储集层与盖层课件

儲集層與蓋層油氣在地下是儲存在一些岩石的孔、洞、縫之中的，其儲集方式與水充滿在海綿裏有一定相似之處。§1儲集層的物理性質凡是能夠存儲和滲濾流體（油、氣、水）的岩層都可以稱之為儲集層。油氣層——儲層之所以能夠儲集油氣，是因為具備了兩個特徵：

孔隙性——直接決定岩層儲集油氣的數量；

滲透性——控制了儲層內所含油氣的產能。決定孔、滲性好壞的基本因素是岩石的孔隙結構，這些構成了儲層物性分析的主要內容。岩石中的孔隙（紅色）一．孔隙性儲集層中的孔隙：總孔隙度/絕對孔隙度（φt）：孔隙通常可分為三類：①超毛細管孔隙（

d＞500m）②毛細管孔隙（500～2m）③微毛細管孔隙（

d＜2m）連通孔隙/有效孔隙有效孔隙度（φe）：砂岩：φe=5～30%，一般10～20%；碳酸鹽岩，φe＜5%。裂縫系統砂岩儲層的孔隙度評價分級級別砂岩孔隙度（％）評價等級120－25很好215－20好310－15中等45－10差5＜5無價值二．滲透性 岩石的滲透性是指在一定壓力差下，岩石允許流體通過的能力。一般情況下，砂岩、礫岩、多孔的石灰岩、白雲岩等都是滲透性岩石；而泥岩、膏鹽、泥灰岩等則屬於非滲透性岩石。(相對的)

岩石滲透性的好壞用滲透率表示。當單相流體通過孔隙介質並沿孔隙通道呈層狀流動時，服從達西直線滲透定律：

按SI制，k的單位是μm2，CGS制中，k的單位為達西(D)和毫達西(mD),換算關係為：1mD=987×10-6μm2=0.987×10-3μm2。儲層的k值一般在5～1000mD之間。上式中的k即為滲透率：級別滲透率（md）滲透性評價Ⅰ級＞1000極好Ⅱ級1000－100好Ⅲ級100－10中等Ⅳ級10－1低滲Ⅴ級1－0.1特低滲Ⅵ級＜0.1緻密層根據儲層的滲透率大小可將儲集層分為6級：絕對滲透率—單相流體有效滲透率/相滲透率:ko、kg、kw相對滲透率：kro、krg、krwkro=0～1。有效滲透率和相對滲透率取決於：岩石性質、流體性質及其數量比例（飽和度）有關。Reservoirrock(bed)CaprockPorosity(porousmedia)PermabilityPorousstructure三．孔隙結構

儲集岩的孔隙結構是指岩石所具有的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分佈及其相互連通關係。岩石的孔隙結構由孔隙和喉道組成。孔隙主要起儲存流體的作用，而喉道主要影響岩石的滲透性。瞭解岩石孔隙結構的方法：壓汞法、鑄體法及鑄體薄片法。壓汞法研究岩石孔隙結構的理論根據是毛細管原理。

大部分沉積岩親水，當油氣通過孔隙介質時一般作為非潤濕相，都要面臨毛細管壓力的作用。實驗時，汞作為非潤濕相，其屬性可近似代表油、氣通過岩石孔隙介質時的情形。

從外界向岩樣注入汞時，隨外界壓力由小逐漸增大，汞最先進入的是一些大的孔隙，然後才是小的孔隙和喉道。

不同孔隙結構的毛細管壓力曲線/壓汞曲線某一階段進汞量/總進汞量=SHg%孔隙－喉道的分選性不同類型孔隙結構的毛細管壓力曲線孔隙－喉道的分選性研究孔隙結構的其他方法

鑄體薄片法：將液體有機玻璃（紅、藍）單體在常溫下注入岩樣，經高溫聚合成有機玻璃，磨片後在鏡下觀察，可分辨岩石中的孔、喉分佈。

鑄體法：在注入有機玻璃後，將岩樣在HF中浸泡，溶掉岩石骨架部分後，可觀察孔隙的空間展布、立體構架。評價指標：1、排驅壓力（Pd）2、飽和度中值壓力（Pc50）3、最小非飽和的孔隙體積百分數（Smin%）4、孔喉半徑集中範圍和頻數我國部分油區砂岩儲集層的物性特徵§２常見的儲集層類型按組成儲集層的岩石類型可將其分為三大類：

1、碎屑岩儲集層

2、碳酸鹽岩儲集層

3、其他岩類儲集層一．碎屑岩儲集層

岩石類型包括各種砂岩、砂礫岩、礫岩、粉砂岩等。（一）孔隙特徵及影響物性的主要因素儲集空間主要是碎屑顆粒之間的原生粒間孔隙；其次是溶孔（粒間溶孔、粒內溶孔、鑄模孔等）；另外還有裂縫、解理縫、層理縫和層間縫。砂岩儲層的孔隙（據羅蟄潭，王允誠，1986）影響碎屑岩儲集層物性的主要因素有以下幾個方面：1．岩石的礦物組分 石英好於長石,原因有二：2．顆粒的排列方式和大小立方體(47.6%)/菱面體(25.9%)顆粒大小

3．顆粒的分選和磨圓程度顆粒的分選和磨圓度越高，即雜質越少，顆粒越接近球形，越有利於形成較高的孔、滲性。砂岩的孔、滲間一般具有良好的半對數關係。4．成岩後生作用壓實作用：使物性變差，但在高壓帶仍可保持很高的孔隙度（欠壓實作用）。溶解作用：使物性變好，可產生溶蝕孔隙。特別是有機質熱成熟產生的有機酸和CO2可使儲集層中的碳酸鹽膠結物及鋁矽酸鹽顆粒大量溶解，從而有助於次生孔隙的形成。膠結作用：膠結物的數量、類型和成分對物性也起一定作用。“消極因素”顆粒接觸與膠結類型的關係（二）碎屑岩儲集層的成因類型

砂岩體是指在某一沉積環境下形成的具有一定形態、岩性和分佈特徵，並以砂質岩為主的沉積岩體，其形狀有席狀、帶狀和樹枝狀等。各種沉積環境分佈示意圖

從成因看，與油氣有關的常見類型有：1．河流砂岩體平面常呈帶狀，可分叉，剖面上呈下凹上凸形狀，規模可大可小。

河流相2．三角洲砂岩體

三角洲平原：分流河道砂岩體；

三角洲前緣：水下分流河道、河口壩、遠壩、前緣席狀砂等砂岩體；

前三角洲：以泥岩為主。3．海岸砂岩體主要有海灘砂、砂壩、堤島、風成砂丘等砂岩體，一般呈帶狀或串珠狀沿岸線分佈，分選好。4．濁積砂岩體平面呈扇形，成因有海底扇、深海扇、湖底扇等。扇中部分一般有分選較好的砂質沉積，可構成良好儲層。5．湖泊砂岩體砂岩體類型多種多樣，其中以濱淺湖的湖灘砂岩和湖成三角洲砂岩體最為發育，儲集物性也好。我國同類碎屑岩砂體產油狀況表二．碳酸鹽岩儲集層（一）孔隙空間特徵碳酸鹽岩儲集層主要是一些多孔的粒屑灰岩、生物骨架灰岩和白雲岩等。其孔隙類型可分為：原生孔隙、次生孔隙和裂縫三類。

碳酸鹽岩孔隙類型示意圖黑色為孔隙孔隙類型1．受組構控制的原生孔隙

①粒間孔隙；

②遮蔽孔隙；

③粒內孔隙；

④生物骨架孔隙；

⑤生物鑽孔（潛穴）孔隙；

⑥鳥眼孔隙；

⑦收縮孔隙；

⑧晶間孔隙。2．溶解作用形成的次生孔隙

①粒內溶孔和印模孔；

②粒間溶孔；

③溶孔、溶洞、溶溝；

④角礫孔隙。3．裂隙

成岩裂縫：

構造裂縫：成組分布、具一定方向性，可分為張、壓、扭性。碳酸鹽岩溶解作用與喀斯特地貌㈡．影響碳酸鹽岩儲層物性的因素①沉積環境：水動力條件強有助於原生孔隙的形成。②成岩後生作用：

溶解作用：地下水帶走了易溶礦物形成次生孔隙。膠結作用：可發生在沉積物堆積之後的任何階段，並可多次進行，多世代的膠結對孔隙系統的破壞作用更為嚴重。主要膠結物是亮晶方解石、石膏、硬石膏。成岩作用對碳酸鹽岩空隙的影響

重結晶作用——隨T、P的升高，礦物成分不變，而晶體大小、形狀和排列方位發生了變化，使得原本緻密、細粒結構的岩石→粗粒、疏鬆、多晶間孔隙的岩石，從而改善了儲層物性；

白雲岩化作用——即白雲石取代方解石、硬石膏和其他礦物的作用。一般對孔、滲性有好的作用。（三）常見碳酸鹽岩儲層的類型及其特徵

1、孔隙型儲集層(包括礁型):沙特加瓦爾油田：J3砂屑灰岩產油

2、溶蝕型儲集層：岩溶發育地區3、裂縫型儲集層：伊朗R阿斯馬利灰岩裂縫儲層，加奇沙蘭油田4、複合型儲集層：任丘古潛山中國碳酸鹽岩油氣儲層類型——古風化殼型、沉積成岩型、沉積相型、構造裂縫型（四）碳酸鹽岩與砂岩儲集性質的比較三．其他岩類的儲集層

我國目前已探明儲量中約有15％的儲量由於油氣藏或儲層類型比較複雜，而作為邊際油田尚未動用。其中包括岩漿岩、變質岩、泥岩、低滲透等特殊類型儲層。其重要意義是擴大了油氣儲集層研究的視野。1.火山岩儲集層以火山碎屑岩作為儲層的油田較常見。2.變質岩儲集層儲集空間主要是一些風化孔隙，裂隙，以及構造裂縫。3.泥質岩儲集層只有那些較脆的泥質岩，在構造應力作用下產生了較密集的裂縫，或含有易溶成分，經地下水溶蝕形成溶孔、溶洞時，才能作為儲集層。*四、儲層評價的原則與方法

1.宏觀與微觀研究相結合

(1)通過區域性相分析，找出有利相帶的部位，並確定其類型、展布和規模；（微相）

(2)查明該地質體(如砂岩體)中孔隙發育的層段、厚度、儲集空間的類型與成因及孔隙結構特徵；

(3)確定孔隙空間的分佈規律及其連通性情況；

(4)研究油氣水在其中的分佈規律。2.綜合研究

(1)野外地質調查，盆地四周出露地層；

(2)地層錄井資料分析(氣泡)；

(3)測井資料解釋(解釋φ、K、So)；

(4)實驗室岩心分析(直接分析孔滲性、孔隙類型大小)；

(5)開發動態資料分析（產液量井間干擾、放空、井漏）。五、我國主要油氣區儲集層的類型和時代分佈（▲—碎屑岩儲層，★—碳酸鹽岩儲層，◆—其他岩類儲層）

蓋層——位於儲集層之上，能封隔儲集層，阻止其中的油氣向上逸散的岩層。一、蓋層的形成機理

1.排替壓力差封閉又稱毛細管封閉/薄膜封閉，與蓋層的厚度關係不大。§3蓋層(Caprock)封蓋能力（烴柱高度）2.異常壓力封閉它依靠蓋層中的異常壓力來封閉儲層中上浮的油氣。壓力的封閉性能還與排烴期、封閉期間的相對關係有關。過剩壓力≥油氣柱浮力3．烴濃度封閉

分子擴散是物質傳遞的一種重要方式，“布朗運動”，進行自發的物質和能量傳遞，直至達到濃度平衡為止。如果蓋層具有生烴能力，且又具有異常孔隙流體壓力，厚度越大，泥岩蓋層的烴濃度封天然氣分子擴散示意圖閉能力越強，反之則越弱。二、蓋層的相對性

蓋層的封閉性是相對的、有條件的（祝總祺，1992），具體表現為：

(1)蓋層是相對於儲層而存在的；

(2)上覆岩層能否起蓋層作用，單就毛細管封閉而言，關鍵在於它與下伏岩層間是否存在毛細管壓差，而岩石類型沒有絕對意義。

砂岩作為蓋層(3)因天然氣密度ρg＜ρo，同樣高度時具有的浮力更大，故封閉氣層更加不易。因而，一個岩層可能對油來說是很好的蓋層，而對氣則不一定有效。

(4)由於岩層的毛管性質在空間（時間）上的變化，在不同地區（時期）的同一個岩層，其封蓋的有效性可發生很大變化。三、蓋層的常見岩性類型——沒有固定的類型，但從統計結果看，常見的有：

1、鹽岩、石膏層：由於具可塑性和流變效應，封閉性最好，如中原C-P煤成氣層的蓋層。泥質岩層：泥岩、葉岩。如渤海灣盆地的主力產油層ES2-4，其區域蓋層為Es1中部的暗色泥岩、葉岩（自上而下，依次是Es1→Es4）。渤海灣盆地蓋層與天然氣分佈示意圖滲透性較差的砂岩、石灰岩：鋁土岩和煤層：如陝甘寧盆地中部大氣田直接蓋層區域蓋層四、影響蓋層有效性的因素(P122-124)1、岩性最常見蓋層是泥（頁）岩、鹽岩、膏岩。蓋層泥質含量影響封閉性2、韌性韌性地層不易產生斷裂和裂縫，其連續性較好。3、厚度一般幾十－幾百m。越厚越有利於保存油氣。4、連續性大範圍的連續穩定分佈——區域性蓋層。面積必須大於油氣藏分佈範圍才能構成有效封閉。五、蓋層評價

泥質岩封閉能力評價等級表——以鄂爾多斯盆地上古生界為例（據王少昌等，1987）評價的內容：岩石學→機械性、滲濾性和擴散性等（定量）