第三章.储集层和盖层.ppt

1、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,2,储集层和盖层是油气聚集成藏所必需的两个基本要素。 从理论上讲，任何岩石都可以作为油气储层，在组成地壳的沉积岩、火成岩和变质岩中都已发现有油气田，但99以上的油气储量集中在沉积岩中，其中又以砂岩和碳酸盐岩储集层为主。,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

2、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（包括岩浆岩、变质岩、泥质岩等） 按储集空间类型分为： 孔隙型储层、裂缝型储层、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,5,覆盖在储集层之上能够阻止油气向上运动的细粒、致密岩层称为盖层。 盖层之所以能够封盖油气，是由于它们具备相对低的孔隙度和渗透率。 最重要的盖层：蒸发岩类、泥页岩类等。,盖层,6,第一节 储集层的岩石物性参数,储集岩（层）的孔隙性 储集岩（层）的渗透 岩石孔隙度与渗透率的关系 流

3、体饱和度 储集层的孔隙结构,7,一、储集岩（层）的孔隙度,岩石中的孔隙： 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。,孔隙度反映岩石中孔隙的发育程度。,孔隙（Pore）：空隙中的粗大部分，既影响储存流体的数量，也影响岩石渗滤能力； 喉道（Throat）沟通孔隙的通道，主要影响岩石 渗滤流体能力。,根据不同部位在流体储存和流动过程所起作用的差异分：,孔隙 和 喉道,9,是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其连通关系。,孔隙结构,10,1、孔隙的类型,（1）成因上：原生孔隙 和 次生孔隙。 原生孔隙

4、 沉积岩经受沉积和压实后保存下来的孔隙空间。 碎屑岩类储层主要储集空间。 次生孔隙 岩层埋藏后受构造挤压或地层水循环而形成的孔隙。 溶蚀孔隙、收缩孔、裂隙,超毛细管孔隙 孔隙直径0.5mm，或裂缝宽度0.25mm，流体在其中可以自由流动。 毛细管孔隙 孔径0.5-0.0002mm，或裂缝宽0.25-0.0001mm，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0.0001mm，在通常温压条件下，流体在其中不能流动。又称束缚孔隙。,（2）根据岩石中孔隙的大小及作用，分三类：,超毛细管孔、毛细管孔、微毛细管孔,有效孔隙：连通的毛细管孔隙和超毛细管

5、孔隙； 无效孔隙：微毛细管孔隙，死孔隙或孤立的孔隙。,（3）按其对流体渗流的影响可分为二类：,13,储集岩的总孔隙度越大，说明岩石中孔隙空间越大。,岩石中全部孔隙体积占岩石总体积（Vt）的百分数，叫做总孔隙度。,（1）总孔隙度,2、孔隙度,岩石中能够储集和渗滤流体的连通孔隙体积（即有效孔隙体积）与岩石总体积的比值。,（2）有效孔隙度,同一岩石的有效孔隙度总是小于总孔隙度。,15,（1）直接法：岩心实测孔隙度 岩石体积、颗粒体积和孔隙体积三个中测二个。 抽提法：根据岩心抽提流体量或吸入流体量，如氮气、氦气。 颗粒体积测试法：在测量岩样总体积的基础上再测量碾碎颗粒的体积。,4孔隙度的测定,由于实测

6、的岩石孔隙度是在地表条件下进行的，其测量结果往往大于地层原始状态下的岩石孔隙度。,16,（2）间接法：解释孔隙度 利用各种地球物理参数，通过公式计算地层中原始状态下的岩石孔隙度。 包括：测井法、地震法、试井法 利用传统的孔隙度测井（声波、中子和密度测井）和现代测井（脉冲中子测井和核磁共振测井等）,4孔隙度的测定,17,岩石渗透性的表示方式：,二、储集岩（层）的渗透性,1.岩石的渗透性：一定压差下，岩石本身允许流体通过其连通孔隙的能力。,渗透性岩石：地层压力下流体能较快通过其连通孔隙 反之非渗透性岩石,绝对渗透率、有效渗透率、相对渗透率,18,定义：岩石孔隙中只有一种流体(单相)存在，流体不与岩

7、石起任何物理和化学反应，且流体的流动符合达西直线渗滤定律时，所测得的渗透率。,2.绝对渗透率：K,19,岩石孔隙中多相流体共存时，岩石对其中每相流体的渗透率，称相渗透率。 Ko、Kg、Kw,3.有效渗透率（相渗透率）,相渗透率不仅与岩石本身性质有关，而且与其中的流体性质及它们的数量比例也有关。 一般地，岩石对任何一种流体的相渗透率总小于 该岩石的绝对渗透率。相K岩石绝对K,20,实际应用中常用有效渗透率与绝对渗透率的比值即相对渗透率来表示多相渗滤的特征。,Ko/K、Kg/K、Kw/K,4.相对渗透率,其变化值在01之间。,21,1、直接测定（实测渗透率） 储层的岩样 实验室 渗透率测定仪 绝对

8、渗透率、有效渗透率、相对渗透率 一般先将岩样抽提、洗净、烘干，制成一定的几何形状，在一定温压下，应用空气、氮气或水渗透岩样来直接测定。 2、间接测定（解释渗透率） 利用岩石渗透率与其它参数之间的关系，应用一些经验公式，利用地球物理测井资料、水动力学试井资料、地震资料等资料间接地计算出渗透率。,4渗透率的测定方法,有一定的内在联系，但通常无严格的函数关系。 有效孔隙度e大，则绝对渗透率 K 也高； 孔隙和喉道的配置特点，影响储层性质； e 相同的条件下，孔径大、喉道粗、孔隙形状简单者： K 大。,三、岩石孔隙度与渗透率的关系,1.碎屑岩储层 有效孔隙度e 与渗透率 K 有较好的正相关关系。e，K

9、 ，大体呈指数函数关系。,碎屑岩储层评价标准表,2、碳酸盐岩储层 孔隙度与渗透率无明显关系 缝洞不发育者（如颗粒灰岩、晶粒白云岩），以粒间孔隙为主， e，K 。 裂缝发育者（如泥岩、致密石灰岩），裂缝比孔隙对 K 的影响大。,25,3.岩浆岩、变质岩储层 储集空间以溶蚀孔、裂缝为主，裂缝的影响较大，孔隙度与渗透率相关性差。 裂缝发育，渗透率很高 裂缝不发育，特低孔渗性储层,三、孔隙度与渗透率的关系,四、流体饱和度,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

10、和度 开发方案调整的重要参数,27,式中： So、Sw、Sg分别为油、水、气的饱和度,。 Vo、Vw、Vg分别为油、水、气在储集空间中所占的体积，cm3； Vr、Vp分别为岩样和岩样中储集空间的体积，cm3； 岩石的总孔隙度，；,28,第二节 碎屑岩类储集层,主要储集空间储层连通孔隙,一、储集空间：,孔隙 、裂缝、溶洞,碎屑岩储层的孔隙主要为原生粒间孔隙，其次为溶蚀孔隙。,类型：砂岩、砾岩、粉砂岩,占世界总储量的60左右 我国多为碎屑岩储层。中、细砂岩常见。,1. 碎屑岩原生孔隙类型,30,2.砂岩次生孔隙 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，砂岩中的孔隙至少三分之一

11、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。,31,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。,（1）次生孔隙的形成机制,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 区域性分布的风化壳次生孔隙发育带。,不同成岩后生阶段 形成次生孔隙的数量不一：,（2）鉴别砂岩次生孔隙的岩石学标志, 二、碎屑岩储层储集物性的影响因素,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,1）矿物颗粒的耐风化性，即性质坚硬

12、程度和遇水溶解及膨胀程度； 2）矿物颗粒与流体吸附力大小，即憎油性和憎水性。,1、沉积环境,相同成岩作用下，石英砂岩储性比长石砂岩好。,（1）碎屑颗粒的矿物成分两方面：,1）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。 2）分选一定时：K与粒度中值成正比。,（2）碎屑颗粒的粒度及分选性,（3）碎屑颗粒的排列方式及磨圆度,岩石球体颗粒排列的理想型式 (a) 最密排列型式； (b) 中等密度排列型式；(c) 最不密排列型式。,1）理论上：立方体排列，堆积越疏松，K大； 菱面体排列，堆积越紧密，K小；,2）碎屑颗粒磨圆度越好，碎屑岩储集物性越好,杂基含量多，孔渗

13、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。,（4）杂基含量对砂体原始孔渗性影响,水平层理、波状层理粉-细砂岩、泥质岩： 储集性质差；渗透性具明显方向性，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。,（5）沉积构造,40,2、成岩作用,（1）压实作用：,岩层由松散致密、储性变差。,（2）溶解作用,碎屑颗粒或胶结物溶解次生溶蚀孔隙，储性好。,（3）胶结作用,a.胶结物成分：,泥质、泥钙质胶结的岩石较疏松，储性好； 纯钙质、铁质、硅质相反。,b.胶结物数量

14、：,较少好；多差。,泥质、钙质、铁质、硅质,2、成岩作用,18,c.胶结类型：,接触式好，孔隙式中等,3成岩环境,影响矿物溶解度，多数矿物的溶解度随T而； 影响矿物的转化； 影响孔隙流体和岩石的反应，T，成岩反应速率； 控制有机质的成岩演化。,（1）地温梯度,44,超压减缓压实作用，有效保护已形成的孔隙。,（2）超压对储层物性的影响,超压可延缓或抑制石英加大等胶结作用的进行。,超压可产生裂缝，并维持已有的裂缝。,45,年代效应砂岩孔隙度随地质年代损失。 孔隙度的变化主要与埋藏时代、石英含量、最大埋藏深度、分选系数等有关。 埋藏史对储层性质的影响 在一定的深度，低热成熟度地区的孔隙度比高热成熟度

15、地区的高得多。 长期浅埋后期快速深埋的储层可以保存大量的原生孔隙。,（3）埋藏时代及埋藏史,46,（1）构造变动剧烈地区易产生裂隙，有利于储集性能的改善。 （2）断裂作用对储层的储集性有重要的影响。,(4)构造因素,控制碎屑岩储集性能的最主要因素是沉积环境，其次是成岩作用，而构造改造作用的影响相对较小。,48,三、碎屑岩储层沉积环境及分布,碎屑岩储层的主体是砂岩体。,砂岩体： 在某一沉积环境下形成的具有一定形态、岩性和分布特征，并以砂质为主的沉积岩体。,席状、树枝状、带状、豆夹状,A、以平面形态为主要依据的砂岩体分类：,B、以沉积环境为主要依据的砂岩体成因分类：,与油气关系较为密切的主要为：,

16、浊积砂岩体 滨浅湖砂岩体 海岸砂岩体 三角洲砂岩体 河流砂岩体 冲积扇砂砾岩体,50,储集空间：孔隙、溶孔（洞）、裂缝。,第三节 碳酸盐岩储集层,一、储集空间和渗滤通道,孔隙（包括溶洞孔径5mm）主要储集空间 裂缝主要渗滤通道,粒间孔隙 粒内孔隙(生物体腔孔隙) 生物骨架孔隙 晶间孔隙 ,1）原生孔隙发育主要受沉积条件的控制,以溶蚀孔隙、溶洞 最发育 其次：重结晶孔隙 白云岩化孔隙,2）次生孔隙：,1、孔隙类型,（）构造裂缝：构造应力超过岩石弹性限度后破裂而成的裂缝。边缘平直、延伸较远、具有一定的方向和组系。 （）成岩裂缝：由于上覆岩层压力和本身失水收缩、干裂或重结晶等形成的裂缝。分布受层理限

17、制，不穿层，多平行层面，缝面弯曲，形状不规则。 （）压溶裂缝：上覆地层静压力下，富CO2的地下水沿裂缝或层理流动，对成分不均的石灰岩选择性溶解。如缝合线,2、裂缝类型,二、碳酸盐岩储集物性的影响因素,1、孔隙（洞）发育的主要影响因素,1）原生孔隙沉积条件（环境）,储性主要取决于储集空间和渗滤通道的发育程度,2）次生孔隙成岩后生作用,54,使孔渗性能降低的成岩作用： 胶结作用、压实作用、压溶作用和充填作用 有利于孔隙形成的成岩作用： 白云石化作用、溶解作用 高压异常同样有利于原生孔隙的保存。,2）次生孔隙成岩后生作用,半对数图解上孔隙度变化趋势（据Brown,1997）,压实作用：对泥灰岩等细粒

18、岩石的影响大。,溶蚀作用次生溶孔,A.碳酸盐岩溶解度： a、富含CO2水中，碳酸盐岩溶解度与Ca2+/Mg2+成正比，即石灰岩比白云岩易溶解。 富含SO42水中：与上相反。 b、质纯者易溶解。 B.地下水溶解能力： 水中富含CO2或温度升高时，地下水溶解能力增大,次生溶孔溶蚀作用,C.气候、地貌、构造条件： 碳酸盐岩出露于气候温暖的河谷近湖（海）岸、剥蚀区、多裂缝或断层区时，更易被溶蚀。,白云岩化作用 晶粒增大，岩性变疏松，孔隙度和渗透率大为增加。 达一定程度后，孔隙度下降。,白云石含量75的碳酸盐岩储层孔隙度、渗透率与白云石百分含量的关系（据Power，1962）,重结晶作用 碳酸盐岩在成岩

19、后生作用阶段，因温度和压力不断增加，会发生重结晶作用。 晶体变粗，孔径增大，使晶间孔隙变大，有利于形成溶蚀孔隙。,去白云石化作用： 当含硫酸钙的地下水经过白云石发育地区时，将交代白云石，产生次生方解石，形成去白云岩化的次生石灰岩。 方解石晶粒变粗，孔隙度增大，但分布较局限，常呈树枝状或透镜状出现于白云岩中。,3）成岩阶段对储层特征的影响,早成岩阶段： 从沉积作用结束到沉积物被埋藏到不受地表作用影响前。 碳酸盐岩或蒸发岩矿物的沉淀作用降低孔隙度。 中深成岩阶段： 主要成岩作用为胶结作用，孔隙度降低。 表生成岩阶段： 碳酸盐岩抬升到地表，沿不整合面形成侵蚀作用。 大气水溶蚀作用形成孔隙，由溶蚀产生

20、的沉积物沉淀作用和胶结作用对孔隙起破坏作用,2、碳酸盐岩裂缝发育的影响因素,1）裂缝发育的岩性因素 内因：岩石的脆性,a、泥质含量高者脆性小，硅质含量高者脆性大； b、质纯粒粗者更易产生裂缝； c、层厚者裂缝密度小但规模大，层薄者相反。,各类碳酸盐岩和化学岩的脆性由大到小的顺序：,白云岩或泥质白云岩石灰岩、白云质灰岩泥灰岩盐岩石膏,受力强、张力大、受力次数多的构造部位裂缝发育，相反则差。 同一碳酸盐岩中：常温常压应力环境下裂缝发育，在高温高压环境下则发育较差。 一次受力变形的后期阶段：裂缝密度大、组系多，前期阶段相应的较小或少。,2）裂缝发育的构造因素,主要是指构造位置、作用力性质、强弱、受力

21、次数、变形环境、阶段等。,玄武岩、安山岩、粗面岩、流纹岩、火山碎屑岩,1.火成岩储集层,日本吉井气田剖面图,第四节 特殊岩类储集层,岩浆岩、变质岩、粘土岩,65,商741块火成岩油藏,主要有裂缝、溶蚀孔洞和气孔三种储集空间，主要受岩相、断裂活动、后生变形构造三种因素控制。,气孔,商743井 3290M,菱形缝,雁列缝,商745 3218米,气孔、溶孔,垂直缝,商743井 6(18/21),2.变质岩储集层,常见的储集空间 ： 以风化孔隙、裂隙、构造裂缝为主 。,3.泥质岩储集层 储集空间： 孔隙：泥岩中的砂岩、粉砂岩条带中 裂缝：钙质泥岩、钙质油页岩中 按照储集空间分类： 裂缝型、孔隙型和孔-

22、缝复合型 主要：裂缝型储集层,68,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,一、盖层的类型,1.按岩性 膏盐类盖层：最佳盖层石膏、硬石膏和岩盐 泥质岩类盖层：分布最广、数量最多 碳酸盐岩类盖层：含泥灰岩、泥质灰岩、致密灰岩 其他岩类：铝土岩、火成岩、煤层,区域性盖层：遍布盆地或坳(凹) 陷中大部分地区 厚度大，面积大，分布广而稳定 对整个盆地或者坳陷油气聚集起控制作用 局部性盖层： 分布-局部构造或局部构造某些部位 只对某一地区局部的油气聚集起控制作用,2.按分布范围大小分：,直接盖层: 紧邻储层之上的封闭岩层 上覆盖层: 直接盖层之上的所有非渗透性岩层。 一般指区域性盖层,3、依盖层与油气藏的位置关系分:,4.特殊盖层： 水合物盖层、沥青盖层,72,排替压力比下伏储层高物性封闭 地层压力比下伏储层高超压封闭 含烃浓度比下伏储层高烃浓度封闭,二、盖层封闭油气的机理,1.物性封闭：（毛细管压力封闭）,有些岩石之