油层物理孔隙和孔隙结构

§1储油（气）岩石的孔隙类型一、成因分类1）原生孔隙：与沉积同时发生的孔隙2）次生孔隙：沉积作用后由于各种变化所形成的孔隙二、孔隙与岩石之间的组构分类1）碎屑岩2）碳酸盐岩第1页/共98页第一页，共99页。类亚类空间大小特征孔原生粒间孔<2mm为粒间原生或其残余孔隙次生粒内溶孔如长石和岩屑等颗粒的大部、局部或粒内溶解粒间溶孔胶结物及其晶内局部溶孔如方解石等胶结物或其晶体内的局部溶解杂基溶解粘土杂基的局部溶解超大孔由胶结物及颗粒一起被溶解所致铸模孔粒模颗粒溶解而保留外形晶模晶体溶解而保留外形生物模生物溶解而保留外形晶间如晚期形成的高岭石、白云石等晶体间的孔隙洞次生>2mm多与表生淋滤作用有关缝原生层间缝、收缩缝0.01->1mm沉积作用形成次生成岩缝及其溶孔无方向性、缝细、延伸范围小、有的可见溶蚀现象构造缝及其溶孔受应力控制、组系分明，平整延伸，切割力强，有的可见溶蚀现象碎屑岩孔隙类型表(中国油气储层研究—1994)第2页/共98页第二页，共99页。最紧密排列的单模式最疏松排列的单模式砂质砾岩的双模式洪积砾岩的复模式碎屑岩原生孔隙的进一步划分单模式双模式复合模式双模式单模式第3页/共98页第三页，共99页。原生粒间孔——单模式第4页/共98页第四页，共99页。原生粒间孔——单模式第5页/共98页第五页，共99页。双模式原生粒间孔隙第6页/共98页第六页，共99页。原生粒间孔——复模式第7页/共98页第七页，共99页。复模式原生粒间孔第8页/共98页第八页，共99页。次生孔隙——粒内溶孔第9页/共98页第九页，共99页。次生孔隙——粒间溶孔第10页/共98页第十页，共99页。次生孔隙－超大孔第11页/共98页第十一页，共99页。次生孔隙——铸模孔（粒模孔）、超大孔粒模孔第12页/共98页第十二页，共99页。次生孔隙——铸模孔（粒模孔）粒模孔第13页/共98页第十三页，共99页。次生孔隙——铸模孔（粒模孔）、超大孔粒模孔第14页/共98页第十四页，共99页。次生孔隙——铸模孔（粒模孔）粒模孔第15页/共98页第十五页，共99页。次生孔隙——铸模孔（粒模孔）粒模孔第16页/共98页第十六页，共99页。次生孔隙——铸模孔（生物铸模孔）生物铸模孔第17页/共98页第十七页，共99页。次生孔隙——晶间孔第18页/共98页第十八页，共99页。原生层间缝第19页/共98页第十九页，共99页。原生层间缝第20页/共98页第二十页，共99页。次生成岩缝溶蚀缝第21页/共98页第二十一页，共99页。次生成岩缝第22页/共98页第二十二页，共99页。次生构造缝第23页/共98页第二十三页，共99页。ChoquetteandPray的碳酸盐岩孔隙分类第24页/共98页第二十四页，共99页。鲕粒白云岩硬石膏充填粒间孔组构选择性孔隙——粒间孔粒间孔粒间孔第25页/共98页第二十五页，共99页。组构选择性孔隙——粒内孔S108102/69粒内溶孔（－）4xS108102/69粒内溶孔（－）4xS1081039/69颗粒边缘溶孔（－）4xS1081031/69粒内溶孔（－）4xS10748/15部分充填的生物体腔孔（－）4xS108950/64粒内溶孔（－）4x123456第26页/共98页第二十六页，共99页。残余鲕粒结构结晶白云岩铸模孔组构选择性孔隙——晶间孔、铸模孔晶间孔细晶白云岩第27页/共98页第二十七页，共99页。组构选择性孔隙——晶间孔、铸模孔粘结云岩中的铸模孔中被白云石和硬石膏充填硬石膏充填铸模孔白云石充填铸模孔产生的晶间孔第28页/共98页第二十八页，共99页。原生粒间孔粒内孔粒间和粒内溶孔粒间和粒内溶孔组构选择性孔隙——粒间孔第29页/共98页第二十九页，共99页。生物滩储层组构选择性孔隙——粒间孔第30页/共98页第三十页，共99页。海绵礁白云岩组构选择性孔隙——粒间孔第31页/共98页第三十一页，共99页。晶孔和晶间溶孔组构选择性孔隙——粒间孔第32页/共98页第三十二页，共99页。溶孔海绵礁屑灰岩。普光6井，10（78/137），2×10（-）组构选择性孔隙——粒间孔第33页/共98页第三十三页，共99页。针孔粉—细晶白云岩，针孔为球粒选择性溶蚀作用的产物。普光6井，9（70/121），5×10，（-）

组构选择性孔隙——粒间孔第34页/共98页第三十四页，共99页。粉-细晶白云岩，由完好的白云石菱面体组成,晶间孔和晶间溶孔非常发育，局部为超大溶孔，具很好的连通性好，长边0.88mm,（－）第35页/共98页第三十五页，共99页。普光6井，5（17/101），5×10，（-），井深5277.82m组构选择性孔隙——粒间孔第36页/共98页第三十六页，共99页。

溶孔粗晶白云岩，见残余鲕粒幻影和发育非常典型的晶间孔，普光2井，

30（36/55），5×10，（-），井深5069.40m组构选择性孔隙——粒间孔第37页/共98页第三十七页，共99页。成岩交代成因的白云石的雾心亮边结构雾心亮边结构组构选择性孔隙——粒间孔第38页/共98页第三十八页，共99页。细晶白云岩，白云石呈完好的自形晶结构，晶间孔和晶体间溶孔、超大溶孔较为发育。普光6井，8（13/130），5×10，（-）第39页/共98页第三十九页，共99页。粉-细晶白云岩，由完好的白云石菱面体组成,晶间孔和晶间溶孔非常发育，局部为超大溶孔，具很好的连通性好，长边0.88mm,（－）第40页/共98页第四十页，共99页。普光6井，5（17/101），5×10，（-），井深5277.82m第41页/共98页第四十一页，共99页。

溶孔粗晶白云岩，见残余鲕粒幻影和发育非常典型的晶间孔，普光2井，

30（36/55），5×10，（-），井深5069.40m第42页/共98页第四十二页，共99页。成岩交代成因的白云石的雾心亮边结构雾心亮边结构第43页/共98页第四十三页，共99页。普光2井的鲕模孔组构选择性孔隙——铸模孔第44页/共98页第四十四页，共99页。T403晶岩溶角砾岩，残留溶洞中含油含油溶洞灰岩角砾岩芯观察结合常规测井研究古岩溶的纵向发育特征第45页/共98页第四十五页，共99页。储层：溶洞、溶缝岩溶角砾岩，残留溶洞含油灰岩角砾含油溶洞井高角度构造溶蚀缝,半充填状充满原油第46页/共98页第四十六页，共99页。沙64井构造溶蚀立缝充填充满原油T403井高角度构造溶蚀缝半充填状充满原油S67(5461.61-5461.91)纵向溶蚀扩大缝）2－5mm宽沙47井5443m，构造裂隙半充填泥质第47页/共98页第四十七页，共99页。裂缝、缝合线发光第48页/共98页第四十八页，共99页。FMI显示的溶孔特征（多为星点状和串珠状）密度面孔率孔径溶洞、溶缝第49页/共98页第四十九页，共99页。600mx400mx100mhighSarawak洞穴仓–世界上最大的第50页/共98页第五十页，共99页。古喀斯特与层序边界第51页/共98页第五十一页，共99页。地表水的渗落洞第52页/共98页第五十二页，共99页。多层通道

废弃的上部通道下部的河流通道第53页/共98页第五十三页，共99页。多层通道废弃的上部通道下部河流通道第54页/共98页第五十四页，共99页。发育很好的具有椭圆形横剖面潜流带溶洞，这种形态是潜流带最稳定的剖面大的渗流峡谷底部仍显示了椭圆形渗流带洞穴的残存形态，原始渗流带溶道的顶部在潜水面下降后被侵蚀。（肯塔基Crystal洞穴中的CollinsAvenue）渗流溶柱，4－6米宽，30米高。肯塔基Mammoth洞穴中的Edna’sDome。含洞穴沉积物的二个大的残存的潜流溶道，内含块体和石板。最年轻的洞穴位于左边。（阿拉斯加北部BlanchardSprings洞穴中的DiscoveraryRoom）第55页/共98页第五十五页，共99页。三、孔隙大小分类四、孔隙的组合关系分类

（1）孔隙（2）孔喉五、孔隙连通性分类

(1)连通孔隙

(2)不连通孔隙（孤立孔隙）第56页/共98页第五十六页，共99页。第57页/共98页第五十七页，共99页。第58页/共98页第五十八页，共99页。级别主要流动喉道直径，mm特粗喉>0.03粗喉0.02-0.03中喉0.01-0.02细喉0.001-0.01微喉<0.001喉道分级第59页/共98页第五十九页，共99页。§2储油（气）岩石的孔隙度

一、储油（气）岩石孔隙度的概念所谓孔隙度就是指岩石中孔隙体积（或岩石中未被固体物质充填的空间体积）与岩石体积之比值。 φ——岩石孔隙度（小数或百分数）Vp——岩石孔隙体积（cm3）Vb——体积（cm3）第60页/共98页第六十页，共99页。

根据储油（气）岩的孔隙是否连通和在一定的压差下流体能否在其中流动，又可以将孔隙度分为绝对孔隙度、有效孔隙度和流动孔隙度。（1）绝对孔隙度是指岩石总孔隙体积（包括连通和不连通的）Va与岩石体积Vb之比值。（2）有效孔隙度是指岩石在一定的压差下被石油和天然气饱和连通的孔隙体积Ve与岩石体积Vb之比值。第61页/共98页第六十一页，共99页。（3）流动孔隙度是指饱和流体的岩石在一定的压差下，与流体发生流动的体积相当的那部分孔隙体积与岩石体积之比值。三者关系：＞＞绝对孔隙度和有效孔隙度对未胶结的砂层和胶结不甚致密的砂岩来说相差不大。但对于胶结致密的砂岩和碳酸盐岩来说，有较大的差别。流动孔隙度不管哪种类型的储油（气）岩都永远小于绝对和有效孔隙度。第62页/共98页第六十二页，共99页。二、孔隙度值大小理论值：标准等直径球型颗粒最大：立方体排列＝90°＝0.476最小：菱面体排列＝60°＝该公式说明等直径球形颗粒组成的岩石孔隙度只与排列方式有关，而与颗粒大小无关第63页/共98页第六十三页，共99页。实际值表2-2世界某些油田砂岩油层孔隙度世界上已开发的碎屑岩油田孔隙度一般在15—35％之间，个别低于10％实际岩石中，则受颗粒大小、分选、圆球度控制第64页/共98页第六十四页，共99页。级别孔隙度（％）特高>30高25-30中15-25低10-15特低<10孔隙度分级第65页/共98页第六十五页，共99页。三、储油（气）岩石孔隙度的影响因素1.沉积作用矿物成分——富火山碎屑物质的储层物性较差（与火山物质性质较软易被挤压形成假杂基及其易蚀变有关）粒级——从粉砂岩到细砂岩直到砾岩均可成为油气储层。远源砂体如三角洲前缘粉砂岩、中－细砂岩分选好杂基少，物性好，近源砂体如扇三角洲、水下扇、冲积扇粒度粗，分选差，物性条件较差。沉积相——水动力能量不同导致岩石结构和孔隙结构不同第66页/共98页第六十六页，共99页。粒度越细、分选性越好孔隙度越大。圆球度越好，孔隙度越大。第67页/共98页第六十七页，共99页。地区砂体类型亚相层位孔隙度%渗透率10-3um2孔隙结构类型唐家河三角洲河口坝主体Ed3303000特高孔特高渗枣园水下扇扇中水道Ek223147.5中孔中渗水道间Ek218.59.6中孔特低渗扇端席状砂Ek2137.3低孔特低渗段下拨冲积扇扇根河道Ek114.49.66低孔特低渗扇中河道Ek114.52.36低孔特低渗河道间及扇端席状砂Ek19.50.4特低孔特低渗黄骅坳陷不同亚相储层物性第68页/共98页第六十八页，共99页。2.成岩作用未胶结分选好的砂，平均孔隙度为35一50％（Pryor，1973），渗透率为几个达西。经成岩阶段后，砂体孔隙度甚至降到＜5％。当然如果发育了次生孔隙，也可使孔隙度高达20一30％。（1）压实作用（2）胶结作用（3）溶蚀作用第69页/共98页第六十九页，共99页。压实和成岩作用导致碳酸盐岩孔隙的建立和破坏过程插图表示一个贝壳经埋藏、充填和溶解作用产生铸和模第70页/共98页第七十页，共99页。成岩阶段孔隙类型孔隙度(％)早成岩A原生孔隙30~40B混合孔隙15~30晚成岩AA1次生孔隙10~25A2B少量次生孔隙及裂缝<10C裂缝成岩阶段与孔隙类型分布关系第71页/共98页第七十一页，共99页。3.构造作用构造作用对碎屑岩储层孔隙度影响有利的是对于一些致密的砂岩、页岩形成裂隙和微裂隙，因而形成了裂隙性储油（气）层，不利的是往一些褶皱紧密的挤压区，由于挤压作用，也可能导致碎屑岩储层孔隙度的降低。第72页/共98页第七十二页，共99页。三、储油（气）岩石孔隙度的测定方法测量内容：1.岩石外表体积（或岩石密度）2.岩石颗粒体积（或颗粒密度）3.岩石孔隙体积原理由于所以测出任意的两项即可。Vb：岩石体积Vp：岩石孔隙体积Vg：岩石颗粒体积ρb：岩石密度

ρg：岩石颗粒密度第73页/共98页第七十三页，共99页。1.岩石外表体积测定（1）几何尺寸法（2）封蜡法（3）水银法（4）饱和液体法2.岩石颗粒体积的测定（1）固体体积计法（2）气体法3.岩石孔隙体积的测定（1）真空饱和煤油法（2）气体膨胀法（3）高压下注入液体法

目前用于孔隙度测定的仪器（或实验装置）有很多，有单独为测量一个项目而设计的，也有组合两个项目而设计的。每个单项也有不同的仪器（或实验装置）和实验方法。1.岩石外表体积+孔隙体积（1）水银法（2）真空饱和煤油法2.岩石外表体积+颗粒体积（1）固体体积计法（2）气体法3.岩石的测定（1）（2）气体膨胀法（3）高压下注入液体法第74页/共98页第七十四页，共99页。第75页/共98页第七十五页，共99页。第76页/共98页第七十六页，共99页。第77页/共98页第七十七页，共99页。§3储油（气）岩石的裂隙（缝）率储油（气）岩石的裂隙率是岩石中裂隙体积与岩石体积的比值，其数学表达式为：——裂隙率，以小数或百分数表示；——岩石中裂隙体积，（cm3）.一、基本概念第78页/共98页第七十八页，共99页。二、裂隙率的计算——几何公式法第79页/共98页第七十九页，共99页。二、裂隙率的计算——体积法第80页/共98页第八十页，共99页。二、裂隙率计算——曲率法Murry（1968）应用岩石学几何方法，以张裂缝在地层弯曲的较外层形成为依据，推导出了裂隙率与层厚和曲率的关系式第81页/共98页第八十一页，共99页。该方法最早由前苏联地质科学研究院提出，经美国学者Cmexoba和VanGolfRacht（1986）等人研究检验认为具有足够的精度二、裂隙率计算——面积法（适用于微裂缝）第82页/共98页第八十二页，共99页。§4储油（气）岩石的孔隙结构一、储油（气）岩石孔隙结构的研究内容包括储油（气）岩石的孔隙类型、孔隙（喉）大小、形状、内壁粗糙程度、相互连通情况等。

1.孔隙类型

2.孔隙（喉）大小（半径）及其分选性概念：所谓孔隙结构是指储油（气）岩石孔隙的特征及其构成方式。第83页/共98页第八十三页，共99页。衡量孔隙（喉）大小的参数：（1）中值（D50）：累积频率曲线50％所对应的孔隙（喉）直径。如果是正态分布，即为平均孔隙（喉）直径。（2）平均值（Dm）：即孔隙（喉）的平均直径，如果不是正态分布，一般不与中值线相重合。D50第84页/共98页第八十四页，共99页。衡量孔隙（喉）直径分布的参数：（1）分选系数：表示孔隙分布的均匀程度，孔隙越均匀则分选性越好（2）歪度：是指孔隙大小分布偏于粗孔隙还是细孔隙，偏于粗孔隙称为粗歪度，偏于细孔隙称为细歪度。（3）峰态：度量分布曲线的陡峭程度，即度量分布曲线二个尾部的孔隙直径的展幅与中央展幅的比值。（4）峰值：是频率曲线上峰尖端对应的孔隙（喉）直径第85页/共98页第八十五页，共99页。3、孔喉比值

孔喉比值即孔隙与喉道的直径比值。它可以利用铸体薄片在二维平面上统计并计算其平均值求得，也可以利用铸体薄片与压汞曲线相配合求得。第86页/共98页第八十六页，共99页。4.孔隙配位数与孔隙系数孔隙配位数为每个孔道所连通的喉道数。孔隙系数5.孔隙（喉）曲折度可以用该参数来反映孔隙的连通状况第87页/共98页第八十七页，共99页。表现出的差别是：不同大小孔隙的分布即孔隙模式的不同双模式单模式6.孔隙的排列与组合方式第88页/共98页第八十八页，共99页。表示孔隙大小及分布对孔隙结构的影响孔隙大小、分布不同，孔隙网络及其结构也不同第89页/共98页第八十九页，共99页。表示孔隙配位数对孔隙结构的影响孔隙大小相同，配位数不同，孔隙网络和结构不同第90页/共98页第九十页，共99页。普光2井飞一段【30(41/55)－30(44/55】残余鲕粒结构白云岩和结晶白云岩二种不同岩性中因孔隙类型、大小不同造成孔隙结构的差异。第91页/共98页第九十一页，共99页。二、储油气岩石孔隙结构的类型

葛家理从流体力学观点出发将储油气岩石的孔隙结构划分为三重孔隙介质和六种孔隙结构类型基质孔隙和微裂缝具有储存能力，裂缝具有导流能力1、单重孔隙介质

1)粒间孔隙结构

粒间孔隙既是储油空间，又是油气渗流的通道

2)纯裂缝结构

储油气空间和渗流通道都是裂缝2、双重孔隙介质

1)裂缝－孔隙结构

该孔隙结构的基本特点是：双重孔隙度、双重渗透率和二个平行的水动力场（裂缝宽度较大时非达西流）。第92页/共98页第九十二页，共99页。

2)洞穴－孔隙结构

二种不同的孔隙服从二种不同范畴的流动规律。粒间孔隙只有毛细管尺寸大小，流体在其中的流动服从达西渗流定律，而洞穴超过毛细管尺寸，流体的流动服从奈维－斯托克斯流体力学规律（管道流）。3、三重孔隙介质

混合孔隙结构

1)粒间孔隙－微裂缝－大洞穴

2)粒间孔隙－微裂缝－大裂缝