油气运移

石油和天然气在地壳中的移动

地壳中石油和天然气在各种天然因素作用下发生的流动。称为油气的运移。油气运移可以导致石油和天然气在储集层的适当部位（圈闭）的富集，形成油气藏，这叫做油气聚集。也可以导致油气的分散，使油气藏消失，此即油气藏被破坏。

简介

石油和天然气在地壳中的移动。油、气在生油层中生成时，呈分散状态分布，经运移后才在储集层中聚集形成油气藏。油气藏遭破坏后，也可能由于油气的运移而形成次生油气藏，或由于油气沿裂缝、孔隙渗出或随地下水流至地表（见油气显示）。油气运移研究的主要内容包括运移的相态、动力、方向和时期等问题，了解这些问题对找油有重要意义。通常根据油气运移的方式、动力等将整个油气运移过程分为初次运移和二次运移两个阶段。

证据

油气运移的证据有很多：①地表发现的油气苗，显然是地下石油和天然气通过一定的通道（断裂、不整合面等）向上运移的结果；②油气是在烃源岩中生成的，却在储集层中储集。油气所在位置发生了变动；③烃源层中生成的是分散状态的油气分子，而到了油气富集区，油气却呈聚集状态；④油气藏中油、气、水按比重分异现象，也是油气运移的结果；⑤另外，从油源区到成藏区，化合物分布有规律渐变，显然也与油气运移有关。

基本方式

油气运移的基本方式有两种：渗滤、扩散。在孔渗性差的致密岩层中主要是扩散流，在孔渗性较好的岩层中主要是达西流。

渗滤作用是一种机械运动，整体流动，遵守能量守恒定律，由机械能高的地方向机械能低的地方流动。

扩散作用为分子运动，从高浓度向低浓度，使浓度梯度达到均衡；扩散系数与分子大小有关，分子越小，扩散能力越强，轻烃具有明显的扩散作用。成藏后的扩散流主要表现为油气的散失。

初次运移

综述

石油和天然气在生油层中向邻近储集层的运移，为运移的第一阶段，称初次运移。生油层中的有机质处于分散状态，呈微粒状分布在岩石颗粒之间，或为薄膜状吸附在颗粒表面。所以刚形成的油和气也是分散于原始母质之中。通常认为，油气初次运移的主要动力是地层静压力、地层被深埋所产生的热力以及粘土矿物的脱水作用。发生初次运移的主要时期为晚期生油阶段，与之相应的为晚期压实阶段（相应深度为1500～3000米）。初次运移的状态主要为水溶。碳酸盐岩生油层中油气的运移，可能以气溶为主。

20世纪60年代干酪根热降解晚期生油理论确立后，给初次运移带来两个严重的问题:一是生烃岩层成熟时一般已进入压实晚期,此时正常压实泥岩的孔隙很小,其视直径约为5～10毫微米，如再减去孔隙两边的吸附水层的厚度，与烃类分子的大小相差无几,油气如何从泥质岩层中运移出来;二是在亲水介质如此小的孔隙中,毛细管压力差约为6×10帕,油气如何克服这一阻力而运移。大多数学者认为生烃岩层中的异常高压力是排烃的主要动力。生烃岩层中的异常高压力主要由6个方面造成：①泥质沉积欠压实作用;②水热增压作用；③渗透压力的作用；④粘土脱水作用；⑤岩石的胶结和重结晶作用；⑥烃类的生成作用等。尽管如此，人们对初次运移仍存在着很多困惑不解的问题。

假说

围绕着上述问题，人们提出了各种有关初次运移机理的假说。最著名的有L.C.普赖斯(1976)的水溶液运移假说；E.G.贝克(1967)、R.J.科德尔(1973)的胶束溶液运移假说；E.E.布雷(1980)的甲烷、二氧化碳气体容载运移假说；P.A.迪基(1975)、真柄钦次（即K.马格拉，1977）的连续油相运移假说；C.巴克(1978)的孔隙中心网络运移假说；C.D.麦考利夫(1978)的干酪根网络运移假说;D.莱塔苏尔(1982)的气相扩散运移假说;S.尼格利亚(1979)的气相溶液运移假说；B.P.蒂索(1978)、H.D.赫德伯格(1980)的微裂隙运移假说。概括起来可以分为水相运移和油（气）相运移两大类。

相态

水相运移的特点是以水为载体，在亲水介质中不受毛细管阻力的限制是最省功的运移方式。但有两方面的问题：①不能满足物质平衡计算的要求，例如洛杉矶盆地现已发现的石油如果都是水相运移的结果，则要求油在水中的溶解度要达到100000～150000ppm(10～15%)，然而即使在200℃以上原油的实际溶解度也不过几十个ppm;②石油聚集的成分与易溶于水的成分不匹配，芳烃比烷烃易溶于水，然而在聚集的石油中芳烃却不多。多数人认为，水相运移不是石油初次运移的主要方式。但是，天然气在水中的溶解度很大，水相运移可能是天然气运移的主要方式。

油(气)相运移在数量上和效率上可以满足当今发现的油气聚集。生油岩孔隙的显微观察也证明有游离相态的烃类存在。但也遇到难于解决的问题：①油气在亲水介质中运移如何克服巨大的毛细管阻力；②在双相（或多相）的流动中，石油如何达到临界运移饱和度。临界运移饱和度在砂岩中为20～30%，在泥岩中目前尚无测定，在生油泥岩中，可降到10%，甚至1%。

在各种初次运移的机理中，比较流行的是微裂隙运移。А.Н.斯纳尔斯基(1963)认为，当地层压力超过静水压力1.42～2.5倍时,岩石就要产生破裂。蒂索和D.H.韦尔特(1978)把岩石破裂与排烃作用联系起来，认为生油岩层在异常高压力作用下可以产生微裂隙，使具高压的孔隙流体(包括烃类)得到释放，压力降低后微裂隙关闭，这样就形成周而复始的间歇性排烃。赫德伯格(1980)进一步强调了甲烷等气体在产生微裂隙和间歇性排烃方面的作用。但是到目前为止，还没有一种机理能够解决所有的矛盾而适用于各种地质情况。看来不同情况下有不同的模式也许就是客观真实的反映。

时期和距离

初次运移的时期，一般认为是在油气大量生成或稍后的时期，通常的深度是在1500～3500米之间。油气最重要的初次运移时期在晚期压实阶段，与晚期生油阶段相对应。真柄钦次等（1977）在加拿大、日本和尼日利亚等地，利用烃类中的碳与总有机碳的比值变化来确定运移期。一般该比值有随埋深增加的趋势，其中比值突然减少的异常段, 被认为是初次运移的深度（或时期）。除此之外，类异戊二烯烃/正烷烃比值等也可以作为指示运移发生深度的标志。

关于初次运移的距离，蒂索和R.佩列特(1971)根据阿尔及利亚泥盆系生油页岩的研究，发现只在靠近储集层14米范围内烃类和非烃含量才有变化，因而推测生油岩中只有距储集岩上下共28米距离内的烃才能运移出来，也就是生油岩的有效厚度为28米。这一数值是来自对某一生油页岩的研究。如果生油岩中有许多砂岩夹层或生油岩中发育裂缝，则将大大增加排烃的有效厚度。

二次运移

油气进入储集层后的一切运移称二次运移。它是油气运移的第二阶段，是初次运移的继续。二次运移包括：油气在储集层内部的运移；沿断层、不整合面等通道进入另一储集层的运移；已形成的油气聚集在条件变化时所引起的再次运移。

二次运移的动力主要是水力、浮力和毛细管力，运移状态主要为游离相态。油气在二次运移中的主要通道有储集层的孔隙、裂缝、断层、不整合面。

油气运移的主要方向和距离一方面取决于可渗透性地层的产状；一方面取决于地层水动力和浮力的大小和方向。显然，这些因素是由区域构造背景决定的。

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