第二节油气二次运移 油气二次运移:是指油气脱离生油岩后,在孔隙度、渗透率较大的储集层中或 大的断裂、不整合面中的传导过程,它包括聚集起来的油气由于外界条件的变化而引起 的再次运移 相态∷油气从烃源岩经过初次运移进入渗透岩石之后,就开始了二次运移。由于 二次运移的介质环境的改变,主要为孔隙空间、渗透率都较大的渗透性多孔介质,毛细 管压力变小,渗透率变大,便于孔隙流体(包括水、油、气)的活动。因此,二次运移 中油气一般以连续游离相进行运移,应视为多孔介质中的渗流作用 油气二次运移的机理 从物理角度讲,油气二次运移实际上是油气 在含水介质中的机械渗流过程。对于单位质量的 油气质点受到以下4个力的作用:垂直向下的重 力:垂直向上的浮力:水动力和油气在孔隙介质 中运移所受的毛细管阻力。 油气的二次运移要看是否具备了运移的条件, 首先必须具有一定的油气饱和度,只有当油气饱 和度大于临界油气饱和度时,才有相对渗透率和 有效渗透率。其次,油柱必须大于临界油柱高度, 具有足够的浮力和水动力来克服毛细管阻力。在 静水条件下,油体上浮的条件是浮力Fr应大于毛 细管阻力差Pc;在动力条件下,油体运移的条件 是浮力Fr和水动力Fo之矢量和Eo大于毛细管阻力
第二节 油气二次运移 油气二次运移:是指油气脱离生油岩后，在孔隙度、渗透率较大的储集层中或 大的断裂、不整合面中的传导过程，它包括聚集起来的油气由于外界条件的变化而引起 的再次运移。 相态:油气从烃源岩经过初次运移进入渗透岩石之后，就开始了二次运移。由于 二次运移的介质环境的改变，主要为孔隙空间、渗透率都较大的渗透性多孔介质，毛细 管压力变小，渗透率变大，便于孔隙流体（包括水、油、气）的活动。因此，二次运移 中油气一般以连续游离相进行运移，应视为多孔介质中的渗流作用。 一、油气二次运移的机理 从物理角度讲，油气二次运移实际上是油气 在含水介质中的机械渗流过程。对于单位质量的 油气质点受到以下 4 个力的作用：垂直向下的重 力；垂直向上的浮力；水动力和油气在孔隙介质 中运移所受的毛细管阻力。 油气的二次运移要看是否具备了运移的条件， 首先必须具有一定的油气饱和度，只有当油气饱 和度大于临界油气饱和度时，才有相对渗透率和 有效渗透率。其次，油柱必须大于临界油柱高度， 具有足够的浮力和水动力来克服毛细管阻力。在 静水条件下，油体上浮的条件是浮力 Fr 应大于毛 细管阻力差 Pc；在动力条件下，油体运移的条件 是浮力 Fr 和水动力 Fo 之矢量和 Eo 大于毛细管阻力
差Pc:当两者相等时,油气产生聚集。油气的净 浮力和水动力的矢量和为油气的力场强度: Eo=pw/po·Ew-(pw-po)/po·g Eg=pw/pg·Ew-(pw-pg)/pg·g Eo、Eg取决于Ew,即水的力场强度。因此 当水由高势区向低势区流动时,油气也在其力场 强度的作用下自发地从油气的高势区向低势区渗 流,油气存在势差是二次运移的动力源。 1、二次运移的阻力 二次运移的阻力即孔隙介质对油气的毛细管力。 毛细管力取决于储集层孔隙半径、烃和水界面张力、 润湿角。影响烃水界面张力的因素主要是烃类成分、 温度等,气水界面张力一般比油水界面张力大。据 Schowalter(1979)的资料,温度升高,界面张力 降低。因此地下高温条件下,烃类所受毛细管力降低 二次运移途经中的岩石,被认为自沉积到成岩都 是充满水的,颗粒表面有一层水的薄膜,因而湿润角 可看作为零度,cosθ=1。当石油经过孔隙系统时,油 滴要发生变形,在油滴两端的毛细管压力差即为真正的毛细管阻力 P=2Y(1/y:-1/Y) 式中,γt、γp分别为油滴两端的岩石孔喉半径,为界面张力
差 Pc；当两者相等时，油气产生聚集。油气的净 浮力和水动力的矢量和为油气的力场强度： Eo=ρw/ρo·Ew-(ρw-ρo)/ρo·g Eg=ρw/ρg·Ew-(ρw-ρg)/ρg·g Eo、Eg 取决于 Ew，即水的力场强度。因此， 当水由高势区向低势区流动时，油气也在其力场 强度的作用下自发地从油气的高势区向低势区渗 流，油气存在势差是二次运移的动力源。 1、二次运移的阻力 二次运移的阻力即孔隙介质对油气的毛细管力。 毛细管力取决于储集层孔隙半径、烃和水界面张力、 润湿角。影响烃水界面张力的因素主要是烃类成分、 温度等，气水界面张力一般比油水界面张力大。据 Schowalter（1979）的资料，温度升高，界面张力 降低。因此地下高温条件下，烃类所受毛细管力降低。 二次运移途经中的岩石，被认为自沉积到成岩都 是充满水的，颗粒表面有一层水的薄膜，因而湿润角 可看作为零度，cosθ=1。当石油经过孔隙系统时，油 滴要发生变形，在油滴两端的毛细管压力差即为真正的毛细管阻力。 Pc= 2γ( 1/γt-1/γp) 式中，γt、γp 分别为油滴两端的岩石孔喉半径，为界面张力
运动方向 水动力 毛细管力 重力 二次运移油气质点受力分析示意图 B 4=$歌 (b) 静水(a)、动力(b)环境中同一质点位 置Ew、Eo、Eg示意图 2、二次运移的浮力 浮力是阿基米德浮力。石油地质学中常将浮力与重力同时考虑,并将浮力与重 力的代数和称为净浮力。故石油质点的净浮力可用下式表示 F )/ 对于单位面积(S=1)的高度为Z的油柱(丝),净浮力(Fr)为: Fr=Z·1·p。[-(p,-p)/p。·g]=-Z·(p,p。)g 式中水、油的密度(p,和p。)与g都是相对固定的,因而连续油柱高度(Z)大
2、二次运移的浮力 浮力是阿基米德浮力。石油地质学中常将浮力与重力同时考虑，并将浮力与重 力的代数和称为净浮力。故石油质点的净浮力可用下式表示。 Fr= -ρw/ρo·g + g = -(ρw-ρo)/ρo·g 对于单位面积（S=1）的高度为 Z 的油柱（丝），净浮力( Fr)为： Fr= Z·1·ρo·[-(ρw-ρo)/ρo·g ] = -Z·（ρw-ρo)g 式中水、油的密度（ρw和 ρo）与 g 都是相对固定的，因而连续油柱高度（Z）大
到一定的程度,净浮力才能克服毛细管阻力而使石油运移。伯格(1975)提出下式来确 定石油上浮的临界高度(Zo) Zo=2y(1/y:-1/y)/(p.p)g 当储层底部的油在浮力以外的力的作用下积累到油柱高度Z大于Zo时,石油就能 上浮,否则不能上浮。当地层倾斜时,浮力将分解成垂直层面和平行层面两个分力,后 者将推动石油沿地层上倾方向运移 (二)水动力 二次运移是在含水的渗透层中进行的,当含水储层的供水区与泄水区之间存在 高差时,水将沿位能下降方向发生移动,油气将受到水动力的作用。推动单位质量石油 质点运移的水动力值等于: F。=p,/p。·E 净浮力和水动力的矢量和(Eo)是油 气动移的动力。即合力: Eo=-(p,-p/p。·g+p,/p。·Ew 其大小决定了油气二次运移的可能性、速率和 方向。当水动力(倾斜岩层中水动力的垂直分力) 与浮力方向一致时,水动力起到增加浮力的动力作 用;当它与浮力方向相反时,水动力减少油体浮力, 起到阻力作用。在水平储层中,水动力方向与浮力 方向垂直,当油体上浮至顶面为盖层封闭时,浮力 的作用消失,此时油体主要靠水平方向的水动力驱 动,当水动力大于毛细管阻力时,油气则沿水动力
到一定的程度，净浮力才能克服毛细管阻力而使石油运移。伯格（1975）提出下式来确 定石油上浮的临界高度(Zo): Zo=2γ( 1/γt-1/γp)/（ρw-ρo)g 当储层底部的油在浮力以外的力的作用下积累到油柱高度Z大于Zo 时，石油就能 上浮，否则不能上浮。当地层倾斜时，浮力将分解成垂直层面和平行层面两个分力，后 者将推动石油沿地层上倾方向运移。 （二）水动力 二次运移是在含水的渗透层中进行的，当含水储层的供水区与泄水区之间存在 高差时，水将沿位能下降方向发生移动，油气将受到水动力的作用。推动单位质量石油 质点运移的水动力值等于： Fo=ρw/ρo·Ew 净浮力和水动力的矢量和(Eo)是油 气动移的动力。即合力： Eo = -(ρw-ρo)/ρo·g + ρw/ρo·Ew 其大小决定了油气二次运移的可能性、速率和 方向。当水动力（倾斜岩层中水动力的垂直分力） 与浮力方向一致时，水动力起到增加浮力的动力作 用；当它与浮力方向相反时，水动力减少油体浮力， 起到阻力作用。在水平储层中，水动力方向与浮力 方向垂直，当油体上浮至顶面为盖层封闭时，浮力 的作用消失，此时油体主要靠水平方向的水动力驱 动，当水动力大于毛细管阻力时，油气则沿水动力
方向在储集层中运移。 浮力由 浮力与 浮力由 水动力而增强!水动力相反1水动力而增强 聚集的范围 低流体位能及水流方向→ 由于浮力使石油进入和流动方向命 在背斜中浮力与水动力配合的情况 油气的二次运移首先必须具有一定的油气饱和 度,只有当油气饱和度大于临界油气饱和度时,才 有相对渗透率和有效渗透率。其次,油柱必须大于 临界油柱高度,具有足够的浮力和水动力来克服毛 细管阻力。 静水条件,油体上浮的条件是 动力条件,油体运移的条件是 Fr+Fo> Pc 当Fr+Fo=P时,油气产生聚集 因此,当水由高势区向低势区流动时,油气也在其力场强度的作用下自发地从油气的高 势区向低势区渗流,油气存在势差是 二次运移的动力源
方向在储集层中运移。 油气的二次运移首先必须具有一定的油气饱和 度，只有当油气饱和度大于临界油气饱和度时，才 有相对渗透率和有效渗透率。其次，油柱必须大于 临界油柱高度，具有足够的浮力和水动力来克服毛 细管阻力。 静水条件，油体上浮的条件是: Fr ＞ Pc 动力条件，油体运移的条件是： Fr+Fo ＞ Pc 当 Fr+Fo = Pc 时，油气产生聚集。 因此，当水由高势区向低势区流动时，油气也在其力场强度的作用下自发地从油气的高 势区向低势区渗流，油气存在势差是 二次运移的动力源