4第四章储层和盖层.

石油与天然气地质学第四章储层和盖层《石油与天然气地质学》任课人张瀛手机：[phone]（联通）QQ：1326543802石油与天然气地质学第四章储层和盖层•第1节储集层(Reservoir)•一、储集层概述•二、碎屑岩储层(ClasticReservoirRocks)•三、碳酸盐储层(CarbonateReservoirRocks)•四、碎屑岩储层与碳酸盐储层的差异•五、其它储层(OthersReservoirRocks)石油与天然气地质学第四章储层和盖层•储层研究的内容——储层的物性、储层的分布、储层的改造等•储层的研究方法——直接观察法、实验法、生产动态法、地球物理法•应明白的基本问题•储层的概念（ConceptsofReservoirRocks）及基本特征•储层的孔隙性和渗透性（PorosityandPermeabilityofReservoirRocks）•储层的主要类型(TypesofReservoirRocks)（岩石类型和储层空间类型）•储层发育的有利相带•控制储层孔渗的主要因素（FactorsControllingPorosityandPermeability）•碎屑岩(ClasticRocks)和碳酸盐岩(Carbonatite)储层有何异同•储层发育的有利时期（沉积旋回上的时期）石油与天然气地质学第四章储层和盖层•一、储集层概述•储集层的基本特征是具孔隙性和渗透性，其孔隙渗透性的好坏、分布规律是控制地下油气分布状况、油气储量及产量的主要因素。•(一)、储集层的孔隙性•绝对孔隙度(AbsolutePorosity)：岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积的比值。是衡量岩石孔隙的发育程度。按岩石孔隙大小，有超毛细管孔隙、毛细管孔隙和微毛细管孔隙三类。•1.超毛细管孔隙：直径0.5mm，相应裂缝宽度0.25mm，液体在重力作用下自由流动。•2.毛细管孔隙：直径0.5～0.0002mm，裂缝宽度0.25～0.0001mm，由于毛细管力的作用，液体不能自由流动。•3.微毛细管孔隙：直径0.0002mm，裂缝宽度0.0001mm，液体在非常高的剩余流体压力梯度下流动。•有效孔隙度(EffectivePorosity)：指彼此连通的，且在一般压力条件下，可以允许液体在其中流动的超毛细管孔隙和毛细管孔隙体积之和与岩石总体积的比值。石油与天然气地质学第四章储层和盖层石油与天然气地质学第四章储层和盖层•(二）、渗透性（Permeability）•渗透性：指在一定的压差下，岩石允许流体通过其连通孔隙的性质。对于储集层而言，指在地层压力条件下，流体的流动能力。其大小遵循达西定律。•K即为岩石的渗透率，国际单位为μm2。•常用单位是10-3μm2•绝对渗透率（Absolutepermeability）：单相液体充满岩石孔隙，液体不与岩石发生任何物理化学反应，测得的渗透率称为绝对渗透率。石油与天然气地质学第四章储层和盖层•有效渗透率（Effectivepermeability）：储集层中有多相流体共存时，岩石对每一单相流体的渗透率称该相流体的有效渗透率。油气水分别用Ko、Kg、Kw表示。•相对渗透率（Relativepermeability）：对每一相流体局部饱和时的有效渗透率与全部饱和时的绝对渗透率之比值，称为该相流体的相对渗透率。•油气水分别表示为Ko/K、Kg/K、Kw/K。相对渗透率变化范围在：0～1之间。•某相有效渗透率的大小与该相流体的饱和度（流体体积与孔隙体积之比）成正相关系。饱和度增加，其有效渗透率和相对渗透率均增加，直到全部为某一相流体饱和，其有效渗透率等于绝对渗透率，即相对渗透率等于1为止。石油与天然气地质学第四章储层和盖层石油与天然气地质学第四章储层和盖层石油与天然气地质学第四章储层和盖层•孔隙度与渗透率之间的关系•储集层的孔隙度与渗透率之间没有严格的函数关系，一般情况下渗透率随有效孔隙度的增大而增大，但亦不是无限的，而且也要视岩性不同而不同。•碎屑岩储集层：渗透率与总孔隙度之间没有明显的关系，与有效孔隙度有很好的正相关关系（菲希特鲍尔对砂岩大量统计得出）。渗透率的变化幅度要比孔隙度的变化幅度大很多。•碳酸盐岩储集层：孔隙度与渗透率无明显的关系。孔隙大小主要影响其孔隙容积。因为碳酸盐岩储集空间的分布与岩石结构特征之间的关系变化很大，不一定以原生孔隙为主，有时可以是次生孔隙占主要。石油与天然气地质学第四章储层和盖层石油与天然气地质学第四章储层和盖层石油与天然气地质学第四章储层和盖层•(三)、储集层的孔隙结构•1.概念•孔隙结构：指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布以及相互关系。•孔隙：是孔隙系统中的膨大部分。决定了孔隙度大小。•喉道：是孔隙系统中的细小部分。决定了储集层储集能力和渗透特征。•2.研究方法•①孔隙铸体薄片:把岩石切片，孔隙注入红颜色的胶体，作成薄片,在镜下观察其孔隙及喉道的类型、形状、大小等特征。•②扫描电镜:放大倍数增大•③压汞曲线法石油与天然气地质学第四章储层和盖层•（四）、流体饱和度（FluidSaturation)•流体饱和度：油、气、水在储集岩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。在油藏中的油、水分布反映出毛细管压力同油、水两相压力差相平衡的结果，在油藏的不同高度上的油、水饱和度是变化的。石油与天然气地质学第四章储层和盖层二、碎屑岩储集层（(ClasticReservoirRocks)碎屑岩储集层的岩类包括：砾岩，含砾砂岩，中、粗砂岩，细砂岩及粉砂岩，其中物性最好的是中-细砂岩和粗粉砂岩。•（一）、碎屑岩储集层的孔隙类型（TypesofPorosity）•传统的观念认为砂岩储集层的孔隙类型以原生的粒间孔隙(Primaryporosity)为主，只有很小一部分是次生的，并且都把次生孔隙（除了裂缝以外）解释为是地层出露地表时大气水淋滤的结果。直到1979年，自从施密特麦克唐纳（Schmidt）发表了“砂岩成岩过程中的次生孔隙(Secondaryporosity)”之后。人们对次生孔隙的概念、类型、识别标志、形成机制及意义才有了较明确的认识。石油与天然气地质学第四章储层和盖层石油与天然气地质学第四章储层和盖层(二)、影响碎屑岩储集层（砂岩）储集性的因素(FactorscontrollingtheporosityandpermeabilityofClasticReservoirRocks)•1.沉积作用(Sedimenation)对砂岩储层原生孔隙发育的影响•(1)矿物成分(MineralComposition)对原生孔隙的影响•(2)岩石结构(ConstructionofRocks)对原生孔隙的影响:包括大小、分选、磨圆、排列方式。•(3)杂基(MannerofPacking)含量对原生孔隙的影响石油与天然气地质学第四章储层和盖层石油与天然气地质学第四章储层和盖层•2.成岩后生作用对砂岩储层物性的影响•压实作用：包括早期的机械压实和晚期的化学压溶作用。压实作用结果使原生孔隙度降低。•胶结作用：胶结物的含量、成份、类型对储集性有影响。含量高，粒间孔隙被充填，减少原生孔隙，连通性变差，物性变差。泥质、钙-泥质胶结的岩石较松，物性较好；纯钙质、硅质或铁质胶结的岩石致密，物性差。胶结类型由接触式→孔隙式→基底式物性逐渐变差。•溶解作用：粗粒、孔隙水多或含有有机酸的砂岩，能溶解孔喉中的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐，改善储层物性。•交代作用和重结晶作用：物性的改变要视被交代物和重结晶结果而定。•(三)、碎屑岩储集层的形成环境及分布•碎屑岩储集层的形成和分布，受古沉积条件及古构造条件的控制石油与天然气地质学第四章储层和盖层冲积扇（Alluvialfan)砂砾岩体河流砂岩体(RiversSandstone)石油与天然气地质学第四章储层和盖层三角洲砂岩体(DeltaicSandstone)湖泊砂岩体(LakesSandstone)滨海砂岩体（CoastalSandstone)风成砂岩体(AeolianSandstone)石油与天然气地质学第四章储层和盖层•影响碎屑岩孔隙发育的主要因素？石油与天然气地质学第四章储层和盖层•三、碳酸盐岩储集层(CarbonateReservoirs)•碳酸盐岩储集层中发现的油气储量已接近世界油气储量的一半，产量则已达总产量的60%以上。碳酸盐岩储集层的类型很多，岩性以粒屑灰岩、生物骨架灰岩和白云岩为主。•（一）碳酸盐岩储集层的孔隙类型•1.原生孔隙•1）粒间孔隙•多存在于粒屑灰岩，特征与砂岩的相似，不同之处是，易受成岩后生作用的改变，常具有较高的孔隙度。•另外，有的由较大的生物壳体、碎片或其它颗粒遮蔽之下形成的孔隙，称遮蔽孔隙，也属粒间孔隙。•2）粒内孔隙•是颗粒内部的孔隙，沉积前颗粒在生长过程中形成的，有两种：•生物体腔孔隙：生物死亡之后生物体内的软体腐烂分解，体腔内未被灰泥充填或部分充填而保留下来的空间。多存在于生物灰岩，孔隙度很高，但必须有粒间或其它孔隙使它相通才有效。•鲕内孔隙：原始鲕的核心为气泡而形成。•3）生物骨架孔隙4）生物钻空孔隙5）鸟眼孔隙石油与天然气地质学第四章储层和盖层石油与天然气地质学第四章储层和盖层•2.次生孔隙•1)晶间孔隙2)角砾孔隙3)溶蚀孔隙4)裂缝•裂缝(Fissure)•依成因可分为：①构造裂缝：边缘平直，延伸远，成组出现，具有明显的方向性、穿层。②非构造裂缝：包括成岩裂缝：压实、失水收缩、重结晶而形成。不穿层，平行层面，裂缝面弯曲，形状不规则，延伸短。风化裂缝：地表水淋滤和地下水渗滤溶蚀改造形成。大小不均，形态奇特，边缘具明显的氧化晕圈。压溶裂缝：压溶作用，选择性溶解而形成的头盖骨接缝似的缝合线。•构造裂缝发育的影响因素？溶蚀孔隙发育的影响因素？石油与天然气地质学第四章储层和盖层石油与天然气地质学第四章储层和盖层(二)、碳酸盐岩储集层的类型根据碳酸盐岩储集层储集空间的类型来划分，可将储集层类型分为：1.孔隙型储集层（包括孔隙-裂缝性）岩性：主要为颗粒石灰岩：鲕粒、碎屑、生物碎屑、粒晶灰岩及白云岩等。储集空间：原生和次生的粒间、粒内、晶间孔隙发育；裂缝次之。2.溶蚀型储集层储集空间：以溶蚀孔隙、洞，连成一个洞穴系统。分布：不整合面及大断裂带附近。特别是古风化壳、古岩溶3.裂缝型储集层岩性：主要为白云岩、白云岩化灰岩。储集空间：裂缝为主，尤其纵横交错构成的裂缝网。其特征是：岩性测定其物性极低，与油气实际产能不适应4.复合型储集层储集空间：孔、洞、缝同时或出现两种。有利于形成储量大、产量高的大型油气田。石油与天然气地质学第四章储层和盖层•(三)、影响碳酸盐岩储集层的因素•1.孔隙型储集层发育的影响因素•孔隙型储集层储集空间多以原生粒间-晶间孔隙为主，影响其发育的因素取决于原来岩石的沉积特征（沉积环境），即类似于碎屑岩储集层，其孔隙度、渗透率大小与粒度、分选、磨圆、杂基含量以及造礁生物发育程度。•分布：孔隙型储集层其物性受沉积环境的控制，因此，在高能环境或有利生物礁形成的环境，能形成好的粒间-晶间孔隙，是此类储集层分布的主要相带。平面上主要分布在台地前缘斜坡相、浅滩相、盆地边缘生物礁相、潮坪相；剖面上储集层处于两次海进之间的海退层序，其下海进的细粒碳酸盐岩作为生油层，其上海进的细粒碳酸盐岩作为生油层和盖层。石油与天然气地质学第四章储层和盖层•2.溶蚀型储集层发育的影响因素•碳酸盐岩溶解度:其它条件相同时，成分越纯正，易溶，溶解度从大到小是石灰岩白云岩泥灰岩（即与Ca/mg比成正比）；从结构构造来看，粗晶、厚层石灰岩比细晶、薄层灰岩易溶。地下水的溶蚀能力：取决于地下水的PH值、CO2含量、SO42-含量、温度、压力。•水中含CO2及有机酸时，水呈酸性，PH值下降，碳酸盐岩溶解度增大。•水中CaSO4含量增加时，白云岩溶解度增加，而方解石的溶解度下降，所以富含SO42-的地区，白云岩中的溶孔比石灰岩更为发育。•温度、压力的影响是：开放体系中，温度升高导致CO2释放，压力降低，PH值增加，使碳酸