碳酸盐岩储层地质学

1、碳酸盐岩储层地质学参考教材：碳酸盐岩储层地质学，强子同主编 石油大学出版社，1998提 纲碳酸盐岩储层地质学研究进展与发展方向碳酸盐岩储层沉积学碳酸盐岩储层特征表征方法碳酸盐岩储层评价碳酸盐岩储层的形成与演化不同成因类型碳酸盐岩储层分布规律一、研究进展与发展方向储层地质学的一般概念储层地质学在石油勘探开发中的作用储层地质学发展前景1.储层地质学概念 储层地质学是研究油气储集岩（Reservoir Rock）的一门学科，它是从石油地质学和开发地质学独立出来的一门学科，它与岩石学、地球化学、测井地质学和地震地层学、以及石油地质学和开发地质学有着密切的关系。 储层地质学研究的主要内容：储集岩的成因（

2、形成的条件沉积环境）和它的物性特征（孔隙度、渗透率、流体饱和度、油气比及油水界面），储层的形成、发展和演化，有效储层的形成和空间上的分布、形状和大小，控制储层特征的基本因素，以及解决储层中某些地质问题所要使用的岩石学、地球化学、地震和测井的方法。2.储层研究的本质 储层研究的本质就是通过精细的地质认识探寻合乎客观实际的统计方法，从而在杂乱无序的数据中寻找某种规律，并利用各种数学方法表述储渗体的时空分布规律。3.在石油勘探开发中的作用 石油聚集在储层中，油气勘探的目的层就是储层。因此储层地质学的研究在整个油气勘探开发中都是至关重要的，从第一口成功的探井到三次采油的各个阶段都具有重要意义。世界上有

3、很多由于对储层地质学的重视不够而造成重大损失的实例。石油地质工作者和开发工程师若不注意储层地质资料，将会带来严重的后果，从而造成重大的经济损失；相反，深入研究储层，将为油气田带来巨大的经济效益。4.发展前景 一些国家和地区上世纪50年代以前发现的老油田，由于勘探阶段对油气储层研究不够，遗留下许多储层地质方面的重大问题尚未解决； 上世纪40年代末至50年代现代沉积研究风起云涌，这些研究成果把沉积岩石学推向一个崭新的阶段。碳酸盐岩的“结构成因”分类，以及这些分类的成因解释，把砂岩和碳酸盐岩储层研究的沉积学方面的认识加深了，从而提高了对储层沉积学的研究水平。 实践表明，有些沉积岩体在岩性变化不大时孔

4、隙度和渗透率却有很大差别，这使得我们在研究储层沉积学的同时还必须研究储层的成岩作用和它们对储层孔隙性和渗透率的影响。 国内外对碳酸盐岩储层的评价与预测多停留在定性-半定量的水平。常用的方法：即地质预测法、地球物理法和地质-地球物理综合计算法 造成这种现状的原因： 碳酸盐岩储层一般具有多样的储集空间类型和复杂的微观孔喉结构，这种多样性和复杂性是造成碳酸盐岩储层渗透率解释模型难以建立的主要原因 成岩作用对碳酸盐岩储层的改造意义难以定量描述，如溶蚀量的准确界定、白云岩的形成机理和预测模型的厘定等 碳酸盐岩储层中广为分布的微孔隙的定量研究目前尚处于朦胧阶段，如白云石晶间微孔隙的成因、分布模式及其对油气

5、水分布的影响仍不清晰 裂缝静态描述与储层流体的动态演化的结合仍不够紧密二、碳酸盐岩储层沉积学简介二、碳酸盐岩储层形成环境简介1.推荐模式:台地边缘礁滩和台内凹陷 塔克模式2.沉积环境与储层 各种环境中沉积的碳酸盐岩都有可能由于沉积的和成岩的影响而成为储集岩，但不同环境中的的碳酸盐岩成为储集岩的潜力却不相同，储层的孔隙特征也不一样。碳酸盐沉积环境模式A近滨 在滨岸平原边缘，灰砂常形成沿滨线展布的海滩，在向陆方向形成以藻结壳纹层为特征的潮上泥坪，在干热气候条件下发育萨布哈，泥坪碳酸盐岩与薄层蒸发岩伴生。储层几何形态在滨线中应是似带状，但进积可以产生似席状。沉积物粒度中到细，粒间孔为主，常发生白云石

6、化而发育微型溶孔和细小晶间孔。白云化或破裂的藻席纹层或滨线砂质沉积常形成良好的储层。B台地内部 沉积物通常是低能灰泥，可发育小型点礁和灰砂浅滩。与点礁和浅滩有关的储层以相互叠置、不连续、局部发育为特征。开阔台地沉积颗粒大小变化很大，储层几何形态为似席状，可发育小到大的溶孔，但以粒间和晶间孔为主。储层成层性较好，垂向上储层间连通性较差，水平渗透率局部可以提高。C台地边缘 以高能、搅动环境沉积的生物碎屑或砂屑、鲕粒构成的浅滩为特征。台地边缘很陡时，常发育由造架生物和结壳生物构造的障壁礁，特别在台地迎风侧。沉积物粒度粗到中粒，因高能环境中细粒物质被淘洗掉。储层为条带状，通常较厚，溶孔、粒内、粒间孔隙

7、发育。若发生白云石化，则多形成由大溶孔和粗到中晶间孔构成的孔隙系统。储集岩成层性较差，但垂直和水平渗透率都可以很好。D台地斜坡和礁前（前斜坡） 沉积物类型变化大，很大程度上取决于斜坡陡度和台地边缘性质。在不同条件下可形成斜坡塌积、灰砂、灰泥、泥丘和塔礁沉积。一般由台地边缘向盆地方向沉积物粒度逐渐变细，因而孔隙度、渗透率也逐渐降低。斜坡上的生物礁面积小，但厚度大，可成为极好储层。E盆地 盆地的碳酸盐岩通常为细的灰泥岩，不能成为储集岩。但却是良好的生油岩。 特殊情况下，巨厚的白垩沉积可以成为储层（如北海中央地堑科克非尔勒油田）。均一的纯的白垩沉积具有极高的原生孔隙度，但埋藏压实作用会使其急剧减少。

8、即使保留较高的孔隙度成为储集岩，但由于颗粒太细。都只具有几个毫达西的渗透率。F淹没台地 淹没台地的储层意义在于大型环礁的发育。典型的沉积环境包括礁内泻湖，主要沉积成层性好的局限泻湖，局部发育的灰沙滩可构成垂向连通性差的不连续的储层；边缘礁体主要由生物骨架岩和伴生的礁碎屑组成。可形成厚层状的具良好侧向和垂向连通的优良储层。白云石化作用常常常改善各种储集岩的渗透率及连通性。 应特别强调的是，上述简单化的模式在地下很少存在。这是由于地质历史时期中，海平面是反复地相对上升和下降。海平面的升降变化引起沉积作用的变化，对储层分布和特征具有重要控制作用。因此在研究储层，特别是预测储层分布时，了解沉积作用历史

9、及相带组合关系是十分重要的。2. 储集岩的环境类型 滩相中保存原生孔隙的颗粒岩 陆棚或台地边缘的生物碳酸盐岩建隆 下斜坡碳酸盐碎屑堆积体 陆棚或台地内的地层圈闭储集岩体 区域不整合之下由淋滤和白云石化形成的储集岩 白垩状结构的储集岩不同环境中储集岩的时空分布特征滩相中保存原生孔隙的颗粒岩 颗粒岩是高能环境的产物，通常为一系列线状砂坝构成的广阔的进积席状体或沿盆地边缘的宽带状体。整体呈平行陆棚或台地边缘的带状，单个砂坝可平行切割陆棚或台地的水流方向延长或分支，或在陆棚（台地）内形成与岬角相对的脊状。 颗粒主要为鲕粒及圆形的其它颗粒，沉积物的原生孔隙约40%。一般早期环边胶结物保护岩石免遭压溶，颗

10、粒的包壳和泥晶化起到阻止晶体自身长大的作用。白云石化不常见。陆棚或台地边缘的生物碳酸盐岩建隆 规模变化很大，可以是厚达数百米的线状体，也可是隆起幅度仅数米的环带或圆丘。组成较复杂，有礁骨架，碎屑堆，翼部层及形成圈闭的更细粒沉积物。礁和伴生的生屑滩大致平行陆棚或台地边缘分布。横切盆地的雁列状线性礁群是沿活化断块分布。塔礁群出现在陆棚边缘外的大斜坡。 块状碳酸盐生物建隆，周围通常沉积的是含泥质条带或夹层的薄层。在褶皱过程中，块状礁岩常会发生断裂，节理和断裂在礁建隆内部或边部发育。由于增加了岩石渗透率，有利于后来的淋滤作用进行。生物礁体具有显著的孔隙度和渗透率可能还是其普遍发生白云石的原因之一。白云

11、石化可能增加基质渗透率，对改善储集岩性质有辅助作用。下斜坡碳酸盐碎屑堆积体 海洋碳酸盐岩碎屑流沉积平面上是不规则斑块状，在碳酸盐岩陆棚或台地边缘之下或围绕滨外滩周边线状展布。一般是厚达十米的席状体，可进入盆地若干公里。 沉积物由大量生物碎屑包围的直径可达数米的粗大岩块组成。大多数情况下不会发生白云石化。地下的淡水透镜体在这些碎屑的胶结、淋滤和稳定化过程中起着重要作用。这类储集岩不多，勘探实例如墨西哥湾西部中白垩统。陆棚或台地内的地层圈闭储集岩体 陆棚或台地沉积是多旋回性的，相变很规律，由滨外较深水的泥质沉积，到上斜坡陆棚或台地边缘生物灰岩和灰砂，再到泻湖或海湾的细粒碳酸盐岩沉积，以潮坪沉积告终

12、。干旱气候则发育萨布哈蒸发岩。蒸发岩一方面增加潮间和潮下泻湖碳酸盐岩白云石化的可能性，使不渗透的灰泥转变成渗透性较好的糖状白云岩储层；另一方面蒸发岩可形成储层的上倾方向的封隔。 陆棚或台地旋回中包括两类储层：球状粒和鲕粒砂；白云石化的生屑粒泥岩，孔隙是含量很高的分散状的介壳碎屑溶解铸模孔，形成的白云石可以很粗。区域不整合之下由淋滤和白云石化形成的储集岩 孔隙主要发育于不整合之下的大陆暴露面之上。暴露面可以是不规则的，油气分布受储集岩相变、暴露面古地形和不整合面下的断裂和破裂共同控制。产生孔隙的主要作用是淋滤和白云石化。 与不整合面伴生的油气聚集可归纳为几种模式，大型盆地边缘的区域性不整合是最常

13、见的一种，通常整个不整合面都具有勘探价值。实例：如美国的Anadark盆地北部陆棚就有三个这样的产油气的区域不整合面之下白云石化成因的。 第二类如墨西哥中部黄金巷油田，是厚壳蛤礁顶部的淋滤和喀斯特化作用的产物，原始地形隆起和极高的原生孔隙度促成了形成储层的成岩作用的发生（同生、准同生大气淡水淋溶） 。 第三类是不整合形成的破裂和断裂作用形成储层。实例：美国密执安州南部Albion-Scippio中奥陶统油田，储集岩是不整合面下的角砾岩带状和管状体。第四种模式是藻丘在海平面下降期间被暴露、遭淋滤、角砾化和破裂，在富叶状灌的碳酸盐岩地层中形成储层（同生、准同生大气淡水淋溶）。实例：美国西部的滨西法

14、尼亚系。白垩状结构的储集岩 白垩状结构的碳酸盐岩是指在泥晶基质中有均匀散布的微形孔隙空间的碳酸盐岩沉积物。最主要的是沉积在海盆中的远洋沉积物，基质为低镁方解石的颗粒藻碎屑（220m），厚度上百米，没有相变。储层呈宽广席状分布，不存在由不连续沉积体控制的孔隙。 实例：中东和北非某些地区的白垩系和三叠系，是浅水潮下或潮坪沉积物，几乎不含颗石藻，原生沉积物主要由文石质介壳和微细碎屑组成，均匀散布的微孔被保存，是因为特殊的环境条件阻止了该类碳酸盐岩沉积物的胶结作用。虽然碳酸盐岩储层是沉积环境和成岩作用共同影响的产物，但由于碳酸盐岩本身固有的特性要比硅质碎屑岩复杂得多，而且对成岩作用十分敏感，沉积后易发

15、生一系列重大的成岩变化，造成其储层的孔隙类型变化多端，物性分布复杂，非均质性显著。另一方面，由于我国海相碳酸盐岩油气地质存在以下几方面的特殊性和复杂性：（1）碳酸盐岩层系形成于多旋回的叠合盆地；（2）海相碳酸盐岩层系时代老，埋藏深；（3）烃源岩具有多元、多期生烃；（4）储集层类型多、非均质性强；（5）圈闭类型多样，以隐蔽圈闭和复合圈闭为主；（6）油气藏改造、破坏严重，保存条件复杂；（7）油气藏分布复杂，预测难 ，从而大大制约了碳酸盐岩油气的勘探进程。3. 储层研究的启示或思路 但由于原生孔隙可影响淋滤、胶结、白云石化及其它成岩作用，因而研究储层沉积特征十分必要。沉积环境，碳酸盐岩与蒸发岩的关系

16、，区域不整合的发育与分布，都可能提供储集岩沉积体类型，形状和延伸趋势、孔隙类型等方面的信息。 实际上需要揭示储层的根本成因，地史时期碳酸盐岩经历漫长的成岩改造，虽然使储层的根本成因难于识别，但是先期储渗体的时空分布特征仍然控制了后期的储渗体分布，而先期孔隙层多是受相控制，相控型碳酸盐岩储层是稳定、层状分布的碳酸盐岩储层的主体，因此，探寻一种适合于勘探、开发的沉积微相研究方法具有深远的意义。4. 多因素沉积微相精细分析测井相分析技术 复杂碳酸盐岩地层储集岩性精细解释行之有效的方法A.岩性结构剖面的精细建立和测井响应特征的研究B.测井响应特征研究B.利用测井相对未取芯井进行精细的岩性解释C.研究测

17、井相与沉积微相、储层、古地貌的关系复杂碳酸盐岩地层沉积期微地貌复原技术探索早期成因碳酸盐岩薄储层预测、沉积微相分布和储层非均质性研究之有效方法嘉二2亚段A层粒屑滩累积厚度大小可近似反映沉积时古地形的高低 证据一：嘉二2亚段A层沉积期沉积水体相对较深，只有古地形高处才有颗粒岩沉积。证据二：大气淡水淋溶发育程度与古地形高低密切相关古地形高处同生期暴露机率较大，接受大气淡水淋溶改造时间较长。 证据三：高精度取芯井嘉二2亚段A层鲕滩及针孔岩对比图也佐证了可以用颗粒岩厚度变化来近似恢复微地形起伏。 磨溪地区嘉二沉积时存在次一级古地形隆、凹相间 证据一：颗粒岩厚度分布出现高、低相间的特点，暗示着古地形存在

18、次一级变化。证据二：岩芯针孔岩的厚度分布与颗粒岩的厚度分布具有明显的相关性，印证了古地形存在次一级变化。 证据三：嘉二2亚段A层在磨005-2磨150井区和磨207井区出现块状膏岩分布，说明这一带为相对洼地，这与颗粒岩累积厚度变化是一致的。 隆凹相间的地形特征控制了有利储集微相带发育展布 微地形起伏控制着大气淡水淋溶发育与否，进而控制了本区储层的发育分布。嘉陵江组储层以早期成因为主，因此，微地形恢复是嘉陵江组碳酸盐岩沉积相和薄储层预测的行之有效的方法。嘉二期沉积古地理格局决定了本区碳酸盐岩岩性分布具有鲜明的层位性5. 有利储集区带评价岩性与储集岩的关系a 世界上碳酸盐岩储集岩中，灰岩多于云岩。

19、b 碳酸盐岩中方解石与白云石的比率随着时代的变老而降低。据1983年统计，全美国碳酸盐岩储集岩中，灰岩占四分之三。 据9000个样品分析发现：碳酸盐岩中方解石与白云石的比率规律：第四纪近于无限大，白垩纪为80：1，早古生代为3：1，前寒武纪为1：3。因而早古生代碳酸盐岩储集岩主要为白云岩，晚古生代和中生代则主要为灰岩。C 随着埋深的增加，白云岩作为储集层的可能性比石灰岩大。美国十多个盆地的资料表明，在埋深超过2700m时，白云岩储集岩所占的比例几乎保持不变，而石灰岩储集岩所占比例是逐渐减少，这可能是受裂缝的影响。研究微相与物性的关系云坪、鲕滩、砂屑滩是本区最有利的储集微相带，其次为受大气淡水影

20、响的云质泻湖微相。粒屑滩沉积时期滩核和滩核滩缘微相是最有利的储集微相带。台坪沉积时期云坪是最有利的储集微相带。 三、碳酸盐岩储层特征表征方法由于碳酸盐岩储层受多重介质影响（孔、洞、缝不同的配置方式），因此，在碳酸盐岩储层研究中，要将储层“四性”特征作为一个整体进行研究。也就是说，在分析任何一个特征时，应该联系其它的几个因素进行分析。(一)储集岩与储层的关系(二)储集空间(三)储层孔渗特征(四)储层孔隙结构特征(五)储层类型(六)储层物性下限(七)储层分类评价(一)储集岩与储层的关系1、主要的碳酸盐岩储集岩类理论上，所有的碳酸盐岩均可发育成为储层。灰岩类：鲕粒灰岩、颗粒灰岩类白云岩类：颗粒白云岩

21、类（砾屑云岩、鲕粒云岩、砂屑云岩、生屑云岩）生物云岩、生屑云岩、粉晶云岩、泥粉晶云岩2、储集岩与储层的关系明确一点：并不是所有的储集岩都能够发育成为储层，只有有利于原生孔保存和经历后期建设性成岩作用改造的储集岩才能成为储层。3、主要储集岩的界定方法实例嘉二段储集岩类多样，主要有粉晶云岩、砂屑云岩、颗粒灰岩、泥粉晶云岩、灰质云岩和泥晶云岩等。但是只有受大气淡水影响或者有利于原生孔保存的这些储集岩类才可能成为储层！统计不同岩性的岩性物性成果，作出频率分布直方图。4、需要准备的资料和分析化验项目常规薄片和鉴定资料物性分析资料铸体薄片和鉴定资料(二)储集空间一、碳酸盐岩储集空间的基本特征二、基本概念概

22、念:岩石中未被固体物质所占据的空间三、储集空间分类有组构选择型无组构选择型三、常见储集空间特征具组构选择性溶蚀的粒内溶孔、铸模孔，粒间溶孔，主要为早期大气水溶蚀成因。孔隙(白云石晶间孔、晶间溶孔、粒间溶孔、铸模孔)孔洞（溶蚀孔洞、残余晶洞、骨架孔）裂缝在研究储集岩时，裂缝仅指沿延伸方向岩块没有发生明显相对位移的断裂。裂缝可以发生在各种岩石中。它对碳酸盐岩储集层有重大的影响。 按成因，将裂缝别分为构造缝和非构造缝两大类 构造缝是固结岩石在区域构造应力或局部构造应力作用下破裂而形成的裂缝。 非构造裂缝的形成与构造作用产生的应力无关。它们的成因可以是沉积物失水收缩、压实、压溶、岩石崩塌滑坡、表生风化

23、等。这类裂缝的发育大多无明显规律，变化大。裂缝描述方法国内目前常用的裂缝参数有以下几个： (1) 面密度单位面积内所测裂缝类型的条数。 (2) 面长度单位面积内所测裂缝类型的累计长度。 (3) 线密度切过垂直裂缝组系的单位法线长度的所测裂缝类型的条数 (4) 面裂缝率单位面积内张开裂缝的面积。裂缝发育规律1、裂缝与岩石类型碳酸盐岩中裂缝发育程度高于砾岩、砂岩及石膏岩。裂缝与岩层厚度：在岩性相同的岩层中，薄层中的裂缝数量要比厚层中的多。裂缝与区域构造：区域构造对裂缝有明显控制作用。在同一区域应力场的大地区内主要裂缝组系发育特点具有一致性。这些裂缝都是构造成因的，被称为区域裂缝。区域裂缝的发育情况

24、受局部构造的影响较小。孔隙的时间性 孔隙发展史可能非常复杂,但可分为三个大的时期，即沉积前(predepositional)，沉积期(depositional)和沉积后(postdepositional)。 沉积后时期与前两个时期相比，时间更长，对孔隙形成演化意义更大，因而根据地质背景将沉积后时期分为与埋藏条件有关的三个阶段，即早成的(eogenetic)，中成的(mesogenetic)和晚成的(telogenetic)。孔隙的命名原则： 为综合反映碳酸盐岩中孔隙的地质成因及特征，孔隙的命名可包括基本孔隙类型、成因、大小及含量四个方面，并按下列顺序进行：成因+大小+基本孔隙类型+含量其中成因

25、包括孔隙形成时间(原生、次生、早成、中成、晚成)，形成或改造作用(溶解、胶结、内部沉积物充填等)及形成过程中演化方向(扩大或缩小)。含量则只以该类型孔隙体积占岩石总体积计。例如：原生粒间孔隙(10)；溶解扩大的原生粒间孔隙;残余粒间孔隙；早成铸模孔隙(8)，晚成溶孔等。四、储集空间形成时间四、储集空间成因1、沉积作用沉积作用及沉积环境是影响碳酸盐岩孔隙的一个重要因素。不同的沉积作用可产生不同的原生孔隙类型，而沉积环境则控制具不同孔隙特征的岩相分布。一般机械成因的碳酸盐沉积物以粒间孔为特征；生物成因的礁灰岩以骨架孔、钻孔为特征；而潮坪沉积碳酸盐以窗格孔为特征。 对现代碳酸盐沉积物的研究发现，孔隙

26、与颗粒形状、大小及灰泥含量有关。粒度愈细、灰泥含量愈高的沉积物，孔隙度愈高。 孔隙度还与灰泥成因有关。灰泥的生物成因比例大,则孔隙度就高。 碳酸盐沉积物中的原生粒内孔隙主要是生物体腔孔，如有孔虫、厚壳蛤、腕足类等。这些孔隙明显地受沉积环境控制，是碳酸盐沉积物与硅质碎屑沉积物孔隙类型的基本差别之一。因为硅质碎屑沉积一般没有这些原生粒内孔隙。 生物礁中的骨架孔是沉积作用控制的另一类原生孔隙。在礁发育过程中，由于沉积作用，这些骨架孔和钻孔常被各种内部沉积物充填而形成一种更复杂的原生沉积孔隙系统。 窗格孔隙，是潮坪沉积碳酸盐岩的特征。一般认为窗格孔隙是与潮上沉积作用和藻的作用有关，因而将其归为原生孔隙

27、。2、溶解作用 碳酸盐沉积物或岩石，在沉积期后作用过程中可发生不同方式的溶解，并常常造成孔隙体积的增加。这些溶解事件主要是孔隙流体化学作用过程，因此流体温度、盐度、CO2分压的变化都会对溶解作用产生影响。 在埋藏早期(早成阶段)，碳酸盐矿物的稳定化作用还未发生。此时若原生的海洋孔隙水被大气水所取代，则文石和镁方解石将会发生溶解。这种溶解作用取决于孔隙流体的流动比值和饱和状态。 溶解作用也可在埋藏晚期(晚成阶段)发生。此时矿物稳定化作用已经发生，溶解对象是方解石和白云石。 溶解作用还可在埋藏过程中(中成阶段)发生、形成地下次生溶解孔隙。3、白云化作用与去白云岩化4、角砾化作用 角砾化是碳酸盐岩层

28、系中常见的地质现象，可以在许多条件下发生，包括蒸发岩或石灰岩的溶解塌陷,潮坪上的干裂收缩和土壤化作用以及断层作用。 各种角砾化作用形成的角砾岩常具有很高的孔隙度，可成为油气良好储集岩。5、构造破裂作用构造破裂作用主要是发生在较深的地下可由地层压力作用产生，但更常见的是由褶皱、断裂作用形成。但埋深过大,构造破裂作用就不会发生，而代之以压溶作用。而岩石中陆源泥质的存在是有利于压溶作用发生的。由于压溶及伴生的晚期方解石沉淀对孔隙的破坏，碳酸盐岩储集岩分布深度一般都很浅。(三)孔渗特征一、表征储集物性的参数1、孔隙率(孔隙度) 它定义为多孔介质的空隙体积Vp与该多孔介质的外表体积Yf的比值，即=Vp/

29、Vf。 研究储集岩时常用有效孔隙率e表征孔隙发育情况，即e=Vep/Vf。2、相渗透率、相对渗透率 相渗透率定义为：饱和着多相流体的多孔介质对其中某一相流体的渗滤能力。它的量纲同绝对渗透率。 相渗透率又称有效渗透率。多孔介质中存在多相渗流时，各相的相渗透率(有效渗透率)与该多孔介质的绝对渗透率的比，称为各相的相对渗透率。显然，各相的相对渗透率之和总是小于100。3、饱和度 多孔介质中流体占总空隙体积的百分数称为流体的饱和度。在油、气藏中储集岩所饱和的流体可以是水、油及气。水、油、气各所占岩石总孔隙体积的百分数分别称为该他集岩的含水饱和度、含油饱和度、含气饱和度. 束缚水所占孔隙空间的百分数称为

30、束缚水饱和度，它是计算油、气储量的重要参数、储集岩束缚水饱和度的大小主要取决于岩石的成分、结构特征及岩石的空隙空间构成特征。4、达西定律 Q=KA(p1-p2)/L 碳酸盐岩储集层中常发育各种裂缝。裂缝渗透率是影响碳酸盐岩储集层性质的重要因素。 对储集层而言,裂缝渗透率既取决于裂缝的宽度(张开度)，也取决于裂缝发育的密度。在孔隙系统中孔隙度仅仅表示储渗能力；而渗透率是表示流体在其中的通过能力在许多情况下，碳酸盐岩的孔隙度和渗透率没有任何关系。特别是当裂缝和溶洞存在时，它们对整个储集层的平均渗透率将产生决定性的作用。在使用碳酸盐岩的孔隙度渗透率关系时，必须慎重。孔隙度和渗透率之间关系的差异在于岩

31、石的孔隙结构特征，特别是孔隙的几何形状和它的大小分布。粗糙度和迂曲度都是造成渗透率变化的重要原因，因此，应用孔隙大小、分布及其几何形态来描述储渗性，比单用孔隙度和渗透率更为有效地层条件下由于岩样承受上覆地层及侧向微压的三方向作用力，其孔隙度和渗透率均有明显降低。因此，特别是深部，要取得精确的孔、渗资料，必须在实验室中作出随微压变化的关系曲线（模拟地层条件的高压物性与常规物性回归方法）二、参数获取方法常规物性（小岩心）分析全直径物性分析相渗试验分析高压物性（模拟地层条件）三、参数的应用方法1、利用岩心测定的孔、渗分布频率表征储集岩的储渗性能 总体上反映低孔、低渗特征，但也存在相当一部分高孔、高渗

32、样品，说明嘉二段具有较为优越的储集性能。 孔隙性：A层嘉二1B层C层 渗透性：B层 C层 A层嘉二12、孔渗关系的统计方法及分析问题：孔渗样品由于受取样和分析过程的影响，结果往往出现一些异常现象，如何更好的利用这些样品，寻找符合客观实际的统计规律，对于碳酸盐岩储层时空分布的研究具有重要的意义。对策：分析数据与实际地质情况进行对比分析，寻找异常的原因，对每一个异常点进行地质解释，而不是人为的取舍一些数据。并根据精细的地质认识寻找统计方法3、孔渗关系研究实例四、地质精细约束的测井精细解释(四)孔隙结构特征一、基本概念及吼道分类1、定义：喉道是连接两个孔隙的狭窄部分2、喉道分类碳酸盐岩喉道类型：a.

33、 管状喉道；b. 孔隙收缩喉道；c. 片状喉道3、孔喉结构一般分类（王允诚）第一类孔喉结构特征：孔隙空间又孔隙及相当孤立的近乎狭窄的连通喉道组成。孔喉的等效直径为510微米第二类孔喉结构特征：孔隙空间及连通喉道仅由孔隙空间的缩小部分组成，喉道逐渐变宽即为孔隙空间本生第三类孔喉结构特征：孔隙是由细粗孔隙性连通喉道组成，在薄片中可以见到连通脉第四类孔喉结构特征：是孔隙系统在白云岩的主体或胶结物的颗粒间发育，这些孔隙大部分反映颗粒的外形（粒间孔隙）分为具有渗透良好的大孔隙和细孔隙两个亚类第五类孔喉结构 特征：孔隙主要为裂缝组成，基质孔隙度很小，既无储集能力，又无渗透能力第六类孔喉结构是两种或两种以上

34、的复合，如孔隙-裂缝和裂缝-孔隙二、主要分析手段1、毛管压力法 测定手段：水银注入法、半渗透隔板法、动力毛细管压力法、离心机法等2、图像分析法3、扫描电镜4、岩石孔隙铸体法三、毛管压力曲线的解释和应用（以水银注入法为例）横坐标通常用水银饱和度标识（SHG），纵坐标为毛管压力（atm）1、毛管压力-饱和度曲线表示方法A、适用于储集层含有不同孔喉结构的岩类B、将储集岩的粗孔部分放宽，细孔部分缩窄，便于准确的确定毛管压力的各种参数C、毛管压力曲线为双曲线，其曲率的大小反映了孔隙的分选程度D、岩石体积作为横坐标的直角坐标系，不仅标出孔隙大小和分布，而且同时标出岩石矿物成分所占的百分数或者岩石的粒度分布

35、曲线2、孔喉半径的求取和表示在流体性质不变时，毛管压力和孔喉半径呈反比： Pc75000/r；在坐标系的右半坐标可以用喉道半径来表示3、毛管压力曲线形态分析歪度：孔喉大小分布偏于粗孔喉或细孔喉（偏于粗孔喉的称粗歪度，偏细的称细歪度）分选性：指孔喉大小的均一程度，分选好会出现一个水平的平台，反之则分选不好在普通和半对数坐标中，歪度愈粗、分选愈好，则毛管压力曲线愈紧靠在下方坐标。反之，歪度愈细、分选愈差，则毛管压力曲线愈向右上方坐标偏移，或紧靠右边的纵轴，而且曲线凹向左方。4、根据压汞曲线和相对渗透率曲线确定储集岩的生产能力由毛细管压力相对渗透率曲线确定储集岩的生产能力5、储油层中的毛细管压力-饱

36、和度关系研究对象：储层内毛管压力和水饱和度关系样品选取方法：在储层内的不同高度（A点、B点取样），并设油水接触面为基准面（HaHb） PCA-PCB=-g(Ha-Hb) 说明储油层内随着离油水接触面以上的高度增加，其毛管压力也相应增加。因为油驱水时，润湿相的饱和度逐渐降低，油的进一步上升，水饱和度就进一步下降，一直达到不可降低的饱和度。因此均质层内，某一块储集岩的毛管压力饱和度曲线就能代表整个油层剖面上油水分布的变化对于非均质性较强的碳酸盐岩储层，某一块储集岩的代表性差，需要连续取芯进行分析6、毛管压力的参数特征-驱压力与最大连通孔喉半径碳酸盐岩毛管压力曲线分选差，不少研究者认为应该用初始拐点

37、（或突变点）的水平位置定为排驱压力排驱压力（Pd）：或称门槛压力、入口压力、进入压力。它是指孔隙系统中最大连通孔隙所对应的毛细管压力（就是沿着曲线的平坦部分作切线与纵轴相交的压力值），与之对应的是最大连通喉道半径（rd）。影响因素：排驱压力受孔喉类型及其配置关系的影响，进一步体现在孔渗的配置关系注意事项：注意排驱压力相应的平坦部分所占饱和度的百分数，用SAB的大小和曲线的斜度（角）角越小、 SAB段越大，则表示最大连通的孔隙喉道的集中程度越高，即孔喉的分选性越好，岩石的孔隙结构越均匀。7、饱和度中值毛细管压力与喉道半径中值 饱和度中值毛细管压力是指汞饱和度为50%时的汞注入压力,记为Pc50。

38、在进汞曲线上就是与饱和度50%的点对应的压力值。 排驱压力越高的岩样的饱和度中值毛细管压力也越高。这是岩石致密、孔喉较小、储渗条件变差的表现。8、碳酸盐岩片状喉道的毛细管压力及渗透率计算9、退汞曲线 储集层岩石样品的退汞量越大，在实际生产中其水驱油的效率越高，即是将有更高的采收率。WE=(Smax-Sr)/Smax*100% 式中WE-出效率，%；Smax-大注入汞饱和度；Sr-汞后样品内残余汞饱和度。沃德洛(1976)的研究结果说明汞退出效率与以下因素有关：(1)退出效率与岩石样品的孔隙率呈正相关关系，即孔隙率越高的样品其退出效率越高。(2)退出效率与岩样喉道中值呈正相关关系，喉道中值越大的

39、样品其退出效率越高。(3)退出效率与岩石样品的孔喉比呈负相关关系10、其它用途：最小非饱和的孔隙体积百分数(Smin)-小反映小孔喉占整个岩样孔隙体积的百分数，结合润湿性资料可以确定油层的最低束缚水饱和度平均毛管压力和“J”函数曲线-征整个油层的毛管压力特征，适用于非均质性较强的碳酸盐岩储层应用毛管压力曲线计算相渗透率压力与孔隙宽度应用毛管压力饱和度曲线确定岩样的孔隙喉道大小和分布(五)储层类型1、常用储层类型分类及特征碳酸盐岩中，孔隙型储集层多见于岩石结构比较粗的岩类中，其分布范围受沉积环境及成岩过程控制。裂缝型储集层多见于夹于陆源岩间的薄层碳酸盐岩或其他结构致密的碳酸盐岩中(在一些变质岩、

40、岩浆岩中亦可发育)。碳酸盐岩中最常见的复杂储集层是由孔隙和裂缝这两种单一介质复合而成的裂缝-孔隙型储集层和孔隙裂缝型储集层。裂缝型储集层和孔隙-裂缝型储集层中的流体主要是储存在岩石各种孔隙中但它们的渗流条件不相同。裂缝孔隙型储集层的特点就是它们的裂缝渗透率比孔隙渗透率明显的大。孔隙型储集层的裂缝渗透率值与孔隙透率值大致相近。2、储层类型实例孔隙型、裂缝-隙型、裂缝型四、碳酸盐岩储层评价概述储层评价是储层研究的重要内容和最终目的，它是对储层整体储渗能力优劣及其对流体产出贡献值大小的客观的、概括性的描述。不同类别的储层具有不同的储渗条件和微观孔隙结构，这将直接影响到储层岩石中流体的运移、聚集和分异

41、作用的进行，从而导致其含油气性存在明显差异，并最终体现为油气的产能差异。因此，准确储层评价已经成为油气藏描述的一项核心内容，它对于早期的油气勘探和后期的合理开发具有非常重要的指导意义和实用价值。1、储层评价的内容和要求不同（根据勘探开发的阶段性要求）储层评价分为：单井储层评价、区域储层评价、开发储层评价、储层敏感性评价2、碳酸盐岩储层评价的难点和存在问题 碳酸盐岩储层评价研究在我国已有几十年的历史，但其显著的非均质性、复杂的储集空间类型和微观孔喉结构特征仍然是严重制约储层评价“定量化”的瓶颈之一。 多元线性回归、聚类分析、模糊数学、层次分析法、主成分分析法、分形几何学理论等多种数学手段目前多用

42、于碎屑岩储层，在碳酸盐岩中应用极少，实际操作过程中，多以孔隙度作为碳酸盐岩储层评价的唯一标准，并不能真实反映不同类型储层对流体产出的贡献值，结果往往出现评价结果与实际产能状况严重不符的情况。3、原因分析 碳酸盐岩储层一般具有多样的储集空间类型和复杂的微观孔喉结构，这种多样性和复杂性是造成碳酸盐岩储层渗透率解释模型难以建立的主要原因； 成岩作用对碳酸盐岩储层的改造意义难以定量描述，如溶蚀量的准确界定、白云岩的形成机理和预测模型的厘定等； 碳酸盐岩储层中广为分布的微孔隙的定量研究目前尚处于朦胧阶段，如白云石晶间微孔隙的成因、分布模式及其对油气水分布的影响仍不清晰； 裂缝的静态描述与储层流体的动态演

43、化的结合仍不够紧密 3、发展趋势碳酸盐岩储层评价目前尚处于“定性半定量”阶段，这与我国碳酸盐岩中极为丰富的油气资源量十分不符，因此，碳酸盐岩储层的定量评价研究是油气储层地质学中一个有待突破的方向，逐步实现“定性与定量”、“宏观与微观”、“一般与具体”的三个结合是今后的发展方向 4、评价参数选取 宏观储集物性参数：孔隙度、渗透率、含水饱和度等； 微观孔隙结构特征参数：压汞测试的孔隙结构特征参数（排驱压力、饱和度中值压力、最小非饱和度孔隙体积、中值喉道半径、孔隙喉道均值、分选系数、不同喉道控制的孔隙体积百分数等），铸体薄片、扫描电镜、图像分析系统等手段测试的孔隙与喉道的类型、孔喉配置关系、孔喉配位

44、数及面孔率，以及成岩作用强度、次生孔隙发育程度150-152等； 储层沉积相和岩石学特征的定性定量参数：沉积微相、储集岩的厚度、岩性、颗粒含量及填隙物含量等； 地震和测井储层识别参数：绝对振幅、瞬时相位、声波、密度、自然伽玛、自然电位 根据实际情况尽量选取能够反映储层质量的多参数评价5、评价步骤 确定物性下限 评价参数选取和评价方法； 评价方案 单井评价综合评价 A.以定性评价为主 B.定量评价为主（开发阶段的储层建模）储层下限1、影响气藏工业产能的主要因素储层的物理性质、地层能量、天然气性质、气田开采技术以及气田所处的工业经济条件。就气藏本身而言，其产能主要受气层物理性质（孔隙度和渗透率等）

45、和含气性质的影响 2、储层下限的定义储层的孔隙度下限即储层有效厚度所要求的最低孔隙度值，当岩层孔隙度大于此值，则可划为有效储层，它是确定有效厚度、计算油气储量的核心 3、储层下限的分类科齐（，1980）指出储集岩的下限可分为三种： 1绝对下限 在客观地质条件下，从这个值开始岩石中可以储集油气。 2产出下限 在目前工艺技术水平下从这个值开始岩石中能够产出油气。 3工业下限 在当前技术经济及社会客观需求条件下，从这个值开始岩石中的油气值得开采。即产出具有工业价值。4、储层下限求取方法简述碳酸盐岩常用的物性下限储集岩（层）孔隙度、渗透率下限（转引包茨，1988）5、储层下限求取方法简述-以磨溪嘉二气

46、藏为例分析化验项目需求：常规物性水银注入法半渗透隔板法水膜厚度相渗产能模拟生产测井分层试油资料A、喉道下限的确定B、线性法确定-中值喉道半径B、线性法确定-微孔喉体积B、线性法确定-排驱压力法B、线性法确定-进汞饱和度法B、线性法确定-喉道半径与含水饱和度组合法6、下限综合确定C、产能模拟实验法 原理：在实验室条件下，利用岩心资料模拟井下地层条件，包括上覆压力、地层温度、地层压力和地层水饱和度等，分别建立不同的模拟生产压差做单向渗流模拟实验，以获得单向渗流速度，然后转换成径向流动条件下的单井日产气量，再根据工业气井生产标准，研究孔隙型储层（基质）产工业气的物性下限 仪器：XY-600全岩心产能

47、全模拟综合测试系统，该系统的最大优点是，准备好的岩心放入系统后，从束缚水的建立直到实验的最终结束都是由系统自动跟踪计量，由计算机处理完成，从而减小了实验过程中的不稳定或人为因素造成的实验误差。工业标准规范：产层埋藏深度在30004000m时，工业气井的生产标准为1104m3/d，因此，在本次实验中，将按照这一标准对本区嘉二段的岩心进行产能模拟。 7、下限检验方法：分层试油资料和生产测井资料评价方案1、分类评价方案简述-常用评价参数孔隙率和渗透率是评价储集岩时经常选用的两个参数对于孔隙率，Stout(1964)从孔隙结构和润湿性出发指出评价储层时应区分岩石的总孔隙率和可能为油、气进入的“有效孔隙

48、率”。Jodry(1972)指出物性相近的样品可以有极不相同的孔隙结构，而物性相差很大的样品也可能有相似的孔隙结构。微观孔喉结构的差异是造成嘉二1和嘉二2亚段巨大产能差别（可达一个数量级）的一个重要原因！毛管压力曲线缺点：需要大量的系统取芯和分析化验资料，操作成本太高综合分类方案2、分类评价方法实例以磨溪嘉二孔隙型储层为例目前碳酸盐岩储层分类评价研究表面上考虑了多种因素（缺乏可操着性），如储层的孔隙度、渗透率、孔隙结构参数等，但是在四川地区多年来的碳酸盐岩储层评价中，目前仅限于根据静态资料（主要是孔隙度）对储层的好坏优劣作出定量评价，其它孔隙结构及压汞特征参数仅作为参考指标。这种“一刀切”的方

49、法显然存在一定的缺陷，事实上，磨溪地区嘉二段发育多套不同成因的储层，其微观孔喉结构存在明显差异，这种差异造成了储层的孔隙度相当，但储集的有效性相差甚远的现象。储层评价的目的是能够指导生产，解释生产现象。 主成分分析法一种具有良好可操作性的复杂碳酸盐岩储层评价方法传统的碳酸盐岩储层评价方法，虽然表面上考虑了孔、渗、孔喉结构等因素，但在实际上往往采用单一孔隙度标准进行评价，无法真实反映不同储集段的储渗能力。我们提出利用实测的物性、压汞资料，采用主成分分析法，综合考虑上述多种因素，在对取心井段进行标定和评价的基础上，根据测井解释的孔渗数据，对所有未取心井进行分类评价。从而较为准确的反映储层的储渗能力

50、。主成分分析法计算流程图方差极大旋转因子载荷矩阵 三个主因子分别代表不同的地质意义：F1储集层的孔隙性；F2储集层的渗透性；F3储集的有效性。根据第一主因子与孔隙度的关系图，可将样品划分为四个样品集团，分别对应孔渗散点图上的四类储层。综合评价方案一、传统评价方案1、评价方案分类地质预测法 孔隙度结合储层有效厚度评价（储能系数） 多因素叠合概率法的区带评价（多图合一）地球物理法地质-地球物理综合计算法 五、碳酸盐岩储层的形成与演化碳酸盐岩成岩环境一、概述 碳酸盐岩成岩环境研究大致经历了四个阶段：萌芽阶段，大陆成岩环境研究阶段，海水成岩环境研究阶段及成岩环境理论模式建立和应用阶段1.萌芽阶段 现代

51、碳酸盐岩沉积研究始于40年代，50年代最活跃，波斯湾和巴哈马群岛是主要的研究场所。这个阶段的研究成果给人们以新的启示，促使他们冲破“时间”约束，从空间上来考虑碳酸盐岩成岩作用问题，由此开始了碳酸盐岩环境的研究。2.大陆成岩环境研究阶段 对海相碳酸盐岩在大陆条件下的成岩作用进行研究，找到了许多大气淡水有利于碳酸盐胶结作用的进行，大陆成岩环境的特征和标志也逐渐明确。3.海底成岩环境研究阶段 在研究大陆成岩环境特征的同时，一些研究者也注意到海底成岩作用的某些现象，但并未引起广泛重视。直到60年代末和70年代处，随着海洋地质研究的发展，海底研究方法、手段的改进，海底成岩环境研究才得以广泛开展。4.成岩

52、环境模式的建立和应用阶段 70年代以来，碳酸盐岩成岩环境研究进展很快，许多研究者相继讨论了各种成岩环境的特征及其在空间的分布规律，建立起了碳酸盐岩成岩环境的理论模式。同时，理论模式还被应用于解决实际问题，如碳酸盐岩成岩环境对油气储层的储集性能的影响，混合水白云石化的特征，分布规律及古地理意义.二、成岩环境划分-只根据成岩环境 海底成岩环境 指沉积物堆积过程中或堆积后，被上覆沉积物埋藏或暴露大气水作用之前，受海洋底层水影响所处的环境。特殊胶结物泥晶套、纤状胶结物。 大陆成岩环境 指碳酸盐沉积物脱离海底成岩环境，上升并暴露大气淡水作用条件所处的环境。 1大气渗流成岩环境其上部与大气圈接触，其下以潜

53、水面为界与大气潜流成岩环境相接。孔隙水是大气淡水，碳酸盐沉积物不饱和，文石质颗粒溶解产生铸模孔。特殊胶结物为新月型和重力胶结物。 2大气潜流成岩环境 指潜水面以下受大气水影响的环境。区域地下水环境（浅埋藏成岩环境） 指沉积物脱离大气或海水的影响，埋深不太大所处的环境。胶结物多为粗大的粒状方解石镶嵌晶体。 深埋藏成岩环境 指处于20008000ft之下，温度达到50100或者更高的环境。主要发生压溶、重结晶、胶结和交代作用等。二、成岩环境划分结合时间和水介质特征成岩阶段同生成岩早成岩晚成岩表生成岩 成岩环境成岩作用海底混合水大 气埋 藏渗流带潜流带浅埋藏深埋藏渗流带潜流带陈景山划分方案划分标准：

54、水介质的特征和成岩相对之间早晚优点：有利于阐明碳酸盐岩储层的动态形成、发育、演化，探寻碳酸盐岩储层 的根本成因、寻找切实可行的预测模型三、海底成岩环境-概述 下列的条件下对胶结作用最为适合：那里的沉积物是处在具有渗透性和孔隙性发育的地区；沉积物中水的流动达到最大，能够产生CO2的排气作用的高能环境；低的沉积作用或限制沉积作用比值或沉积运动的地区，以便沉积物-水界面暴露适当长的时间，在该时间间隔内有足够的孔隙水交换。生物活动强的地区，该地区骨架生物能够稳定和建立大的孔隙系统，并且生物活动能够影响部分CO2的压力；最后，表面水具有比正常海水CaCO3的饱和度高的地区。在浅的正常海水的条件下，对胶结

55、作用来说，必要的动力学因素明显地限制胶结作用程度和分布。 影响因素：海水的化学成分相对来说是较稳定的。但是即使如此，在海洋成岩作用的范围内，仍然存在着一个成岩作用可能变化的环境。这种变化取决于三个因素：一个是碳酸盐沉积位置上表面水的能量变化情况。这种能量变化将影响经过沉积物的成岩流体的流动和CO2的比值；另一个是相对温暖的表面水向下运动进入到相对海洋深处时，海水的温度利压力的变化；还有一个是海生动物和植物通过呼吸和光合作用产生的CO2的介入(Moore，1989)。 海洋水从上到下，CO2分压(含CO2多少)是变化的。温度由温变冷，压力由小变大。这种物理化学条件变化将使海洋水的饱和状态发生变化，为沉积物中成岩作用变化创造有利的条件。 沉积物堆积直到为上覆沉积物埋藏或者暴露在大气条件之前，所发生的变化，称为海底成岩作用变化。 海底环境条件下，成岩