油氣沿油氣運移通道或進入儲集巖層以後的各種運移。它包括:油氣在儲集巖層中的運移,油氣沿斷層、裂隙、不整合面等通道的運移,以及聚集起來的油氣由於外界條件的變化而引起的運移。二次運移是油氣運移的第二個階段,是初次運移的繼續。

  地表的油氣顯示,油氣在圈閉中的聚集,油、氣、水在圈閉中按比重分異和自然界存在的差異聚集規律,都證明瞭二次運移的存在。同時也說明:①油氣的二次運移主要是以遊離相態進行;②二次運移的主要動力是油氣本身在水介介質中的浮力;③在水介質中運移的連續油(氣)體兩端的毛細管壓力差是二次運移的阻力;④水動力對二次運移有影響,當水流方向與運移方向一致時成為動力,反之則成為阻力。

  運移機制 根據浮力、毛細管阻力和水動力在二次運移中的作用和影響,R.R.伯格(1975)建立瞭方程

式中Z0為石油能夠運移的臨界高度,沿儲集層頂面往上傾方向運移時可根據地層傾角換算為長度;ρ0ρW分別為地下的油、水密度;rtrp分別為儲集巖層的喉道半徑和孔隙半徑(假設儲集巖為各向均質體);g為重力加速度;dh/dx為儲集巖層的水勢面梯度;X為連續油體的水平投影長度;σ為地下油水界面張力。隻要將方程中的σ換成地下氣水界面張力,把ρ0換成地下天然氣的密度ρg,即可求得天然氣運移的臨界高度或長度。伯格方程加深瞭人們對二次運移機理的認識,可以說該方程就是二次運移模式的核心部分。

  石油和天然氣在以浮力為主的驅動下,其運移方向的總趨勢是沿阻力最小途徑由高勢區向低勢區,直到遇遮擋而形成聚集,或者散失於地表形成油氣苗。在沉積盆地中,生油地區一般位於凹陷最深處,而與之相鄰的斜坡和隆起是二次運移的指向地帶。尤其是那些長期繼承發育、保存條件較好的隆起更為有利。

  運移方向 石油和天然氣在巖層中運移一般要產生5種分異作用:①吸附分異;②滲濾分異;③重力分異;④水溶解度的分異;⑤擴散分異。因此,油氣在二次運移過程中,那些分子小的、輕的、極性低的和水溶解度大的成分,則可較自由地通過。這種分異效應造成石油變化的總趨勢是隨著運移距離的增加,膠質、瀝青質、卟啉及釩鎳等重金屬減少,輕組分相對增多;在烴類成分上,烷烴相對增多、芳烴相對減少;烷烴中低分子烴相對增多,高分子烴相對減少。反映到物理性質上,為石油比重變輕,顏色變淡,粘度變小。如果當石油運移至近地表或與淺處地下水接觸時,氧化作用占優勢可使石油的膠狀物質增加,輕組分相對減少;環烷烴增加,烷烴和芳香烴相對減少,比重和粘度也隨之加大。石油運移的指標還有:碳同位素13C/12C的比值隨運移距離的加大而降低;甾、萜烷生物標志化合物(5β-C27)/(5α-C27)、(5β-C28)/(5α-C28)、(5β-C29)/(5α-C29)的比值隨運移距離的加大而增高。此外,根據原油中的孢粉組合有時也能判斷石油運移的方向。

  運移的通道和距離 二次運移的主要通道有儲集層的連通孔隙和裂隙、斷層以及不整合面(見不整合)。儲集層的連通孔隙和裂隙是油氣進行二次運移的基本通道。斷層有時起通道作用,有時起圈閉作用。斷層作為通道時有兩種情況:橫穿斷層面的運移;沿斷層面的運移。橫穿斷層面的運移,主要取決於斷層兩側巖層的對置狀況和斷層面本身的滲透性。如果斷層面兩側為儲集性好的砂巖對置,而且斷層面滲透性好,油氣就會發生橫穿斷層面的運移。沿斷層面運移比較復雜,至少要有3個先決條件:①斷層面必須具有較高的滲透率;②沿斷層面上下必須具有流體流動的勢梯度;③斷層兩側地層的滲透率要比斷層面低。不整合面也是油氣運移的重要通道。一般認為不整合面起側向運移的通道作用。如果不整合面之上為細粒泥質巖層蓋覆,其下為孔隙性滲透性好的地層,則常形成新生古儲的潛山型油氣藏。

  二次運移的距離也是一個有爭議的問題。二次運移的距離主要取決於運移通道的情況,即取決於儲集層延續性、斷層作為通道以及不整合面的區域性分佈等。因此,在巖性比較穩定的海相地層中,油氣運移的距離一般比陸相地層要大。

  斷陷盆地中二次運移的一般規律是:在陡坡一側,油氣主要沿一兩條主斷層垂向運移;在緩坡一側,油氣則沿多條斷層組成階梯狀運移。

  

參考書目

陳發景、田世澄主編:《壓實與油氣運移》,中國地質大學出版社,北京,1989。

 R.E.Chapman,Petroleum Geology,Elsevier Science Publishers,Amsterdam,Oxford,New York,1983.