地也有異常高壓出現(xiàn)，但異常高壓主要出現(xiàn)在古近系、新近系沉積盆地。非均衡壓實(shí)是形成異常高壓的前奏；非均

45、衡壓實(shí)也為繼后的成烴增壓、水熱增壓和粘土脫水增壓奠定了基礎(chǔ)。微裂縫的產(chǎn)生可能還有其它因素（如構(gòu)造活動(dòng)），但無(wú)疑異常高壓對(duì)微裂縫的形成和發(fā)育起重要作用。而微裂縫對(duì)油氣初次運(yùn)移的促進(jìn)作用更重要。,2.5 Efficiency, time and distance about primary migration,2.5.1 Amounts and quality of hydrocarbon- efficiency of primary migration,在大多數(shù)情況下，初次運(yùn)移的排烴量一般很低，大概5-10%。個(gè)別情況可以多些。據(jù)亨特的估算，儲(chǔ)層中的烴量占不到母巖中烴量的1%。也就是說(shuō)，如果將損

46、失到其它地方去的烴考慮進(jìn)去，那么從母巖中初次運(yùn)移出來(lái)的烴量最多只占生成烴類(lèi)總量的百分之幾，一般不會(huì)超過(guò)10%?？梢?jiàn)運(yùn)移效率是非常低的。,石油從母巖中運(yùn)移出來(lái)的前后，在質(zhì)量上也有所變化。由于母巖中各種物質(zhì)運(yùn)移出來(lái)的速度不同，將引起類(lèi)似于混合物色層效應(yīng)的分異現(xiàn)象。烷烴被有機(jī)質(zhì)和礦物表面吸附的程度比芳烴弱，更比O、S、N化合物弱，因此將優(yōu)先析出，因此石油的化合物組成一般是飽和烴含量芳香烴非烴（O、S、N化合物）。一般母巖抽提物以含大量O、S、N化合物為特征，而石油是以含大量飽和烴和芳烴為特征。二者差異明顯。,據(jù)目前研究，低熟油主要是木質(zhì)體、樹(shù)脂體、細(xì)菌改造的陸源有機(jī)物質(zhì)、藻類(lèi)和高等植物、生物類(lèi)脂物及

47、高硫大分子等不同原始母質(zhì)的早期生烴機(jī)制形成。其生油門(mén)限Ro為0.3%-0.35%，生油高峰Ro=0.35%-0.7%。中、淺埋藏（2,500m），與低熟油生成相關(guān)的過(guò)?？紫读黧w壓力帶的形成，有利于低熟油初次運(yùn)移的發(fā)生。,2.5.2 Stages of compaction and liquid expulsion -time of primary migration,隨著埋藏的加深，壓實(shí)程度增強(qiáng)，泥巖密度變大，孔隙率（及含水量）減小。海德伯格（1930）首先按孔隙率將泥巖壓實(shí)劃分為四個(gè)階段：機(jī)械重排階段-孔隙率90-75%；脫水階段-孔隙率75-35%；機(jī)械變形階段-孔隙率35-10%；重結(jié)晶

48、階段-孔隙率10%。,井波和夫和星野一男（1977）按泥質(zhì)沉積物的物理狀態(tài)將其成巖過(guò)程劃分為三個(gè)階段：粘性壓實(shí)階段孔隙率80-30%；塑性壓實(shí)階段孔隙率30-10%；彈性壓實(shí)階段10%。 青柳宏一和淺川忠又主張將上述三個(gè)階段易名為早期壓實(shí)階段、晚期壓實(shí)階段和重結(jié)晶階段。,早期壓實(shí)階段顆粒很少接觸，沉積物呈粘性流動(dòng)，主要成巖因素是壓實(shí)下的顆粒重排，孔隙率80-30%，有大量的水被逐出。 晚期壓實(shí)階段顆粒接觸增強(qiáng)，沉積物呈塑性固體特征，主要成巖因素為壓實(shí)、固化和礦物轉(zhuǎn)化，孔隙率30-10%，有較少的孔隙水和礦物層間水被擠出。 重結(jié)晶階段顆?；ハ嘟淮?，自生礦物質(zhì)形成，孔隙被充填，從而形成堅(jiān)固格架，主

49、要成巖因素是膠結(jié)和礦物轉(zhuǎn)化，壓實(shí)作用微弱，孔隙率10%，所剩之水不易排出，幾乎長(zhǎng)期被封存。,青柳和淺川認(rèn)為，在早期壓實(shí)階段石油尚未成熟，而重結(jié)晶階段石油難以排出，所以最重要的初次運(yùn)移發(fā)生在晚期壓實(shí)階段。,顯然，基于油氣成因的現(xiàn)代概念，石油初次運(yùn)移只能出現(xiàn)在達(dá)到生油門(mén)限之后?；\統(tǒng)地說(shuō)，天然氣的初次運(yùn)移出現(xiàn)比石油要早。 此外，對(duì)石油的初次運(yùn)移還應(yīng)考慮到未熟-低熟石油運(yùn)移的可能性，這可能與有機(jī)質(zhì)類(lèi)型有關(guān)；只要有相當(dāng)數(shù)量的未熟-低熟石油形成，在早期壓實(shí)階段尤其是該階段后期，就應(yīng)有相應(yīng)的石油初次運(yùn)移。,2.5.3 Effective expulsion hydrocarbon thickness of

50、source rocksthe distance of primary migration,由于厚層泥巖的中間部分是欠壓實(shí)的，其所封存的烴未及時(shí)排出，所以產(chǎn)生了生油巖有效厚度問(wèn)題。蒂索根據(jù)對(duì)阿爾及利亞泥盆系泥質(zhì)母巖抽提物的含量及組成的分析發(fā)現(xiàn)，在靠近儲(chǔ)層生油巖的10m左右厚度范圍，輕的、易流動(dòng)的成分（如烴類(lèi)）向儲(chǔ)層方向減少；而重的、不易流動(dòng)的成分向相反方向增多的現(xiàn)象（表）。,The relation of content and component of extract matter in source rocks and distance to border upon reservoir i

51、n Devonian，Algeria,這表明生油巖的初次運(yùn)移排烴，是距離儲(chǔ)層越近的地方越優(yōu)先而有效。因此，有些研究者認(rèn)為，巨厚的生油巖只有頂、底各二、三十米才是有效的。然而，異常高壓終歸是要釋放的，只是遲早而已。被封存在泥巖中部的流體，在漫長(zhǎng)的地史中總要逐步替補(bǔ)泥巖頂?shù)着懦隽黧w的位置，只是生油層越厚，這個(gè)替補(bǔ)過(guò)程越緩慢。 鑒于初次運(yùn)移明顯主要是垂向運(yùn)移，特別是以微裂縫作為主要運(yùn)移通道的情況下更是如此，所以特殊情況下，初次運(yùn)移的距離最大極限就是生油層厚度,前面提及，生油巖中平行層面方向干酪根分布的連續(xù)性要好些，按理油氣側(cè)向初次運(yùn)移阻力應(yīng)該小些，運(yùn)移距離也理應(yīng)長(zhǎng)些。但目前尚未見(jiàn)到這方面的資料。側(cè)向

52、初次運(yùn)移主要發(fā)生在盆地邊緣、盆地內(nèi)橫向巖性變化相變帶以及生油層被斷層切割部位。由于生油巖滲透性所限，估計(jì)油氣側(cè)向初次運(yùn)移距離也不會(huì)很遠(yuǎn)。,2.5.4 The relation of primary migration of oil & natural gas and distribution of sands,油氣初次運(yùn)移的方向是指向儲(chǔ)集巖的，因此儲(chǔ)集巖（如砂巖）的分布必然對(duì)初次運(yùn)移有一定的影響。 據(jù)美國(guó)7,241個(gè)砂巖儲(chǔ)集層的統(tǒng)計(jì)，可采儲(chǔ)量與砂巖厚度的平方成正比（Curtis等，1960）。這表明砂巖（儲(chǔ)集層）與頁(yè)巖（生油層）的接觸面積（不是砂巖體積）是控制儲(chǔ)量的一個(gè)重要因素。接觸面積越大，

53、頁(yè)巖向砂巖的排流效率就越高。,但就整個(gè)沉積剖面而言，砂巖儲(chǔ)集層也并非越多越厚越好。剖面中生、儲(chǔ)層分布上最好有適當(dāng)?shù)拇钆?，以保證既有充足的烴源供給，又有較好的排流效率。美國(guó)7,241個(gè)砂巖的單層厚度平均約為12m。真炳欽次認(rèn)為，生油巖的理想厚度平均約為30m。如前所述，泥巖單層厚度過(guò)大，其中間部分的流體不易排出，從整體上會(huì)降低生油巖的排烴效率。真炳欽次根據(jù)一些統(tǒng)計(jì)資料概括得出，有利含油地區(qū)，剖面中砂巖的含量百分?jǐn)?shù)大致在20-60%，中值為30-40%,2.5.5 The meaning of reversion in the section of C烴/C有機(jī)碳,C烴/C有機(jī)碳是評(píng)價(jià)生油巖的重要

54、指標(biāo)之一，是代表有機(jī)質(zhì)成烴轉(zhuǎn)化的指標(biāo)。該比值應(yīng)該隨深度增加而增大。但如果烴在某個(gè)深度間段內(nèi)發(fā)生過(guò)初次運(yùn)移，那么該比值不是減小就是相對(duì)不變。下圖是科德?tīng)枔?jù)菲利比資料改繪的有關(guān)洛杉磯盆地?zé)N含量及C烴/C有機(jī)碳隨深度變化的情況。,Depth changes of hydrocarbon content and hydrocarbon/organic carbon in basin of L.A (from Codell,1972) boiling point of hydrocarbon325,由此可見(jiàn)，利用這一比值可以判斷初次運(yùn)移開(kāi)始和結(jié)束的深度。過(guò)去我們習(xí)慣于把該指標(biāo)高作為可能生油巖的標(biāo)志。但若

55、考慮到初次運(yùn)移的因素，就必須結(jié)合上下層位的情況加以分析?？磥?lái)做這種考慮是非常必要的。C烴/C有機(jī)碳隨深度加大而出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)時(shí)，表示發(fā)生了初次運(yùn)移。如果地層流體壓力也同時(shí)顯示出相應(yīng)的異常，那就更證明了上述推斷是可信的。,Primary migration in relation to porosity and Ch/Co of certain wells section with depth change in Nigeria、Niger delta(from Tenta,1977),Section 3 Secondary Migration,油氣的二次運(yùn)移是指油氣自源巖中排出并進(jìn)入鄰近運(yùn)載層（帶）

56、以后沿儲(chǔ)層、斷層、裂隙、不整合面等通道的運(yùn)移。 廣義的二次運(yùn)移泛指油氣脫離母巖后所發(fā)生的一切運(yùn)移，包括聚集起來(lái)的油氣由于外界條件的變化所引起的再運(yùn)移。,油氣經(jīng)初次運(yùn)移進(jìn)入儲(chǔ)集層后，尚需經(jīng)二次運(yùn)移進(jìn)入圈閉才能聚集起來(lái)形成油氣藏?？梢?jiàn)二次運(yùn)移與油氣的聚集密切相關(guān)。因此，了解油氣二次運(yùn)移和聚集對(duì)指導(dǎo)油氣的調(diào)查和勘探具有實(shí)際意義。,二次運(yùn)移是初次運(yùn)移的接續(xù)，二次運(yùn)移的傳導(dǎo)層(transmitted beds)主要是結(jié)構(gòu)較粗的砂巖或其它孔隙性巖層。二次運(yùn)移條件與初次運(yùn)移有很大差異，其影響因素也相對(duì)要簡(jiǎn)單些。,如果說(shuō)油氣初次運(yùn)移的相態(tài)尚有較多爭(zhēng)論的話，那末對(duì)二次運(yùn)移相態(tài)的認(rèn)識(shí)已趨于一致。一般認(rèn)為，以連續(xù)烴

57、相運(yùn)移是油氣二次運(yùn)移的主要相態(tài)。其中包括天然氣的油溶氣相運(yùn)移和輕質(zhì)油或凝析油的氣體溶液運(yùn)移。,3.1 Resistance of secondary migration,油氣二次運(yùn)移中最主要和最普遍的阻力就是毛細(xì)管壓力(capillary pressure)。 在兩種不相混溶的流體介面上，任何一點(diǎn)都有使其各自的體積收縮成為具有最小面積的趨勢(shì)。如果在相接觸的兩種流體彎曲介面的相鄰兩點(diǎn)上測(cè)量其各自所受的壓力，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們所承受的壓力是不同的，這種壓力差就是所謂毛細(xì)管壓力。,毛管壓力是水潤(rùn)濕系統(tǒng)（儲(chǔ)集層孔隙大多為水潤(rùn)濕系統(tǒng)）的毛管中油水（或氣水）界面上所產(chǎn)生的指向油（或氣）方向的壓力（圖）。 毛細(xì)管

58、壓力用下式表示： Pc=2cos/rc 式中 Pc-毛細(xì)管壓力（Pa或Mpa）；-油水（或氣水）界面張力（dyn/cm）；-潤(rùn)濕角，界面與管壁間的夾角表示（度）；rc-毛管半徑，相當(dāng)于孔喉半徑cm）。,Resistance of secondary migration(from Purcell,1949),在儲(chǔ)集層孔隙系統(tǒng)中，作為非潤(rùn)濕流體的油、氣要擠入水（潤(rùn)濕流體）所飽和的毛細(xì)管中，就需要有外力來(lái)克服毛管壓力，這個(gè)外力通常稱(chēng)之為排替壓力(displacement pressure)（Pd）。簡(jiǎn)言之，排替壓力就是油氣排出毛細(xì)管中的水所需要的力。只有排替壓力大于毛管壓力時(shí)，油氣才能擠入水所占據(jù)的

59、孔道。,巖石的孔隙系統(tǒng)，其形態(tài)和結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，并非圓形直管狀。當(dāng)油氣從大孔隙進(jìn)入小孔隙，或者穿越孔隙喉道時(shí)將在油（或氣）柱兩端形成毛管壓力差（Pc），其公式如下： Pc=2cos/rc-2cos/rp =2cos(1/rc-1/rp),式中rc為小孔隙或孔喉半徑；rp為大孔隙半徑?？讖皆叫?，油氣擠入所需的排替壓力就越大；而界面張力及界面彎曲程度越小，所需排替壓力越小。界面張力受溫度和壓力的影響比較復(fù)雜，特別是壓力對(duì)其影響較大。油水和氣水的界面張力都隨溫度的升高有所降低，但不顯著。,3.2 Drive of secondary migration-buoyancy,很早以前人們就開(kāi)始注意到，在天然油氣聚集中，總是最輕的天然氣占據(jù)圈閉的上部，油居中間，水沉在下面。這種按比重差出現(xiàn)分異的現(xiàn)象，人們將浮力作為油氣在儲(chǔ)集層中進(jìn)行運(yùn)移的一種重要?jiǎng)恿σ蛩亍?浮力是二次運(yùn)移中的主要驅(qū)動(dòng)力 物理學(xué)上對(duì)浮力的定義是物體所排開(kāi)液體的重量。油氣地質(zhì)學(xué)中所謂的浮力