第七次課：第三章儲蓋層(3).ppt

1、一、巖石的孔隙性和滲透性,第三章 儲集層和蓋層 (reservoir and caprock),二 碎屑巖儲集層,三、 碳酸鹽巖儲集層,三、 碳酸鹽巖儲集層 碳酸鹽巖油氣儲層在世界油氣分布中占有重要地位。目前世界上已探明的油氣儲量將近一半儲集于碳酸鹽巖中，而產量則占總產量的60%。碳酸鹽巖儲集層構成的油氣田常常儲量大、產量高，容易形成大型油氣田。世界目前所確認的七口日產量達到一萬噸以上的油井，都是碳酸鹽儲集層。 波斯灣盆地、墨西哥、俄羅斯地臺上的伏爾加-烏拉爾含油氣區(qū)、美國北美地臺區(qū)的密執(zhí)安盆地、加拿大阿爾伯塔地區(qū)等都是世界重要的產油氣區(qū)，它們的儲集層都以碳酸鹽巖為主。,我國塔里木和南方Z-T

2、、北方Z-O2海相碳酸鹽巖分布極為廣泛，具有大量油氣顯示，并以找到了工業(yè)性油氣藏。例如華北任丘油田在中上元古界霧迷山組白云巖中發(fā)現高產油田,四川盆地Z、C2、P、T主要產層均為海相碳酸鹽巖，鄂爾多斯盆地靖邊大氣田儲集層為O2馬家溝組的碳酸鹽巖。,（一）碳酸鹽巖的組成類型 1、礦物組成與分類,主要礦物： （1）方解石 （2）白云石,同沉積主要礦物： （1）石膏 （2）石鹽 （3）粘土礦物,碳酸鹽巖礦物成分分類,石灰?guī)r與粘土巖過渡類型巖石礦物成分分類,白云巖與粘土巖過渡類型巖石礦物成分分類,淺紅色/灰白色泥灰?guī)r（加稀鹽酸反應）,A.把石灰?guī)r劃分為三大結構類型 ：顆?；夷嗍?guī)r ：晶粒石灰?guī)r ：生物

3、格架礁石灰?guī)r B.每一大類根據主要結構組分的具體特征和相對含量進行細分,（一）碳酸鹽巖的組成類型 2、結構組分與巖石類型,石灰?guī)r的結構分類,竹葉石灰?guī)r,角礫石灰?guī)r,方解石脈切割而成的巖溶角礫石灰?guī)r,洞穴坍塌 角礫石灰?guī)r,亮晶鮞?；?guī)r,方解石充填負鮞粒，粒緣為纖維狀方解石膠結,海綿骨架礁灰?guī)r，孔隙被方解石充填,晶粒白云巖,粗中晶,細 粉晶,細晶,粗 粉晶,（二）碳酸鹽巖形成 1、碳酸鹽巖礦物形成作用 （1）生物成因碳酸鹽巖,貝殼灰?guī)r,不同形態(tài)珊瑚礁,珊瑚礁灰?guī)r,珊瑚礁, Cairns, Australia,珊瑚礁, Cairns, Australia,現代珊瑚礁，Cairns, Australi

4、a,（2）結晶作用：等粒細晶白云巖,（3）水動力作用：鮞?；?guī)r,（2）碳酸鹽巖形成環(huán)境 沉積環(huán)境與巖石類型（威爾遜的碳酸鹽模式1969，1975 ）,浪 基 面,a、盆地相 ：暗色薄層頁巖，粉屑灰?guī)r、 灰泥灰?guī)r，蒸發(fā)巖,b、廣海陸棚相：生物灰?guī)r、灰泥灰?guī)r、 粉屑灰?guī)r、頁巖,c、陸棚邊緣相：灰泥灰?guī)r、粉屑灰?guī)r、 內碎屑泥粒灰?guī)r、微角礫巖,d、臺地前緣斜坡相：泥粒灰?guī)r、粒泥灰?guī)r、 礁屑灰?guī)r、生物屑灰?guī)r,e、臺地邊緣生物礁相：生物礁灰?guī)r （生物骨架巖，生物障積巖，生物粘結巖） 臺地邊緣生物礁發(fā)育？,f、臺地邊緣淺灘相：顆粒灰?guī)r （生物碎屑、鮞粒、內碎屑）,g、開闊臺地相：顆?；?guī)r（灰泥基質）、 灰泥

5、灰?guī)r、點礁、生物層,h、局限臺地相：灰泥灰?guī)r、 球粒灰?guī)r、粒泥灰?guī)r（白云化）,威爾遜的碳酸鹽模式（1969，1975）,i、臺地蒸發(fā)巖相：白云巖、石膏、 巖鹽、灰泥巖、,臺地蒸發(fā)巖相,In death valley,California,（三）碳酸鹽巖儲集層儲集空間類型 1、原生孔隙 2、溶蝕孔隙 3、裂縫 4、復合型,碳酸鹽巖的儲集空間，通常分為原生孔隙、溶（孔）洞和裂縫三類， 且常構成統(tǒng)一的孔隙洞穴裂縫系統(tǒng)。與砂巖儲集層相比，碳酸鹽 儲集層儲集空間類型多、次生變化大，具有更大的復雜性和多樣性。,1、原生孔隙:包括粒間孔隙、粒內孔隙（生物體腔孔隙）、 生物骨架孔隙、晶間孔隙等。受巖石結構的影

6、響。,有孔蟲內的粒內孔隙,鮞粒碳酸鹽巖的粒間孔隙,有孔蟲體腔孔、,晶間孔隙,粉-細晶白云巖中，晶間孔 和晶間溶孔，P02-1405， 鑄體薄片，單偏光,粉-細晶白云巖，晶間孔 和晶間溶孔長邊為 0.88 mm , P02-1405，鑄體薄片，單偏光,晶間孔隙,粉細晶碎屑狀白云巖，溶蝕碎屑內的自形晶白云石呈點線接觸， 晶間孔非常發(fā)育，小孔為主，內充填有少量碳化瀝青，孔間以點 狀細短型喉道為主，連通性較好。SEM，P02-585,2、溶蝕孔隙:碳酸鹽礦物被地下水、地表水溶解后 形成的孔隙。 （1）粒間溶孔， （2）晶間溶孔， （3）粒內溶孔， （4）溶?？紫?， （5）溶洞（超出了原來的顆粒范圍為溶

7、洞）,非選擇性溶解形成的孔隙,亮晶鮞粒云巖，粒間、粒內溶孔，粒間溶孔為晶粒狀白云石膠結,非選擇性溶解形成的孔隙,顆粒云巖，螺化石、藻屑溶孔,亮晶溶孔鮞粒白云巖,粒間和粒內溶孔非常發(fā)育， 孔間發(fā)育點狀粗短型和片狀粗長型喉道，具很好 的連通性。長邊為 2.25 mm, L02-197，鑄體薄片, 單偏光（）,粒間、粒內溶蝕孔隙,海百合莖細晶云巖粒間溶孔,晶間溶孔,晶間溶孔,粉細晶屑狀白云巖的全貌，顯示均勻分布的晶間溶孔 和超大溶孔發(fā)育狀況，孔間被點狀粗短型和片狀粗長型 喉道連通，孔壁的自形白云石向心生長，將部分喉道堵塞。 SEM，P02-585,鑄模/溶模孔隙,溶孔殘余鮞粒細晶白云巖，晶間孔較發(fā)育

8、，幾個較大 的溶孔為鮞粒鑄?？住Ｆ展?井，井深5108.93m,35（22/27），510，（）,溶洞:超出了原來的顆粒范圍為溶洞,溶 洞,3、裂縫：受構造應力/孔隙 流體超壓和成巖作用形成 的各種縫。,網狀構造縫,65,宣漢-達縣地區(qū)深層主要發(fā)育NE和NW兩組斷裂，其中前者處于主導地位。,普光1井,普光1井,宣漢-達縣地區(qū)斷裂發(fā)育特征(line830),(2) 碳酸鹽巖層系斷裂帶結構及其流體行為,構造裂縫裂縫,宣漢樊噲大河邊村三疊系飛仙關組灰-淺灰色中-粗晶白云巖地層中的斷裂帶,構造斷裂：斷層及其伴生裂縫,網狀微裂縫,宣漢樊噲羊鼓洞飛二段淺灰色中-細晶灰?guī)r地層中斷裂帶特征,構造斷裂：斷層與裂

9、縫,37,普光2井構造應力孔隙流體壓力（超壓）耦合裂縫,普光2井下三疊統(tǒng)飛仙關組白云巖,普光2井構造應力孔隙流體壓力（超壓）耦合裂縫,普光2井下三疊統(tǒng)飛仙關組白云巖,裂縫,亮晶膏質藻球粒白云巖中的微裂縫，較平直、 呈開啟狀切割板柱狀硬石膏晶體，縫中充填 有細小的次生石英晶體。SEM，P03-434,4、復合型孔隙：晶間孔溶蝕孔隙,碎屑狀粉-細晶白云巖，晶間孔、晶間溶孔和超大溶孔均勻分布，超大溶孔沿蝕 碎屑邊緣分布，連通性極好，長邊為 0.88 mm。P02-585，鑄體薄片,單偏光,4、復合型孔隙: 裂縫溶孔,碎裂化溶孔細晶白云巖中的超大溶孔，普光2井，25（16/52），510，（-）， 井

10、深5026.50m,4、復合型孔隙：裂縫溶蝕孔隙,碎裂化溶孔不等晶白云巖， 普光2井，34（32/91）， 510，（-），井深5098.40m,碎裂化溶孔細晶白云巖， 具殘余鮞粒結構。普光2井，26（7/54）， 510，（-），井深5033.71m,(四)碳酸鹽巖儲集空間的影響因素 1、沉積環(huán)境 影響碳酸鹽巖原生孔隙發(fā)育的主要因素是沉積環(huán)境，即介質的水動力條件。高能環(huán)境，例如臺地前緣斜坡相、生物礁相、淺灘相等，常形成粗結構的石灰?guī)r，原生孔隙發(fā)育。,臺地邊緣生物礁相：生物礁灰?guī)r （生物骨架巖，生物障積巖，生物粘結巖） 臺地邊緣淺灘相：顆?；?guī)r（生物碎屑、鮞粒、內碎屑）,沉積作用控制孔隙型儲層

11、,生物礁相發(fā)育生物礁灰?guī)r: 生物格架孔,淺灘相發(fā)育顆粒石灰?guī)r: 粒間孔隙,沉積作用控制孔隙型儲層,中石油在二疊系長興組/三疊系飛仙關組發(fā)現了一系列中型天然氣田,沉積環(huán)境與有利儲層預測 實例分析,川東北地區(qū)長興組飛仙關組優(yōu)質儲層發(fā)育模式,普光氣田,在前人劃分的深水區(qū)，發(fā)現多種淺水沉積標志,深水區(qū)，儲層不發(fā)育,有利儲集巖類,建立了長興組飛仙關組優(yōu)質儲層發(fā)育模式,四川盆地東北部飛仙關期沉積相圖,四川盆地東北部長興期沉積相圖,儲層發(fā)育區(qū),儲層發(fā)育區(qū),2、成巖作用的控制：碳酸鹽巖在沉積時期所形成的原生孔隙，會因其后發(fā)生的各種成巖后生作用而改變。,(1)破壞或損失孔隙的主要成巖作用有： 膠結作用,鮞?；?guī)r

12、,膠結作用,海綿骨架礁灰?guī)r，孔隙被方解石充填，局部見自形白云石,石膏膠結,亮晶砂屑含膏云巖，殘余砂屑，白云石與硬石膏膠結，無孔隙,亮晶砂屑膏質云巖，板狀、放射狀硬石膏，孔隙全充填,硅質膠結,殘余藻團粒硅（化）巖，藻云巖硅化，皮殼狀結構，粒間孔玉髓燧石石英充填,（2）物理壓實作用,(2)有利于孔隙的形成和演化的主要成巖作用有：,（A）白云石化作用： 白云石交代方解石 一般，白云巖化 石灰?guī)r的晶粒增大， 孔隙度和滲透率增加,（B）成巖裂縫：收縮縫,縫合線,（B）成巖裂縫：壓溶裂縫縫合線,（C）溶解作用:形成溶孔、溶洞的主要因素。,溶蝕作用條件：桂林“山水”甲天下,“水”：潮濕氣候 HCO3,“山”

13、：碳酸鹽巖 石灰?guī)rCaCO3， 白云巖MgCa(CO3)2,碳酸鹽巖巖溶地貌,廢棄的上部通道,下部的河流通道,碳酸鹽巖巖溶地貌,溶蝕孔洞發(fā)育帶主要分布在不整合面以下，厚度可達100-200m,溶解作用是溶蝕型碳酸鹽巖儲層形成的主要原因,古巖溶儲層,溶解作用是溶蝕型碳酸鹽巖儲層形成的主要原因,經歷了長期的沉積間斷和風化淋濾 缺失中上奧陶統(tǒng)、志留系、泥盆系地層,古巖溶儲層,溶蝕孔洞發(fā)育帶主要分布在不整合面以下，厚度可達100-200m,溶蝕作用的影響因素 溶孔和溶洞的發(fā)育程度，主要決定于巖石本身的溶解度和地下水的溶解能力。 碳酸鹽巖的溶解度 按成分考慮，碳酸鹽巖的溶解度按下列順序遞減： 石灰?guī)r白云

14、質灰?guī)r灰質白云巖白云巖含泥石灰?guī)r泥灰?guī)r。 巖石的組構對碳酸鹽巖的溶解度也有影響。一般說來，隨著顆粒變小，溶解度降低。這是由于顆?；蚓Я］^細的碳酸鹽巖含有粘土物質較多，包裹著方解石或白云石顆粒，使地下水不易直接與這些碳酸鹽礦物接觸，自然被溶解的機會就減少。粗粒結構的碳酸鹽巖中，粘土含量較少，再者其粒間孔隙或晶間孔隙較大，地下水比較容易通過，易于產生溶蝕孔洞。 一般在厚層至中層狀碳酸鹽巖中孔洞發(fā)育好，薄層與非碳酸鹽巖相組合的地層孔洞發(fā)育差。,地下水的溶解能力 隨著CO2溶解量的增加，成為較強的酸性水，對碳酸鹽巖的溶解能力大大增強。當這種地下水在碳酸鹽巖地層中流動時，便逐漸將巖石溶解，并形成重碳酸鹽被地下水帶走。 反之，當水中缺乏CO2時，則發(fā)生碳酸鹽沉淀作用，堵塞孔隙，膠結巖石。 另外，地下水對碳酸鹽巖的溶蝕能力，同地溫條件也有密切關系，一般認為，地溫每增加10，溶蝕程度可能增加兩倍。 地貌、氣候和構造的影響 地下水運動是造成溶蝕作用發(fā)育的重要原因，而地下水的運動卻又與地貌、氣候和構造等因素有關。 最值得注意的是巖溶帶的發(fā)育和分布。一般與不整合面有關。例如我國華北地區(qū)在奧陶系沉積以后，整體上升，經過長期沉積間斷，遭受風化剝蝕，古巖