油气运移规律课件.ppt

油气在地下的聚集是动态的，它受什么因素的制约？ 其运动状态如何？ 其运移通道是什么？ 运移到何处去？Migration of oil and natural gas油气在地下的聚集是动态的，其运动状态如何？ 其运移通道是什么Section 1  Summarization Section 2  Primary migrationSection 3  Secondary  migrationSection 1  SummarizationSection 1 Summarization           油气运移是指油气在地下因自然因素所油气运移是指油气在地下因自然因素所引起的位置迁移引起的位置迁移(Migration of oil and natural gas is their position migration by the nature factors underground) Section 1 Summarization         油气必须经过运移才能聚集成为油气油气必须经过运移才能聚集成为油气藏藏，，如今看来好象是一个勿需证明的简单如今看来好象是一个勿需证明的简单道理。

但油气在地下是否存在运移也曾经道理但油气在地下是否存在运移也曾经有过争论比如，二十世纪四十年代，卡有过争论比如，二十世纪四十年代，卡里茨基就积极主张石油原地生成说，即发里茨基就积极主张石油原地生成说，即发现石油的地方就是石油生成的地方他认现石油的地方就是石油生成的地方他认为砂岩中的石油是其所含的藻类所生成的；为砂岩中的石油是其所含的藻类所生成的；甚至认为正是因为砂岩中生成的石油起润甚至认为正是因为砂岩中生成的石油起润滑作用，才导致背斜的形成滑作用，才导致背斜的形成          油气必须经过运移才能聚集成为油气藏，如今看来好象       油气运移是与油气成因紧密联系的无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只是不同的油气成因理论对油气运移的方式、动力、途径方式、动力、途径(mode、、power、、track)等等主张各异主张各异    无机成因学派一般认为深大断裂是油气运无机成因学派一般认为深大断裂是油气运移的主渠道；而有机学派则将连通的孔隙、移的主渠道；而有机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。

裂缝、断层、不整合面视为油气运移的路径       油气运移是与油气成因紧密联系的无论是有机学派     油气运移是形成油气藏的必经过程油气运移是形成油气藏的必经过程(necessary course of forming oil and natural gas pool)按发生运移的时间顺序，按发生运移的时间顺序，把油气从细粒把油气从细粒的生油岩向外排出的过程叫做的生油岩向外排出的过程叫做初次运移初次运移(The course of oil and natural gas expelled from the granule source rock is primary migration)油气脱离母岩后在储集岩孔隙系统或其油气脱离母岩后在储集岩孔隙系统或其它通道内传输的过程叫做它通道内传输的过程叫做二次运移二次运移(secondary migration)     油气运移是形成油气藏的必经过程(necessary另外，油气形成聚集成藏之后，另外，油气形成聚集成藏之后，若聚集条件变化而发生再次运移，若聚集条件变化而发生再次运移，都称之为二次运移（都称之为二次运移（Secondary migration)。

按油气运移的方向按油气运移的方向又可分为又可分为侧向运移和垂向运移，侧向运移和垂向运移，或者顺层运移和穿层运移或者顺层运移和穿层运移(along and across migration)另外，油气形成聚集成藏之后，若聚集条件变化而发生再次运移，都 与油气成因现代概念相联系的油气运移与油气成因现代概念相联系的油气运移中，在初次运移的解释上仍存在一些困难，中，在初次运移的解释上仍存在一些困难，因此有人又从砂岩生油的主张去寻求出路，因此有人又从砂岩生油的主张去寻求出路，因为砂岩中的运移解释上容易被人接受，所因为砂岩中的运移解释上容易被人接受，所以并不否认油气在砂岩中的运移以并不否认油气在砂岩中的运移 如韦贝尔（如韦贝尔（ВеберВебер）在对现代沉积）在对现代沉积研究后指出，只要条件适合，砂岩和粉砂岩研究后指出，只要条件适合，砂岩和粉砂岩也可含有丰富的有机物质，因此也可含有丰富的有机物质，因此生油岩石与生油岩石与储油岩石可以复合一体储油岩石可以复合一体    与油气成因现代概念相联系的油气运移中，在初次运移的解 还有安德列耶夫还有安德列耶夫(Андреев(Андреев，，19681968）认为，从沉积物的沥青含量）认为，从沉积物的沥青含量和成分看，砂质沉积较泥质沉积更可和成分看，砂质沉积较泥质沉积更可能是生油的。

马丁（能是生油的马丁（MartinMartin，，19691969））研究了海湾地区渐新统弗里欧组后认研究了海湾地区渐新统弗里欧组后认为，该组中的石油母岩就是成为油层为，该组中的石油母岩就是成为油层的砂岩帕拉卡斯（的砂岩帕拉卡斯（PalcasPalcas，，19721972））等对弗罗里达州科塔瓦切湾等对弗罗里达州科塔瓦切湾159159个沉积个沉积物样品分析物样品分析. .    还有安德列耶夫(Андреев，1968）认为，从沉  他认为，砂层平均含沥青他认为，砂层平均含沥青20ppm20ppm，泥层含沥，泥层含沥青青170ppm170ppm；虽然前者含量不多，但只要一小部分；虽然前者含量不多，但只要一小部分转化成石油，就可为油藏提供足够的油源按他转化成石油，就可为油藏提供足够的油源按他们的推算，泥岩占沉积岩总体积的一半，泥岩平们的推算，泥岩占沉积岩总体积的一半，泥岩平均含烃约均含烃约200ppm200ppm，其总量相当于储层中石油的，其总量相当于储层中石油的6060倍；只要泥岩排出倍；只要泥岩排出3.3ppm3.3ppm到储层中去即可满足世到储层中去即可满足世界石油的储量。

界石油的储量 所以他们认为，砂岩不仅是潜在的储集岩，所以他们认为，砂岩不仅是潜在的储集岩，在适当的条件下也是重要的母岩；从砂岩中在适当的条件下也是重要的母岩；从砂岩中C C1919- -C C3232正烷烃奇偶碳分子分布之平滑看，比泥岩中的正烷烃奇偶碳分子分布之平滑看，比泥岩中的相应成分更接近于石油，可能就是石油中高分子相应成分更接近于石油，可能就是石油中高分子烃的来源有些野外观察似乎也支持砂岩可以生烃的来源有些野外观察似乎也支持砂岩可以生油            他认为，砂层平均含沥青20ppm，泥         得克萨斯州米特列斯油田，以灰色得克萨斯州米特列斯油田，以灰色砂岩产油，砂岩上下均为硬石膏和红色页岩砂岩产油，砂岩上下均为硬石膏和红色页岩美国还有一些夹于厚层石膏中的砂岩油藏，美国还有一些夹于厚层石膏中的砂岩油藏，石油似乎只能生于砂岩本身石油似乎只能生于砂岩本身        由上可见，砂岩生油确实存在但由上可见，砂岩生油确实存在但估计在形成油气藏中不会占有多大的份额估计在形成油气藏中不会占有多大的份额因为如上推测，尚若砂岩生油能对形成油气因为如上推测，尚若砂岩生油能对形成油气藏具有举足轻重的作用的话，地下就很少有藏具有举足轻重的作用的话，地下就很少有空圈闭。

那样找油找气就可简化为找圈闭了那样找油找气就可简化为找圈闭了客观现实并非如此看来泥质生油岩的地位客观现实并非如此看来泥质生油岩的地位是无可替代的；必须面对源于泥质生油岩的是无可替代的；必须面对源于泥质生油岩的初次运移问题初次运移问题     得克萨斯州米特列斯油田，以灰色砂岩产油，砂岩上Section 2    Primary migration           初次运移问题是油气有机成因说不可分割的初次运移问题是油气有机成因说不可分割的组成部分，任何有机成因理论如果不能同时解决组成部分，任何有机成因理论如果不能同时解决好油气初次运移问题，终将功亏一篑好油气初次运移问题，终将功亏一篑特别是对特别是对于晚期成油说来说，初次运移的研究难度相当大，于晚期成油说来说，初次运移的研究难度相当大，因而也是研究较为薄弱的环节，因而也是研究较为薄弱的环节，以致常常成为不以致常常成为不同学术派系攻击的把子同学术派系攻击的把子Section 2    Primary migration目前，晚期生油说已成为油气成因理目前，晚期生油说已成为油气成因理论的主流，要建立与之适应的油气初论的主流，要建立与之适应的油气初次运移机理，主要涉及次运移机理，主要涉及油气初次运移油气初次运移的的动力动力因素，初次运次中油气的因素，初次运次中油气的相态相态，，以及初次运移以及初次运移发生的时间发生的时间等等(power factor,oil and natural gas phase, occurring time)。

 目前，晚期生油说已成为油气成因理论的主流，要建立与之适应的油2.1  The geological background of primary migration              随着上覆沉积负荷的不断增加下伏先期沉积物随着上覆沉积负荷的不断增加下伏先期沉积物逐渐被压实的现象称为压实作用逐渐被压实的现象称为压实作用(compaction)早早先引起母岩中的流体（主要是沉积水）向储集层运先引起母岩中的流体（主要是沉积水）向储集层运移的主要因素就是压实作用移的主要因素就是压实作用          2.1  The geological backgroundThe change of porosity in sandstone and shale with depth（from  Athy,1930） 砂质沉积物(sand sediments)由于质点坚硬，在压实过程中主要表现为颗粒的进一步密集排列，所以压缩性小，体积的压缩很快就趋于稳定泥质沉积物(clay sediments)比较细、软，可塑性较强，在压实过程中，除颗粒再排列外，还伴有颗粒本身的变形，所以压缩性大，且压缩持续时间较长。

                                                               The change of porosity in sand            压实作用的早期，伴随上覆沉积物负荷压实作用的早期，伴随上覆沉积物负荷的增加，泥质沉积物的增加，泥质沉积物(clay sediments)中孔隙中孔隙水顺利排出，处于水顺利排出，处于均衡压实状态均衡压实状态，排水效率，排水效率较高一般在一般在1,000m以内为主要排水阶段以内为主要排水阶段（深度为（深度为500m时约排出时约排出88%），至），至1,500m（已排出（已排出95%的水）排水速率明显减缓，至的水）排水速率明显减缓，至2,000m渐趋于稳定（至渐趋于稳定（至2,500m，，98%的水已的水已排出）            压实作用的早期，伴随上覆沉积物负荷的      随着埋藏深度的增加，泥岩排水效率随着埋藏深度的增加，泥岩排水效率逐渐降低，导致其孔隙流体排出滞后，逐渐降低，导致其孔隙流体排出滞后，因而其流体压力高于静水压力在流体因而其流体压力高于静水压力在流体压力差的作用下，将迫使流体沿压力梯压力差的作用下，将迫使流体沿压力梯度降落方向从泥岩流入相邻的砂岩度降落方向从泥岩流入相邻的砂岩，以，以取得压力均衡。

取得压力均衡         随着埋藏深度的增加，泥岩排水效率逐渐降低，导致其      按晚期成油说，石油大量生成的门限按晚期成油说，石油大量生成的门限温度至少要温度至少要50-60℃，这在通常地温梯度，这在通常地温梯度下即门限深度约为下即门限深度约为1,500m在地温梯度在地温梯度较低的地区，该深度更大显然，主要较低的地区，该深度更大显然，主要生油时期超越了主要排水时期因此，生油时期超越了主要排水时期因此，靠均衡压实只能排出少许早期生成的烃，靠均衡压实只能排出少许早期生成的烃，即未成熟油气即未成熟油气(immature oil and natural gas)      按晚期成油说，石油大量生成的门限温度至少要50-  总之，油气大量生成时，经历压实作总之，油气大量生成时，经历压实作用的泥质生油岩，泥质矿物质点的排列用的泥质生油岩，泥质矿物质点的排列已经非常紧密，孔径很小，渗透性极差已经非常紧密，孔径很小，渗透性极差这就是油气初次运移所处的环境面对这就是油气初次运移所处的环境面对大量油气生成时生油岩所处的地质环境，大量油气生成时生油岩所处的地质环境，油气初次运移需要解决的主要是两个问油气初次运移需要解决的主要是两个问题，题，一是相态问题，二是通道问题一是相态问题，二是通道问题  总之，油气大量生成时，经历压实作用的泥质生油岩，泥质矿物2.2  The phase of primary migration    大量油气生成时，在上述初次运移的环境中，大量油气生成时，在上述初次运移的环境中，烃类特别是石油是以什么方式，或者说是以什么烃类特别是石油是以什么方式，或者说是以什么相态实现初次运移的呢？石油在初次运移过程中相态实现初次运移的呢？石油在初次运移过程中呈现什么相态，一直是含混不清的。

曾经提出过呈现什么相态，一直是含混不清的曾经提出过的运移方式大致可归为的运移方式大致可归为水溶运移说水溶运移说(migration of molecular solution in water)和连续油相运移说和连续油相运移说(migration by continuous oil phase)2.2  The phase of primary migr2.2.1  Migration by molecular solution in water曾经提出过的水介质运移方式有：曾经提出过的水介质运移方式有：1)  分子溶液或真溶液分子溶液或真溶液(molecular or real solution)2.2.1  Migration by molecular          石油能否以水溶液状态运移，由于油水基石油能否以水溶液状态运移，由于油水基本上是不混溶的而一直评价很低后经研究本上是不混溶的而一直评价很低后经研究表明，不仅石油中的轻组分有不同程度的溶表明，不仅石油中的轻组分有不同程度的溶解性，在高温下重组分也有一定的可溶性解性，在高温下重组分也有一定的可溶性促使人们要重新评价石油的溶解运移。

促使人们要重新评价石油的溶解运移              石油能否以水溶液状态运移，由于油水基本上是The solubility of hydrocarbon in water（（quote from a secondary source Hobson，，1975）） 名 称溶解度（g/106g） 名 称溶解度（g/106g）名 称溶解度（g/106g）甲 烷24.4 2-甲基戊烷13.8甲基环戊烷42.6乙 烷60.42,2-甲基丁烷18.4甲基环巳烷4.0丙 烷62.4正庚烷2.93苯1780正丁烷61.42,4-二甲基戊烷3.62甲苯538异丁烷48.9正辛烷0.66邻二甲苯175正戊烷38.52,2,4-三甲基戊烷2.44乙苯159异戊烷47.8环戊烷150异丙苯53正巳烷9.5环巳烷55.0  The solubility of hydrocarbon The solubility in water  changes with temperature about two full oils （（1，，5））and four pulled top oils（（6，，3，，2，，4））（from Price，1976）The solubility in water  chang        分子溶解时，同类烃分子中随烃类的分子溶解时，同类烃分子中随烃类的分子量的增大溶解度显著减小，例如，在分子量的增大溶解度显著减小，例如，在25℃的温度下，烃分子增加一个碳原子，的温度下，烃分子增加一个碳原子，对于正烷烃溶解度降低对于正烷烃溶解度降低75%，对于芳香烃，对于芳香烃也降低也降低70%（麦考里夫，（麦考里夫，1979）。

在）在423K（（150℃）的高温下也呈现几乎同样）的高温下也呈现几乎同样的倾向        分子溶解时，同类烃分子中随烃类的分子量的增大        石油呈真溶液运移还必须解决如何脱溶的问题石油呈真溶液运移还必须解决如何脱溶的问题据认为，溶解于水中的烃类运移到储层后，可因温据认为，溶解于水中的烃类运移到储层后，可因温度、压力的降低和含盐度的增加等环境因素的变化度、压力的降低和含盐度的增加等环境因素的变化而从溶液中解脱出来但烃呈溶解态的生油岩与所而从溶液中解脱出来但烃呈溶解态的生油岩与所谓脱溶的储层间温差、压差以及含盐度差别有多大，谓脱溶的储层间温差、压差以及含盐度差别有多大，是正差还是负差等都是不确定因素，脱溶机理令人是正差还是负差等都是不确定因素，脱溶机理令人置疑         石油呈真溶液运移还必须解决如何脱溶的问题据2)胶体溶液胶体溶液(colloid solution)           化学上把分散粒子直径在化学上把分散粒子直径在10-7cm的叫真溶液，把的叫真溶液，把10-5cm的叫乳浊液，而把介于其间的叫胶体溶液的叫乳浊液，而把介于其间的叫胶体溶液胶体溶液的分。

胶体溶液的分散粒子不是分子，而是分子聚合体，有别于真溶液散粒子不是分子，而是分子聚合体，有别于真溶液    石油在水中呈胶粒（亦称胶束）状态运移最早是由贝克石油在水中呈胶粒（亦称胶束）状态运移最早是由贝克（（Baker，，1959）提出来的贝克认为，皂胶粒对烃的溶解）提出来的贝克认为，皂胶粒对烃的溶解有增溶作用皂是有机盐当皂分子达到一定浓度后就可有增溶作用皂是有机盐当皂分子达到一定浓度后就可以在水中形成胶体聚合体，即胶粒以在水中形成胶体聚合体，即胶粒(micelle)2)胶体溶液(colloid solution)     The structure of micelle（from Baker,1959）         单个皂分子一端为较长的烃链或其它烃构型，另一端为官能团构成的表面活性极基由于前者憎水，后者亲水，所以在水中以其极性端朝外而呈定向排列The structure of soap micelle clusters about hypothesis of soap migration        由于胶粒内部是亲油的，因而可以将中、低分子的烃吸附并裹携在胶粒之内随水一起运移。

因此，胶粒可以提高烃的视溶度，而胶粒化合物就被视为烃的增溶剂The structure of micelle        ？？    如达不到临界胶束浓度（如达不到临界胶束浓度（CMC）就形）就形不成胶束为了达到不成胶束为了达到CMC，，25℃时就需要时就需要500ppm（普赖斯，（普赖斯，1978）而且随温度上）而且随温度上升升CMC显著增大，在显著增大，在90℃时就需要时就需要8,300ppm以上但地层水中一般只含以上但地层水中一般只含2-30ppm的增溶剂的增溶剂             ？    如达不到临界胶束浓度（CMC）就形不成胶束为此外，中性胶束的平均直径为此外，中性胶束的平均直径为500nm（（1nm=10-3μm），离子胶束为），离子胶束为6.4nm（（Baker，，1962；；1967）与此相对，据）与此相对，据欣奇（欣奇（1978）的资料，通常页岩孔隙的直径平）的资料，通常页岩孔隙的直径平均为均为1-3nm，另据亨特（，另据亨特（1979）的资料为）的资料为5-10nm（（200m深处的泥岩）很明显，中性胶深处的泥岩）很明显，中性胶束要通过生油岩的孔隙是困难的。

离子胶束的束要通过生油岩的孔隙是困难的离子胶束的通过也不是完全没有问题因此，呈胶体溶液通过也不是完全没有问题因此，呈胶体溶液运移即使有也只是在很局限的范围运移即使有也只是在很局限的范围 此外，中性胶束的平均直径为500nm（1nm=10-3μm）3)乳溶液乳溶液(emulsion solution)    采油时的油田水常呈乳浊液采油时的油田水常呈乳浊液(emulsion)，人们，人们由此联想而将乳浊液列为石油初次运移的相态由此联想而将乳浊液列为石油初次运移的相态卡特米尔（卡特米尔（1978）推测，）推测，在高温下，随着油水表在高温下，随着油水表面张力的接近，可能会出现各种油水混合的分散面张力的接近，可能会出现各种油水混合的分散相并且此时油水两相间表面张力之低，足以使相并且此时油水两相间表面张力之低，足以使流体通过细小的毛管流体通过细小的毛管3)乳溶液(emulsion solution)    采油         主要生油阶段泥质岩的孔隙大多小于主要生油阶段泥质岩的孔隙大多小于5μm，，而天然乳浊液中的油珠直径，据吉尔而天然乳浊液中的油珠直径，据吉尔金松等人的资料金松等人的资料1-50μm。

太小的孔隙乳浊液太小的孔隙乳浊液通过也是有困难的况且在地层条件下什么通过也是有困难的况且在地层条件下什么因素可以导致乳浊液的形成也不是很清楚因素可以导致乳浊液的形成也不是很清楚故呈乳浊液运移的现实性令人怀疑故呈乳浊液运移的现实性令人怀疑         以水为媒介的运移，首先要有使运移发以水为媒介的运移，首先要有使运移发生和所需运移量得以满足之水量的存在生和所需运移量得以满足之水量的存在            主要生油阶段泥质岩的孔隙大多小于5μm，而如上所述，大量石油生成时压实水已无从利用；泥质生油如上所述，大量石油生成时压实水已无从利用；泥质生油岩中孔隙水非常有限，且在细小的孔隙中相当部分是不能岩中孔隙水非常有限，且在细小的孔隙中相当部分是不能自由流动的自由流动的吸附水（吸附水（adsorption water)        以呈真溶液运移为例，琼斯首先在各类油田求出储集以呈真溶液运移为例，琼斯首先在各类油田求出储集岩中实际的石油量与生油岩中可能存在的水量，接着按溶岩中实际的石油量与生油岩中可能存在的水量，接着按溶解运移求出石油对水所需要的最小溶解度，认为威里斯顿解运移求出石油对水所需要的最小溶解度，认为威里斯顿盆地和洛杉矶盆地的石油量，石油需要对水的最小溶解度盆地和洛杉矶盆地的石油量，石油需要对水的最小溶解度分别为分别为15,000-50,000ppm和和100,000ppm。

这显然是不可能这显然是不可能达到的现测量到的溶解度，生油岩排出水量体积要大于达到的现测量到的溶解度，生油岩排出水量体积要大于整个压实作用排出的正常水量，才能满足一个盆地已知的整个压实作用排出的正常水量，才能满足一个盆地已知的原油储量这当然是违背事实的可以说，原油储量这当然是违背事实的可以说，以水为载体的以水为载体的运移是困难重重运移是困难重重 如上所述，大量石油生成时压实水已无从利用；泥质生油岩中孔隙水2.2.2 Migration by continuous oil phase      大量石油生成时生油岩的埋藏深度已处于压实大量石油生成时生油岩的埋藏深度已处于压实作用的晚期，泥岩孔隙中所剩下的自由水作用的晚期，泥岩孔隙中所剩下的自由水(free water)已经不多了，而且相当部分以结构已经不多了，而且相当部分以结构(structure water)水形式存在水形式存在      2.2.2 Migration by continuous         在上述情况下，生油岩中很少有能流动在上述情况下，生油岩中很少有能流动的水可资利用这是前面以水为载体的初次的水可资利用这是前面以水为载体的初次运移方式行不通的关键所在。

运移方式行不通的关键所在       正因为自由水的量少反而可使生成的石正因为自由水的量少反而可使生成的石油有可能达到其流动的临界饱和度油有可能达到其流动的临界饱和度(critical saturation)，于是在压力作用下可呈连续油，于是在压力作用下可呈连续油相排出母岩相排出母岩             在上述情况下，生油岩中很少有能流动的水可资利        现已知道现已知道，在富含有机质的泥岩中，油和有机在富含有机质的泥岩中，油和有机质可以占据相当部分孔隙空间，并呈簿膜状蒙盖着质可以占据相当部分孔隙空间，并呈簿膜状蒙盖着大部分的矿物表面，顺层面方向的矿物表面尤其如大部分的矿物表面，顺层面方向的矿物表面尤其如此，因而使泥岩具有很大的亲油性据经验估计，此，因而使泥岩具有很大的亲油性据经验估计，孔隙完全油湿（孔隙完全油湿（oil-wet)所需的最低有机质含量为所需的最低有机质含量为30%（（Byramjce，，1967）在此条件下，油可以）在此条件下，油可以像水从水湿像水从水湿(water-wet)岩石中排出那样从页岩中岩石中排出那样从页岩中排出排出但要达到这样的条件对但要达到这样的条件对Ⅰ、、Ⅱ型干酪根来说型干酪根来说几乎是不可能的。

几乎是不可能的         现已知道，在富含有机质的泥岩中，油和有机质可        需要考虑的问题是，母岩中的石油需要考虑的问题是，母岩中的石油要成为连续油相必须经过由分散的油滴要成为连续油相必须经过由分散的油滴或油珠到集中的过程或油珠到集中的过程当油珠通过细小当油珠通过细小的毛细孔道时将会遇到很大的阻力的毛细孔道时将会遇到很大的阻力(resistance)，即，即毛细管压力毛细管压力(capillary pressure)，，        需要考虑的问题是，母岩中的石油要成为连续油相    Pp=2σcosθ/rp（孔隙（孔隙pore中的毛细管压力，方向向上）中的毛细管压力，方向向上）    Pt=2σcosθ/rt（喉道（喉道throat中的毛细管压力，方向向下）中的毛细管压力，方向向下） 孔喉毛细管压力差为：孔喉毛细管压力差为：Pc=2σcosθ(1/rt-1/rp)      其中：其中：σ为油水界面张力为油水界面张力                  θ为为润湿角润湿角        rp 、、rt  分别为孔喉半径分别为孔喉半径       只有得到能克服这一差值的外力油珠才能通过只有得到能克服这一差值的外力油珠才能通过喉道。

这种外力可以是浮力，也可以是各种原因造喉道这种外力可以是浮力，也可以是各种原因造成的水压力成的水压力    Pp=2σcosθ/rp单一的浮力为外力油珠通过喉道的过程：单一的浮力为外力油珠通过喉道的过程：    a.浮力不足以使油珠变形迫使其进入喉道，浮力不足以使油珠变形迫使其进入喉道，油珠与周围的水处于平衡状态；油珠与周围的水处于平衡状态；    b.油珠上浮受到阻力油珠上浮受到阻力--喉道毛细管压力，在喉道毛细管压力，在浮力作用下油珠变形，上端进入喉道；浮力作用下油珠变形，上端进入喉道；    c.浮力继续克服阻力，至油珠上下两端弯液浮力继续克服阻力，至油珠上下两端弯液面半径相等，毛细管压力亦相等，油珠借助浮面半径相等，毛细管压力亦相等，油珠借助浮力向上运移通过喉道；力向上运移通过喉道；    d.油珠上端半径大于下端半径，此时上端毛油珠上端半径大于下端半径，此时上端毛细管压力小于下端毛细管压力，毛细管压力差细管压力小于下端毛细管压力，毛细管压力差的方向与浮力一致，油珠迅速由喉道运移进入的方向与浮力一致，油珠迅速由喉道运移进入上方孔隙上方孔隙     单一的浮力为外力油珠通过喉道的过程：    a.浮力不足以      显然，喉道越细小阻力必然越大，逾越也显然，喉道越细小阻力必然越大，逾越也就更加困难。

就更加困难     再则，成油深度上泥质岩石的孔隙直径大再则，成油深度上泥质岩石的孔隙直径大多小于多小于5nm ，而油珠的直径据韦尔特，而油珠的直径据韦尔特（（Welte）估计应在）估计应在1-100μm之间，微小的孔之间，微小的孔隙很难允许油珠通过此外油相的出现还有隙很难允许油珠通过此外油相的出现还有个脱吸附的问题个脱吸附的问题      显然，喉道越细小阻力必然越大，逾越也就更加困难The connection of porosity and pore diameter in shale(from Welte，1972 modification)1nm=10-9m=10-3μm=10A  成油深度上泥质岩石的孔隙直径大多小于5nm ，而油珠的直径据韦尔特（Welte）估计应在1-100μm之间，微小的孔隙很难允许油珠通过The connection of porosity and菲利比（菲利比（1974）认为，）认为，只有在成油晚期形成的只有在成油晚期形成的石油达到了一定的数量（比如绝对含量石油达到了一定的数量（比如绝对含量700ppm）之后，才能解脱有机质的吸附成为）之后，才能解脱有机质的吸附成为单独的油相。

单独的油相蒙培尔也认为，大规模的油相运蒙培尔也认为，大规模的油相运移只有当有机质产生了移只有当有机质产生了850ppm的可抽提物时的可抽提物时才能开始要求石油在孔隙中要达到才能开始要求石油在孔隙中要达到20-30%的临界饱和度油相才能流动，则必须母岩体积的临界饱和度油相才能流动，则必须母岩体积的的7.5%为有机质并转化为石油（为有机质并转化为石油（McAuliffe，，1970）在自然界这样的生油岩罕见在自然界这样的生油岩罕见 菲利比（1974）认为，只有在成油晚期形成的石油达到了一定的        巴克（巴克（1979）提出，石油在结构水最弱）提出，石油在结构水最弱的孔隙中心可以形成烃的网络随着的孔隙中心可以形成烃的网络随着烃类不断生成，在满足页岩和有机质的吸附烃类不断生成，在满足页岩和有机质的吸附能力之后，烃类会形成游离的小油滴在孔隙能力之后，烃类会形成游离的小油滴在孔隙中心聚集，最后至少部分可以相互连接起来，中心聚集，最后至少部分可以相互连接起来，形成连续的所谓孔隙中心网络然后在流体形成连续的所谓孔隙中心网络然后在流体热膨胀和油气生成所造成的压力下被挤出孔热膨胀和油气生成所造成的压力下被挤出孔隙。

隙          巴克（1979）提出，石油在结构水最弱的孔隙The formation of hydrocarbon network in the middle of  pores(from Barker，1979)       石油在结构水最弱的孔隙中心可以形成烃的网络（图）随着烃类不断生成，在满足页岩和有机质的吸附能力之后，烃类会形成游离的小油滴在孔隙中心聚集，最后至少部分可以相互连接起来，形成连续的所谓孔隙中心网络The formation of hydrocarbon n        莫帕尔（莫帕尔（1978）认为生油岩中的有机）认为生油岩中的有机质不是均匀分散在矿物基质间，而是沿层质不是均匀分散在矿物基质间，而是沿层理面呈簿片状发育，有时有机质如簿毡状，理面呈簿片状发育，有时有机质如簿毡状，有机质转化成一定量的石油的同时，石油有机质转化成一定量的石油的同时，石油形成连续的油相进行第一次运移形成连续的油相进行第一次运移        莫帕尔（1978）认为生油岩中的有机质不是均        有些人则提出母岩中的残余有机质有些人则提出母岩中的残余有机质（干酪根）可以作为石油运移的介质。

干酪根）可以作为石油运移的介质干酪根在水湿页岩中形成憎水的连续干酪根在水湿页岩中形成憎水的连续网络，而由有机质生成的石油就可以网络，而由有机质生成的石油就可以沿着这个有机网络运移出去，与水的沿着这个有机网络运移出去，与水的运动不发生任何关系这被形象地称运动不发生任何关系这被形象地称之为之为烛芯假说烛芯假说(wick hypothesis)        有些人则提出母岩中的残余有机质（干酪根）可以                  这一思路早于二十世纪五十年代末由希尔这一思路早于二十世纪五十年代末由希尔提出，七十年代受到希考克、菲利普等人的支提出，七十年代受到希考克、菲利普等人的支持更有积极支持者麦考里夫（持更有积极支持者麦考里夫（1979）曾用扫）曾用扫描电镜观察去掉矿物质的干酪根，发现其呈现描电镜观察去掉矿物质的干酪根，发现其呈现为立体的网络结构；并认为含有机质为立体的网络结构；并认为含有机质1-6%的的页岩就能充分发育这种网络结构麦氏估算，页岩就能充分发育这种网络结构麦氏估算，油在有机质中的饱和度达到油在有机质中的饱和度达到2.5-10%时，就能时，就能脱吸附而发生流动导致油流动的压力差可来脱吸附而发生流动。

导致油流动的压力差可来自压实作用、油气生成作用以及流体热膨胀作自压实作用、油气生成作用以及流体热膨胀作用等网络在顺层方向的发育一般是相当完整用等网络在顺层方向的发育一般是相当完整的，而在第三度空间上只有少数内部连接在的，而在第三度空间上只有少数内部连接在生油岩低限（有机质生油岩低限（有机质0.5-1%）的页岩中不足以）的页岩中不足以形成三维连通网络形成三维连通网络                  这一思路早于二十世纪        拥护溶解运移的普赖斯（拥护溶解运移的普赖斯（Price，，1976）认为此种学说不适用于海湾沿）认为此种学说不适用于海湾沿岸产油盆地，且多数页岩不足以形成岸产油盆地，且多数页岩不足以形成干酪根网络结构就连积极推进油相干酪根网络结构就连积极推进油相运移的琼斯（运移的琼斯（1978）也认为该学说对）也认为该学说对有机质含量少的海湾沿岸古近纪、新有机质含量少的海湾沿岸古近纪、新近纪难于解释近纪难于解释            拥护溶解运移的普赖斯（Price，1976）         油的相对渗透率随含油饱和度的增高而增大油的相对渗透率随含油饱和度的增高而增大。

在压实作用达到大量水已经被排走时，油的渗透在压实作用达到大量水已经被排走时，油的渗透率及相对渗透率为油提供了特别有利的单相运移率及相对渗透率为油提供了特别有利的单相运移条件（条件（Dickey，，1775；；Magara，，1978a）） 至少要生油母岩中油足够丰富和充分集中时，油才呈要生油母岩中油足够丰富和充分集中时，油才呈连续单相被排泄出来，这是一种完全可能的设想连续单相被排泄出来，这是一种完全可能的设想大多数研究者都接受这个设想大多数研究者都接受这个设想         油的相对渗透率随含油饱和度的增高而增大在    油的相对渗透率随含油饱和度的增高而增大在压实作用达到大量水已经被排走时，油的渗透率及相对渗透率为油提供了特别有利的单相运移条件（Dickey，1775；Magara，1978a）The sketch map of simulation experiment in oil phase migration     油的相对渗透率随含油饱和度的增高而增大在压实作用达2.2.3气体溶液运移气体溶液运移         (migration in gas solution)                            在特定的温度和压力条件下，液烃可以在特定的温度和压力条件下，液烃可以溶解于气体之中。

凝析气田的存在就是证明溶解于气体之中凝析气田的存在就是证明索柯洛夫等人（索柯洛夫等人（1963）的实验也表明，在大）的实验也表明，在大约二、三米深处的温压下，有相当数量的液约二、三米深处的温压下，有相当数量的液烃，尤其是烷烃和环烷烃可溶于烃，尤其是烷烃和环烷烃可溶于CO2、、CH4以及其它气体之中在压力很大时，液烃混以及其它气体之中在压力很大时，液烃混合物逆蒸发的临界温度要比其单个组分低得合物逆蒸发的临界温度要比其单个组分低得多2.2.3气体溶液运移                据索柯洛夫和儒次等人的研究和估据索柯洛夫和儒次等人的研究和估算，算，在在40-80MPa和和70-200℃的较高温、的较高温、高压条件下，高压条件下，109m3天然气能溶解和携天然气能溶解和携带带1-8×105t轻质油气体溶液的形成不气体溶液的形成不仅需要一定的温压条件，而且还需要数仅需要一定的温压条件，而且还需要数十倍于液相的气体因此，这只能出现十倍于液相的气体因此，这只能出现在深部        据索柯洛夫和儒次等人的研究和估算，在40-8           意大利的意大利的Malossa凝析气田产层深凝析气田产层深6,100m，压力，压力105MPa，温度，温度153℃。

据据推测在这样的条件下，直到推测在这样的条件下，直到C13的液烃都的液烃都可溶解在气体之中困难在于气体通过可溶解在气体之中困难在于气体通过含水孔隙时同样要遇到毛细管压力的阻含水孔隙时同样要遇到毛细管压力的阻碍；气体溶液所能运移的石油组分是很碍；气体溶液所能运移的石油组分是很有限的；再说油藏中并非总有巨量的气有限的；再说油藏中并非总有巨量的气体体              意大利的Malossa凝析气田产层深6      综观上述石油初次运移的各种相态，从各含油综观上述石油初次运移的各种相态，从各含油盆地已经聚集起来的石油考虑，只有连续油相运移盆地已经聚集起来的石油考虑，只有连续油相运移才能与其成分和数量达成一致因而似乎拥护连续才能与其成分和数量达成一致因而似乎拥护连续油相运移者亦占据主流然而，任何想把某一机制油相运移者亦占据主流然而，任何想把某一机制视为唯一和万能的，都将违背自然界的现实随时视为唯一和万能的，都将违背自然界的现实随时间和条件的变化不同机制将有机而谐调地发挥其作间和条件的变化不同机制将有机而谐调地发挥其作用，有些细节研究难度较大，要完全弄清楚还有待用，有些细节研究难度较大，要完全弄清楚还有待时日。

时日必须明确，石油是成分十分复杂的有机混合必须明确，石油是成分十分复杂的有机混合物，它的每一组分未必都要遵循统一的运移模式从物，它的每一组分未必都要遵循统一的运移模式从母岩析出母岩析出       综观上述石油初次运移的各种相态，从各含油盆地已经2.3  Phases of primary migration for natural gas           天然气能溶于水，在石油中的溶解天然气能溶于水，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可作为天然气运移的载体天然气也可呈独立相态运移呈独立相态运移（（including molecular diffusion、、air bubble and continuous gas phase） 2.3  Phases of primary migrati2.3.1  Water-soluble gas phase       天然气在水中的溶解性已在第一章讨论过，天然气在水中的溶解性已在第一章讨论过，简略归纳如下：简略归纳如下： 1) 气态烃在水中的溶解度比石油大得多，且气态烃在水中的溶解度比石油大得多，且随碳数增加而减小。

随碳数增加而减小2) 压力对天然气的溶解度有明显影响，溶解压力对天然气的溶解度有明显影响，溶解度随压力增加而增大度随压力增加而增大 2.3.1  Water-soluble gas phaseThe table about solubility of hydrocarbon increases with C number  decrease in water（from McAuliffe etc.,1963-1978） 气态烃在水中的溶解度比石油大得多，且随碳数增加而减小The table about solubility of 4)  气态烃在水中的溶解度随含盐度增加而减小气态烃在水中的溶解度随含盐度增加而减小 5) 水中溶有水中溶有CO2时，对气态烃，特别是时，对气态烃，特别是CH4有有明显的增溶作用明显的增溶作用      3) 温度对气态烃溶解度的影响较为复杂，在温度对气态烃溶解度的影响较为复杂，在温度较低（＜温度较低（＜75℃）时，溶解度随温度上）时，溶解度随温度上升而减小；在较高温度（＞升而减小；在较高温度（＞75℃）时，溶）时，溶解度随温度上升而增大解度随温度上升而增大。

 4)  气态烃在水中的溶解度随含盐度增加而减小              压力对天然气增溶作用显著，在埋深较大压力对天然气增溶作用显著，在埋深较大的地层水中，特别是异常高压带及其下的地层的地层水中，特别是异常高压带及其下的地层水中，常有丰富的高压水溶气资源水中，常有丰富的高压水溶气资源    天然气呈水溶液状态运移依据充分，因而广天然气呈水溶液状态运移依据充分，因而广为人们所接受但这并非唯一相态为人们所接受但这并非唯一相态         压力对天然气增溶作用显著，在埋深较大的地层水2.3.2   Oil-soluble gas phase      天然气在石油中的溶解度极大，特别是高压油天然气在石油中的溶解度极大，特别是高压油层中层中1m3原油可以溶解数百乃至上千米原油可以溶解数百乃至上千米3以上的天以上的天然气因此，然气因此，天然气与石油一起形成时，常呈油天然气与石油一起形成时，常呈油溶气相进行运移溶气相进行运移大量天然气加入可以使石油密大量天然气加入可以使石油密度减小，粘度降低，大大增加石油的流动性和运度减小，粘度降低，大大增加石油的流动性和运移能力       2.3.2   Oil-soluble gas phase 2.3.3  Independence gas phase1)    Air bubble           以气泡运移仅限于表层沉积物中，湖泊、以气泡运移仅限于表层沉积物中，湖泊、海洋沉积物和气泉中都可以看到这种现象。

当海洋沉积物和气泉中都可以看到这种现象当沉积物孔隙水中聚集的天然气压力达到或超过沉积物孔隙水中聚集的天然气压力达到或超过上覆水柱的压力时，即可呈气泡向上运移显上覆水柱的压力时，即可呈气泡向上运移显然，然，气泡运移主要是早期生物成因气气泡运移主要是早期生物成因气2.3.3  Independence gas phase12)  Molecular diffusion         天然气分子扩散是建立在天然气浓度差基础天然气分子扩散是建立在天然气浓度差基础上的，当母岩中生成的天然气达到一定数量，上的，当母岩中生成的天然气达到一定数量，使母岩系统内外达到一定的浓度差时，分子扩使母岩系统内外达到一定的浓度差时，分子扩散就会发生散就会发生分子扩散的强度除浓度差这一基分子扩散的强度除浓度差这一基本因素外，还与扩散介质的性质有关由气源本因素外，还与扩散介质的性质有关由气源岩与砂岩储集层（即砂、页岩）簿互层组成的岩与砂岩储集层（即砂、页岩）簿互层组成的岩性组合扩散作用最为明显岩性组合扩散作用最为明显    2)  Molecular diffusion        据据D.Lcythacuscr（（1980-1982）对格陵兰）对格陵兰西部两口岩心井的轻烃地球化学研究表明，西部两口岩心井的轻烃地球化学研究表明，气态烃以扩散方式进行的初次运移是一个很气态烃以扩散方式进行的初次运移是一个很有效的过程。

有效的过程C1-C7烷烃的有效扩散系数（烷烃的有效扩散系数（D值）约为值）约为10-6-10-9cm2/s（表）扩散系数与（表）扩散系数与轻烃的碳原子数呈指数关系轻烃的碳原子数呈指数关系 据D.Lcythacuscr的推算，的推算，200m厚的气源岩，厚的气源岩，通过通过1,000km2面积进行扩散，在面积进行扩散，在2×106a内累内累积的扩散量足以形成象荷兰格罗宁根和加拿积的扩散量足以形成象荷兰格罗宁根和加拿大奇伟尔那样的大气田大奇伟尔那样的大气田        据D.Lcythacuscr （1980-19Diffusion coefficient of light hydrocarbon across shale saturated by water烷烃烷烃D值（值（cm2/s））烷烃烷烃D值（值（cm2/s））烷烃烷烃D值（值（cm2/s））CH4*2.12×10-6iC4H103.75×10-7nC6H148.20×10-8C2H6*1.11×10-6nC4H103.01×10-7nC7H164.31×10-8C3H8*5.77×10-7nC5H121.57×10-7nC10H226.08×10-9Diffusion coefficient of lightThe graph about effective diffusion coefficient and C atomicity of hydrocarbon molecule of light n-alkyl（from D.Leythacuser,1982,true data from 1980）                           扩散系数与轻烃的碳原子数呈指数关系 The graph about effective diff    通过扩散运移出的气体成分与源岩中通过扩散运移出的气体成分与源岩中气体成分有明显的差异。

泥岩中的气体气体成分有明显的差异泥岩中的气体成分成分C1约占约占50%，而运移到相邻砂岩中，而运移到相邻砂岩中的气体的气体C1占占80-90%（（Vander Weide,1977；；Hinch,1978）       通过扩散运移出的气体成分与源岩中气体成分有明显的差异3) Continuous gas phase         成岩早期形成的生物成因气，由于埋藏成岩早期形成的生物成因气，由于埋藏较浅，以气泡方式运移到达沉积物表层后，较浅，以气泡方式运移到达沉积物表层后，大多向水体中或大气中逸散，难于形成连续大多向水体中或大气中逸散，难于形成连续的气相随着埋藏深度的增加，继续生成的随着埋藏深度的增加，继续生成的生物成因气及其后的热解成因气，在数量超生物成因气及其后的热解成因气，在数量超过孔隙水的溶解限度时，即可出现连续的游过孔隙水的溶解限度时，即可出现连续的游离气相3) Continuous gas phase         连续气相运移主要出现在成油期后连续气相运移主要出现在成油期后的成气阶段的成气阶段此时一方面除干酪根热解此时一方面除干酪根热解生气外，成油阶段先期生成的液态烃亦生气外，成油阶段先期生成的液态烃亦将热裂解形成天然气，故该阶段形成的将热裂解形成天然气，故该阶段形成的天然气量大；另一方面，由于压实作用天然气量大；另一方面，由于压实作用孔隙水尤其是自由水减少，同时热裂解孔隙水尤其是自由水减少，同时热裂解作用又使液态石油减少，亦即天然气运作用又使液态石油减少，亦即天然气运移可资利用的载体减少，促成连续气相移可资利用的载体减少，促成连续气相运移成为天然气运移的主要相态。

运移成为天然气运移的主要相态        连续气相运移主要出现在成油期后的成气阶段此      综上所述，天然气运移的相态是多种多样的，综上所述，天然气运移的相态是多种多样的，各种相态的天然气运移都可以有一定的效果各种相态的天然气运移都可以有一定的效果这与石油须在主成油阶段后才开始运移，且以这与石油须在主成油阶段后才开始运移，且以连续油相运移为主要运移相态有着明显的差别连续油相运移为主要运移相态有着明显的差别这种差别是造成天然气在分布上与石油既有联这种差别是造成天然气在分布上与石油既有联系又有明显差异的重要原因之一但就形成聚系又有明显差异的重要原因之一但就形成聚集的天然气来说，还是应以连续气相运移起主集的天然气来说，还是应以连续气相运移起主导作用         综上所述，天然气运移的相态是多种多样的，各种相态         综观前述，油气初综观前述，油气初 次运移的相态次运移的相态不是一个孤立的问题，必须结合成烃不是一个孤立的问题，必须结合成烃演化阶段、相应的压实程度、水的丰演化阶段、相应的压实程度、水的丰度、增溶因素，以及温度压力等物理度、增溶因素，以及温度压力等物理化学条件的变化通盘考虑。

化学条件的变化通盘考虑          综观前述，油气初 次运移的相态不是一个孤立         实际上无论以什么相态、什么方式运移，客实际上无论以什么相态、什么方式运移，客观上都存在大量油气要从母岩运移出来与运移通观上都存在大量油气要从母岩运移出来与运移通道狭小的矛盾目前对解决这一矛盾较为流行的道狭小的矛盾目前对解决这一矛盾较为流行的思路是思路是异常高压导致生油岩产生微裂缝，为油气异常高压导致生油岩产生微裂缝，为油气初次运移提供通道初次运移提供通道(Abnormal high pressure leads source rocks to produce microfracturing that provides chunnels for oil and natural gas) 2.4   Factors bringing primary migration         实际上无论以什么相态、什么方式运移，客观上2.4.1 Non-equilibrium compaction and abnormal formation high pressure        查普曼（查普曼（Chapman，，1972）首先提出，石油大）首先提出，石油大量生成与流体大量排出在时间上的矛盾可以通过泥量生成与流体大量排出在时间上的矛盾可以通过泥岩的非均衡压实作用得到调节。

岩的非均衡压实作用得到调节        均衡压实作用一方面需要负荷压力，另一方面均衡压实作用一方面需要负荷压力，另一方面还需要相应的流体排出还需要相应的流体排出 ；这样才能使流体压力与；这样才能使流体压力与静水压力取得平衡静水压力取得平衡    2.4.1 Non-equilibrium compacti        但对于较厚（查普曼认为应大于但对于较厚（查普曼认为应大于60m）的）的泥岩而言，由于泥岩层顶底附近排水在先，先泥岩而言，由于泥岩层顶底附近排水在先，先行压实，致使行压实，致使泥岩层中部的水排出不畅泥岩层中部的水排出不畅，以致，以致在负荷压力下内部的流体不能及时排出；因而在负荷压力下内部的流体不能及时排出；因而保持了偏高的孔隙率，呈现为保持了偏高的孔隙率，呈现为欠压实状态欠压实状态；对；对整个泥岩层来说则处于非均衡压实状态贮存整个泥岩层来说则处于非均衡压实状态贮存在泥岩层中部孔隙中的流体要承担较大的负荷在泥岩层中部孔隙中的流体要承担较大的负荷压力，即除静水压力外还要分担部分静岩压力，压力，即除静水压力外还要分担部分静岩压力，于是于是泥岩层中部流体压力就出现泥岩层中部流体压力就出现异常高压。

异常高压           但对于较厚（查普曼认为应大于60m）的泥岩而The distribution graph of  porosity、fluid pressure、salinity of hole water in shale  between sand and shaleThe distribution graph of  por    2.4.2  Mechanism of strengthening abnormal high pressure        1) Thermodynamic function      随着温度的升高，特别是进入生油门限以后，泥岩中随着温度的升高，特别是进入生油门限以后，泥岩中的有机质将受热降解产出大量液态和气态产物这一过程的有机质将受热降解产出大量液态和气态产物这一过程本身就是导致流体体积和压力增加的因素，从而产生排出本身就是导致流体体积和压力增加的因素，从而产生排出的潜势按照蒙培尔（按照蒙培尔（Momper，，1978）的估计，有机质）的估计，有机质转化产出的液态物质占原始有机质体积的转化产出的液态物质占原始有机质体积的25%，产出气态，产出气态物质的体积则远远大于此数。

这些产物尤其是气体，具有物质的体积则远远大于此数这些产物尤其是气体，具有很大的热膨胀系数，在温度继续增加时将进一步发生体积很大的热膨胀系数，在温度继续增加时将进一步发生体积和压力的增长和压力的增长    2.4.2  Mechanism of streng      随着深度的增加，泥岩中的流体受热膨胀，随着深度的增加，泥岩中的流体受热膨胀，体积增大；同时矿物颗粒亦受热膨胀，产生更体积增大；同时矿物颗粒亦受热膨胀，产生更大的孔隙空间大的孔隙空间但它们的膨胀系数是不同的但它们的膨胀系数是不同的据布瑞德莱（据布瑞德莱（Bradley）的资料，在增温时纯水）的资料，在增温时纯水和盐水的体积增长分别为岩石孔隙容积增长的和盐水的体积增长分别为岩石孔隙容积增长的40倍和倍和80倍；油和气更高，分别为倍；油和气更高，分别为200倍和倍和800倍据保守数据，石英的热膨胀为水的倍据保守数据，石英的热膨胀为水的1/15（据（据Skinner，，1966），以此作为粘土热膨胀），以此作为粘土热膨胀（不易测得）的近似值计，如果水与岩石颗粒（不易测得）的近似值计，如果水与岩石颗粒的体积比大于的体积比大于1:15（相当于孔隙率为（相当于孔隙率为6%），那），那么水的膨胀就可超过岩石颗粒的膨胀。

么水的膨胀就可超过岩石颗粒的膨胀          随着深度的增加，泥岩中的流体受热膨胀，体积增大；        纯水在地表的比容为纯水在地表的比容为1，当埋深到，当埋深到5,000m深处时，按深处时，按25℃/km的地温梯度计，则比容将的地温梯度计，则比容将增至增至1.05 ，即体积要增加，即体积要增加5%实际上，由于实际上，由于地下水常是含盐的，生油岩中并伴有油气，且地下水常是含盐的，生油岩中并伴有油气，且地温梯度常大于该值，所以体积的增长远不止地温梯度常大于该值，所以体积的增长远不止此数由热膨胀而多出的这部分孔隙流体，在此数由热膨胀而多出的这部分孔隙流体，在流体传输条件好时必将及时向外排出；在流体流体传输条件好时必将及时向外排出；在流体传导条件不畅时，则将转化为异常高压，推迟传导条件不畅时，则将转化为异常高压，推迟排出        纯水在地表的比容为1，当埋深到5,000m深油气运移规律课件2) Dehydration of clay     随着埋藏的加深，泥岩不仅发生机械压实，随着埋藏的加深，泥岩不仅发生机械压实，而且其粘土矿物还要发生成岩变化而且其粘土矿物还要发生成岩变化。

泥岩中泥岩中常见的粘土矿物主要是蒙脱石、伊利石和高常见的粘土矿物主要是蒙脱石、伊利石和高岭石海相条件大多以蒙脱石和伊利石占优岭石海相条件大多以蒙脱石和伊利石占优势泥岩中的粘土矿物颗粒由若干粘土单层势泥岩中的粘土矿物颗粒由若干粘土单层组（结晶）所组成组（结晶）所组成2) Dehydration of clay     随着埋Diagenetic change about Compaction and dehydration of smectitic clays作为膨润性粘土的蒙脱石，作为膨润性粘土的蒙脱石，吸附水不仅可以存在于各吸附水不仅可以存在于各层组或颗粒之间，而且还层组或颗粒之间，而且还可存在于单层之间，单层可存在于单层之间，单层的数目比颗粒和层组的数的数目比颗粒和层组的数目大得多，所以蒙脱石所目大得多，所以蒙脱石所吸附的水量也大得多，其吸附的水量也大得多，其中主要是层间水中主要是层间水图中图中A.表示成岩变化前表示成岩变化前全为结合水，岩石有全为结合水，岩石有效孔隙度和渗透率接效孔隙度和渗透率接近于零近于零；B.表示大部分结合水变表示大部分结合水变成了自由水，岩石有成了自由水，岩石有了一定的有效孔隙度了一定的有效孔隙度和渗透率；和渗透率；C.压实作用使自由水被压实作用使自由水被挤压排出，岩石被压挤压排出，岩石被压缩，孔、渗降低。

缩，孔、渗降低Diagenetic change about CompacThe relation of smectite change in compaction course and hydrocarbon formation and ejectment1-脱水变化；2-烃类的主要生成和可能排出阶段；3-混合黏土；4-伊利石；5-蒙脱石 The relation of smectite chang     据沃纳（据沃纳（Warner，，1964）计算，蒙脱石、）计算，蒙脱石、伊利石和高岭石的比表面积分别为伊利石和高岭石的比表面积分别为800、、90和和15cm2/g，而蒙脱石的内表面积远大于外，而蒙脱石的内表面积远大于外表面积表面积(分别为分别为700和和100cm2/g)这就决定这就决定了蒙脱石向伊利石转化为一脱水过程了蒙脱石向伊利石转化为一脱水过程       据沃纳（Warner ，1964）计算，蒙脱石、伊利        对于粘土成岩脱水阶段的划分不尽统一，但都对于粘土成岩脱水阶段的划分不尽统一，但都承认在埋藏晚期还有机会形成脱水高潮这正是油承认在埋藏晚期还有机会形成脱水高潮。

这正是油气初次运移与粘土成岩作用的结合点气初次运移与粘土成岩作用的结合点据佩里和豪据佩里和豪尔（尔（Perry and Hower，，1972）对海湾地区浅层粘土）对海湾地区浅层粘土的研究，从未见到单纯的蒙脱石相，蒙脱石总是与的研究，从未见到单纯的蒙脱石相，蒙脱石总是与伊利石组成不同比例的混合层，通常蒙脱石占伊利石组成不同比例的混合层，通常蒙脱石占70%以上他们将脱水分为四段以上他们将脱水分为四段 ：：        对于粘土成岩脱水阶段的划分不尽统一，但都承认The stages partition of clays diagenism dehydration (from Perry and Hower,1972) 第第ⅠⅠ阶段属早期脱水，阶段属早期脱水，由于压实使粘土脱出由于压实使粘土脱出大部分孔隙水和多于大部分孔隙水和多于二层的层间水；二层的层间水；第第ⅡⅡ阶段由于温度升阶段由于温度升高，蒙脱石发生无序高，蒙脱石发生无序崩解（所生成的伊利崩解（所生成的伊利石以无序方式散布于石以无序方式散布于互层中），伴有一次互层中），伴有一次脱水高潮脱水高潮；第第ⅢⅢ阶段为有序崩解，阶段为有序崩解，又有一次脱水高潮；又有一次脱水高潮；第第ⅣⅣ阶段为剩余蒙脱阶段为剩余蒙脱石的有序崩解，直至石的有序崩解，直至全部成为伊利石，但全部成为伊利石，但其速度是极其缓慢的，其速度是极其缓慢的，实际上已接近于停滞。

实际上已接近于停滞晚期两次高速脱水出晚期两次高速脱水出现在现在2,000m2,000m左右，可左右，可延至延至5,000m5,000m或更深，或更深，依地温梯度而定依地温梯度而定 The stages partition of clays         假若浅处蒙脱石含量占混合层的假若浅处蒙脱石含量占混合层的75%，经晚期，经晚期脱水后还有脱水后还有20%残留，那么整个成岩转化中将有残留，那么整个成岩转化中将有55%的蒙脱石释放出层间水如果某沉积物含有的蒙脱石释放出层间水如果某沉积物含有80%的粘土级（＜的粘土级（＜5μm）矿物，其中）矿物，其中75%为混合层；为混合层；又知蒙脱石含有二层层间水时（经第又知蒙脱石含有二层层间水时（经第Ⅰ阶段脱水之阶段脱水之后剩余的），水的重量约占其后剩余的），水的重量约占其20%，该水将在晚期，该水将在晚期全部脱出；这样，沉积物脱出的层间水总量应为：全部脱出；这样，沉积物脱出的层间水总量应为：1×80%×75%×55%×20%，即为沉积物原重量（除，即为沉积物原重量（除去孔隙水）的去孔隙水）的6.6%以岩石的密度为以岩石的密度为2.5g/cm3计，计，释放出的层间水量为：释放出的层间水量为：2.5×6.6%,即为沉积物原始即为沉积物原始体积的体积的16.5%。

        假若浅处蒙脱石含量占混合层的75%，经晚期脱        总之，总之，在埋藏的晚期由于粘土矿物的在埋藏的晚期由于粘土矿物的成岩转化，将有占被压实沉积物体积约成岩转化，将有占被压实沉积物体积约10-15%（据（据J.F.Burst）的水从粘土矿物）的水从粘土矿物层间释放到孔隙空间中成为自由水它层间释放到孔隙空间中成为自由水它们在负荷压力下势必要向外排出们在负荷压力下势必要向外排出        鲍尔和伯斯特分别提出层间水的密鲍尔和伯斯特分别提出层间水的密度为度为1.4和和1.5g/cm3，比孔隙中的自由水，比孔隙中的自由水密度大因而脱出后必将发生体积膨胀因而脱出后必将发生体积膨胀果真如此的话，就有可能助长异常高压，果真如此的话，就有可能助长异常高压，并直接促进运移并直接促进运移        总之，在埋藏的晚期由于粘土矿物的成岩转化，将       综上所述，油气生成、粘土脱水、水热综上所述，油气生成、粘土脱水、水热膨胀，都与温度有关膨胀，都与温度有关其共同点是：其共同点是：都有增都有增加孔隙流体体积和压力的潜势加孔隙流体体积和压力的潜势斯塔尔斯基斯塔尔斯基（（А.Н.Снарский，，1970）认为，这种压力）认为，这种压力一旦超过岩石的机械阻抗便可形成微裂缝。

一旦超过岩石的机械阻抗便可形成微裂缝这时，流体将循之逸出；直到压力减小到使这时，流体将循之逸出；直到压力减小到使微裂缝重新闭合通过微裂缝这样反复张合，微裂缝重新闭合通过微裂缝这样反复张合，烃类就不断从其母岩中析出蒂索曾用实验烃类就不断从其母岩中析出蒂索曾用实验证实了微裂缝发生的可能性这种机制对碳证实了微裂缝发生的可能性这种机制对碳酸盐生油岩可能更有意义酸盐生油岩可能更有意义            综上所述，油气生成、粘土脱水、水热膨胀，都与温   温度的升高从许多方面促进油气初温度的升高从许多方面促进油气初次运移除上所述之外，温度还有助除上所述之外，温度还有助于解脱被吸附的烃类；有助于降低流于解脱被吸附的烃类；有助于降低流体粘度；有助于降低油水间界面张力；体粘度；有助于降低油水间界面张力；在主要深度范围内还有助于气烃的溶在主要深度范围内还有助于气烃的溶解；以及有助于烃在水中的溶解等解；以及有助于烃在水中的溶解等   温度的升高从许多方面促进油气初次运移除上所述之外，温       粘土矿物层间水的排出对油气初次运移粘土矿物层间水的排出对油气初次运移还有如下有利之处：还有如下有利之处：①①这种再生的孔隙水矿化度低，具有较高溶这种再生的孔隙水矿化度低，具有较高溶解烃的能力（解烃的能力（Карцев,1971）；）；②②层间水脱出后颗粒体积减小，可改善孔、层间水脱出后颗粒体积减小，可改善孔、渗性能，便于流体排出（渗性能，便于流体排出（Cordell，，1972）；）；③③蒙脱石转化为伊利石降低了对有机质的吸蒙脱石转化为伊利石降低了对有机质的吸附能力（附能力（Grim，，1953）。

       粘土矿物层间水的排出对油气初次运移还有如下有利          引起油气初次运移的因素很多，但以压实作引起油气初次运移的因素很多，但以压实作用，尤其是压实过程中出现的非均衡压实最为重要；用，尤其是压实过程中出现的非均衡压实最为重要；对碳酸盐生油岩可能压溶作用是引起初次运移的主对碳酸盐生油岩可能压溶作用是引起初次运移的主要因素；当生油岩埋藏到较大的深度时，温度可能要因素；当生油岩埋藏到较大的深度时，温度可能成为另一重要因素其它因素都可能只有局限或局成为另一重要因素其它因素都可能只有局限或局部的意义部的意义       非均衡压实对初次运移的影响在于使流体的排非均衡压实对初次运移的影响在于使流体的排出延缓如果流体的排出正好被推迟到主要生油时出延缓如果流体的排出正好被推迟到主要生油时期，则将对初次运移起积极作用期，则将对初次运移起积极作用          引起油气初次运移的因素很多，但以压实作用Relations curve of porosity-depth in shale阿赛的曲线据古生代页岩绘制，可代表均衡压实，迪更生的曲线据古近系、新近系泥岩绘制，可代表非均衡压实 Relations curve of porosity-de      水延缓排出的附加效果是，使水延缓排出的附加效果是，使更多的水有较长时间处于高温高更多的水有较长时间处于高温高压条件下，这将有利于油气在水压条件下，这将有利于油气在水中的溶解。

中的溶解      水延缓排出的附加效果是，使更多的水有较长时间处于       就目前所知，尽管古生代盆地也有异常高就目前所知，尽管古生代盆地也有异常高压出现，但异常高压主要出现在古近系、新压出现，但异常高压主要出现在古近系、新近系沉积盆地近系沉积盆地非均衡压实是形成异常高压非均衡压实是形成异常高压的前奏；非均衡压实也为继后的成烃增压、的前奏；非均衡压实也为继后的成烃增压、水热增压和粘土脱水增压奠定了基础水热增压和粘土脱水增压奠定了基础微裂微裂缝的产生可能还有其它因素（如构造活动），缝的产生可能还有其它因素（如构造活动），但无疑异常高压对微裂缝的形成和发育起重但无疑异常高压对微裂缝的形成和发育起重要作用而微裂缝对油气初次运移的促进作而微裂缝对油气初次运移的促进作用更重要用更重要        就目前所知，尽管古生代盆地也有异常高压出现，但2.5  Efficiency, time and distance about primary migration2.5.1 Amounts and quality of hydrocarbon-- efficiency of primary migration         在大多数情况下，初次运移的排烃量一般很低，在大多数情况下，初次运移的排烃量一般很低，大概大概5-10%。

个别情况可以多些个别情况可以多些据亨特的估算，据亨特的估算，储层中的烃量占不到母岩中烃量的储层中的烃量占不到母岩中烃量的1%也就是说，也就是说，如果将损失到其它地方去的烃考虑进去，那么从母如果将损失到其它地方去的烃考虑进去，那么从母岩中初次运移出来的烃量最多只占生成烃类总量的岩中初次运移出来的烃量最多只占生成烃类总量的百分之几，一般不会超过百分之几，一般不会超过10%可见运移效率是非可见运移效率是非常低的常低的   2.5  Efficiency, time and dist    石油从母岩中运移出来的前后，在质量上也石油从母岩中运移出来的前后，在质量上也有所变化由于母岩中各种物质运移出来的速有所变化由于母岩中各种物质运移出来的速度不同，将引起类似于混合物色层效应的分异度不同，将引起类似于混合物色层效应的分异现象烷烃被有机质和矿物表面吸附的程度比现象烷烃被有机质和矿物表面吸附的程度比芳烃弱，更比芳烃弱，更比O、、S、、N化合物弱，因此将优先化合物弱，因此将优先析出，因此石油的化合物组成一般是饱和烃含析出，因此石油的化合物组成一般是饱和烃含量＞芳香烃＞非烃（量＞芳香烃＞非烃（O、、S、、N化合物）。

一般化合物）一般母岩抽提物以含大量母岩抽提物以含大量O、、S、、N化合物为特征，化合物为特征，而石油是以含大量饱和烃和芳烃为特征二者而石油是以含大量饱和烃和芳烃为特征二者差异明显差异明显      石油从母岩中运移出来的前后，在质量上也有所变化由于            据目前研究，低熟油主要是木质体、树据目前研究，低熟油主要是木质体、树脂体、细菌改造的陆源有机物质、藻类和高脂体、细菌改造的陆源有机物质、藻类和高等植物、生物类脂物及高硫大分子等不同原等植物、生物类脂物及高硫大分子等不同原始母质的早期生烃机制形成其生油门限始母质的早期生烃机制形成其生油门限Ro为为0.3%-0.35%，生油高峰，生油高峰Ro=0.35%-0.7%中、浅埋藏（＜中、浅埋藏（＜2,500m），与低熟油生成相），与低熟油生成相关的过剩孔隙流体压力带的形成，有利于低关的过剩孔隙流体压力带的形成，有利于低熟油初次运移的发生熟油初次运移的发生    2.5.2 Stages of compaction and liquid expulsion          --time of primary migration       随着埋藏的加深，压实程度增强，泥岩密度随着埋藏的加深，压实程度增强，泥岩密度变大，孔隙率（及含水量）减小。

海德伯格变大，孔隙率（及含水量）减小海德伯格（（1930）首先按孔隙率将泥岩压实划分为四个）首先按孔隙率将泥岩压实划分为四个阶段：阶段：①①机械重排阶段机械重排阶段--孔隙率孔隙率90-75%；；②②脱脱水阶段水阶段--孔隙率孔隙率75-35%；；③③机械变形阶段机械变形阶段--孔孔隙率隙率35-10%；；④④重结晶阶段重结晶阶段--孔隙率＜孔隙率＜10%        2.5.2 Stages of compaction and        井波和夫和星野一男（井波和夫和星野一男（1977）按）按泥质沉积物的物理状态将其成岩过程泥质沉积物的物理状态将其成岩过程划分为三个阶段：划分为三个阶段：⑴⑴粘性压实阶段孔粘性压实阶段孔隙率隙率80-30%；；⑵⑵塑性压实阶段孔隙率塑性压实阶段孔隙率30-10%；；⑶⑶弹性压实阶段＜弹性压实阶段＜10%        青柳宏一和浅川忠又主张将上述青柳宏一和浅川忠又主张将上述三个阶段易名为早期压实阶段、晚期三个阶段易名为早期压实阶段、晚期压实阶段和重结晶阶段压实阶段和重结晶阶段         井波和夫和星野一男（1977）按泥质沉积物的      早期压实阶段颗粒很少接触，沉积物呈粘性早期压实阶段颗粒很少接触，沉积物呈粘性流动，主要成岩因素是压实下的颗粒重排，孔流动，主要成岩因素是压实下的颗粒重排，孔隙率隙率80-30%，有大量的水被逐出。

有大量的水被逐出     晚期压实阶段颗粒接触增强，沉积物呈塑性晚期压实阶段颗粒接触增强，沉积物呈塑性固体特征，主要成岩因素为压实、固化和矿物固体特征，主要成岩因素为压实、固化和矿物转化，孔隙率转化，孔隙率30-10%，有较少的孔隙水和矿，有较少的孔隙水和矿物层间水被挤出物层间水被挤出     重结晶阶段颗粒互相交代，自生矿物质形成，重结晶阶段颗粒互相交代，自生矿物质形成，孔隙被充填，从而形成坚固格架，主要成岩因孔隙被充填，从而形成坚固格架，主要成岩因素是胶结和矿物转化，压实作用微弱，孔隙率素是胶结和矿物转化，压实作用微弱，孔隙率＜＜10%，所剩之水不易排出，几乎长期被封存所剩之水不易排出，几乎长期被封存      早期压实阶段颗粒很少接触，沉积物呈粘性流动，主要        青柳和浅川认为，在早期压实阶段石油尚未成熟，而重结晶阶段石油难以排出，所以最重要的初次运移发生在晚期压实阶段              青柳和浅川认为，在早期压实阶段石油尚未成熟，         显然，基于油气成因的现代概念，石油显然，基于油气成因的现代概念，石油初次运移只能出现在达到生油门限之后笼初次运移只能出现在达到生油门限之后。

笼统地说，天然气的初次运移出现比石油要早统地说，天然气的初次运移出现比石油要早   此外，对石油的初次运移还应考虑到未熟此外，对石油的初次运移还应考虑到未熟-低低熟石油运移的可能性，这可能与有机质类型熟石油运移的可能性，这可能与有机质类型有关；只要有相当数量的未熟有关；只要有相当数量的未熟-低熟石油形成，低熟石油形成，在早期压实阶段尤其是该阶段后期，就应有在早期压实阶段尤其是该阶段后期，就应有相应的石油初次运移相应的石油初次运移         显然，基于油气成因的现代概念，石油初次运移2.5.3  Effective expulsion hydrocarbon thickness of source rocks—the distance of primary migration          由于厚层泥岩的中间部分是欠压实的，其所由于厚层泥岩的中间部分是欠压实的，其所封存的烃未及时排出，所以产生了生油岩有效厚封存的烃未及时排出，所以产生了生油岩有效厚度问题蒂索根据对阿尔及利亚泥盆系泥质母岩度问题蒂索根据对阿尔及利亚泥盆系泥质母岩抽提物的含量及组成的分析发现，在靠近储层生抽提物的含量及组成的分析发现，在靠近储层生油岩的油岩的10m左右厚度范围，轻的、易流动的成分左右厚度范围，轻的、易流动的成分（如烃类）向储层方向减少；而重的、不易流动（如烃类）向储层方向减少；而重的、不易流动的成分向相反方向增多的现象（表）。

的成分向相反方向增多的现象（表）     2.5.3  Effective expulsion hydThe relation of content and component of extract matter in source rocks and distance to border upon reservoir in Devonian，，Algeria距储集层距离（m）抽提物/有机碳（mg/g）烃类/抽提物（%）沥青烯类/抽提物（%）2725412.24866111.2790637.510.5112635.714118645.8The relation of content and co        这表明生油岩的初次运移排烃，是距离储这表明生油岩的初次运移排烃，是距离储层越近的地方越优先而有效因此，有些研究层越近的地方越优先而有效因此，有些研究者认为，者认为，巨厚的生油岩只有顶、底各二、三十巨厚的生油岩只有顶、底各二、三十米才是有效的米才是有效的然而，异常高压终归是要释放然而，异常高压终归是要释放的，只是迟早而已被封存在泥岩中部的流体，的，只是迟早而已被封存在泥岩中部的流体，在漫长的地史中总要逐步替补泥岩顶底排出流在漫长的地史中总要逐步替补泥岩顶底排出流体的位置，只是生油层越厚，这个替补过程越体的位置，只是生油层越厚，这个替补过程越缓慢。

缓慢        鉴于初次运移明显主要是垂向运移，特别鉴于初次运移明显主要是垂向运移，特别是以微裂缝作为主要运移通道的情况下更是如是以微裂缝作为主要运移通道的情况下更是如此，所以特殊情况下，初次运移的距离最大极此，所以特殊情况下，初次运移的距离最大极限就是生油层厚度限就是生油层厚度        这表明生油岩的初次运移排烃，是距离储层越近的      前面提及，生油岩中平行层面方向干酪根分前面提及，生油岩中平行层面方向干酪根分布的连续性要好些，按理油气侧向初次运移阻布的连续性要好些，按理油气侧向初次运移阻力应该小些，运移距离也理应长些但目前尚力应该小些，运移距离也理应长些但目前尚未见到这方面的资料侧向初次运移主要发生未见到这方面的资料侧向初次运移主要发生在盆地边缘、盆地内横向岩性变化相变带以及在盆地边缘、盆地内横向岩性变化相变带以及生油层被断层切割部位生油层被断层切割部位由于生油岩渗透性所由于生油岩渗透性所限，估计油气侧向初次运移距离也不会很远限，估计油气侧向初次运移距离也不会很远       前面提及，生油岩中平行层面方向干酪根分布的连续性2.5.4 The relation of primary migration of oil & natural gas and distribution of sands        油气初次运移的方向是指向储集岩的，因此储油气初次运移的方向是指向储集岩的，因此储集岩（如砂岩）的分布必然对初次运移有一定的影集岩（如砂岩）的分布必然对初次运移有一定的影响。

响       据美国据美国7,241个砂岩储集层的统计，可采储量与个砂岩储集层的统计，可采储量与砂岩厚度的平方成正比（砂岩厚度的平方成正比（Curtis等，等，1960）这表明砂岩（储集层）与页岩（生油层）的接触面积明砂岩（储集层）与页岩（生油层）的接触面积（不是砂岩体积）是控制储量的一个重要因素接（不是砂岩体积）是控制储量的一个重要因素接触面积越大，页岩向砂岩的排流效率就越高触面积越大，页岩向砂岩的排流效率就越高 2.5.4 The relation of primary         但就整个沉积剖面而言，砂岩储集层也并但就整个沉积剖面而言，砂岩储集层也并非越多越厚越好剖面中生、储层分布上最非越多越厚越好剖面中生、储层分布上最好有适当的搭配，以保证既有充足的烃源供好有适当的搭配，以保证既有充足的烃源供给，又有较好的排流效率美国给，又有较好的排流效率美国7,241个砂岩个砂岩的单层厚度平均约为的单层厚度平均约为12m真炳钦次认为，真炳钦次认为，生生油岩的理想厚度平均约为油岩的理想厚度平均约为30m如前所述，泥如前所述，泥岩单层厚度过大，其中间部分的流体不易排岩单层厚度过大，其中间部分的流体不易排出，从整体上会降低生油岩的排烃效率。

真出，从整体上会降低生油岩的排烃效率真炳钦次根据一些统计资料概括得出，有利含炳钦次根据一些统计资料概括得出，有利含油地区，剖面中砂岩的含量百分数大致在油地区，剖面中砂岩的含量百分数大致在20-60%，中值为，中值为30-40%        但就整个沉积剖面而言，砂岩储集层也并非越多越2.5.5  The meaning of reversion in the section of C烃烃/C有机碳有机碳          C烃烃/C有机碳有机碳是评价生油岩的重要指标之一，是代是评价生油岩的重要指标之一，是代表有机质成烃转化的指标该比值应该随深度增表有机质成烃转化的指标该比值应该随深度增加而增大但如果烃在某个深度间段内发生过初加而增大但如果烃在某个深度间段内发生过初次运移，那么该比值不是减小就是相对不变下次运移，那么该比值不是减小就是相对不变下图是科德尔据菲利比资料改绘的有关洛杉矶盆地图是科德尔据菲利比资料改绘的有关洛杉矶盆地烃含量及烃含量及C烃烃/C有机碳有机碳随深度变化的情况随深度变化的情况2.5.5  The meaning of reversioDepth changes of hydrocarbon content and hydrocarbon/organic carbon in basin of L.A (from Codell,1972)  boiling point of hydrocarbon>325℃ 图中显示，洛杉矶盆地图中显示，洛杉矶盆地的初次运移出现于的初次运移出现于1188.72-1828.8m（（3.88-6kft）之间，因为此间）之间，因为此间段内烃含量和段内烃含量和C烃烃/C有机碳有机碳比值都有下降。

发生过比值都有下降发生过初次运移的间段继续埋初次运移的间段继续埋藏到一定深度后，初次藏到一定深度后，初次运移中止洛杉矶盆地运移中止洛杉矶盆地初次运移变得没有意义初次运移变得没有意义的深度为的深度为2895.6m（（9.5kft）在此深度以下烃的绝对和此深度以下烃的绝对和相对浓度都增长得很快相对浓度都增长得很快这表明烃在继续生成，这表明烃在继续生成，但由于渗透率和自由水但由于渗透率和自由水量的严重降低而被保留量的严重降低而被保留在生油岩中由此可见，在生油岩中由此可见，利用这一比值可以判断利用这一比值可以判断初次运移开始和结束的初次运移开始和结束的深度 Depth changes of hydrocarbon c     由此可见，利用这一比值可以判断初次运移开由此可见，利用这一比值可以判断初次运移开始和结束的深度过去我们习惯于把该指标高作始和结束的深度过去我们习惯于把该指标高作为可能生油岩的标志但若考虑到初次运移的因为可能生油岩的标志但若考虑到初次运移的因素，就必须结合上下层位的情况加以分析看来素，就必须结合上下层位的情况加以分析看来做这种考虑是非常必要的做这种考虑是非常必要的C烃烃/C有机碳有机碳随深度加大随深度加大而出现逆转时，表示发生了初次运移。

如果地层而出现逆转时，表示发生了初次运移如果地层流体压力也同时显示出相应的异常，那就更证明流体压力也同时显示出相应的异常，那就更证明了上述推断是可信的了上述推断是可信的     由此可见，利用这一比值可以判断初次运移开始和结束的Primary migration in relation to porosity and  Ch/Co of certain wells section with depth change in Nigeria、、Niger delta(from Tenta,1977) 图中显示图中显示C烃烃/C有机碳有机碳由下降由下降到回升与孔隙到回升与孔隙率不随深度增率不随深度增加而降低的深加而降低的深度间段（大致度间段（大致为为1,950-2,550m）基本）基本一致说明此一致说明此深度间段发生深度间段发生了初次运移了初次运移 图中显示C烃/C有机碳由下降到回升与孔隙率不随深度增加而降低Section 3    Secondary Migration     油气的二次运移是指油气自源岩中排出并油气的二次运移是指油气自源岩中排出并进入邻近运载层（带）以后沿储层、断层、进入邻近运载层（带）以后沿储层、断层、裂隙、不整合面等通道的运移。

裂隙、不整合面等通道的运移    广义的二次运移泛指油气脱离母岩后所发广义的二次运移泛指油气脱离母岩后所发生的一切运移，包括聚集起来的油气由于外生的一切运移，包括聚集起来的油气由于外界条件的变化所引起的再运移界条件的变化所引起的再运移  Section 3    Secondary Migrati        油气经初次运移进入储集层后，尚油气经初次运移进入储集层后，尚需经二次运移进入圈闭才能聚集起来形需经二次运移进入圈闭才能聚集起来形成油气藏可见二次运移与油气的聚集成油气藏可见二次运移与油气的聚集密切相关密切相关因此，因此，了解油气二次运移和了解油气二次运移和聚集对指导油气的调查和勘探具有实际聚集对指导油气的调查和勘探具有实际意义          油气经初次运移进入储集层后，尚需经二次运移进        二次运移是初次运移的接续，二次运二次运移是初次运移的接续，二次运移的移的传导层传导层(transmitted beds)主要是结主要是结构较粗的砂岩或其它孔隙性岩层二次构较粗的砂岩或其它孔隙性岩层二次运运移条件与初次运移有很大差异，其影响因移条件与初次运移有很大差异，其影响因素也相对要简单些。

素也相对要简单些            二次运移是初次运移的接续，二次运移的传导层(如果说油气初次运移的相态尚有较多争如果说油气初次运移的相态尚有较多争论的话，那末对二次运移相态的认识已论的话，那末对二次运移相态的认识已趋于一致一般认为，趋于一致一般认为，以连续烃相运移以连续烃相运移是油气二次运移的主要相态是油气二次运移的主要相态其中包括其中包括天然气的油溶气相运移和轻质油或凝析天然气的油溶气相运移和轻质油或凝析油的气体溶液运移油的气体溶液运移 如果说油气初次运移的相态尚有较多争论的话，那末对二次运移相态3.1  Resistance of secondary migration             油气二次运移中最主要和最普遍的阻力就是毛油气二次运移中最主要和最普遍的阻力就是毛细管压力细管压力(capillary pressure)       在两种不相混溶的流体介面上，任何一点都有在两种不相混溶的流体介面上，任何一点都有使其各自的体积收缩成为具有最小面积的趋势如使其各自的体积收缩成为具有最小面积的趋势如果在相接触的两种流体弯曲介面的相邻两点上测量果在相接触的两种流体弯曲介面的相邻两点上测量其各自所受的压力，就会发现它们所承受的压力是其各自所受的压力，就会发现它们所承受的压力是不同的，这种压力差就是所谓毛细管压力。

不同的，这种压力差就是所谓毛细管压力3.1  Resistance of secondary m        毛管压力是水润湿系统（储集层孔隙大多为水润湿系统）的毛管中油水（或气水）界面上所产生的指向油（或气）方向的压力（图）  毛细管压力用下式表示：                                             Pc=2σcosθ/rc      式中 Pc-毛细管压力（Pa或Mpa）；σ-油水（或气水）界面张力（dyn/cm）；θ-润湿角，界面与管壁间的夹角表示（度）；rc-毛管半径，相当于孔喉半径cm）             毛管压力是水润湿系统（储集层孔隙大多为水润湿Resistance of secondary migration(from Purcell,1949) 毛管压力是水润湿系统（储集层孔隙大多为水润湿系统）的毛管中油水（或气水）界面上所产生的指向油（或气）方向的压力  Resistance of secondary migrat        在储集层孔隙系统中，作为非润湿流体在储集层孔隙系统中，作为非润湿流体的油、气要挤入水（润湿流体）所饱和的毛的油、气要挤入水（润湿流体）所饱和的毛细管中，就需要有外力来克服毛管压力，这细管中，就需要有外力来克服毛管压力，这个外力通常称之为排替压力个外力通常称之为排替压力(displacement pressure)（（Pd）。

简言之，排替压力就是油气排出毛）简言之，排替压力就是油气排出毛细管中的水所需要的力只有排替压力大于细管中的水所需要的力只有排替压力大于毛管压力时，油气才能挤入水所占据的孔道毛管压力时，油气才能挤入水所占据的孔道            在储集层孔隙系统中，作为非润湿流体的油、气要       岩石的孔隙系统，其形态和结构十分复杂，并岩石的孔隙系统，其形态和结构十分复杂，并非圆形直管状当油气从大孔隙进入小孔隙，或非圆形直管状当油气从大孔隙进入小孔隙，或者穿越孔隙喉道时将在油（或气）柱两端形成毛者穿越孔隙喉道时将在油（或气）柱两端形成毛管压力差（管压力差（ΔPc），其公式如下：），其公式如下：          ΔPc=2σcosθ/rc-2σcosθ/rp                         =2σcosθ(1/rc-1/rp)       岩石的孔隙系统，其形态和结构十分复杂，并非圆形      式中式中rc为小孔隙或孔喉半径；为小孔隙或孔喉半径；rp为大孔隙为大孔隙半径孔径越小，油气挤入所需的排替压力半径孔径越小，油气挤入所需的排替压力就越大；而界面张力及界面弯曲程度越小，就越大；而界面张力及界面弯曲程度越小，所需排替压力越小所需排替压力越小。

界面张力受温度和压力界面张力受温度和压力的影响比较复杂，特别是压力对其影响较大的影响比较复杂，特别是压力对其影响较大油水和气水的界面张力都随温度的升高有所油水和气水的界面张力都随温度的升高有所降低，但不显著降低，但不显著      式中rc为小孔隙或孔喉半径；rp为大孔隙半径孔3.2  Drive of secondary migration-buoyancy      很早以前人们就开始注意到，在天然油气聚集很早以前人们就开始注意到，在天然油气聚集中，总是最轻的天然气占据圈闭的上部，油居中中，总是最轻的天然气占据圈闭的上部，油居中间，水沉在下面这种按比重差出现分异的现象，间，水沉在下面这种按比重差出现分异的现象，人们将人们将浮力作为油气在储集层中进行运移的一种浮力作为油气在储集层中进行运移的一种重要动力因素重要动力因素     3.2  Drive of secondary migrat 浮力是二次运移中的主要驱动力浮力是二次运移中的主要驱动力      物理学上对浮力的定义是物体所物理学上对浮力的定义是物体所排开液体的重量排开液体的重量油气地质学中所谓油气地质学中所谓的浮力通常是指同体积的油、气与水的浮力通常是指同体积的油、气与水的重量之差。

的重量之差  浮力是二次运移中的主要驱动力        油、气的密度范围分别为油、气的密度范围分别为0.71-1.0g/cm3和和0.00073g/cm3（甲烷）（甲烷）-0.5g/cm3（高压混合气）（高压混合气）；而水的密度为；而水的密度为1.0-1.2g/cm3从重量的角度从重量的角度即油、气与水之间存在着比重差异，因而在即油、气与水之间存在着比重差异，因而在重力场中油气总有在水中升浮的趋势重力场中油气总有在水中升浮的趋势          浮力的大小不仅与流体间的密度差有关，同浮力的大小不仅与流体间的密度差有关，同时还与油（气）柱的高度有关时还与油（气）柱的高度有关        油、气的密度范围分别为0.71-1.0g/c           式中式中 F-浮力（浮力（dyn）；）；Z-连续油相（油柱）的连续油相（油柱）的高度（高度（cm）；）；ρw、、ρo-水、油（若为气，水、油（若为气，ρo改为改为ρg））的密度（的密度（g/cm3）；）；g-重力加速度（重力加速度（cm/s2）       油、水间的浮力实际上就是同高度油油、水间的浮力实际上就是同高度油柱压力与水柱压力之差。

柱压力与水柱压力之差             按照阿基米德原理，单位面积上水对油按照阿基米德原理，单位面积上水对油的浮力可以表示为：的浮力可以表示为：                  F=Z(ρw-ρo)g                式中 F-浮力（dyn）；Z-连续油相假如储集层中连续的油层厚度（即油假如储集层中连续的油层厚度（即油柱高度）为柱高度）为1cm，水的比重为，水的比重为1.03，，石油的比重为石油的比重为0.83，每平方厘米面积，每平方厘米面积上的浮力为上的浮力为2Pa；如果油层厚度为；如果油层厚度为1m，则浮力为，则浮力为200Pa可见油层要有一可见油层要有一定的连续厚度，才能克服毛细管压力定的连续厚度，才能克服毛细管压力而浮起这在实验室已得到证实这在实验室已得到证实假如储集层中连续的油层厚度（即油柱高度）为1cm，水的比重为Component of forces of apparent buoyancy along slant当地层倾斜时 ，浮力将分解成垂直层面和平行层面的两个分力促使单位面积连续油相沿地层上倾方向上浮（运移）的力，等于其浮力沿地层倾斜向上的分力（F1） Component of forces of apparen这时用公式表示为：这时用公式表示为：                     F1=Z(ρw-ρo)g·sinα            即单位面积连续油相沿倾斜地即单位面积连续油相沿倾斜地层上浮的分力层上浮的分力F1与地层倾角的正弦与地层倾角的正弦成正比。

成正比     这时用公式表示为：      必须注意，上式中必须注意，上式中Z所代表的应该是在与水平面成垂直所代表的应该是在与水平面成垂直方向上连续油相的高度，而并非连续油相与地层层面成垂方向上连续油相的高度，而并非连续油相与地层层面成垂直方向上的厚度（直方向上的厚度（M），二者的关系为：），二者的关系为： Z=M/cosα,故单故单位面积连续油相垂直向上的浮力和沿倾斜地层向上的浮力位面积连续油相垂直向上的浮力和沿倾斜地层向上的浮力可以用下面两式分别表示：可以用下面两式分别表示：                        必须注意，上式中Z所代表的应该是在与水平面成垂直      假定连续油相顺倾斜地层层面方向假定连续油相顺倾斜地层层面方向的长度为的长度为l，其截面为单位面积，则其，其截面为单位面积，则其沿倾斜地层向上的总浮力为：沿倾斜地层向上的总浮力为：由上式可见，由上式可见，油柱沿倾斜地层向上的浮力随油柱沿倾斜地层向上的浮力随其垂直地层层面方向上的厚度、倾斜层面方其垂直地层层面方向上的厚度、倾斜层面方向延伸的长度以及地层倾角的加大而增大向延伸的长度以及地层倾角的加大而增大。

      假定连续油相顺倾斜地层层面方向的长度为l，其截面    据计算，如果连续油相的厚度为据计算，如果连续油相的厚度为1m，长度为，长度为500m，地层倾角为，地层倾角为30o，沿地层倾斜面方向的上浮，沿地层倾斜面方向的上浮力约为力约为0.56MPa；若地层倾角为；若地层倾角为1o，则上浮力约为，则上浮力约为0.017MPa如果说地层孔隙畅通，那么估计地层如果说地层孔隙畅通，那么估计地层只要有只要有1-2m/km的倾斜，石油即可沿地层上倾方的倾斜，石油即可沿地层上倾方向上浮世界上有些大油田实际上地层倾角很平向上浮世界上有些大油田实际上地层倾角很平缓，只有几度，甚至于小于缓，只有几度，甚至于小于1o但若地层过于平但若地层过于平缓的话，浮力有可能被摩擦力所抵消，而使石油缓的话，浮力有可能被摩擦力所抵消，而使石油难以沿地层上倾方向上浮运移天然气向上倾方难以沿地层上倾方向上浮运移天然气向上倾方向运移，要求储层的倾角一般不小于向运移，要求储层的倾角一般不小于30'     据计算，如果连续油相的厚度为1m，长度为500m，地           伯格（伯格（Berg，，1975）提出下式用以确定石油）提出下式用以确定石油上浮的临界油柱高度：上浮的临界油柱高度：     上式表示在静水条件下，油柱的实际高度上式表示在静水条件下，油柱的实际高度（或油层厚度）超过（或油层厚度）超过ZO时，所产生的浮力才时，所产生的浮力才能够使石油上浮运移；否则不能上浮。

据计能够使石油上浮运移；否则不能上浮据计算，通常条件下在细砂岩中上浮的油柱高度算，通常条件下在细砂岩中上浮的油柱高度需要需要3m；中；中-粗砂岩需要粗砂岩需要0.3m           伯格（Berg，1975）提出下式用以其实，将上式作如下简单变换：其实，将上式作如下简单变换：     不难看出，不难看出，该等式左边为单位面积上水对油的该等式左边为单位面积上水对油的浮力，等式右边则代表毛管压力；等式表示浮力浮力，等式右边则代表毛管压力；等式表示浮力与毛管压力处于平衡状态只有增大浮力，克服与毛管压力处于平衡状态只有增大浮力，克服毛管压力，石油才能上浮运移毛管压力，石油才能上浮运移而在特定的条件而在特定的条件下，等式中只有下，等式中只有ZO是变量，要增大浮力，只能通是变量，要增大浮力，只能通过增大过增大ZO来实现  其实，将上式作如下简单变换：Common pattern map of oil and natural gas along updip migration in reservoir (from Hobson,1975 redraw) 由储集层底部进入的石油，有些因受毛管压力所阻停留在底界面上 。

当石油积累到一定厚度足以克服毛管压力时即上升到储层顶面，这个积累过程需要浮力之外的外力（如油气从生油层初次运移排出时的压力）倘若储层发生倾斜，则当石油积累到临界长度时，便可依靠沿储层上倾方向的浮力之分力克服阻力（毛管压力）朝储层上倾方向移动  Common pattern map of oil and      从生油岩运移出来的油粒有些可能细小到足以从生油岩运移出来的油粒有些可能细小到足以在砂岩孔隙中自由流动只有当其凝聚变大时才受在砂岩孔隙中自由流动只有当其凝聚变大时才受到更大的阻力到更大的阻力     卡特麦尔和迪凯（卡特麦尔和迪凯（1970）的实验表明，含油）的实验表明，含油20-40ppm，粒径为，粒径为0.5-1.5μm的石油，可以自由地穿的石油，可以自由地穿过过52.31μm2孔隙砂岩他曾对西西伯利亚含油气区孔隙砂岩他曾对西西伯利亚含油气区的非产层砂岩进行调查，发现在构造顶部含烃的非产层砂岩进行调查，发现在构造顶部含烃0.08%，翼部含烃为其一半认为这些石油是不连，翼部含烃为其一半认为这些石油是不连续相，以致未能有效地运移和聚集续相，以致未能有效地运移和聚集       从生油岩运移出来的油粒有些可能细小到足以在砂岩孔隙   3.3  Hydrodynamic       水在多孔介质中的渗流遵循达西定律，通过其中水在多孔介质中的渗流遵循达西定律，通过其中任意两点之间的水流量可用下式表示：任意两点之间的水流量可用下式表示：      式中式中 Q-液体体积（液体体积（cm3）；）； K-储集层的渗透率（储集层的渗透率（D）；）； F-所通所通过的横截面积（过的横截面积（cm2）；）； t-流动的时间（流动的时间（s）；（）；（P2-P1））-两点之两点之间的压力差（间的压力差（kgf/cm2）；）； L-两点之间的距离（两点之间的距离（cm）；）； μ-液体粘液体粘度（度（cP）。

       3.3  Hydrodynamic      式中式中Q/Ft的含义是单位时间内通过单位面积的的含义是单位时间内通过单位面积的流量，称之为水流速度，用流量，称之为水流速度，用V表示；（表示；（P2-P1））/L代表沿水流方向单位距离内的压力降落；若代表沿水流方向单位距离内的压力降落；若L为水为水平距离，变为平距离，变为l，（，（P2-P1））/l称为水压梯度，称为水压梯度，dP/dl表之这样，上式可写成：表之这样，上式可写成：               该公式表明，该公式表明，水流速度与储层渗透率及水压水流速度与储层渗透率及水压梯度成正比梯度成正比      式中Q/Ft的含义是单位时间内通过单位面积的流量在地层条件下，由于地层倾角不同、水压梯在地层条件下，由于地层倾角不同、水压梯度不同以及岩层的渗透率变化等，各处的水度不同以及岩层的渗透率变化等，各处的水流速度是不一样的水的流速变化很大，由流速度是不一样的水的流速变化很大，由近于停滞直到每年上百米不等曾测得在倾近于停滞直到每年上百米不等曾测得在倾角平缓的地台区，当水压梯度为角平缓的地台区，当水压梯度为1.8m/km，，渗透率为渗透率为200mD时，水流速度为时，水流速度为15m/a。

在在褶皱区，地层倾角较徒，水压梯度大，一般褶皱区，地层倾角较徒，水压梯度大，一般流速可达每年上百米显然，流速可达每年上百米显然，在不同地质条在不同地质条件下，水件下，水 动动 力因力因 素的素的  作用作用 效率有效率有 很大差很大差别     在地层条件下，由于地层倾角不同、水压梯度不同以及岩层的渗透率       呈溶解相的油气在水动力作用下呈溶解相的油气在水动力作用下可随水一起运移呈游离相的油气在可随水一起运移呈游离相的油气在水动力作用下可被推动前进，推动油水动力作用下可被推动前进，推动油气前进的水动力值等于连片油气两端气前进的水动力值等于连片油气两端的水压差的水压差       呈溶解相的油气在水动力作用下可随水一起运移呈A为供水区，为供水区，B为泄水区，为泄水区，A、、B两点的高差两点的高差H即水压头由即水压头由于水压头的存于水压头的存在，水从供水在，水从供水区流向泄水区，区流向泄水区，这样就给油气这样就给油气在地壳中的流在地壳中的流动和分布带来动和分布带来重要影响重要影响 Fluid migration in  hydrodynamic condition（quote from a secondary source Cheng ZuoQuan，1987） A为供水区，B为泄水区，A、B两点的高差H即水压头。

由于水压        在倾斜地层（倾角为在倾斜地层（倾角为α）条件下，假设沿）条件下，假设沿地层倾斜的连续油相（油柱）长度为地层倾斜的连续油相（油柱）长度为L，其截，其截面积为单位面积，油柱两端的水平距离为面积为单位面积，油柱两端的水平距离为l，则，则推动石油顺流前进的水动力推动石油顺流前进的水动力P可表示为：可表示为：       该公式表明，该公式表明，水压梯度越大，油柱长度越水压梯度越大，油柱长度越长，水动力作用就越大长，水动力作用就越大            在倾斜地层（倾角为α）条件下，假设沿地层倾斜        反之，水动力方向与浮力反之，水动力方向与浮力F1的方向相反，水动力反成的方向相反，水动力反成为油气运移的阻力，阻力变为毛细管压力为油气运移的阻力，阻力变为毛细管压力+水动力，水动力，即即           2σ(1/rC-1/rP））+L cosα·m上面动力与阻力的平衡公式将改为：上面动力与阻力的平衡公式将改为：           L[(ρw-ρo)g·sinα±cosα·m]=2σ(1/rC-1/rP））     若用若用m代表水压梯度，则水动力代表水压梯度，则水动力P=Lcosα·m。

当水上当水上倾流动时，水动力方向与浮力倾流动时，水动力方向与浮力F1方向一致，促使石油运方向一致，促使石油运移的动力为浮力移的动力为浮力+水动力，即水动力，即                   L(ρw-ρo)g·sinα+L cosα·m；；         反之，水动力方向与浮力F1的方向相反，水动力       必须注意，上式中水上倾流动与下倾必须注意，上式中水上倾流动与下倾流动时，达到平衡所要求的油柱长度流动时，达到平衡所要求的油柱长度L是是不同的，后者大于前者当储层为水平不同的，后者大于前者当储层为水平产状时，产状时，sinα=0，即浮力的，即浮力的F1分力为分力为0，，上式变为上式变为                                   Lm=2σ(1/rC-1/rP））       必须注意，上式中水上倾流动与下倾流动时，达到平The effect of Hydrodynamism to buoyancy       在静水条件下，浮力为在静水条件下，浮力为Pbs；水的下倾方向流动对浮力起削弱作用，即抵消水动力后剩余的浮；水的下倾方向流动对浮力起削弱作用，即抵消水动力后剩余的浮力为力为PbD；水的上倾方向流动对浮力起加强作用，促使石油运移的升浮力为；水的上倾方向流动对浮力起加强作用，促使石油运移的升浮力为Pbv。

水上倾流动，由水上倾流动，由于水动力方向与浮力于水动力方向与浮力F1方向一致，石油向储层上倾方向运移；当水下倾流动时，水动力与浮力的方向一致，石油向储层上倾方向运移；当水下倾流动时，水动力与浮力的方向相反，石油或朝上倾方向运移（浮力＞水动力方向相反，石油或朝上倾方向运移（浮力＞水动力+毛管压力）或朝下倾方向运移（水动力＞浮毛管压力）或朝下倾方向运移（水动力＞浮力力+毛管压力）毛管压力） The effect of Hydrodynamism to          浮力的作用无需水的流动，可是水的流动却浮力的作用无需水的流动，可是水的流动却要对浮力的作用产生影响总的定量关系如下：要对浮力的作用产生影响总的定量关系如下：          F1＞＞PC±l·dp/dl或者或者F1≤PC±l·dp/dl              上式中上式中F1代表浮力沿储层上倾方向的分力；代表浮力沿储层上倾方向的分力；PC代表毛管压力；代表毛管压力；l·dp/dl代表水动力；（代表水动力；（+）、（）、（-）号分别代表水作下倾流动或上倾流动号分别代表水作下倾流动或上倾流动             浮力的作用无需水的流动，可是水的流动却要    石油的运移方向：前式表示当浮力石油的运移方向：前式表示当浮力F1大于毛管阻大于毛管阻力与水动力的代数和时，油气就向储层上倾方向运力与水动力的代数和时，油气就向储层上倾方向运移。

后式当浮力移后式当浮力F1小于毛管阻力与水动力的代数和小于毛管阻力与水动力的代数和（即（即F1＜＜PC±l·dp/dl）时，油气并不一定就向储层）时，油气并不一定就向储层下倾方向运移；当下倾方向运移；当F1＜＜PC+l·dp/dl时，水作下倾流时，水作下倾流动，在水动力作用下石油向下倾运移；当动，在水动力作用下石油向下倾运移；当F1＜＜PC-l·dp/dl时，水作上倾流动，即时，水作上倾流动，即F1+l·dp/dl＜＜PC，因，因浮力浮力+水动力都不足以克服毛管压力，显然石油不水动力都不足以克服毛管压力，显然石油不能上倾运移，但也不会下倾运移，因为毛管压力并能上倾运移，但也不会下倾运移，因为毛管压力并非动力；当构成等式时，油气就可以聚集起来非动力；当构成等式时，油气就可以聚集起来      石油的运移方向：前式表示当浮力F1大于毛管阻力与水动        在大多数地区浮力驱动是比水驱重在大多数地区浮力驱动是比水驱重要得多的一个驱动力通常只有当倾要得多的一个驱动力通常只有当倾角小于角小于5o时水驱才成为一个影响因素，时水驱才成为一个影响因素，对于更轻质的原油或高温度来说，这对于更轻质的原油或高温度来说，这个限制倾角更小（个限制倾角更小（Richard W.Davis，，1987）。

         在大多数地区浮力驱动是比水驱重要得多的一个驱3.4 A few questions about migration3.4.1  The phase of oil and natural gas in  migration         油气二次运移普遍认为是以连续烃相运移为主油气二次运移普遍认为是以连续烃相运移为主要相态，要相态，前面所讨论二次运移的阻力和驱动力也是前面所讨论二次运移的阻力和驱动力也是针对游离相油气运移提出来的针对游离相油气运移提出来的      3.4 A few questions about migr        二次运移中其它相态也有，但在二次二次运移中其它相态也有，但在二次运移中所占的地位都居次要运移中所占的地位都居次要比如呈分比如呈分子溶液状态的运移，很多人（如卡特麦子溶液状态的运移，很多人（如卡特麦尔，尔，1976；麦克奥利弗，；麦克奥利弗，1979等）认为等）认为是低效的关于脱溶问题，温度降低可是低效的关于脱溶问题，温度降低可以使石油的溶解度降低而析出以使石油的溶解度降低而析出        二次运移中其它相态也有，但在二次运移中所占的       据美国湾岸地区资料，在据美国湾岸地区资料，在4,572m深处温度深处温度为为162℃，可溶解甲烷，可溶解甲烷4,850ppm；在；在4,267m深深处温度为处温度为151℃，可溶解甲烷，可溶解甲烷4,200ppm；深度；深度减小约减小约300m（温度降低（温度降低11℃）释放量为）释放量为650ppm。

以此浓度欲达到以此浓度欲达到30%的饱和度需要的饱和度需要462倍孔隙体积的水高压水溶气的存在是事倍孔隙体积的水高压水溶气的存在是事实，如果说水溶气也看作一种资源的话，天然实，如果说水溶气也看作一种资源的话，天然气（主要是甲烷）呈溶解相运移是不能忽视的气（主要是甲烷）呈溶解相运移是不能忽视的           据美国湾岸地区资料，在4,572m深处温度为1        但无论从油气藏中烃类的成分和数但无论从油气藏中烃类的成分和数量考虑，还是从二次运移传导途径的可量考虑，还是从二次运移传导途径的可行性考虑，就油气藏中聚集起来的油气行性考虑，就油气藏中聚集起来的油气而言，应该主要是呈游离相运移的由而言，应该主要是呈游离相运移的由于浮力的作用，油气在储层中的运移很于浮力的作用，油气在储层中的运移很可能是贴近顶板进行的这也许是在砂可能是贴近顶板进行的这也许是在砂岩中很少钻遇较高残余油饱和度的原因岩中很少钻遇较高残余油饱和度的原因所在         但无论从油气藏中烃类的成分和数量考虑，还是从3.4.2   The passage of  migration     二次运移的通道主要是渗透性储层、断层和不整二次运移的通道主要是渗透性储层、断层和不整合面合面。

渗透性储层连通的孔隙系统是最广泛最基本渗透性储层连通的孔隙系统是最广泛最基本的二次运移通道，油气聚集也正是居于其中的二次运移通道，油气聚集也正是居于其中在渗在渗透性砂岩中以孔隙型通道为主，在致密碳酸盐岩中透性砂岩中以孔隙型通道为主，在致密碳酸盐岩中以裂缝型通道为主断层可以成为良好的运移通道，以裂缝型通道为主断层可以成为良好的运移通道，也可以是断层遮挡圈闭类型的重要封闭因素也可以是断层遮挡圈闭类型的重要封闭因素这主这主要取决于断层的新老、断层的活动性、断裂破碎带要取决于断层的新老、断层的活动性、断裂破碎带的胶结情况以及断层面两侧的岩性搭配等断层在的胶结情况以及断层面两侧的岩性搭配等断层在穿层和垂向运移中具有独特的作用；切割生油岩的穿层和垂向运移中具有独特的作用；切割生油岩的断层，油气初次运移就直接进入断层通道进行二次断层，油气初次运移就直接进入断层通道进行二次运移3.4.2   The passage of  migrat         不整合面是侧向运移的重要通道不整合面是侧向运移的重要通道通过不整合面可以沟通或连接跨时代地层通过不整合面可以沟通或连接跨时代地层间生、储层的关系，通常新生古储多与不间生、储层的关系，通常新生古储多与不整合面有关，其中最典型的就是基岩油藏。

整合面有关，其中最典型的就是基岩油藏通过不整合面进行的二次运移常可达到很通过不整合面进行的二次运移常可达到很远的距离，这对陆相沉积尤为重要最后，远的距离，这对陆相沉积尤为重要最后，还有岩层之间的层面也是较为通畅的运移还有岩层之间的层面也是较为通畅的运移通道             不整合面是侧向运移的重要通道通过不整合面      石油运移可以看作是受严格约束的石油运移可以看作是受严格约束的"河流河流"或或"小小溪溪"，其位置主要受构造形态的控制（，其位置主要受构造形态的控制（Gussow，，1954，，1968）利用由亲水石英、白云石、沙和玻）利用由亲水石英、白云石、沙和玻璃珠组成的柱状堆积物可以在实验室里对石油运移璃珠组成的柱状堆积物可以在实验室里对石油运移进行模拟（进行模拟（Dembicki和和Anderson，，1989；；Catalan等，等，1992）实验表明，在运移层的顶部，石油二）实验表明，在运移层的顶部，石油二次运移的路径受到严格约束，其聚集通道紧靠封闭次运移的路径受到严格约束，其聚集通道紧靠封闭层的下面层的下面      石油运移可以看作是受严格约束的"河流"或"小溪"        Thomas和和Clouse（（1994）在一个堆满亲）在一个堆满亲水沙的水槽中利用标有刻度的物理模型对运水沙的水槽中利用标有刻度的物理模型对运移路径进行模拟，他们通过观察运移速率发移路径进行模拟，他们通过观察运移速率发现：现：二次运移过程与地质时间相比是瞬间发二次运移过程与地质时间相比是瞬间发生的。

生的       H.Dembicki等（等（1989）用石英砂和白云）用石英砂和白云岩颗粒分别在玻璃管中做实验，观察到石油岩颗粒分别在玻璃管中做实验，观察到石油是沿管子的中央或管壁形成是沿管子的中央或管壁形成1-2mm（直径）（直径）的通道上运移，运动速率在的通道上运移，运动速率在8-13cm/h         Thomas和Clouse（1994）在一个     最近，石油化学示踪剂的研究结果证明了最近，石油化学示踪剂的研究结果证明了"限制限制性的通道理论性的通道理论"该理论认为有些油田整个运移系该理论认为有些油田整个运移系统都充满了石油，运移系统的通道只有几十米，或统都充满了石油，运移系统的通道只有几十米，或者其宽度更小（者其宽度更小（S.R.Larter，，2019）运移路径中）运移路径中可能只有可能只有1%-10%的输导层横断面面积被使用的输导层横断面面积被使用（（England等，等，1987）地下油气运移通道的特征地下油气运移通道的特征被描述为片状，其运移方向明显受石油运移时所通被描述为片状，其运移方向明显受石油运移时所通过岩石的水平渗透率控制（过岩石的水平渗透率控制（Rhea等，等，1994）。

从从厘米到米级大小，岩石渗透率决定了哪些运移输导厘米到米级大小，岩石渗透率决定了哪些运移输导层会沿运移通道运移大部分石油层会沿运移通道运移大部分石油     最近，石油化学示踪剂的研究结果证明了"限制性的通道        然而在整个盆地范围内，如果横向岩性然而在整个盆地范围内，如果横向岩性致密不能成为运移通道（认为是横向封闭），致密不能成为运移通道（认为是横向封闭），则渗透率差异将改变运移通道的方向在生则渗透率差异将改变运移通道的方向在生油区的上方，运移通道非常多，并形成稠密油区的上方，运移通道非常多，并形成稠密的网状但在横向上如果远离生油区，汇集的网状但在横向上如果远离生油区，汇集通道形成的限制性通道形成的限制性"小溪小溪"是主要运移方式是主要运移方式（（Andrew D.Hindle，，2019）当上覆封闭）当上覆封闭层的毛细管压力不足以阻止正常运移的石油层的毛细管压力不足以阻止正常运移的石油或天然气时，会发生垂向运移或天然气时，会发生垂向运移         然而在整个盆地范围内，如果横向岩性致密不能成3.4.3、The distance of  migration            二次运移的距离取决于运移通道的通畅程度、二次运移的距离取决于运移通道的通畅程度、母岩油气供给的富足程度、沉积盆地的岩性岩相母岩油气供给的富足程度、沉积盆地的岩性岩相变化、盆地的大小以及盆地构造格局的展布等因变化、盆地的大小以及盆地构造格局的展布等因素。

素一般地台区海相含油气盆地的岩性岩相横向一般地台区海相含油气盆地的岩性岩相横向变化不大，地台区盆地构造上较稳定，构造活动变化不大，地台区盆地构造上较稳定，构造活动不剧烈，断层较少，二次运移距离可以远些陆不剧烈，断层较少，二次运移距离可以远些陆相盆地通常岩性岩相变化较大，非均质性强，盆相盆地通常岩性岩相变化较大，非均质性强，盆地规模大多较小或盆地内构造分割性强，二次运地规模大多较小或盆地内构造分割性强，二次运移距离不可能很大移距离不可能很大3.4.3、The distance of  migrati       我国陆相含油气盆地中的油田分布大多靠我国陆相含油气盆地中的油田分布大多靠近生油凹陷，运移距离较近，一般常在近生油凹陷，运移距离较近，一般常在30km以内较远距离的运移常与不整合面有关，较远距离的运移常与不整合面有关，如准噶尔盆地克拉玛依油田的石油来自盆地如准噶尔盆地克拉玛依油田的石油来自盆地东南的玛纳斯湖凹陷，最大运移距离约为东南的玛纳斯湖凹陷，最大运移距离约为80km美国中勘萨斯的古潜山带中的石油，美国中勘萨斯的古潜山带中的石油，来自其东南方的生油凹陷，最大运移距离约来自其东南方的生油凹陷，最大运移距离约160km。

与之相对的是一些透镜体储层中的与之相对的是一些透镜体储层中的石油，二次运移距离微不足道，实际上油气石油，二次运移距离微不足道，实际上油气经初次运移就直接进入圈闭形成透镜状岩性经初次运移就直接进入圈闭形成透镜状岩性油气藏        我国陆相含油气盆地中的油田分布大多靠近生油凹陷3.4.4 The direction of migration           在以浮力和水动力为主要动力的驱动下，油气在以浮力和水动力为主要动力的驱动下，油气二次运移的方向总是循着阻力最小的路径由高势区二次运移的方向总是循着阻力最小的路径由高势区向低势区运移，向低势区运移，或者说从单位质量流体机械能较高或者说从单位质量流体机械能较高的地方向较低的方向运移，直至遇到圈闭聚集起来的地方向较低的方向运移，直至遇到圈闭聚集起来形成油气藏，或者运移到地表散失掉亦或形成油气形成油气藏，或者运移到地表散失掉亦或形成油气苗3.4.4 The direction of migrati       在沉积盆地中，油气源区一般位于盆地在沉积盆地中，油气源区一般位于盆地的深凹陷带，而深凹陷带又往往是盆地内压的深凹陷带，而深凹陷带又往往是盆地内压实水流的高水头区（高水势区）；压实水流实水流的高水头区（高水势区）；压实水流通常是流向与之相邻的盆地边缘斜坡或隆起通常是流向与之相邻的盆地边缘斜坡或隆起（凸起）带（低势区）。

凸起）带（低势区）由深凹陷由深凹陷→斜坡或斜坡或隆起（凸起）的方向是水流和浮力的共同指隆起（凸起）的方向是水流和浮力的共同指向，所以这自然成为油气二次运移的主要指向，所以这自然成为油气二次运移的主要指向尤其是那些地质历史上长期继承性发展向尤其是那些地质历史上长期继承性发展的隆起带更为有利的隆起带更为有利       在沉积盆地中，油气源区一般位于盆地的深凹陷带，3.4.5  The change of oil and natural gas in migration             我们从油源对比已经知道，母岩抽提物与油藏我们从油源对比已经知道，母岩抽提物与油藏中石油的组成成分上并不完全等同，一般只具有中石油的组成成分上并不完全等同，一般只具有相似性这除了初次运移中不同成分排出难易程相似性这除了初次运移中不同成分排出难易程度差别之外，也有石油在二次运移过程中变化的度差别之外，也有石油在二次运移过程中变化的因素已知二次运移中石油的高分子量成分以及因素已知二次运移中石油的高分子量成分以及极性成分易被矿物所吸附，而轻质的和无极性成极性成分易被矿物所吸附，而轻质的和无极性成分则能较自由地通过。

这样就产生了天然的色层分则能较自由地通过这样就产生了天然的色层分异效果分异效果     3.4.5  The change of oil and n        二次运移过程中吸附作用显著时，二次运移过程中吸附作用显著时，石油成石油成分变化的总趋势是：胶质、沥青烯、卟啉及钒分变化的总趋势是：胶质、沥青烯、卟啉及钒镍等重金属减少，轻组分增多；而烃类呈现烷镍等重金属减少，轻组分增多；而烃类呈现烷烃增多，芳烃相对减少；烷烃中低分子烃相对烃增多，芳烃相对减少；烷烃中低分子烃相对增多，高分子烃相对减少反映在物理性质上，增多，高分子烃相对减少反映在物理性质上，表征为比重变轻，颜色变淡，粘度变低通过表征为比重变轻，颜色变淡，粘度变低通过油油-源和油源和油-油对比，可以对油气二次运移的轨油对比，可以对油气二次运移的轨迹进行追踪，建立油藏与油源之间的联系迹进行追踪，建立油藏与油源之间的联系以我国酒泉盆地为例，自青西凹陷向鸭儿峡我国酒泉盆地为例，自青西凹陷向鸭儿峡-→老君庙老君庙-→石油沟方向，可见正烷烃主峰碳数石油沟方向，可见正烷烃主峰碳数和镍卟啉含量逐渐降低，和镍卟啉含量逐渐降低，C22以内与以内与C23以外以外正烷烃比值逐渐增加，以及比重、粘度、含蜡正烷烃比值逐渐增加，以及比重、粘度、含蜡量和凝固点逐渐减小变低量和凝固点逐渐减小变低.        二次运移过程中吸附作用显著时，石油成分变化的The datasheet of crude oil specialities in anticline zone of Laojun temple in Tertiary of Jiuquan Basin地地区区井井号号项项 目目正烷烃正烷烃主峰碳主峰碳C22-/C23+镍卟啉镍卟啉（（ppm））比比 重（重（D420）） 粘粘 度度(10-3Pa·s）） 含蜡量含蜡量（（%））凝固点凝固点（（℃））鸭鸭儿儿峡峡189  30.0    158C211.6317.640.865723.513.7113.560   0.869226.614.384610  26.100.869227.312.87-0.3684C211.93 0.867225.716.48-3.8老老君君庙庙4120  19.200.861324.511.697H-181C212.0813.560.862224.015.322.3K-243C212.268.520.865928.313.985.3J-251   0.861422.813.71-1.5石石油油沟沟249C192.977.020.860722.514.735.3195C192.686.600.84919.213.010.3111C198.127.350.85622010.6712.5The datasheet of crude oil spe      二次运移中由于路径上具体介质环境的二次运移中由于路径上具体介质环境的变化，还可发生脱气、晶出等其它效应。

特变化，还可发生脱气、晶出等其它效应特别值得注意的是别值得注意的是氧化作用氧化作用(oxygenation)，，氧化作用可使石油的胶状物质增加，轻组分氧化作用可使石油的胶状物质增加，轻组分相对减少；环烷烃增加，烷烃和芳香烃减少；相对减少；环烷烃增加，烷烃和芳香烃减少；比重和粘度也随之增大比重和粘度也随之增大其效果大多与吸附其效果大多与吸附作用相反因此二次运移中氧化作用通常会作用相反因此二次运移中氧化作用通常会被吸附作用所抵消被吸附作用所抵消  如果石油经二次运移如果石油经二次运移到达地表附近，氧化作用更为显著，石油将到达地表附近，氧化作用更为显著，石油将全部变为沥青全部变为沥青       二次运移中由于路径上具体介质环境的变化，还可发生        一般是生于较深处的石油，向上运移一般是生于较深处的石油，向上运移至埋藏较浅的圈闭中聚集的过程中，随至埋藏较浅的圈闭中聚集的过程中，随着运移环境变浅，当大气降水通过断层着运移环境变浅，当大气降水通过断层或储层地表露头渗入运移环境时，可能或储层地表露头渗入运移环境时，可能发生较强的氧化作用所以通过石油的发生较强的氧化作用所以通过石油的成分变化也可反映石油的垂向运移。

如成分变化也可反映石油的垂向运移如我国渤海湾盆地大港油田的新近系石油，我国渤海湾盆地大港油田的新近系石油，据认为是由古近系的石油运移上来的，据认为是由古近系的石油运移上来的，其物理性质和化学组成的变化就带有氧其物理性质和化学组成的变化就带有氧化特征        一般是生于较深处的石油，向上运移至埋藏较浅的The datasheet of crude oil characters in  Dangang Oilfield项目项目地层层位地层层位 石石  油油  性性  质质比比 重重（（D420））粘粘 度度(10-3Pa·s））含蜡量含蜡量（（%））凝固点凝固点（（℃）） 胶质沥青质胶质沥青质（（%）） 新新近近系系明明化化镇镇组组明明 一一0.9322112.66.1-15.317.6明明 二二0.918462.78.0-1.315.6明明 三三0.899129.89.02.812.6馆馆 陶陶 组组馆馆 一一0.887818.39.2169.2馆馆 二二0.877762.011.92112.3馆馆 三三0.869525.614.724.89.8馆馆 四四0.856411.714.830.57.2古古近近系系 东营组东营组0.84114.9916.37258.67沙沙河河街街组组沙一～沙一～二二0.85837.5918.26219.66沙沙 三三0.82002.8712.49235.66The datasheet of crude oil cha   3.4.6 About tertiary migration    所谓三次运移是指已经聚集起来的油气由于圈所谓三次运移是指已经聚集起来的油气由于圈闭条件的改变而发生的运移。

闭条件的改变而发生的运移油气聚集于圈闭之油气聚集于圈闭之中形成油气藏是二次运移的一种结果或归宿但中形成油气藏是二次运移的一种结果或归宿但油气藏形成之后，还可能发生构造运动，使圈闭油气藏形成之后，还可能发生构造运动，使圈闭经受改造致容积减小，油气溢出；甚至于发生切经受改造致容积减小，油气溢出；甚至于发生切割油气藏的断层，使圈闭遭受破坏，油气发生再割油气藏的断层，使圈闭遭受破坏，油气发生再运移这必将导致油气分布上的再调整这必将导致油气分布上的再调整   3.4.6 About tertiary migrat        三次运移的结果，部分油气可能进入新三次运移的结果，部分油气可能进入新的圈闭重新聚集起来形成次生油气藏；但的圈闭重新聚集起来形成次生油气藏；但也必然有部分将分散损失掉尚若破坏油也必然有部分将分散损失掉尚若破坏油气藏的断层断达地表，后者更是不可避免气藏的断层断达地表，后者更是不可避免的在大多数情况下，断层面不能汇集或的在大多数情况下，断层面不能汇集或聚集烃类，因为断层面一般是很大的平面聚集烃类，因为断层面一般是很大的平面或凹凸形面，通常具有发散效果（或凹凸形面，通常具有发散效果（Andrew D.Hindle，，2019）。

        三次运移的结果，部分油气可能进入新的圈闭重新        断层是油气三次运移的主要通道，与断层活动有关的断层是油气三次运移的主要通道，与断层活动有关的三次运移时间短、速度快，原生油气藏中溢出的油气在运三次运移时间短、速度快，原生油气藏中溢出的油气在运移过程中可能被向上涌流的水流所冲散，形成的浅层次生移过程中可能被向上涌流的水流所冲散，形成的浅层次生油气藏很分散，油层、气层和水层间互，其垂向分布有一油气藏很分散，油层、气层和水层间互，其垂向分布有一定的随机性（定的随机性（张树林等，张树林等，2019）由此不难想见，二次运）由此不难想见，二次运移是使本来分散的油气至少部分聚集起来形成油气藏；其移是使本来分散的油气至少部分聚集起来形成油气藏；其对形成油气藏的建设性作用是不言而喻的而三次运移是对形成油气藏的建设性作用是不言而喻的而三次运移是使已经聚集起来的油气至少部分再分散损失掉，无建设性使已经聚集起来的油气至少部分再分散损失掉，无建设性可言可言         断层是油气三次运移的主要通道，与断层活动有关。