在油气从生油气区沿上倾方向向周围高处的圈闭中运移过程中，由于油、气、水的密度不同，天然气的密度最小，粘度也小，在孔隙介质中最易流动，所以运移的结果，天然气必然占据盆地中心周围的最高位置的构造环，而石油则占据其下倾方向位置较低的构造，比较接近盆地的中心。世界上很多含油气盆地具有这样的油气分布特点。但也发现了很多相反的情况，在低处的构造圈闭中充满着天然气，而在高处的构造圈闭中却充满着石油。

　在静水压力条件下，油气源源不断从凹陷向上倾运移时，油气在单个圈闭中的聚集分成三个阶段。第一阶段，圈闭中聚集了油气，原来占据着圈闭的水，被排出一部分，由于重力分异，气体占据圈闭的顶部，油在中部，油气并未充满整个圈闭，其下部为水。第二阶段，油气数量继续增加，油水界面不断下降，直至达到溢出点，此时由于圈闭已被完全充满，如果油气继续充注，一部分石油便从溢出点沿上倾方向溢出。第三阶段，油气继续进入圈闭，天然气向圈闭上部聚集，油气界面不断下降，把石油推向溢出点，石油不断地被排出，当天然气的数量足以占据整个圈闭时，石油便不可能再进入圈闭，而是沿溢出点向上倾方向运移。在这种情况下，这个圈闭就完全被天然气所充满了。

假如在静水压力条件下，同一渗透层相连圈闭的溢出点海拔依次递增，而且没有局部支流运移和溶解气体的影响，就会出现所表示的油气差异聚集情况。
　　( a)第一阶段，油气从盆地中油源区沿区域性上倾方向运移，首先进入圈闭1，这时圈闭1尚未装满；

　　(b)第二阶段，油气继续供应，圈闭1中之油水界面下降至溢出点，石油开始从圈闭1中溢出而进入圈闭2，但天然气仍在圈闭1中形成气顶；

　　（c）第三阶段，油气仍在继续供给，使圈闭1完全充满天然气，油气则通过溢出点向圈闭2运移，此时在圈闭1中已形成纯气藏；圈闭2则形成有气顶的油藏；如此继续聚集，如果油气供给比较充足，则通过（d）, (e)阶段，最终的结果可能是圈闭1为纯气藏，圈闭2为带气顶的油气藏，圈闭3、4、5可能为纯油藏。当油气供应来源特别充足或者不充足的时候，则油气在五个圈闭中的聚集情况会有所变化，但所遵循的原理是不变的。
　　因此，根据油气差异聚集原理不难得出这样的结论：在供油气区到盆地边缘的一系列溢出点依次抬高的圈闭，依次形成气藏、油气藏、油藏和空圈闭；一个充满了石油的圈闭，对于聚集天然气仍然是有效的，但反之不然。
　　出现上述油气差异聚集现象必须具备一定的条件，如静水条件、油气源充足且位于圈闭的下倾方向、具有长距离的运移条件等。一般出现在大型含油气盆地，如波斯湾盆地、伊朗扎格洛斯山前坳陷等地区。陆相盆地往往缺乏上述条件，故很难形成典型的油气差异聚集。