油氣地質(zhì)第3蓋層

1、第一節(jié) 儲集層的巖石物性參數(shù)第二節(jié) 碎屑巖儲集層第三節(jié) 碳酸鹽巖儲集層第四節(jié) 特殊巖類儲集層第五節(jié) 蓋層的類型及其封蓋機制第三章 儲集層和蓋層 具有一定儲集空間，能夠儲存和滲濾流體的巖石稱為儲集巖。由儲集巖所構成的地層稱為儲集層，簡稱儲層。 儲集巖（層） 孔隙性直接決定了巖層能儲存油氣的數(shù)量； 滲透性控制著流體在其中流動的難易程度。基本特性：儲集層(巖)中含有工業(yè)價值油(氣)流油(氣)層；已投入開采的油(氣)層產(chǎn)層。 按巖類分為： 碎屑巖儲層 碳酸鹽巖儲層 特殊巖類儲層儲集層的分類含油砂巖溶蝕氣孔含油的玄武巖（江蘇油田）碳酸鹽巖溶蝕孔（華北油田）泥巖順層裂縫按儲集空間類型分為： 孔隙型儲層、裂

2、縫型儲層、孔縫型儲層、 縫洞型儲層、孔洞型儲層、孔縫洞復合型儲層按滲透率的大小分為： 高滲儲層、中滲儲層、低滲儲層儲集層的分類第一節(jié) 儲集層的巖石物性參數(shù)一、巖石的孔隙性及孔隙度二、巖石的滲透性與滲透率三、孔隙度與滲透率的關系四、流體飽和度一、巖石的孔隙性及孔隙度1.孔隙的定義 廣義：巖石中未被固體物質(zhì)充滿的空間。 包括孔隙（狹義）、溶洞和裂縫。 狹義：巖石中顆粒（晶粒）間、顆粒（晶粒）內(nèi)和填隙物內(nèi)的空隙。2.孔隙的分類 根據(jù)巖石中的孔隙大小及其對流體作用進行分類 超毛細管孔隙：孔隙直徑0.5mm，或裂縫寬度0.25mm，流體可自由流動。毛細管孔隙：孔徑0.50.0002mm，或裂縫寬0.25

3、0.0001mm，當外力大于毛細管阻力時，流體才能在其中流動。微毛細管孔隙：孔隙直徑0.0002mm，或裂縫寬度200050020001005001010010孔隙度（）3025301525101510巖石物性分級標準（中國石油天然氣行業(yè)標準，SY/T 571795） 三、孔隙度與滲透率的關系 對于碎屑巖儲集層，有效孔隙度e 與滲透率 K 有較好的正相關關系；兩者大體呈指數(shù)函數(shù)關系。 砂巖有效孔隙度與氣體滲透率的關系圖 1-粉砂巖，2-細砂巖，3-粗-中粒砂巖 孔隙度和滲透率的關系（據(jù)Coalson等，1990） 對于碳酸鹽巖儲集層，縫洞不發(fā)育者（如顆?；?guī)r、晶粒白云巖），以粒間孔隙為主，e，

4、K。 碳酸鹽巖儲集層，裂縫發(fā)育者（如泥灰?guī)r、致密石灰?guī)r），裂縫比孔隙對 K 的影響大，低孔高滲。而溶孔、體腔孔隙發(fā)育者（如生物灰?guī)r），表現(xiàn)為高孔低滲。雁33井，白云巖碳酸鹽巖溶蝕孔（華北油田）四、流體飽和度1. 油、氣、水在儲層孔隙中的含量分別占總孔隙體積的百分數(shù)稱為油、氣、水的飽和度。 原始飽和度：油藏投入開發(fā)之前所測得的流體飽和度 儲量計算最重要的參數(shù) 目前飽和度：開發(fā)階段所測定的流體飽和度 開發(fā)方案調(diào)整的重要參數(shù)2. 束縛水飽和度：任何油氣儲層中均含有一定數(shù)量的不可動水，即通常所指的“束縛水”或“殘余水”。相應的飽和度稱為束縛水飽和度，用符號Swc表示。 親水巖石顆粒表面的薄膜滯水 微細

5、毛管孔道中的毛管滯水 影響束縛水的主要因素：儲層孔隙結(jié)構、泥質(zhì)含量、流體性質(zhì)。 巖石的孔隙越小、泥質(zhì)含量高、連通性愈差、微毛管孔隙愈發(fā)育，則滲透性愈差、束縛水飽和度愈高。 一般水對巖石的潤濕性愈好、油水界面張力愈大，則巖石的束縛水飽和度愈高。 3. 殘余油飽和度和剩余油飽和度 當被工作劑驅(qū)洗過或油藏能量枯竭，不能繼續(xù)產(chǎn)出工業(yè)油流的時候，油層中仍滯留的石油體積占油層孔隙總體積的百分數(shù)，稱為殘余油飽和度。 目前尚未開采、并且尚未經(jīng)工作劑驅(qū)洗或波及到的，通過加深對地下儲層的認識、改善開發(fā)方案或開采工藝水平等措施可以采出的油，稱為剩余油；剩余油占油層孔隙總體積的百分數(shù)，為剩余油飽和度。一、碎屑巖儲集層

6、儲集空間類型 二、影響碎屑巖儲集層儲集物性的因素第三節(jié) 碎屑巖儲集層三、碎屑巖儲集體類型及其沉積環(huán)境各種砂巖、砂礫巖、礫巖、粉砂巖等。一、碎屑巖儲集層儲集空間類型 按照形態(tài)：孔隙 、裂縫、溶洞。按照成因：原生孔隙、次生孔隙。主要儲集空間：原生粒間孔隙，其次為溶蝕孔隙。碎屑巖儲層孔隙類型及其特征 1.原生孔隙 原生儲集空間：以原生粒間孔隙為主(碎屑顆粒之間的孔隙)，它是在沉積和成巖過程中逐漸形成的。除此之外，還有粒內(nèi)孔隙、填隙物(膠結(jié)物)孔隙、成巖裂隙等。隨著埋藏深度的加大，成巖作用加強，原生孔隙將逐漸減少。 2.次生孔隙 二十世紀七十年代以前，一般認為砂巖孔隙主要是原生的，現(xiàn)在認為，砂巖中的孔

7、隙至少三分之一是次生的。 次生孔隙與原生孔隙在結(jié)構上很相似，常錯把次生孔隙當成原生的。 次生孔隙指巖石形成后，由于重結(jié)晶、溶解、交代、構造運動、地表風化等作用形成的孔隙(孔隙、溶洞、裂縫)。（1）鑒別砂巖次生孔隙的巖石學標志次生孔隙一般較大，在形態(tài)和分布上比原生孔隙更無規(guī)律。鑒別砂巖次生孔隙的巖石學標志（據(jù)Schmidit等，1979） 溶解作用:非硅酸鹽組分（以碳酸鹽礦物為主）溶解。 巖石組分的破裂和收縮。（2）次生孔隙的形成機制 其中，形成砂巖次生孔隙的溶解作用主要包括三種: （1）有機酸對巖石組分的溶解 （2）碳酸對巖石組分的溶解 （3）大氣降水的淋濾作用成 巖 作 用 形成的次生孔隙

8、巖石破裂作用 較少顆粒破裂作用 較少收 縮 作 用 較少溶解作用方解石的較多白云石的較多菱鐵礦的較多硫酸鹽的較少其它蒸發(fā)巖的 較少硅酸鹽的 很少其它非硅酸鹽的 很少使砂巖產(chǎn)生次生孔隙的成巖作用 后生作用 早期：形成較少； 中期：形成大量次生孔隙，主要是溶蝕孔； 晚期：形成較少，主要產(chǎn)生裂縫。表生作用 風化、剝蝕、淋濾大量次生孔隙； 區(qū)域性分布的風化殼次生孔隙發(fā)育帶。不同成巖后生階段所形成的次生孔隙，數(shù)量不一： 在碎屑巖儲集空間類型中，次生孔隙一般處于次要地位。但是，在特定條件下，如某些膠結(jié)致密的碎屑巖，粒間孔隙不發(fā)育，孔隙小且連通性差，這種碎屑巖中裂縫的發(fā)育程度就成為影響儲集性質(zhì)的主要因素。3

9、.巖石的孔隙結(jié)構孔隙結(jié)構：孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通的關系?？紫督Y(jié)構主要取決于顆粒的接觸類型和膠結(jié)類型以及砂巖顆粒本身的形狀、大小、圓度等。實際上喉道的粗、細特征嚴重地影響著巖石的滲透率。喉道與孔隙的不同配置關系，可使儲集層呈現(xiàn)不同的性質(zhì)。粗喉大孔高孔高滲；粗喉小孔中孔中-低滲；細喉大孔中孔低滲；細喉小孔低孔低滲。 儲集層巖石中孔隙與喉道分布示意圖（1）原理：由于孔喉細小，當兩種或兩種以上互不相溶的流體同處于巖石孔隙系統(tǒng)中或者通過孔隙系統(tǒng)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（Pc）：4.壓汞曲線及孔隙結(jié)構參數(shù) 其中：r毛細管半徑； 潤濕角； 兩

10、相界面張力毛細管壓力曲線特征I-注入曲線 ，W-退出曲線（2）步驟： 取巖樣，加壓注入汞氣； 根據(jù)所加壓力（相當于Pc）與注入巖樣的汞量作關系曲線（即毛細管壓力曲線或者壓汞曲線）4.壓汞曲線及孔隙結(jié)構參數(shù)汞注入量，%（3）特征：4.壓汞曲線及孔隙結(jié)構參數(shù)排替壓力（Pd）：潤濕相流體被非潤濕相流體排替所需要的最小壓力。 Pd 越小，說明巖樣中最大連通孔喉越大，大孔喉越多，孔隙結(jié)構越好。汞注入量，%（3）特征：4.壓汞曲線及孔隙結(jié)構參數(shù)非潤濕相汞飽和度為50%時對應的毛細管壓力，稱飽和度中值壓力（P50）。P50對應的孔喉半徑平均喉道半徑（r50）。汞注入量，%（3）特征：4.壓汞曲線及孔隙結(jié)構參

11、數(shù)殘余水未被汞注入的孔隙體積，稱最小非飽和的孔隙（Smin）。Pd 、r、Smin%、 P50作為定量描述孔隙結(jié)構的參數(shù)。汞注入量，%（4）應用：4.壓汞曲線及孔隙結(jié)構參數(shù)1-未分選；2-分選好；3-分選好，粗歪度；4-分選好，細歪度；5-分選差，略細歪度；6-分選差，略粗歪度。毛細管曲線形態(tài)圖計算孔隙等效半徑r，按一定范圍計算其百分含量，并作孔喉等效半徑分布圖。r越集中越大，孔隙結(jié)構越好。（4）應用：4.壓汞曲線及孔隙結(jié)構參數(shù)二、影響碎屑巖儲層儲集物性的因素 砂巖類儲集層 由成分復雜的礦物碎屑、巖石碎屑和一定數(shù)量的膠結(jié)物所組成。 主要儲集空間：粒間孔隙影響因素：沉積環(huán)境、成巖作用、成巖環(huán)境。

12、1.碎屑顆粒的礦物成分 （一）沉積環(huán)境 礦物顆粒的耐風化性，即堅硬程度和遇水溶解及膨脹程度。 礦物顆粒與流體吸附力大小，即憎油性和憎水性。 相同成巖作用下，石英砂巖儲性比長石砂巖好。 一般性質(zhì)堅硬、遇水不溶解不膨脹、遇油不吸附的碎屑顆粒組成的砂巖，儲油物性好；反之則物性差。 2.碎屑顆粒的粒度和分選程度（一）沉積環(huán)境 粒度越大，e、K大； 分選程度好，e 、K大。 粒度一定時，分選越好，物性越好。 分選一定時：K與粒度中值成正比。粒度、分選對孔隙度和滲透率的影響（Brayshaw,1996） 碎屑顆粒的排列方式很復雜，假設顆粒為均等小球體，則可排列成三種理想的形式：3.碎屑顆粒的排列方式和圓球

13、度斜方體排列：理論孔隙度25.9%立方體排列：理論孔隙度為47.6%斜方體排列：孔隙度介于25.947.6% 理論上：立方體排列，堆積越疏松，K大； 斜方體排列，堆積越緊密，K小； 碎屑顆粒磨圓度越好，碎屑巖儲集物性越好。4.雜基含量對砂體原始孔滲性影響雜基含量多，孔滲性較低 雜基含量小于5時，原始孔隙度和滲透率很高； 雜基含量超過15，滲透性很低。（一）沉積環(huán)境水平層理、波狀層理細砂巖和粉砂巖泥質(zhì)含量較高、顆粒較細，儲集性質(zhì)不好，滲透性具明顯的方向性，平行于層面的水平滲透率較大，垂直于層面的垂直滲透率較小。斜層理砂巖平行于斜層層面方向的滲透率最大，垂直方向的滲透率最小。平行層理砂巖物性好砂巖

14、中若含有泥質(zhì)條帶也會影響儲集性質(zhì)，尤其使垂直滲透率變小。 5.沉積構造（一）沉積環(huán)境1.壓實作用成巖早期的機械壓實：使巖層由松散致密、儲性變差。成巖后期的壓溶作用：高壓下造成顆粒接觸點（壓力傳遞點） 或邊緣溶解，使顆粒鑲嵌接觸，石英發(fā)生次生加大，儲集物性變差。（二）成巖作用2.溶解作用 在地下深處，由于地層水成分的改變，可導致一些巖屑、膠結(jié)物、長石的溶解次生溶蝕孔隙，儲集物性變好。（二）成巖作用3.膠結(jié)作用（二）成巖作用 膠結(jié)物的多少：對儲集性質(zhì)也有明顯影響。膠結(jié)物含量高，粒間孔隙多被它們充填，孔隙體積和孔隙半徑都會變小，孔隙之間的連通性變差，導致儲集性質(zhì)變壞。 膠結(jié)物的成分：比較起來，泥質(zhì)膠

15、結(jié)的砂巖較為疏松，滲透性較好；而鈣質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)則較差。膠結(jié)類型接觸式孔隙-接觸式孔隙式孔隙-膠結(jié)式基底式孔隙度 29-3425-3024-2819硬石膏富含有機質(zhì)頁巖頁巖粉砂質(zhì)頁巖鈣質(zhì)頁巖燧石巖影響泥巖韌性的主要因素是粘土礦物種類和含量。常見粘土礦物的韌性順序是：蒙脫石高嶺石伊利石綠泥石。 鹽、膏巖：最優(yōu)質(zhì)蓋層； 泥頁巖：質(zhì)純者質(zhì)優(yōu)，含蒙脫石多者質(zhì)優(yōu)。 韌性巖石構成的蓋層不易產(chǎn)生斷裂和裂縫，封閉性好。3.蓋層的厚度 理論上，蓋層厚度對封閉能力沒有直接影響。從保存油氣的角度，蓋層越厚越有利。蓋層厚度大：（1）沉積環(huán)境穩(wěn)定，橫向連續(xù)性強，封閉能力強。（2）有利于形成超壓封閉。（3）油氣通過蓋層的散失慢，利于油氣聚集保存。4.蓋層的連續(xù)性連續(xù)性好、影響范圍大，有利于形成大油氣田石油密度與蓋層厚度的關系圖5.埋深成巖程度淺層：泥巖埋深1500m，成巖程度低，孔隙度大，以毛 細管封閉為主，封閉能力較低。中層：15003200m，蓋層封閉性最好，毛細管壓力封閉、 超壓封閉為主、烴濃度封閉。深層：3200m，成巖程度高