油气地质第3盖层

1、第一节 储集层的岩石物性参数第二节 碎屑岩储集层第三节 碳酸盐岩储集层第四节 特殊岩类储集层第五节 盖层的类型及其封盖机制第三章 储集层和盖层 具有一定储集空间，能够储存和渗滤流体的岩石称为储集岩。由储集岩所构成的地层称为储集层，简称储层。 储集岩（层） 孔隙性直接决定了岩层能储存油气的数量； 渗透性控制着流体在其中流动的难易程度。基本特性：储集层(岩)中含有工业价值油(气)流油(气)层；已投入开采的油(气)层产层。 按岩类分为： 碎屑岩储层 碳酸盐岩储层 特殊岩类储层储集层的分类含油砂岩溶蚀气孔含油的玄武岩（江苏油田）碳酸盐岩溶蚀孔（华北油田）泥岩顺层裂缝按储集空间类型分为： 孔隙型储层、裂

2、缝型储层、孔缝型储层、 缝洞型储层、孔洞型储层、孔缝洞复合型储层按渗透率的大小分为： 高渗储层、中渗储层、低渗储层储集层的分类第一节 储集层的岩石物性参数一、岩石的孔隙性及孔隙度二、岩石的渗透性与渗透率三、孔隙度与渗透率的关系四、流体饱和度一、岩石的孔隙性及孔隙度1.孔隙的定义 广义：岩石中未被固体物质充满的空间。 包括孔隙（狭义）、溶洞和裂缝。 狭义：岩石中颗粒（晶粒）间、颗粒（晶粒）内和填隙物内的空隙。2.孔隙的分类 根据岩石中的孔隙大小及其对流体作用进行分类 超毛细管孔隙：孔隙直径0.5mm，或裂缝宽度0.25mm，流体可自由流动。毛细管孔隙：孔径0.50.0002mm，或裂缝宽0.25

3、0.0001mm，当外力大于毛细管阻力时，流体才能在其中流动。微毛细管孔隙：孔隙直径0.0002mm，或裂缝宽度200050020001005001010010孔隙度（）3025301525101510岩石物性分级标准（中国石油天然气行业标准，SY/T 571795） 三、孔隙度与渗透率的关系 对于碎屑岩储集层，有效孔隙度e 与渗透率 K 有较好的正相关关系；两者大体呈指数函数关系。 砂岩有效孔隙度与气体渗透率的关系图 1-粉砂岩，2-细砂岩，3-粗-中粒砂岩 孔隙度和渗透率的关系（据Coalson等，1990） 对于碳酸盐岩储集层，缝洞不发育者（如颗粒灰岩、晶粒白云岩），以粒间孔隙为主，e，

4、K。 碳酸盐岩储集层，裂缝发育者（如泥灰岩、致密石灰岩），裂缝比孔隙对 K 的影响大，低孔高渗。而溶孔、体腔孔隙发育者（如生物灰岩），表现为高孔低渗。雁33井，白云岩碳酸盐岩溶蚀孔（华北油田）四、流体饱和度1. 油、气、水在储层孔隙中的含量分别占总孔隙体积的百分数称为油、气、水的饱和度。 原始饱和度：油藏投入开发之前所测得的流体饱和度 储量计算最重要的参数 目前饱和度：开发阶段所测定的流体饱和度 开发方案调整的重要参数2. 束缚水饱和度：任何油气储层中均含有一定数量的不可动水，即通常所指的“束缚水”或“残余水”。相应的饱和度称为束缚水饱和度，用符号Swc表示。 亲水岩石颗粒表面的薄膜滞水 微细

5、毛管孔道中的毛管滞水 影响束缚水的主要因素：储层孔隙结构、泥质含量、流体性质。 岩石的孔隙越小、泥质含量高、连通性愈差、微毛管孔隙愈发育，则渗透性愈差、束缚水饱和度愈高。 一般水对岩石的润湿性愈好、油水界面张力愈大，则岩石的束缚水饱和度愈高。 3. 残余油饱和度和剩余油饱和度 当被工作剂驱洗过或油藏能量枯竭，不能继续产出工业油流的时候，油层中仍滞留的石油体积占油层孔隙总体积的百分数，称为残余油饱和度。 目前尚未开采、并且尚未经工作剂驱洗或波及到的，通过加深对地下储层的认识、改善开发方案或开采工艺水平等措施可以采出的油，称为剩余油；剩余油占油层孔隙总体积的百分数，为剩余油饱和度。一、碎屑岩储集层

6、储集空间类型 二、影响碎屑岩储集层储集物性的因素第三节 碎屑岩储集层三、碎屑岩储集体类型及其沉积环境各种砂岩、砂砾岩、砾岩、粉砂岩等。一、碎屑岩储集层储集空间类型 按照形态：孔隙 、裂缝、溶洞。按照成因：原生孔隙、次生孔隙。主要储集空间：原生粒间孔隙，其次为溶蚀孔隙。碎屑岩储层孔隙类型及其特征 1.原生孔隙 原生储集空间：以原生粒间孔隙为主(碎屑颗粒之间的孔隙)，它是在沉积和成岩过程中逐渐形成的。除此之外，还有粒内孔隙、填隙物(胶结物)孔隙、成岩裂隙等。随着埋藏深度的加大，成岩作用加强，原生孔隙将逐渐减少。 2.次生孔隙 二十世纪七十年代以前，一般认为砂岩孔隙主要是原生的，现在认为，砂岩中的孔

7、隙至少三分之一是次生的。 次生孔隙与原生孔隙在结构上很相似，常错把次生孔隙当成原生的。 次生孔隙指岩石形成后，由于重结晶、溶解、交代、构造运动、地表风化等作用形成的孔隙(孔隙、溶洞、裂缝)。（1）鉴别砂岩次生孔隙的岩石学标志次生孔隙一般较大，在形态和分布上比原生孔隙更无规律。鉴别砂岩次生孔隙的岩石学标志（据Schmidit等，1979） 溶解作用:非硅酸盐组分（以碳酸盐矿物为主）溶解。 岩石组分的破裂和收缩。（2）次生孔隙的形成机制 其中，形成砂岩次生孔隙的溶解作用主要包括三种: （1）有机酸对岩石组分的溶解 （2）碳酸对岩石组分的溶解 （3）大气降水的淋滤作用成 岩 作 用 形成的次生孔隙

8、岩石破裂作用 较少颗粒破裂作用 较少收 缩 作 用 较少溶解作用方解石的较多白云石的较多菱铁矿的较多硫酸盐的较少其它蒸发岩的 较少硅酸盐的 很少其它非硅酸盐的 很少使砂岩产生次生孔隙的成岩作用 后生作用 早期：形成较少； 中期：形成大量次生孔隙，主要是溶蚀孔； 晚期：形成较少，主要产生裂缝。表生作用 风化、剥蚀、淋滤大量次生孔隙； 区域性分布的风化壳次生孔隙发育带。不同成岩后生阶段所形成的次生孔隙，数量不一： 在碎屑岩储集空间类型中，次生孔隙一般处于次要地位。但是，在特定条件下，如某些胶结致密的碎屑岩，粒间孔隙不发育，孔隙小且连通性差，这种碎屑岩中裂缝的发育程度就成为影响储集性质的主要因素。3

9、.岩石的孔隙结构孔隙结构：孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通的关系。孔隙结构主要取决于颗粒的接触类型和胶结类型以及砂岩颗粒本身的形状、大小、圆度等。实际上喉道的粗、细特征严重地影响着岩石的渗透率。喉道与孔隙的不同配置关系，可使储集层呈现不同的性质。粗喉大孔高孔高渗；粗喉小孔中孔中-低渗；细喉大孔中孔低渗；细喉小孔低孔低渗。 储集层岩石中孔隙与喉道分布示意图（1）原理：由于孔喉细小，当两种或两种以上互不相溶的流体同处于岩石孔隙系统中或者通过孔隙系统渗流时，必然发生毛细管现象，产生一个指向非润湿相流体内部的毛细管压力（Pc）：4.压汞曲线及孔隙结构参数 其中：r毛细管半径； 润湿角； 两

10、相界面张力毛细管压力曲线特征I-注入曲线 ，W-退出曲线（2）步骤： 取岩样，加压注入汞气； 根据所加压力（相当于Pc）与注入岩样的汞量作关系曲线（即毛细管压力曲线或者压汞曲线）4.压汞曲线及孔隙结构参数汞注入量，%（3）特征：4.压汞曲线及孔隙结构参数排替压力（Pd）：润湿相流体被非润湿相流体排替所需要的最小压力。 Pd 越小，说明岩样中最大连通孔喉越大，大孔喉越多，孔隙结构越好。汞注入量，%（3）特征：4.压汞曲线及孔隙结构参数非润湿相汞饱和度为50%时对应的毛细管压力，称饱和度中值压力（P50）。P50对应的孔喉半径平均喉道半径（r50）。汞注入量，%（3）特征：4.压汞曲线及孔隙结构参

11、数残余水未被汞注入的孔隙体积，称最小非饱和的孔隙（Smin）。Pd 、r、Smin%、 P50作为定量描述孔隙结构的参数。汞注入量，%（4）应用：4.压汞曲线及孔隙结构参数1-未分选；2-分选好；3-分选好，粗歪度；4-分选好，细歪度；5-分选差，略细歪度；6-分选差，略粗歪度。毛细管曲线形态图计算孔隙等效半径r，按一定范围计算其百分含量，并作孔喉等效半径分布图。r越集中越大，孔隙结构越好。（4）应用：4.压汞曲线及孔隙结构参数二、影响碎屑岩储层储集物性的因素 砂岩类储集层 由成分复杂的矿物碎屑、岩石碎屑和一定数量的胶结物所组成。 主要储集空间：粒间孔隙影响因素：沉积环境、成岩作用、成岩环境。

12、1.碎屑颗粒的矿物成分 （一）沉积环境 矿物颗粒的耐风化性，即坚硬程度和遇水溶解及膨胀程度。 矿物颗粒与流体吸附力大小，即憎油性和憎水性。 相同成岩作用下，石英砂岩储性比长石砂岩好。 一般性质坚硬、遇水不溶解不膨胀、遇油不吸附的碎屑颗粒组成的砂岩，储油物性好；反之则物性差。 2.碎屑颗粒的粒度和分选程度（一）沉积环境 粒度越大，e、K大； 分选程度好，e 、K大。 粒度一定时，分选越好，物性越好。 分选一定时：K与粒度中值成正比。粒度、分选对孔隙度和渗透率的影响（Brayshaw,1996） 碎屑颗粒的排列方式很复杂，假设颗粒为均等小球体，则可排列成三种理想的形式：3.碎屑颗粒的排列方式和圆球

13、度斜方体排列：理论孔隙度25.9%立方体排列：理论孔隙度为47.6%斜方体排列：孔隙度介于25.947.6% 理论上：立方体排列，堆积越疏松，K大； 斜方体排列，堆积越紧密，K小； 碎屑颗粒磨圆度越好，碎屑岩储集物性越好。4.杂基含量对砂体原始孔渗性影响杂基含量多，孔渗性较低 杂基含量小于5时，原始孔隙度和渗透率很高； 杂基含量超过15，渗透性很低。（一）沉积环境水平层理、波状层理细砂岩和粉砂岩泥质含量较高、颗粒较细，储集性质不好，渗透性具明显的方向性，平行于层面的水平渗透率较大，垂直于层面的垂直渗透率较小。斜层理砂岩平行于斜层层面方向的渗透率最大，垂直方向的渗透率最小。平行层理砂岩物性好砂岩

14、中若含有泥质条带也会影响储集性质，尤其使垂直渗透率变小。 5.沉积构造（一）沉积环境1.压实作用成岩早期的机械压实：使岩层由松散致密、储性变差。成岩后期的压溶作用：高压下造成颗粒接触点（压力传递点） 或边缘溶解，使颗粒镶嵌接触，石英发生次生加大，储集物性变差。（二）成岩作用2.溶解作用 在地下深处，由于地层水成分的改变，可导致一些岩屑、胶结物、长石的溶解次生溶蚀孔隙，储集物性变好。（二）成岩作用3.胶结作用（二）成岩作用 胶结物的多少：对储集性质也有明显影响。胶结物含量高，粒间孔隙多被它们充填，孔隙体积和孔隙半径都会变小，孔隙之间的连通性变差，导致储集性质变坏。 胶结物的成分：比较起来，泥质胶

15、结的砂岩较为疏松，渗透性较好；而钙质、硅质、铁质胶结则较差。胶结类型接触式孔隙-接触式孔隙式孔隙-胶结式基底式孔隙度 29-3425-3024-2819硬石膏富含有机质页岩页岩粉砂质页岩钙质页岩燧石岩影响泥岩韧性的主要因素是粘土矿物种类和含量。常见粘土矿物的韧性顺序是：蒙脱石高岭石伊利石绿泥石。 盐、膏岩：最优质盖层； 泥页岩：质纯者质优，含蒙脱石多者质优。 韧性岩石构成的盖层不易产生断裂和裂缝，封闭性好。3.盖层的厚度 理论上，盖层厚度对封闭能力没有直接影响。从保存油气的角度，盖层越厚越有利。盖层厚度大：（1）沉积环境稳定，横向连续性强，封闭能力强。（2）有利于形成超压封闭。（3）油气通过盖层的散失慢，利于油气聚集保存。4.盖层的连续性连续性好、影响范围大，有利于形成大油气田石油密度与盖层厚度的关系图5.埋深成岩程度浅层：泥岩埋深1500m，成岩程度低，孔隙度大，以毛 细管封闭为主，封闭能力较低。中层：15003200m，盖层封闭性最好，毛细管压力封闭、 超压封闭为主、烃浓度封闭。深层：3200m，成岩程度高