第七講 儲集層與蓋層

1、第三章儲集層和蓋層第二章第二章 油氣成因與烴源巖油氣成因與烴源巖思考題：1 1評價生油巖質(zhì)量的主要指標(biāo)。評價生油巖質(zhì)量的主要指標(biāo)。2. 2. 干酪根成烴演化機制？干酪根成烴演化機制？ 有機質(zhì)豐度、有機質(zhì)類型有機質(zhì)豐度、有機質(zhì)類型 、有機質(zhì)、有機質(zhì)的成熟度。的成熟度。生物化學(xué)生氣階段生物化學(xué)生氣階段二、熱催化生油氣階段二、熱催化生油氣階段三、熱裂解生凝析氣階段三、熱裂解生凝析氣階段四、深部高溫生氣階段四、深部高溫生氣階段教學(xué)目的與教學(xué)思路教學(xué)目的與教學(xué)思路 掌握儲集層的孔隙性及滲透性等掌握儲集層的孔隙性及滲透性等 教學(xué)重點難點分析教學(xué)重點難點分析儲集層的孔隙性和滲透性儲集層的孔隙性和滲透性（重點

2、）（重點）第一節(jié)第一節(jié) 儲集層的巖石物性參數(shù)儲集層的巖石物性參數(shù)（重點）（重點）第二節(jié)第二節(jié) 碎屑巖儲集層碎屑巖儲集層（重點）（重點）第三節(jié)第三節(jié) 碳酸鹽巖儲集層碳酸鹽巖儲集層 第四節(jié)其它巖類儲集層第四節(jié)其它巖類儲集層 第五節(jié)蓋第五節(jié)蓋 層層一、孔隙性一、孔隙性 （重點）（重點）二、滲透性二、滲透性 （重點）（重點）三、儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)三、儲集層的孔隙結(jié)構(gòu) 四、四、壓汞法研究儲集巖的孔隙結(jié)構(gòu)壓汞法研究儲集巖的孔隙結(jié)構(gòu)（重點）（重點）五、流體飽和度五、流體飽和度 第三章第三章 儲集層與蓋層儲集層與蓋層 儲集層：儲集層：凡具有一定的凡具有一定的連通孔隙連通孔隙，能使，能使流體流體儲存儲存，并在其中

3、滲濾的巖層（石），稱，并在其中滲濾的巖層（石），稱為為儲集層（巖）儲集層（巖）。儲集層中儲集了油氣稱。儲集層中儲集了油氣稱含含油氣層油氣層。投入開采后稱。投入開采后稱產(chǎn)（油氣）層產(chǎn)（油氣）層。 蓋層蓋層是位于儲層上方，能夠阻止油氣向是位于儲層上方，能夠阻止油氣向上逸散的巖層，主要起遮擋或封閉作用。上逸散的巖層，主要起遮擋或封閉作用。油氣在地下是儲存在一些巖石的孔、洞、縫之中的，油氣在地下是儲存在一些巖石的孔、洞、縫之中的，其儲集方式與其儲集方式與有一定相似之處。有一定相似之處。儲集層的巖石物性參數(shù)儲集層的巖石物性參數(shù) 儲集層的基本特征是具儲集層的基本特征是具孔隙性孔隙性和和滲滲透性透性，其孔隙

4、滲透性的好壞、分布規(guī)律，其孔隙滲透性的好壞、分布規(guī)律是控制地下油氣分布狀況、油氣儲量及是控制地下油氣分布狀況、油氣儲量及產(chǎn)量的主要因素。產(chǎn)量的主要因素。第三章第三章 儲集層與蓋層儲集層與蓋層 兩個基本特征兩個基本特征: : 孔隙性孔隙性- -滲透性滲透性- -具有能夠儲存油氣的孔隙空間具有能夠儲存油氣的孔隙空間的性質(zhì)的性質(zhì)在有壓差存在的條件下在有壓差存在的條件下, ,巖石本巖石本身容許流體通過的性能身容許流體通過的性能 度量參數(shù)度量參數(shù): :孔隙性孔隙性滲透性滲透性孔隙度孔隙度滲透率滲透率一、孔隙度一、孔隙度 孔隙度孔隙度反映巖石中孔隙的發(fā)育程度，是指孔隙體積反映巖石中孔隙的發(fā)育程度，是指孔隙

5、體積與儲層巖石體積之比，它是一個無量綱的值，可用小數(shù)與儲層巖石體積之比，它是一個無量綱的值，可用小數(shù)或百分數(shù)表示。或百分數(shù)表示。 廣義的孔隙是指巖石中的空隙空間，即未被固體物廣義的孔隙是指巖石中的空隙空間，即未被固體物質(zhì)所充填的空間。它包括孔隙（狹義）、溶洞、裂縫。質(zhì)所充填的空間。它包括孔隙（狹義）、溶洞、裂縫。 狹義的孔隙是指巖石中顆粒（晶粒）間、顆粒（晶狹義的孔隙是指巖石中顆粒（晶粒）間、顆粒（晶粒）內(nèi)和填隙物內(nèi)的空隙。粒）內(nèi)和填隙物內(nèi)的空隙。巖石中的孔隙巖石中的孔隙1.分選良好，排列疏松的砂分選良好，排列疏松的砂2.分選良好排列緊密的砂分選良好排列緊密的砂3.分選不良的，含泥、砂的礫石分

6、選不良的，含泥、砂的礫石4.經(jīng)過部分膠結(jié)的砂巖經(jīng)過部分膠結(jié)的砂巖5.具有結(jié)構(gòu)性孔隙的粘土具有結(jié)構(gòu)性孔隙的粘土6.經(jīng)過壓縮的粘土經(jīng)過壓縮的粘土7.具有裂縫的巖石具有裂縫的巖石8.具有溶隙及溶穴的可溶巖具有溶隙及溶穴的可溶巖1.1.孔隙的類型孔隙的類型按成因分為原生孔隙和次生孔隙；按成因分為原生孔隙和次生孔隙；按孔隙相互之間的關(guān)系分為相互連通的孔隙和孤立的孔隙按孔隙相互之間的關(guān)系分為相互連通的孔隙和孤立的孔隙?？紫抖瓤紫抖?絕對孔隙度：絕對孔隙度：巖樣中所有孔隙空間巖樣中所有孔隙空間體積之和體積之和與該巖與該巖樣樣總體積總體積的比值。是衡量巖石孔隙的發(fā)育程度。的比值。是衡量巖石孔隙的發(fā)育程度。 t

7、= t= （ V Vp p）/V/Vt t 100% 100% 按按巖石孔隙巖石孔隙大小，有超毛細管孔隙、毛細管孔隙和微毛細大小，有超毛細管孔隙、毛細管孔隙和微毛細管孔隙三類。管孔隙三類。 1.1.超毛細管孔隙：超毛細管孔隙：直徑直徑0.5mm0.5mm，相應(yīng)裂縫寬度，相應(yīng)裂縫寬度0.25mm0.25mm，液，液體在重力作用下自由流動。體在重力作用下自由流動。 2.2.毛細管孔隙：毛細管孔隙：直徑直徑0.50.50.0002mm0.0002mm，裂縫寬度，裂縫寬度0.250.250.0001mm0.0001mm，由于毛細管力的作用，液體不能自由流動。，由于毛細管力的作用，液體不能自由流動。 3

8、.3.微毛細管孔隙：微毛細管孔隙：直徑直徑0.0002mm0.0002mm，裂縫寬度，裂縫寬度0.0001mm10001000極好極好常規(guī)儲層常規(guī)儲層2 21000-5001000-500好好3 3500-100500-100中等中等4 4100-10100-10較差較差5 510-110-1差差- -可能可能低滲透儲層低滲透儲層6 61-0.11-0.1不滲透不滲透7 70.10.1致密儲層致密儲層儲集層滲透率分級儲集層滲透率分級( (據(jù)據(jù),1983; ,1983; 轉(zhuǎn)引自陳榮書，轉(zhuǎn)引自陳榮書，1993) 1993) 絕對滲透率：絕對滲透率：單相液體充滿巖石孔隙，液體不與巖單相液體充滿巖石孔

9、隙，液體不與巖石發(fā)生任何物理化學(xué)反應(yīng)，測得的滲透率稱為絕對滲透石發(fā)生任何物理化學(xué)反應(yīng)，測得的滲透率稱為絕對滲透率。率。 有效滲透率：有效滲透率：儲集層中有多相流體共存時，巖石對儲集層中有多相流體共存時，巖石對每一單相流體的滲透率稱該相流體的有效滲透率每一單相流體的滲透率稱該相流體的有效滲透率/ /相滲透相滲透率。油氣水分別用率。油氣水分別用KoKo、KgKg、KwKw表示。表示。 相對滲透率：相對滲透率：對每一相流體局部飽和時的有效滲透對每一相流體局部飽和時的有效滲透率與全部飽和時的絕對滲透率之比值，稱為該相流體的率與全部飽和時的絕對滲透率之比值，稱為該相流體的相對滲透率。油氣水分別用相對滲透

10、率。油氣水分別用Ko/KKo/K、Kg/KKg/K、Kw/KKw/K表示。表示。 第三章第三章 儲集層與蓋層儲集層與蓋層 某相有效滲透率某相有效滲透率的大小與該相流體的的大小與該相流體的飽和度飽和度（流體體積與（流體體積與孔隙體積之比）成正孔隙體積之比）成正相關(guān)系。飽和度增加，相關(guān)系。飽和度增加，其有效滲透率和相對其有效滲透率和相對滲透率均增加，直到滲透率均增加，直到全部為某一相流體飽全部為某一相流體飽和，其有效滲透率等和，其有效滲透率等于絕對滲透率，即相于絕對滲透率，即相對滲透率等于對滲透率等于1。第三章第三章 儲集層與蓋層儲集層與蓋層油油氣飽和度與相對滲透率的關(guān)系曲線氣飽和度與相對滲透率的

11、關(guān)系曲線2.2.孔隙度孔隙度與滲透率之間的關(guān)系與滲透率之間的關(guān)系一般情況下，絕對滲一般情況下，絕對滲透率隨有效孔隙度的透率隨有效孔隙度的增大而增大。增大而增大。碎屑巖：絕對滲透率碎屑巖：絕對滲透率與有效孔隙度有較好與有效孔隙度有較好的正相關(guān)關(guān)系。的正相關(guān)關(guān)系。滲透滲透率隨孔隙度的增加而率隨孔隙度的增加而增加，大體上呈指數(shù)增加，大體上呈指數(shù)關(guān)系。關(guān)系。碳酸鹽巖：儲集層的碳酸鹽巖：儲集層的孔隙度與滲透率無明孔隙度與滲透率無明顯的關(guān)系顯的關(guān)系。儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)儲集層的孔隙結(jié)構(gòu) 孔隙結(jié)構(gòu)：孔隙結(jié)構(gòu)：指巖石所具有的指巖石所具有的孔隙和喉道的幾孔隙和喉道的幾何形狀、大小、何形狀、大小、分布以及相互關(guān)分布以

12、及相互關(guān)系。系。 第三章第三章 儲集層與蓋層儲集層與蓋層巖石孔隙系統(tǒng)示意圖巖石孔隙系統(tǒng)示意圖1 1、概念、概念儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)第三章第三章 儲集層與蓋層儲集層與蓋層1 1、概念、概念巖石的孔巖石的孔隙結(jié)構(gòu)由隙結(jié)構(gòu)由孔隙和喉孔隙和喉道道組成。組成。孔隙主要孔隙主要起儲存流起儲存流體的作用，體的作用，而喉道主而喉道主要影響巖要影響巖石的滲透石的滲透性。性。 孔隙孔隙（pore）：是孔隙系統(tǒng)中的膨大部分。是孔隙系統(tǒng)中的膨大部分。決定了孔隙度大小。決定了孔隙度大小。 喉道喉道（pore throat）：連通孔隙中的細小連通孔隙中的細小部分。決定了儲集層儲集能力和滲透特征。部分。決定了儲

13、集層儲集能力和滲透特征。 孔隙鑄體薄片法：把巖石切片，孔孔隙鑄體薄片法：把巖石切片，孔隙注入紅顏色的膠體，作成薄片，在鏡下觀隙注入紅顏色的膠體，作成薄片，在鏡下觀察其孔隙及喉道的類型、形狀、大小等特征。察其孔隙及喉道的類型、形狀、大小等特征。 掃描電鏡：放大倍數(shù)增大。掃描電鏡：放大倍數(shù)增大。 壓汞曲線法壓汞曲線法 第三章第三章 儲集層與蓋層儲集層與蓋層2 2、研究方法、研究方法壓汞曲線法壓汞曲線法 原理：原理：由于孔喉細小，當(dāng)兩種或兩種以上互不相由于孔喉細小，當(dāng)兩種或兩種以上互不相溶的流體同處于巖石孔隙系統(tǒng)中或通過巖石孔隙系統(tǒng)溶的流體同處于巖石孔隙系統(tǒng)中或通過巖石孔隙系統(tǒng)滲流時，必然發(fā)生毛細管

14、現(xiàn)象，產(chǎn)生一個指向非潤濕滲流時，必然發(fā)生毛細管現(xiàn)象，產(chǎn)生一個指向非潤濕相流體內(nèi)部的毛細管壓力相流體內(nèi)部的毛細管壓力PcPc。第三章第三章 儲集層與蓋層儲集層與蓋層pc毛細管壓力；毛細管壓力；水對管壁的潤濕角；水對管壁的潤濕角；r 毛管半徑；毛管半徑；水的表面張力。水的表面張力。模擬地層條件下，油氣的運移-是非潤濕相流體（油氣）不斷排驅(qū)儲層孔洞縫中的潤濕相流體（水）的過程。 壓汞法的方法壓汞法的方法：對巖石而言，如欲把非潤濕相的汞壓對巖石而言，如欲把非潤濕相的汞壓入巖石孔隙系統(tǒng)中，必須克服孔隙喉道所造成的毛細管阻入巖石孔隙系統(tǒng)中，必須克服孔隙喉道所造成的毛細管阻力。因此，可實測得到不同的毛細管力

15、（力。因此，可實測得到不同的毛細管力（p pc c）以及與之相）以及與之相應(yīng)的巖樣含水銀體積（應(yīng)的巖樣含水銀體積（V VHgHg）。）。 壓汞曲線：壓汞曲線：根據(jù)實測的水銀注入壓力（根據(jù)實測的水銀注入壓力（p pc c）與相應(yīng)的）與相應(yīng)的巖樣含水銀體積（巖樣含水銀體積（V VHgHg），經(jīng)計算求得水銀飽和度（），經(jīng)計算求得水銀飽和度（SHgHg）和孔隙喉道半徑（和孔隙喉道半徑（r r）之后，繪出毛細管壓力、孔隙喉道）之后，繪出毛細管壓力、孔隙喉道半徑與汞飽和度之間的關(guān)系曲線。半徑與汞飽和度之間的關(guān)系曲線。1.1.壓汞法的基本原理及壓汞曲線壓汞法的基本原理及壓汞曲線四、壓汞法研究儲集巖的孔隙結(jié)構(gòu)

16、四、壓汞法研究儲集巖的孔隙結(jié)構(gòu)壓汞曲線法壓汞曲線法 方法：方法：在實驗室中，把非潤濕相的汞（水銀）應(yīng)用提高壓力的在實驗室中，把非潤濕相的汞（水銀）應(yīng)用提高壓力的方法把汞注入巖樣中，排驅(qū)巖樣中的汞蒸氣，測定壓汞過程的各方法把汞注入巖樣中，排驅(qū)巖樣中的汞蒸氣，測定壓汞過程的各種數(shù)據(jù)，根據(jù)根據(jù)所加壓力與注入巖石的汞量，繪出壓力與飽和種數(shù)據(jù)，根據(jù)根據(jù)所加壓力與注入巖石的汞量，繪出壓力與飽和度關(guān)系曲線，稱為度關(guān)系曲線，稱為毛細管壓力曲線或壓汞曲線毛細管壓力曲線或壓汞曲線。第三章第三章 儲集層與蓋層儲集層與蓋層 壓力表壓力表 高壓管線高壓管線 真空計真空計真空泵真空泵觀察孔觀察孔水銀室水銀室測微手輪測微手

17、輪樣品室樣品室 （剖視）（剖視）測量螺桿測量螺桿(a)(b)(c)水銀飽和度可以通過水銀飽和度可以通過水銀體積計算得到：水銀體積計算得到：S SHgHg=V=VHgHg/ /V Vf f毛細管壓力方程：毛細管壓力方程： 壓汞曲線：壓汞曲線：根據(jù)實測的水根據(jù)實測的水銀注入壓力（銀注入壓力（pc）與相應(yīng)的）與相應(yīng)的巖樣含水銀體積（巖樣含水銀體積（VHg），），經(jīng)計算求得水銀飽和度經(jīng)計算求得水銀飽和度（SHg）和孔隙喉道半徑（）和孔隙喉道半徑（r）之后，繪出毛細管壓力、之后，繪出毛細管壓力、孔隙喉道半徑與汞飽和度孔隙喉道半徑與汞飽和度之間的關(guān)系曲線。之間的關(guān)系曲線。2.2.孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)：孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)

18、：排驅(qū)壓力（排驅(qū)壓力（P Pd d）與最大連通孔隙）與最大連通孔隙喉道半徑（喉道半徑（R Rd d）：）： 排驅(qū)壓力是排驅(qū)壓力是孔喉系統(tǒng)中孔喉系統(tǒng)中最大連最大連通孔隙所對應(yīng)通孔隙所對應(yīng)的毛細管壓力。是非的毛細管壓力。是非潤濕相流體潤濕相流體開始連續(xù)進入巖樣開始連續(xù)進入巖樣驅(qū)替驅(qū)替孔隙中潤濕相流體時的壓力。孔隙中潤濕相流體時的壓力。與之與之相對應(yīng)的是最大連通孔隙喉道半徑相對應(yīng)的是最大連通孔隙喉道半徑（R Rd d）。）。 一般來說，孔隙度高、滲透率一般來說，孔隙度高、滲透率好的巖樣，排驅(qū)壓力值越低。好的巖樣，排驅(qū)壓力值越低。 飽和度中值毛細管壓力（飽和度中值毛細管壓力（P Pc50c50）與孔隙

19、喉道半徑中值）與孔隙喉道半徑中值（R R5050） ： 飽和度中值壓力是指飽和度中值壓力是指注入非潤濕相流體飽和度注入非潤濕相流體飽和度為為50%50%時對應(yīng)的毛細管壓力時對應(yīng)的毛細管壓力。與之相對應(yīng)的是孔隙喉。與之相對應(yīng)的是孔隙喉道半徑中值（道半徑中值（R R5050） 。 毛細管壓力中值（毛細管壓力中值（P Pc50c50）越低）越低，孔隙喉道半徑中孔隙喉道半徑中值（值（R R5050）越大，孔隙結(jié)構(gòu)）越大，孔隙結(jié)構(gòu)越好。越好。最小非飽和的最小非飽和的孔隙體積百孔隙體積百分數(shù)分數(shù)（S Sminmin% %）：）： 當(dāng)注入水銀的壓力達到當(dāng)注入水銀的壓力達到儀器的最高壓力時，仍沒儀器的最高壓力

20、時，仍沒有被水銀侵入的孔隙體積有被水銀侵入的孔隙體積百分數(shù)。百分數(shù)。 最小非飽和的孔隙率最小非飽和的孔隙率（S Sminmin% %）越小，束縛孔隙）越小，束縛孔隙越少，孔隙結(jié)構(gòu)越好。越少，孔隙結(jié)構(gòu)越好。3.3.孔隙喉道的頻率分布直方圖與孔隙結(jié)構(gòu)孔隙喉道的頻率分布直方圖與孔隙結(jié)構(gòu) 孔隙喉道分布直孔隙喉道分布直方圖可以反映孔喉的方圖可以反映孔喉的大小和分布，大小和分布，孔喉半孔喉半徑越大，分布越集中，徑越大，分布越集中，說明巖石孔隙結(jié)構(gòu)越說明巖石孔隙結(jié)構(gòu)越好。好。4.4.毛細管壓力曲線形態(tài)毛細管壓力曲線形態(tài) 毛細管曲線呈多種形態(tài)，主毛細管曲線呈多種形態(tài)，主要取決于歪度和孔隙喉道的分選要取決于歪度和孔隙喉道的分選性兩個因素：歪度是指孔喉分布性兩個因素：歪度是指孔喉分布中以粗孔喉為主還是以細孔喉為中以粗孔喉為主還是以細孔喉為主。主。在儲集巖中，粗歪度表明儲在儲集巖中，粗歪度表明儲集性好；集性好；孔喉的分選性是指孔喉孔喉的分選性是指孔喉大小分布的均一程度。大小分布的均一程度。巖石的分巖石的分選性越好，巖石的孔隙結(jié)構(gòu)越均選性越好，巖石的孔隙結(jié)構(gòu)越均勻，毛細管壓力曲線平臺就越平勻，毛細管壓力曲線平臺就越平越長；分選差則呈斜線。越長；分選差則呈斜線。 孔喉粗，分選好，其孔隙結(jié)孔喉粗，分選好，其孔隙結(jié)