油氣倒灌會發(fā)生嗎？

關(guān)鍵詞：油氣運移；油氣成藏；油氣倒灌；地層超壓；烴源巖；儲集層；蓋層

引言

地層巖石的孔隙中最初都飽和了地層水，油氣在地層中生成后，會在浮力的作用下向上運移，遇到圈閉后聚集起來形成油氣藏，遇不到圈閉會一直向上運移，到達地面后成為油氣苗。油氣向上運移是有科學(xué)依據(jù)的，也是有實踐支持的，油氣苗就是油氣向上運移的證據(jù)。

然而，在石油地質(zhì)學(xué)中卻一直存在著油氣倒灌的說法[1 3]，即油氣生成后逆著浮力的方向向下運移。這方面的研究非常多，如松遼盆地的扶楊油層靠倒灌成藏[4 8]，四川盆地川東北地區(qū)的長興組礁灘相白云巖油氣靠倒灌成藏[9]，四川盆地的威遠震旦系氣藏主要靠倒灌成藏[10]，鄂爾多斯盆地存在多處油氣倒灌成藏的情況[11 15]，勝利油區(qū)也有油氣倒灌成藏的例子[16 17]。不同油田的倒灌距離也不相同，有些為幾十米，有些為幾百米甚至上千米。

筆者一直是反對油氣倒灌的，曾撰文分析油氣運移的機理和油氣倒灌的理論缺陷[18 19]，認為油氣倒灌缺乏科學(xué)依據(jù)，也沒有得到實踐的支持，迄今為止尚未有人觀察到自然界中的油氣倒灌現(xiàn)象。

王永詩先生不同意筆者的觀點，他通過實驗觀察到了油氣倒灌現(xiàn)象的發(fā)生[20]，以此來證明自然界中存在油氣倒灌的合理性。為了深入探討油氣運移的奧秘，本文繼續(xù)深入分析油氣運移的機理，并就王先生實驗中存在的一些問題進行剖析，希望能夠進一步揭示油氣運移的真相。

1 油氣生成

地層巖石由骨架顆粒和粒間孔隙組成，孔隙中飽和了水，骨架顆粒中夾雜著一些沉積有機質(zhì)（干酪根）。干酪根就是所謂的生烴物質(zhì)，它以固體顆粒的形式分散在巖石之中?？傆袡C碳（Total OrganicCarbon，TOC）含量越高，生烴量就越大。根據(jù)研究，烴源巖對TOC 的要求并不高[21 22]，1% 就算是好的烴源巖了，即100 個顆粒中有一個有機質(zhì)顆粒就可以成為烴源巖了（圖1）。烴源巖也叫生油層，大多數(shù)的烴源巖都是泥巖，下面也是以泥巖作為烴源巖和以砂巖作為儲集層為例進行分析。

干酪根屬于超大分子聚合體，沒有固定的分子量和明確的分子式[3]，主要由C、H 和O 等元素組成，并通過C C 和C H 等化學(xué)鍵把它們組合在一起，結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定。油氣分子通常較小，是干酪根分解之后的產(chǎn)物，以烴類物質(zhì)為主，油氣為流體可以流動。

干酪根顆粒被地層水包圍，在高溫下慢慢分解（生物氣的生成機理有所不同，本文暫不討論），分解是從外部枝杈上開始的，并逐漸向內(nèi)部發(fā)展，黏土礦物催化劑會加速分解過程（圖2）。由于C H 鍵的鍵能比C C 鍵高，因此，C C 鍵比C H 鍵更容易斷裂，這樣才保證了烴類物質(zhì)的穩(wěn)定存在。干酪根的分解也沒有固定的模式，不同溫度下生成的烴類物質(zhì)也不盡相同，進入生烴門限后，較低溫度下生成（分解）的長鏈烴較多，較高溫度下生成（裂解）的短鏈烴較多，特高溫度下C H 鍵開始斷裂，干酪根逐漸石墨化[1 3，21 23]。

干酪根并不是直接生成油滴或氣泡，而是將分解出的烴分子直接排放到水中，形成烴的水溶液（圖3）。由于干酪根不斷向水中排放烴分子，因此水的烴濃度會不斷升高。如果烴濃度低于烴在水中的溶解度，則不會有油滴或氣泡形成。幸運的是，烴在水中的溶解度非常低[1，24]，因此很容易形成烴的過飽和水溶液。過飽和水溶液很不穩(wěn)定，烴分子容易聚集和凝結(jié)成分子團，并且越聚越大，最后形成油滴或氣泡。但是，形成油滴需要種子，也就是“核”。很顯然，種子就在某些個干酪根顆粒上，不是所有的干酪根顆粒上都有種子。烴分子圍繞著種子不斷生長，形成大的油滴或氣泡，浮力使其脫離母體并向上運移，然后種子繼續(xù)生長，形成下一個油滴或氣泡。這個過程與汽水瓶中的氣泡形成過程完全一樣。油滴只能向上脫離母體，不可能向下脫離母體。向上脫離母體后的油滴，再掉頭向下進行倒灌，缺少動力的驅(qū)動。

由于烴源巖生烴的速度非常慢，需要幾十萬年甚至幾百萬年才能完成生烴過程，因此油氣只能以油滴或氣泡的形式排出烴源巖，這與湖底淤泥排出沼氣的形式完全相同。

2 運移與流動

運移與流動是兩個完全不同的概念，油氣運移（migration）并不是油氣流動（flow）。運移是離散介質(zhì)的位置變化，油滴的移動就叫運移，油滴前后都不是油，而是水（圖4a）。流動是連續(xù)介質(zhì)的位置變化，前后都是同一種流體，如水流（圖4b）。流動是連續(xù)流，運移是離散流或滴流。流動是壓（勢）差驅(qū)動的結(jié)果，圖4b 中的p1 必須大于p2 才能產(chǎn)生流動。運移不需要壓差，只需要浮力即可，圖4a中的油滴運移不需要p1 大于p2，在p1 等于p2 的情況下油滴依然可以運移。油氣運移與鳥類的遷徙（migration）類似，都屬于離散介質(zhì)的位置移動，二者使用同一個單詞。高空中的雨滴下落到地面，并不是因為高空中的壓力比地面高，而是因為重力作用的結(jié)果。開采過程中的油氣為連續(xù)相，所以通常說油氣流動，而不說油氣運移。成藏過程中的油氣為離散相，所以通常說油氣運移，而不說油氣流動。但很多人把油氣運移當成油氣流動進行研究，說油氣運移需要壓差的驅(qū)動，顯然犯了一個概念錯誤。

流動與運移的另外一個區(qū)別就是，流動的速度快，因為壓差大、動力強；運移的速度慢，因為浮力小、動力弱，只能以滴流的形式進行。流動是從高壓向低壓進行的，但低壓并不是只有一個方向，而是有很多方向，因此，流動方向也不止一個，而是有很多個，即流動是可以分叉的，河流入?？诘姆至骱拥谰褪橇鲃臃植娴淖C據(jù)。但運移不需要壓差，只需要微弱的浮力（或重力），浮力的方向只有一個，因此，運移的方向也只有一個，即向上運移，遇到障礙后再轉(zhuǎn)為側(cè)向上運移，但不會分叉。油氣運移不是壓差驅(qū)動的連續(xù)流，而是浮力驅(qū)動的離散流，因此，不能用連續(xù)流的勢理論來研究油氣運移問題。自來水的流動可以是連續(xù)流，也可以是滴流，連續(xù)流壓力大，水流急，四處飛濺，流動分叉；滴流的速度慢，只能有一條運移路線，即阻力最小的方向，見圖5。

3 油氣倒灌

油氣運移只能以滴流的形式進行，不可能以連續(xù)流的形式進行。由于油氣比水輕，因此油氣只能在浮力的作用下向上運移。但若烴源巖存在超壓（異常高壓），在烴源巖與上、下地層之間即建立起了壓差，此時油氣既可以向上（包括側(cè)向上）流動，也可以向下（包括側(cè)向下）流動，向下流動就是所謂的倒灌（圖6）。油氣倒灌屬于壓差驅(qū)動的流動，而不是浮力驅(qū)動的運移。超壓是地質(zhì)學(xué)術(shù)語，油藏工程習(xí)慣叫異常高壓[25]。

油氣倒灌時，烴源巖的孔隙中必定飽和了油，否則，油水共存必然產(chǎn)生重力分異，形成油上水下的流體分布，此時倒灌的應(yīng)該是水，而不是油。

讓烴源巖孔隙中飽和油是不可能的，因為它生不出這么多的油。干酪根只有一部分會轉(zhuǎn)化成油氣[26]，若TOC 為1%，100 個孔隙中連一個孔隙都填不滿油氣，不聚集根本沒有開采價值。

烴源巖不僅生不出這么多的油，也根本不會有超壓，油氣倒灌的動力并不存在。烴源巖（泥巖）是如何產(chǎn)生超壓的，目前主要有兩種觀點：一個是欠壓實導(dǎo)致的超壓，另一個是生烴導(dǎo)致的超壓。其實，泥巖是一個開放的地層，上下都與更大孔隙的地層相連，其中的超壓很容易通過排水而釋放掉（圖7）。欠壓實理論認為泥巖物性差，壓實過程因排水不暢而憋壓，這個觀點顯然不正確[27]。如果泥巖不能排水，生烴后也就不能排烴，地下也就沒有油氣聚集成藏了，這與事實完全不符。生烴增壓理論認為泥巖生烴過程會產(chǎn)生超壓[1 3]，這個觀點也不正確。泥巖中生成的油滴（圖7a），在浮力的作用下會向上運移并排出烴源巖（圖7b），也就不可能憋壓。即使油滴不排出烴源巖，也只能在原地膨脹變大，膨脹向周圍進行，并不會導(dǎo)致油滴的移動（圖7c）。只有浮力才有方向，才能牽引油滴向上運移。烴源巖是一邊生烴一邊排烴的，而且生烴的速度極慢，不可能憋壓，迄今為止也沒有實測壓力數(shù)據(jù)支持泥巖超壓的說法。浮力并不允許油滴靜止不動，因此圖7c的情形是不存在的。煤巖地層的有機質(zhì)含量高，生烴量大，沒有出現(xiàn)超壓；泥巖地層的有機質(zhì)含量低，生烴量小，更不可能出現(xiàn)超壓。所謂的烴源巖超壓，都是根據(jù)聲波時差測井資料通過等效深度法計算出來的，即高聲波時差層段對應(yīng)高孔隙度層段，高孔隙度層段對應(yīng)超壓層段，也即地層超壓導(dǎo)致了高孔隙度，高孔隙度導(dǎo)致了高聲波時差。實際上，異常高壓地層的孔隙度并不見得高，異常低壓地層的孔隙度也不見得低。很多異常高壓油氣藏的孔隙度都很低，因為高孔隙度地層的密封性差，不容易憋壓。高聲波時差是由固體骨架的性質(zhì)和有機質(zhì)含量引起的[28]，卻被誤解為了高孔隙度，高孔隙度又被誤解為了高流體壓力。雖然疏松土介質(zhì)的孔隙度隨壓力而變化，但巖石為致密介質(zhì)，其孔隙度與壓力無關(guān)，只與骨架顆粒的排列方式和粒度分布有關(guān)。把淺層土介質(zhì)的孔隙度變化規(guī)律錯誤地應(yīng)用到深層巖石上面，必然得出地層巖石都是超壓的結(jié)論。實際上，絕大多數(shù)的地層巖石都是正常壓力，只有極少數(shù)的地層巖石因油氣聚集而出現(xiàn)了超壓。聲波時差曲線通常都是波動幅度較大的曲線，而地層壓力曲線通常都是直線，也充分說明了地層壓力與聲波時差沒有關(guān)系。實踐證明，等效深度法并不等效[29]。

人們?yōu)楹螘猩鸁N增壓的想法呢？主要是基于室內(nèi)的生烴實驗。實驗時把干酪根放入密閉的生烴室（黃金管）中，瞬間加熱到400～600 ?C，在15～24 h內(nèi)完成生烴過程，實驗不僅生烴了，而且還增壓了。

干酪根固體變成流體，密度減小，體積增大，若不限制體積，也不會增壓，由于黃金管封閉，限制了體積變化，因而增壓了。但是，室內(nèi)的生烴實驗條件與地下完全不同，實驗并沒有完全模擬地下的生烴過程：第一，實驗時干酪根比較集中，而烴源巖的干酪根比較分散；第二，生烴實驗是封閉環(huán)境，限制了體積變化，而烴源巖是開放環(huán)境，對體積變化沒有限制；第三，實驗生烴時間短暫，而烴源巖的生烴時間漫長；第四，實驗溫度突然升高，而烴源巖的溫度緩慢升高，并且實驗溫度遠高于地層溫度。由于存在這些差別，很難把實驗結(jié)果外推到地層條件，并斷定烴源巖也會因生烴而增壓。

若水油密度差為0.4 g/cm3，則由式（3）計算的地層水向下流動的壓力（勢）梯度為3.92 MPa/km，即100 m 厚的地層至少需要0.392 MPa 的壓差才能讓油滴向下流動。若地層滲透率為1 mD，地層水黏度為0.5 mPa·s，則由式（4）計算的滲流速度為0.007 84 m/Ms，即10 km2 的烴源巖每天需向下排水6 770 m3。若烴源巖排烴時間為10×104 a，則總共向下排水2 470×108 m3。問題來了，烴源巖有這么多的水可排嗎？地層水排到下面去，哪里可以容納這么多的水？烴源巖下方地層為封閉環(huán)境，上方地層與地面連通為開放環(huán)境，顯然向上排水容易，向下排水困難。既然向上排水比向下排水容易，烴源巖為何要向下排水呢？若烴源巖向下排水，下面的地層必然會出現(xiàn)超壓，這與事實完全不符，說明烴源巖并沒有向下排水，油氣倒灌自然也不會發(fā)生。

也有人認為油氣倒灌是通過垂向斷層進行的[30 33]，斷層的滲透率非常高，若滲透率為10 D，則由式（4）計算的滲流速度為78.400 00 m/Ms，即每天向下流動6.77 m，這么高的滲流速度肯定要向下排出巨量的水，這種事情當然也不會發(fā)生。況且，斷層事先都灌滿了水，油氣進入之后肯定要向上運移，為何要向下運移呢？在加長礦泉水瓶的水中滴入一滴油，即刻就能看到油滴向上運移，絕不可能看到油滴向下運移。另外，油氣是如何運移進入垂向斷層的呢？既然油氣可以水平運移進入垂向斷層，為何不能垂向運移進入上覆地層呢？水平方向沒有壓力梯度，水平運移的動力明顯弱于垂向運移的動力，垂向有浮力作為運移動力，油氣會沿著最難流動的方向進行運移嗎？當然不會。根據(jù)Darcy 定律，壓力梯度決定運移的方向，滲透率決定運移的快慢，油氣倒灌顯然違背了滲流力學(xué)的基本原理。

問題的關(guān)鍵是，地層水向下流動的壓力梯度，即烴源巖向下排水的動力或超壓從何處而來？

4 超壓地層

什么樣的地層會出現(xiàn)超壓呢？答案只有一個，只有封閉的地層才會出現(xiàn)超壓，開放的地層不會出現(xiàn)超壓，因為流體的流動會平衡地層壓力。打開瓶蓋的汽水瓶不會出現(xiàn)超壓，擰緊瓶蓋的汽水瓶才會出現(xiàn)超壓。地層也都是如汽水瓶一樣的容器，只是靠孔隙儲存流體而已，但地層沒有瓶蓋一樣的東西來封閉流體。泥巖地層為開放地層，當然不會出現(xiàn)超壓（圖8）。若地層水因某種原因超壓了，則會在壓差的驅(qū)動下向外流動，從而把超壓釋放掉。

假設(shè)地層水的靜水壓力為10 MPa，超壓后的地層壓力達到20 MPa，壓力系數(shù)為2.0。顯然，地層壓力比周圍地層高了10 MPa，即超壓10 MPa。水在地層孔隙中的流動滿足Poiseuille 公式[34]

超壓地層中的水會按照式（5）向外流動，再結(jié)合物質(zhì)平衡方程，就可以計算出地層超壓的釋放曲線（圖9）。對于孔隙半徑為10 nm、厚度為50 m 的地層，2.0 的超壓在不到2 000 a 的時間內(nèi)就釋放完了，從而成為了常壓地層。這個時間在地質(zhì)歷史上就是一瞬，換句話說，地層中的超壓無法長期保存，或者說現(xiàn)在的泥巖地層中根本不存在超壓。

有人說盆地快速沉積或差異壓實會因排水不及時而導(dǎo)致地層超壓。其實，盆地沉積的速度或地層壓實的速度都趕不上水流的速度，與地層水的黏度相比，多孔介質(zhì)巖石產(chǎn)生流變的黏度為天文數(shù)字[35]，二者不能相提并論。也就是說，地層巖石憋壓的速度趕不上地層水泄壓的速度，以至于人們很少能夠測量到地層水的超壓。目前所說的泥巖超壓，都是用聲波時差計算出來的[36]，并不真實存在。

泥巖地層孔隙中的水不會超壓（圖8），因為水與外面地層連通，會及時平衡地層壓力。若圖8 地層孔隙中的水換成油，當然也不會超壓。連續(xù)相的流體都不會超壓，都能通過流體的流動來自動平衡地層壓力。當然，泥巖地層的孔隙中不會都是油，但可以都是水。

對于均質(zhì)的地層或均勻的孔隙，不管是砂巖還是泥巖，都不會有油，因為油會在浮力的作用下運移出去。砂巖與泥巖的主要區(qū)別就是砂巖的孔隙大，泥巖的孔隙小。砂巖與泥巖組合在一起即成為非均質(zhì)地層，圖10 就是由生儲蓋組合起來形成的非均質(zhì)地層油氣運移聚集機理圖。非均質(zhì)地層的孔隙為非均勻孔隙，當初也都飽和了地層水。當油滴從烴源巖小孔隙向儲集層大孔隙運移時，沒有任何障礙，連門檻壓力都沒有，可以順利進入儲集層。但是，當油滴從儲集層大孔隙向蓋層小孔隙運移時就有障礙了，毛管壓力卡住了油滴，油滴無法繼續(xù)運移，只好聚集起來形成油氣藏（圖10）。蓋層是通過毛管壓力封堵油氣的[37]，毛管壓力起到了汽水瓶蓋的作用。毛管壓力對油氣運移不起作用，是因為均勻孔隙中油滴頂、底端的毛管壓力大小相等，方向相反，其合力為0，但毛管壓力對油氣聚集成藏卻起到了至關(guān)重要的作用。油氣可以由小孔隙運移進入大孔隙，卻不能由大孔隙運移進入小孔隙，這就是油氣運移的奇妙之處，也是油氣能夠聚集成藏的理論基礎(chǔ)。

當巖石親水時，毛管壓力朝下，可以封堵油氣；當巖石親油時，毛管壓力朝上，不僅不能封堵油氣，還加速了油氣的散失。因此，地層巖石的親水性成就了石油工業(yè)[37]。當然，油氣必須在非均質(zhì)地層中才能聚集成藏，地層的非均質(zhì)性也是油氣聚集成藏的必要條件，均質(zhì)地層不能聚集油氣。

圖10 中的儲集層孔隙沒有灌滿油氣，油、水相壓力相差不大，不足以形成超壓。當烴源巖生成的油氣繼續(xù)運移進入儲集層，并且越聚越多，儲集層灌滿油氣之后，油的壓力最終超過地層水而形成超壓，超出的部分被毛管壓力所抵消（圖11）。油氣超壓是油滴聚并、油氣聚集的結(jié)果。油氣超壓，地層水并未超壓，仍是常壓。地層水為連續(xù)相，超壓很容易被釋放，而油氣被地層水分割包圍，容易形成超壓。如果油氣繼續(xù)進入，以至于油水壓差超過了蓋層的毛管壓力，蓋層則會散失一部分油氣，以保證壓力的平衡。超壓并不會壓裂地層，因為所有孔隙同時超壓，一個孔隙超壓被周圍孔隙的超壓所平衡。蓋層的毛管壓力大小決定了儲集層的儲油限度，也決定了儲集層的超壓幅度。儲集層超壓，烴源巖并未超壓。烴源巖生成的油氣都運移走了，因而不會出現(xiàn)超壓，烴源巖因生烴而增加的壓力都轉(zhuǎn)移為儲集層的超壓了。烴源巖中的常壓油氣能夠在儲集層中形成超壓油氣藏，或者烴源巖中的低壓油氣能夠在儲集層中形成高壓油氣藏，這就是石油科學(xué)最神奇的地方。如果油氣運移是連續(xù)流，地層中就沒有油水界面和毛管壓力了，也就不會有油氣聚集和超壓形成了，這與事實完全不符。很多人用壓差驅(qū)動的連續(xù)流來分析油氣運移過程，認為油氣藏超壓了，烴源巖就必定超壓，而且超壓幅度更大，顯然是對油氣運移和成藏機理的深度誤解。由于有機質(zhì)生氣的體積增量比生油大，因此，超壓氣藏也比超壓油藏多。超壓只是一種暫時的壓力狀態(tài)，時間長了就會釋放而成為常壓，因為油氣會通過分子擴散作用慢慢散失掉。因此，新生的超壓油氣藏比古油氣藏多。

所謂的封閉地層，只是針對油氣而言的，泥巖地層并不能封堵地層水，只能封堵油氣。泥巖是隔油層，而不是隔水層，水可以穿過泥巖地層自由流動。泥巖地層也不能封堵油氣分子，只能封堵油氣相，這也是石油科學(xué)很奇特的地方。儲集層砂體越小，密封性就越好，越容易形成封閉地層。儲集層砂體越大，密封性就越差，越不容易形成封閉地層。

頁巖是由無數(shù)個厘米或毫米量級的微型砂巖地層（砂條）和泥巖地層（基質(zhì)）交互層疊形成的巖石類型，砂條為微儲層，基質(zhì)為蓋層和生油層，砂條鑲嵌在泥巖之中成為微型巖性圈閉（圖12） [38]。有些頁巖中的微裂縫、微孔洞和碳酸鹽巖條帶也可以作為微儲層。若沉積有機質(zhì)發(fā)育了大量孔隙，也可以成為微儲層。頁巖的宏觀分層現(xiàn)象不明顯，微觀分層現(xiàn)象明顯，頁理是其顯著特征?；|(zhì)生成的油氣短距離運移進入砂條后聚集起來，成為頁巖油氣藏。頁巖地層的生儲蓋配置良好。頁巖油氣藏宏觀上為自生自儲，微觀上為異地成藏。頁巖油氣藏是由無數(shù)個微型巖性油氣藏組成的大型油氣藏，屬于典型的離散型油氣藏。砂條之間的孔隙連通，油氣不連通，砂條是基本的儲集單元。砂條是尺度極小的砂體，密封性能極好，油氣不容易散失，以至于很多頁巖油氣藏都具有異常高壓。頁巖本身也是烴源巖，頁巖生成的油氣，一部分在頁巖內(nèi)部聚集起來形成油氣藏，即源內(nèi)成藏；一部分運移出來在頁巖外面聚集起來形成油氣藏，即源外成藏，其余的就都散失掉了。地質(zhì)構(gòu)造不是頁巖油氣分布的控制因素，即不是頁巖地層的高部位含油、低部位含水。頁巖是非均質(zhì)泥巖，泥巖是均質(zhì)頁巖，均質(zhì)泥巖無法聚集油氣，非均質(zhì)頁巖可以聚集油氣。頁巖的滲透性極差，開采頁巖油氣必須采用水平井加多級壓裂的方式把盡量多的砂條連通起來才有產(chǎn)量。

由上面的分析可以看出，泥巖中沒有油氣，也不存在超壓。但石油地質(zhì)和測井研究人員經(jīng)常通過聲波時差測井資料把泥巖地層的壓力預(yù)測成超壓[1，39 40]，并將其用于指導(dǎo)鉆井作業(yè)，鉆井人員會根據(jù)超壓數(shù)據(jù)提高泥漿密度，以避免鉆井過程中發(fā)生井噴。泥巖的滲透性極差，不可能發(fā)生井噴，提高泥漿密度必然就提高了鉆井作業(yè)的風(fēng)險，油井可能因此會被壓漏而釀成工程事故。礦場上的慘痛教訓(xùn)需要科研人員汲取?？蒲腥藛T只進行壓力預(yù)測，而不進行實踐檢驗的研究方法是不可取的。雖然泥巖地層的壓力不容易實測，但關(guān)井時間足夠長，比如關(guān)井10 a，還是可以測量到的，為何大家只演繹故事、而不去實測地層壓力進行驗證呢？有人用頁巖油氣的壓力進行驗證，也有人用泥巖中砂巖夾層油氣的壓力進行驗證，其實都是不正確的。封閉地層的油氣可以超壓，但地層水不會超壓，必須用地層水的實測壓力進行驗證才能說明問題。實際上，泥巖地層的壓力根本不需要實測，測量了上、下砂巖地層的壓力之后，中間插值就是泥巖地層的壓力。泥巖地層的壓力與上、下砂巖地層的壓力是平衡的，若不平衡，就會有流體流動，很快就會達到平衡。用聲波時差預(yù)測地層壓力不僅缺乏科學(xué)依據(jù)，還會誤導(dǎo)生產(chǎn)實踐。

如果區(qū)域性的巨厚膏鹽巖層把盆地分割成了上、下兩個地層系統(tǒng)，下面則成了完全封閉的地層系統(tǒng)[41]，膏鹽巖層非常致密，不僅能封堵油氣，還能封堵地層水。這樣一來，下面的地層系統(tǒng)因為壓實過程無法排水就會整體出現(xiàn)超壓（圖13）。自然界中的膏鹽封隔并不多，常見的封隔還是泥巖封隔。

如果盆地存在區(qū)域性的異常低壓，封閉地層中的油氣相對于地層水來說依然會出現(xiàn)相對超壓。如鄂爾多斯盆地的地層水壓力系數(shù)為0.70 左右，而頁巖油的壓力系數(shù)為0.85[26]，雖然壓力系數(shù)都很低，但頁巖油卻出現(xiàn)了相對超壓。

5 油氣運移實驗

由于烴源巖的生烴速度極慢，熱演化生烴深度極大，因此，自然界中的油氣運移過程很難直接觀察。很多研究人員對油氣運移過程進行了室內(nèi)物理模擬[20，42 45]，試圖再現(xiàn)自然條件下的油氣運移，以便了解油氣運移和聚集成藏過程。初衷都很好，但結(jié)果卻出現(xiàn)了較大的偏差。

王先生設(shè)計了兩個油氣倒灌物理模擬實驗[20]：以斷裂為運移通道的實驗?zāi)Ｐ秃鸵怨羌苌绑w為運移通道的實驗?zāi)Ｐ?。兩個實驗的原理都是一樣的，只是倒灌的通道不同，一個是斷層，一個是砂體，實驗結(jié)果顯示了油氣可以倒灌。

圖14 是以骨架砂體為運移通道的油氣倒灌物理模型，實驗先給模型飽和水，然后從進口處連續(xù)注入油，充注475 min 后，油在模型中的分布清晰可見。很明顯，1號和2號砂層中的油，運移到充填骨架砂的斷層處，都向下流動了一定距離，即產(chǎn)生了油氣倒灌。王先生說這個實驗結(jié)果為油氣倒灌提供了理論支持[20]。

王先生的實驗采用0.16 mL/min 的充注速率和恒定的泵壓為模型充注油，在整個實驗過程中入口處的壓力是逐漸升高的，最高達到30～40 Pa，壓力升高是因為砂層中的油越來越多、滲流阻力不斷增大的緣故。王先生的結(jié)論中有一條，壓差是油氣發(fā)生倒灌的動力[20]。

從王先生的論文中可以看出，王先生研究的不是油氣運移，而是油氣流動，充注壓力高，流動速率大，油氣可以向周圍的每一個方向流動，只是阻力小的方向流動快、阻力大的方向流動慢而已，斷層和骨架砂都是滲透率高、滲流阻力小的地方，油氣在此處發(fā)生倒灌屬于正?，F(xiàn)象，并不違反滲流力學(xué)的基本原理。但不能因此就斷定地下也會發(fā)生油氣倒灌，因為地下沒人去給油氣加壓讓它成為連續(xù)流。注氣井注氣就是油氣倒灌的例子，但自然界中并不會發(fā)生。

目前的室內(nèi)物理模擬實驗，基本都是壓差驅(qū)動的流動，而不是油氣運移的滴流。建議以后的物理模擬實驗，在模型底部注入一滴油，間隔一定時間之后再注入一滴油，然后觀察油氣運移的情況，實驗過程要模擬地下的實際情況才有意義。

6 生儲蓋組合

油氣往往生成于致密的細粒烴源巖（泥巖）中，生成的油氣首先必須從烴源巖運移出來，然后在儲集層中沿著上傾方向繼續(xù)運移，并最終在圈閉中聚集起來形成油氣藏（圖15）。油氣從烴源巖向儲集層的運移，即烴源巖中的運移，為初次運移；油氣在儲集層中的運移為二次運移[1]。油氣運移的動力為浮力，因此，油氣在地層中的運移總是向上或側(cè)向上的。

由于油氣運移總是向上或側(cè)向上的，因此，烴源巖必須位于儲集層的下方，蓋層必須位于儲集層的上方，這樣的生儲蓋組合模式即為下生上儲式，也叫正常式。能夠產(chǎn)生油氣倒灌的生儲蓋組合模式必定是上生下儲式[2 3]，也叫頂生式。根據(jù)前面的分析可知，油氣倒灌不可能發(fā)生，因此上生下儲式并不真實存在，應(yīng)該從石油地質(zhì)學(xué)中刪除。

人們?yōu)楹螘杏蜌獾构嗟南敕?？主要是在某些油氣藏的下方?jīng)]有找到烴源巖，尤其是一些基巖油氣藏更是如此[46]，因此提出了上生下儲的組合模式，即這些油氣藏的烴源巖都位于儲集層的上方，它們生成的油氣是通過倒灌運移到下方儲集層中聚集成藏的。

這里有一個認識誤區(qū)，就是把烴源巖誤以為必須位于油氣藏的正下方，實際上很多油氣藏的烴源巖都位于油氣藏的側(cè)下方。油氣藏的范圍通常很小，可以認為是一個點，如圖16 中的R 處，而烴源巖的范圍通常都很大，可以認為是一個面，如圖16 中的S 。

當探井T 發(fā)現(xiàn)油藏R 后，會在井點處取樣進行油源對比分析，油藏R 的油與A 點的油具有相似性，加上R 下面沒有烴源巖，于是就認為R 的油來自上方的A 點，與A 點同源，油氣倒灌因此就發(fā)生了。

其實，把視域擴大后情況就不同了，R 點的油與B 點也同源，這樣就可以得出側(cè)向運移的認識，因為B 點在R 點的側(cè)下方，下生上儲模式依然成立，并不需要油氣倒灌。通常所說的側(cè)向運移是指側(cè)向上運移。可是，B 點通常位于凹陷處，一般不會打探井，也取不到資料，于是有人就認定R 點的油來自于A點。在沒有第三個樣品作參照的情況下，任何兩個樣品都有相似性，但相似不代表同源，可見倒灌屬于認識有誤。遼河的興隆臺太古宇變質(zhì)巖古潛山內(nèi)幕油藏[47] 和任丘油田中上元古界霧迷山組古潛山油藏[48] 都是側(cè)向運移的結(jié)果，很多所謂的倒灌成藏的油氣藏都能找到側(cè)向運移的源儲關(guān)系[49]。只要人們想到了側(cè)向運移，就不會去想油氣倒灌了。側(cè)向運移成藏模式可以是古生新儲，也可以是新生古儲，時間關(guān)系并不重要，空間關(guān)系才是關(guān)鍵。

出現(xiàn)上生下儲的另外一個原因是只把最優(yōu)質(zhì)的烴源巖當成烴源巖了，其實油藏下面的普通烴源巖也會生烴，只要大面積生烴小范圍聚集，就可以形成油氣藏。

由于輕烴散失少，源內(nèi)成藏的頁巖油通常較輕，氣油比通常較高。源外正常運移成藏的油，經(jīng)過多次分異和差異聚集之后，油質(zhì)通常較重，氣油比通常較低，如圖17 所示。

若是倒灌成藏，則沒有分異，源內(nèi)源外成藏的油品應(yīng)比較接近?？墒?，就目前發(fā)現(xiàn)的所謂倒灌成藏的油，都與源內(nèi)油差別較大，可見也是經(jīng)過分異了的，并不是直接倒灌成藏。最為致命的問題是，若油氣能夠穿過蓋層倒灌成藏，蓋層又是如何封堵油氣的呢？這勢必又會讓油氣成藏問題陷入無解的境地。

7 結(jié)論

1）運移與流動不同，流動需要壓差驅(qū)動，運移不需要壓差驅(qū)動，油氣運移是浮力作用下的離散流或滴流。

2）油氣可以向上運移，油氣倒灌不會發(fā)生，因為缺少動力的驅(qū)動。

3）室內(nèi)實驗沒有模擬地下情況，壓差大，流速高，屬于油氣流動，而非油氣運移。

4）泥巖地層為開放地層，并不存在超壓，地層水通過流動可以平衡地層壓力。

5）油氣被地層水分割包圍，可以出現(xiàn)超壓，超壓部分被毛管壓力所平衡。

6）上生下儲式并不存在，烴源巖不一定位于油氣藏的正下方，側(cè)向運移也可以實現(xiàn)油氣成藏。