储层地质与构造地质第一章储层基本特征.ppt

第一节 储层基本特征 第二节 储层类型 第三节 低渗透储层,第一章 油气储层基本特征,一、概念 储集岩(reservoir rock)：自然界中，具有一定储集空间并能使储存在其中的流体在一定压差下可流动的岩石。 储集层（简称储层）：由储集岩所构成的地层 二、储层基本属性 1、孔隙性 （1）储集空间（广义孔隙）：指储集岩中未被固体物质所充填的空间部分。储集空间控制储能大小受控于形成条件 包括：各种孔隙（狭义）、溶孔、溶洞、裂缝、成岩缝,第一节 储层特性,（2）孔隙的大小 据孔隙或裂缝大小及其对流体流动的影响，可将孔隙划分为三种类型： a、超毛细管孔隙 孔隙直径0.5mm，或裂缝宽度0.25mm 特点：在这种孔隙中，流体在重力作用下可以自由流动，服从静水力学的一般规律。 发育：大裂缝、溶洞、未胶结或胶结疏松的砂岩孔隙,1、孔隙性：孔隙的大小,1、孔隙性：孔隙的大小,b、毛细管孔隙 孔隙直径介于0.50.0002mm，裂缝宽度介于0.250.0001mm之间 特点：在这种孔隙中，由于受毛细管力的作用，流体已不能在其中自由流动，只有在外力大于毛细管阻力的情况下，流体才能在其中流动。 发育：微裂缝和一般砂岩中的孔隙 c、微毛细管孔隙 孔隙直径0.0002mm，裂缝宽度0.0001mm 特点：在这种孔隙中，由于流体与周围介质之间存在巨大引力，在通常的温度和压力条件下，流体在其中不能流动；增加温度和压力，也只能引起流体呈分子或分子团状态扩散。 发育：粘土岩中的孔隙,（3）孔隙的连通性 喉道：指连接二个孔隙的通道 孔隙按其对流体渗流的影响可分为二类： 有效孔隙：彼此连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙 有效孔隙不仅能储存油气，而且允许流体在其中渗流 无效孔隙：指微毛细管孔隙、死孔隙 微毛细管孔隙：可以连通，但孔径太小，流体与周围介质之间的分子引力很大，孔壁表面固体分子的作用半径可以达到孔隙中部，造成：在地层条件下流体不能在其中流动而被滞留。 死孔隙：孤立的、彼此不连通的孔隙。在死孔隙中流体不能渗流。 成因可能有二种：压实孔隙喉道堵塞、胶结孔隙喉道堵塞,1、孔隙性：连通性,（4）衡量孔隙性大小孔隙度：反映岩石中孔隙的发育程度 总孔隙度：岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积之比： t：总孔隙度，% p：总孔隙空间体积，cm3 r：岩样总体积，cm3 有效孔隙度：岩样中互相连通的，且在一定压差下允许流体在其中流动的孔隙总体积(即有效孔隙体积)与岩石总体积的比值。 e：有效孔隙度，% e：总有效孔隙空间体积，cm3 et，生产中常用：e,1、孔隙性：孔隙度,有效孔隙度的评价指标 特高孔隙度 e30 高孔隙度 25e30 中孔隙度 15e25 低孔隙度 10e15 特低孔隙度 e10 一般：530%，常见：1025% 孔隙度确定方法 实验测定法：精度最高 测井解释法：精度居中 地震和试井解释法：精度最差 不同精度的孔隙度应用于不同的研究范畴,1、孔隙性：孔隙度,指在一定压差下，岩石本身允许流体通过的能力。 控制产能大小受控于形成条件和工艺改造措施 （1）渗透性表征参数：绝对渗透率、有效渗透率、相对渗透率 绝对渗透率：当单相流体充满岩石孔隙，流体不与岩石发生任何物理和化学反应，流体的流动符合达西定律时，所测得的岩石渗透能力。 ：岩样的绝对渗透率，m2 ：流体在t秒内通过岩样的体积，cm3 1、2：岩样前、后端压力，atm ：岩样截面积，cm2 ：岩样长度，cm ：流体粘度，cP t：流体通过岩样的时间，s 绝对渗透率与流体性质无关，只与岩石本身的微观孔隙结构有关。,2、渗透性,有效渗透率：多相流体共存时，岩石对某一流体的渗透率。 与多相流体的性质、岩石本身的微观孔隙结构特性相关。 x：某一流体的有效渗透率，m2 x：某一流体在t秒内通过岩样的体积，cm3 o+g+w 相对渗透率：多相流体共存时，某一流体的有效渗透率与绝对渗透率的比值。与流体性质、岩石本身的微观孔隙结构特性相关。 xrx xr：某一流体的相对渗透率，小数 x：某一流体的有效渗透率，m2 ：岩样的绝对渗透率，m2 or+gr+wr1,（2）渗透率评价指标：（10-3m2） 特高渗透率 2000 高渗透率 5002000 中渗透率 100500 低渗透率 10100 特低渗透率 10 （3）绝对渗透率确定方法 实验测定法：精度最高 测井解释法：精度居中 地震和试井解释法：精度最差 不同精度的绝对渗透率应用于不同的研究范畴。 （4）有效孔隙度与绝对渗透率之间的关系： 无统一的关系模式，因油区、层位、储层岩性类型等因素不同。 一般地：有效孔隙度越大，绝对渗透率越大。,有效孔隙度和绝对渗透率的经验统计模型（狭义孔隙下）： Logk=a e +b a：曲线斜率；b：截距 理论分析：Pore、Perm是微观孔隙结构的宏观反映。Pore一定时，平均孔喉半径越小，Perm越低；孔喉形状越复杂，Perm越低。另外，孔隙、喉道的配置关系不同，储集性能也不同，粗孔、粗喉型，一般Pore、Perm均较高；粗孔、细喉型，一般Pore大、Perm低；细孔、细喉型，一般Pore、Perm均较低。 经典孔、渗关系：渗透率几何模型(毛管模型，Dullien,1973) ：岩石渗透率，um2 e：岩石孔隙度，% r：孔隙喉道半径平均值，um Fs：孔隙喉道形状因子，圆筒形为2 2：孔隙喉道迂曲度 Fs2反映孔喉形状的复杂程度，是孔喉几何形态的函数。,流体饱和度：指单位孔隙体积内，油、气、水所占的体积百分数反映：孔隙介质中所含流体的饱满程度。 Sx：So，Sw，Sg，% So+Sw+Sg00% 储层原始状态：Sw100% 储层成藏状态：So：0Soi，Sg：0Sgi，Sw：100%Swirr 储层开采状态：So：SoiSor，Sg：Sgi0，Sw：Swirr1-Sor 储层中流体的非均质性： (1)因比重不同而自然分层。储层的非均质性分层界限不明显，存在过渡区。过渡区大小不同。 (2)储层非均质性的不同不同点处的储层流体饱和度不同。 Swirr Soi、Sgi,三、储层的流体属性,束缚水存在形式：薄膜滞水、毛管滞水 薄膜滞水：指在亲水岩石表面分子的作用下，而滞留在孔壁上的束缚水。 毛管滞水：指当排驱压力无法克服毛细管阻力时，被滞留在微小毛管孔道和被这些孔道所连通的孔隙中的水。 Swirr影响因素： 储层微观非均质性、流体性质、油气运移时水动力条件 Vsh、Perm、微毛管孔隙愈发育、水对岩石的润湿性愈好、油水界面张力愈大 Swirr 一般：1050%,一、储层类型 研究目的不同，分类方案不同。 按岩性分：碎屑岩储层、碳酸盐岩储层、 其它岩类储层（火成岩、变质岩、泥岩） 按物性分：孔隙度高孔储层、中孔储层、低孔储层 渗透率高渗储层、中渗储层、低渗储层 孔隙度、渗透率高孔高渗、高孔中渗、中孔高渗、中孔中渗 中孔低渗、低孔高渗、低孔中渗、低孔低渗 按储集空间类型分：孔隙型、裂缝型、孔缝型、缝洞型、孔洞型 孔缝洞复合型 按流体性质分：常规油储层、稠油储层、天然气储层,第二节 储层类型及基本特征,1、碎屑岩储层 世界：油气储量约占总储量的50% 我国：油气储量约占总储量的90%以上 （1）岩性类型：砾岩、砂岩、粗粉砂岩、火山碎屑岩 （2）结构特征：碎屑颗粒、填隙物、储集空间（流体充填） 颗粒：颗粒本身特征+分选性+排列方式储集空间的基本格架 填隙物：填隙物本身特征+胶结方式使储集空间复杂化 （3）构造特征：指沉积物沉积时或沉积后，由于物理、化学或生物作用形成的形迹。 沉积构造对储层非均质性特别是渗透性有较大影响 成因类型：物理成因构造、化学成因构造、生物成因构造,二、不同类型储层基本特征,填隙物：充填于碎屑颗粒间的矿物，包括基质和胶结物。 A、基质 碎屑颗粒间粒度细小的机械混入物。基质为细粒隐晶集合体，粒度一般小于0.0315mm，主要为粘土（可含有一些细粉砂），次为灰泥和云泥。 B、胶结物 直接从粒间溶液中沉淀出来的化学沉淀物。 碳酸盐类：方解石、白云石、铁方解石、铁白云石、菱铁矿 硅质类：石英、玉髓和蛋白石 粘土类：高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、伊蒙混层等 硫酸盐类：石膏、硬石膏、天青石、重晶石 沸石类：方沸石、浊沸石、柱沸石、杆沸石、丝光沸石和光沸石 铁质类：赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿,胶结方式（类型）：指沉积岩中，填隙物的分布状况以及填隙物与碎屑颗粒间的接触关系。 基底胶结：填隙物含量较多，颗粒漂浮于其中而互不接触。填隙物成分主要为粘土类。形成于同生沉积期，是密度较大的水流快速堆积的产物。基质支撑结构 孔隙胶结：颗粒之间点接触，构成支架，填隙物含量少，充填于支架中。形成于成岩期或后生期，填隙物为胶结物。颗粒支撑结构 接触胶结：颗粒间呈点接触或线接触，填隙物含量很少，分布于颗粒相互接触的地方。可由溶液沿颗粒间细缝流动并沉淀而成，或由原来的孔隙式胶结经地下水淋滤改造而成。颗粒支撑结构 镶嵌胶结：在成岩期的压固作用下，特别是压溶作用明显时，颗粒由点接触发展为线接触、凹凸接触、缝合接触。较难将颗粒和胶结物区分。颗粒支撑结构,胶结物结构：由晶粒大小、晶体生长方式和重结晶程度而定。 非晶质及隐晶质结构：在偏光显微镜下表现为均质体性质，可见微弱的晶体光性，但肉眼不能分辨晶粒。蛋白石及磷酸盐类常形成此类结构 显晶粒状结构：胶结物呈结晶粒状分布于颗粒间，晶粒在手标本上可以分辨。碳酸盐类胶结物常具有这种结构 嵌晶结构：胶结物的结晶颗粒较粗大，晶粒间呈镶嵌结构，每一个晶粒中都可以包含多个碎屑颗粒。由成岩、后生期的重结晶作用形成。方解石、石膏、沸石等易形成这种胶结 自生加大结构：硅质胶结物围绕石英颗粒生长，二者成分相同，而且表现完全一致的光性方位。即在正交光下，颗粒与自生加大边同时消光；在单偏光下，借助原碎屑颗粒边缘的粘土薄膜可以辨别颗粒的轮廓。形成于成岩或后生期。多见于硅质胶结的石英砂岩中，有时长石也可以发生次生加大现象,物理成因构造：层理构造、层面构造、变形构造 层理构造：通过岩石中的矿物成分、结构、颜色等沿垂向变化所显示出来的成层构造。 包括：水平层理、波状层理、交错层理、平行层理、递变层理、韵律层理、块状层理等。 层理构造使储层渗透率表现出各向异性 层面构造：岩层层面上出现的各种不平坦的沉积构造。 包括：波痕、泥裂、雨痕、冰雹痕、冲刷面、截切构造、槽模、沟模、锥模等。 变形构造：是在沉积物沉积后、固结成岩前，富含孔隙水的泥质或泥质粉砂沉积物，在重力、滑塌作用下形成的层内或层面构造。包括：重荷构造、砂球和砂枕构造、碟状构造、水下岩脉、泥岩撕裂屑、滑塌构造等。 生物扰动构造：类型很多，包括：各种潜穴、爬迹、栖息迹、植物根迹等。生物拢动会导致储层的层内非均质性 化学成因构造：常见的有：晶体印痕和结核等。,（4）储集空间：各种类型的孔隙 原生孔隙：粒间孔、杂基内微孔、层理层面间孔隙 次生孔隙：粒间溶孔、粒内溶孔、填隙物内溶孔、晶间孔 少量裂缝：构造裂缝、收缩裂缝 （5）储层类型 按储集空间分：孔隙型储层、裂缝-孔隙型储层 孔隙型储层：原生孔隙型、混合孔隙型、次生孔隙型 裂缝-孔隙型储层：孔隙储存空间，裂缝渗流通道。低孔高渗 按相控作用分：冲积扇砂砾岩体、河流砂体、湖泊砂体 三角洲砂体、陆棚砂体、海岸砂体 半深海和深海浊积砂体、风成砂体,A、冲积扇砂砾岩体：位于冲积扇的中、上部，岩性：砾岩、含砾砂岩、砂岩，粒度粗，结构成熟度和成分成熟度低，物性变化大。 B、河流砂体：顺直河砂体，辫状河砂体，曲流河砂体，网状河砂体。 C、湖泊砂体：我国陆相油田中最重要的一类砂体，可分为：三角洲砂体、浅水滩坝砂体、深水浊积砂体。 D、风成砂体：岩性：中、细砂岩为主，颗粒多呈圆状或半圆状，分选好，胶结物少，物性极好，很好的储层。 E、海岸砂体：在海岸环境中形成的以砂质为主的各类滩、岛、堤、坝砂体。形状：平面上沿海岸线延伸，呈狭长带状或串珠状，剖面上呈底平顶凸的透镜体。 F、海洋三角洲砂体：由陆地向海洋过渡的沉积砂体。按物源可分：正常三角洲，辫状河三角洲，扇三角洲砂体。按海洋水动力改造性可分：河控三角洲，浪控三角洲，潮控三角洲砂体。 G、陆棚砂体：发育在浅海陆棚环境中的潮流和槽谷砂体。潮流砂体：受潮汐流和风暴流的作用形成，细砂、粉砂为主。平面上呈带状、不连续透镜体状。槽谷砂体：指陆棚上的海底谷或峡谷被碎屑物质充填而成，中砂、细砂为主，呈条带状分布。 H、半深海、深海浊积砂体：由浊流等重力流形成，递变层理砂岩和滑塌砂岩为主。呈席状、扇状、透镜状。,世界上：约占沉积岩的20%，油气储量接近总储量的50%，产量达60%以上。 我国：约占沉积岩的55%，特别在西南、中南地区十分发育，时代越老越发育。 （1）岩性类型：石灰岩、白云岩及过渡类型 （2）结构特征：颗粒、泥、胶结物、晶粒、生物格架、储集空间 颗粒：内碎屑、鲕粒、生物颗粒、球粒、藻粒、盆外颗粒 泥：灰泥、云泥、粘土泥 胶结物：文石、高镁方解石、低镁方解石、蒸发盐、石膏 晶粒：（结晶白云岩、结晶石灰岩） 生物格架：（生物礁） （3）构造特征：碎屑岩沉积构造+碳酸盐岩特有构造 碳酸盐岩特有构造：叠层石构造、鸟眼构造、示顶底构造 虫孔构造、缝合线构造,2、碳酸盐岩储层,（4）储集空间 孔隙、裂缝、溶洞 与碎屑岩储层相比，具有以下特点： 储集空间类型多样 碳酸盐岩储层：除孔隙外，发育大量的裂缝和溶洞 碎屑岩储层：基本上是孔隙，裂缝较少，一般没有溶洞 储集空间的大小、形状和分布变化很大 碳酸盐岩储层：既有组构选择性孔隙，如鲕粒灰岩；又有非组构选择性孔隙，如裂缝、溶洞型碳酸盐岩储层 碎屑岩储层：以组构选择性孔隙为主 储集空间成因复杂 碳酸盐岩储层：储集空间主要受成岩作用、后期构造改造作用的强烈影响，沉积环境影响较小 碎屑岩储层：储集空间主要受沉积环境控制，成岩作用和后期构造改造作用影响较小 我国碳酸盐岩储层主要受白云化作用、古岩溶作用、构造破裂作用等次生作用控制,（5）储层类型 按储集空间及其组合类型，可分五种基本类型： 孔隙型储层：孔隙性储层 以各种类型的孔隙为主。粒间孔、晶间孔、生物骨架孔隙等 世界上：沙特的加瓦尔油田，颗粒石灰岩 我国：四川、珠江口盆地，礁岩储层 裂缝型储层：裂缝性储层 以裂缝为主。成岩裂缝、构造裂缝裂缝网络 孔隙-裂缝型储层：裂缝性储层 孔隙储存空间，控制孔隙度；裂缝连通孔隙，控制渗透率 世界上许多大型、特大型碳酸盐岩油田：伊朗：加奇萨兰油田、阿贾加里油田；伊拉克：基尔库克油田 溶洞-裂缝型储层：裂缝性储层 以溶洞为主，同时发育裂缝，孔隙不发育 溶洞储存空间，裂缝渗滤通道 常分布于不整合面和大断裂附近 孔、洞、缝复合型储层：裂缝性储层 各种成因的孔隙、溶洞和裂缝,岩浆岩储层 岩性类型：侵入岩：花岗岩、辉绿岩、煌斑岩、细晶岩等 喷出岩：玄武岩、安山岩、流纹岩、次火山岩 储集空间：原生孔隙、次生孔隙 原生孔隙：晶间孔、晶内孔（解理缝）、气孔 次生孔隙：溶孔、溶洞、胀裂孔、塑流孔、构造裂缝、隐爆裂缝、 成岩裂缝（冷凝收缩缝）、风化裂缝、溶缝 储层类型：孔隙型、裂缝型、孔-缝型、孔-缝-洞复合型储层 变质岩储层 岩性类型：混合岩类、区域变质岩类、碎裂变质岩类 储集空间：构造裂缝、风化裂缝（常位于不整合带） 储层类型：裂缝型储层 泥质岩储层 A、致密性脆的泥质岩：页岩、钙质泥岩、硅质泥岩 储集空间：构造裂缝 B、含石膏、盐岩的泥质岩 储集空间：溶孔、溶洞（地下水）,3、其它岩类储层,气孔：主要出现于中基性火山岩中。岩浆喷出地表后，在冷凝结晶过程中岩浆尚未逸出的气体集中之后再逸散出去而留下的空间。气孔形状有圆形、椭圆形、拉长状、云朵状、不规则状等。气孔大小有的可达厘米级，有的只在显微镜下才能观察到。 杏仁体内孔：也叫残余气孔。气孔中经常充填绿泥石、沸石、方解石等矿物，形成杏仁体。有的气孔被全充填，有的则被半充填。气孔被次生矿物半充填残留下的空间或充填矿物被溶浊形成的空隙就称为杏仁体内孔。 晶间孔：为火成岩晶体间的孔隙。包括斑晶晶间孔、微晶晶间孔。 溶蚀孔：受溶解作用形成的孔隙类型。火成岩暴露地表受大气水影响或在地下受成岩水影响发生溶蚀作用，可形成多种类型的溶蚀孔，主要有斑晶溶孔、基质溶孔、交代物溶孔、溶蚀气孔。 胀裂孔：在深部高压下结晶的斑晶矿物随熔浆上升至浅部地层，由于压力骤降和温度变化，晶体发生胀裂而形成的孔隙。 塑流孔：滞留于地层中的、冷凝成塑性状态的熔浆由于构造作用或底部熔浆压力发生变化，导致熔浆塑性流动而形成的不可弥合的孔隙即称为塑流孔。,3、其它岩类储层:孔隙,裂缝的作用： 1、储集空间；2、连通孤立的气孔或连通性差的其它孔隙；3、对火成岩的后期溶蚀作用提供了良好的通道，其中裂缝破碎带则是发生溶蚀作用形成溶孔、溶洞的重要场所。 裂缝类型： 构造裂缝：由于构造活动使岩体断裂、破碎所形成的裂缝。常发育多期构造裂缝。构造裂缝是火成岩中最常见的裂缝类型。 隐爆裂缝：形成于次火山岩中。因地层内的熔浆挥发成分不能随时逸散，而向岩体某一部分集中，当聚集到一定量时，便会发生隐蔽爆炸，形成裂缝。隐爆裂缝多较密集，裂开部位不发生较大位移。成岩裂缝：为岩浆冷凝、结晶过程