石油地质学-第2章储盖层

储集层和盖层(reservoirandcaprock)储集层和盖层是一对性质相反,功能相对,在油气运移和聚集中具有重要作用的要素储集层是渗透层•孔隙大，渗透能力强，起输送和储集油气作用盖层是致密层•致密少孔，渗透能力差，起限制和遮挡油气运移的作用储油气层盖层储油气层盖层第三章储集层和盖层•第一节岩石的孔隙性和渗透性•第二节碎屑岩储集层•第三节碳酸盐岩储集层•第四节其它岩类储集层•第五节盖层•岩石的孔渗性是表征岩石储集性能的基本参数第一节岩石的孔隙性和渗透性孔隙性反映地层储存流体的能力渗透性反映流体在岩层内的流动能力一、孔隙性空隙：岩石中未被固体物质充填的空间：包括狭义的孔隙、洞穴、裂缝1.孔隙类型孔隙溶蚀孔、洞构造裂缝2、孔隙的成因分类原生孔隙次生孔隙孔原生次生洞缝原生次生次生①超毛细管孔隙：孔隙直径0.5mm，裂缝宽度0.25mm流体可在其中自由流动②毛细管孔隙：孔隙:0.5-0.0002mm，裂缝:0.25-0.0001mm，具有毛细管力的影响，流体不能自由流动③微毛细管孔隙：孔隙直径0.0002mm，裂缝0.0001mm通常压力下流体不能在其中流动3)孔隙按大小的分类2.孔隙度(porosity)总孔隙度：岩样中所有孔隙空间的体积之和（孔隙总体积)与岩样体积的比值有效孔隙度：岩样中互相连通的，流体能够通过的孔隙体积之和与岩样体积的比值或(%)孔隙度是衡量岩石孔隙发育程度的一个参数二、渗透性渗透性是指在一定的压力差下，岩石允许流体通过的能力。岩石渗透性与非参透性是相对的：渗透性岩石：非透性岩石：泥岩、盐岩、石膏1.渗透性在地层压力条件下，流体能较快地通过其连通孔隙的岩石。如：砾岩、砂岩、多孔石灰岩、白云岩2.渗透率(permeability)渗透率的单位是2m单位时间，单位截面积，单位压力降条件下的流量。SLP1P2SPPLQK21.t渗透率小于1x10-3um2则属于差储层不同储层渗透率差别很大；同一储层在不同方向上所表现的渗透率也是不同的1）绝对渗透率（absolutepermeability）：当岩石中只有单相流体存在，并且流体与岩石不发生任何的物理和化学反应，此时岩石对流体的渗透率称为绝对渗透率。2）相渗透率（phasepermeability)有效渗透率(effectivepermeability）当多相流体并存时，岩石对其中某一相流体的渗透率，称为岩石对该相流体的相渗透率，也称为有效渗透率几种渗透率的概念3)相对渗透率（relativepermeability）：有效渗透率与绝对渗透率的比值。Ko/K、Kg/K、Kw/K相对渗透率无单位①相对渗透率与绝对渗透率有关相对渗透率影响因素：②相对渗透率与流体性质有关③相对渗透率的大小与流体饱和度有关。只有流体的饱和度达到一定量时，才有相对渗透率。临界饱和度三、孔隙结构（poretexture）孔隙（pore）：岩石颗粒包围着的较大空间。喉道（throat）：连通较大孔隙空间之间的狭窄连通部分。孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系孔隙：控制储层储存流体的能力喉道：控制储层渗滤流体的能力孔隙结构（poretexture）一般是有效孔隙度越大，其渗透率越高，0.00.40.81.21.62.02.42.83.23.64.0Kg0510152025303540Oe(%)粉砂岩细砂岩粗-中粒砂岩四、孔隙度与渗透率的关系岩石的孔隙度与渗透率之间通常没有严格的函数关系碎屑岩储集层：砂岩、砂砾岩、砾岩、粉砂岩等。世界油气总储量的50%以上储存在碎屑岩储集层第二节碎屑岩储集层砾岩砂岩细砂岩我国90%以上的油气储层属于碎屑岩储层一、碎屑岩的储集空间类型孔隙（pore）：原生孔隙、次生孔隙洞（cavity）2mm多与表生淋滤作用有关缝（fracture）：原生、次生原生粒间孔隙铸模孔方解石胶结物被溶解，形成次生粒间溶孔平落二井须二段储层中的裂缝溶蚀裂缝孔隙二、影响碎屑岩储层储集空间发育的主要因素1)沉积相的影响原生孔隙：主要受沉积相的控制原生孔隙的破坏和次生孔隙形成：主要受成岩作用的控制2)成岩作用的影响1、沉积相对储层储集物性的控制沉积储层类型占探明储量百分比冲积扇砂砾岩体6%河流砂体（包括三角洲平原分流河道砂体）46%湖相三角洲砂体42%湖滩、湖坝砂体1.5%湖相浊积砂体4.5%我国不同沉积相的砂体探明储量比例沉积环境不仅决定储层孔隙度和渗透率的发育，而且决定储层厚度和储层的分布范围。沉积相是控制储集层孔隙发育和物性好坏最基本的因素(1)矿物成分(2)岩石结构：颗粒大小、分选程度、磨圆度、排列方式沉积相对碎屑岩储层物性的影响因素：不同沉积相水动力条件、物源供给条件不同(3)杂基含量储集物性好：三角洲、滨岸相较好：扇三角洲，水下扇、重力流中等：河流差：冲积扇150-1100-10500-100渗透率1015-1020-1520孔隙度(%)河流－冲积扇游动性滨浅湖三角洲分流河道、扇三角洲大型河流三角洲、滨浅湖沉积相ⅣⅢⅡⅠ储层类型松辽盆地白垩系储层类型及物性2．成岩后生作用对储集空间的影响成岩作用对碎屑岩储层储集空间的作用具有多重性，一些作用是导致孔渗性变差，而有些作用则能新生孔隙，形成次生孔隙。破坏或消灭砂岩孔隙的主要成岩后生作用：压实作用胶结作用溶解作用裂缝化作用新生孔隙的成岩后生作用（1）压实作用颗粒间点接触为主颗粒间线接触为主颗粒间凹凸接触为主颗粒间缝合线接触Φ：孔隙度，%；Φ0：原始孔隙度，%；D：埋深，m；c：与压实速率、沉积物粒度等有关的常数。岩石的孔隙度随埋深的加大呈指数形式的下降埋藏越深，孔隙度和渗透率越小急剧压实稳定压实压实影响小压实作用对孔隙的影响Φ＝Φ0ｅ-cD（2）胶结作用①岩性：质纯，杂基少、成分和结构成熟度高的砂岩影响大②胶结物的含量③胶结物的成分：硅质和钙质胶结的砂岩孔渗性较差泥质胶结的砂岩孔渗性较好。丝状伊利石搭桥石英次生加大连晶方解石胶结方解石石英（3）溶解作用可以形成次生孔隙可发生于地层内环境近地表环境①有机酸和二氧化碳酸性水的溶解作用有机酸来源于有机质生烃中成岩期晚成岩期碳酸盐岩矿物的分解②表生淋滤作用古地表附近，大气淡水的溶解小结：影响碎屑岩储集空间发育的因素沉积相类型和砂体的成因成岩后生作用的类型及强弱碳酸盐岩油气田往往储量大，单井产能高。世界最大油田沙特阿拉伯的加瓦尔油田，产自碳酸盐岩，可采储量104.7亿吨。世界上的8口万吨井都产自碳酸盐岩储层，我国任丘、四川盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地第三节碳酸盐岩储集层石灰岩储集层白云岩储集层主要包括：一、碳酸盐岩储集空间类型原生孔隙溶蚀孔隙裂缝第三节碳酸盐岩储集层有孔虫内的粒内孔隙鲕粒碳酸盐岩的粒间孔隙鲕粒铸模孔隙晶间溶孔古淋溶风化壳溶蚀孔洞网状构造缝一、碳酸盐岩储集空间类型①孔隙型储集层②溶蚀型储集层③裂缝型储集层④复合型储集层第三节碳酸盐岩储集层碳酸盐岩储层按孔隙类型的分类1、沉积环境和岩石类型2、成岩后生作用3、裂缝化程度二、影响碳酸盐岩储集性能的主要因素1、岩石类型、沉积相的影响1）岩石类型鲕粒灰岩、生物碎屑灰岩、砂屑灰岩粒间孔隙生物灰岩等粒内孔隙生物礁灰岩生物格架孔砂糖状白云岩等晶间孔隙2）沉积环境滨浅海环境、台地、堤岛环境、局部隆起等高能环境有利2、成岩后生作用的影响碳酸盐岩成岩早、成岩快，原生孔隙保存的少不同成岩作用对碳酸盐岩孔隙的形成或减少有不同的作用a.压实作用对碳酸岩孔隙影响很小b.胶结作用（空隙减小）c.白云岩化作用（空隙增加）d.重结晶作用（颗粒增大，空隙变大）e.去白云岩化（形成次生石灰岩，空隙增加）f.溶蚀作用(空隙增大)g.深埋岩溶作用（形成次生孔隙）溶蚀作用与溶洞的形成1）溶蚀作用：指地表水和地下水对可溶性岩石的破坏和改造过程。包括溶解、淋滤和岩溶作用溶解作用：地表水或地下水对碳酸盐岩的化学溶解淋滤作用：是可溶物质被溶解并伴有被溶物渗流而被带出的一种作用岩溶作用：岩溶作用是一系列地质作用的综合，如溶解、淋滤、侵蚀、崩塌、搬运等①发生在表生环境，与大气淡水的渗流和潜流有关2）溶蚀孔洞发育特点地下水渗流带：位于潜水面以上，以垂直渗流为主；形成垂直分布的孔洞为主，在地壳上升时期发育地下水潜流带：位于潜水面以下，以水平潜流为主；形成水平管线状孔洞为主，在地壳稳定时期发育②溶蚀孔洞的分布及其发育的多层性和多期性溶蚀孔洞发育带主要分布在不整合面以下，厚度可达100-200m一个不整合面可以发育多期(多层)岩溶带③影响碳酸盐岩溶洞形成的因素碳酸盐岩的溶解度•其成分的Ca/Mg比值（成正比）•其中所含粘土的数量（成反比）•颗粒大小。（颗粒小，溶解度低）地下水的溶解能力是由地下水的性质和运动状态决定的•CO2含量•动水条件容易溶解•地下水的温度地貌、气候和构造的影响决定于岩石本身的溶解度和地下水的溶解能力。•河谷和海、湖岸附近地区•温暖潮湿地区•不整合古风化壳地带•在断层发育地区•易产生构造裂缝的构造部位3.裂缝发育程度裂缝是碳酸盐岩储层的重要储集空间（1）裂缝的类型成岩裂缝、压溶裂缝、溶蚀裂缝等构造裂缝、（2）构造裂缝发育的影响因素①岩性的影响白云岩→白云质灰岩→石灰岩→泥灰岩→盐岩、石膏②层厚的影响③局部构造因素的影响薄层比厚层裂缝发育地层具有最大曲率的地方易形成裂缝轴部、端部、翼部、挠曲部位④断层附近裂缝发育小结：碳酸盐岩储集空间发育的影响因素岩石类型、沉积环境成岩作用的类型和强弱裂缝的发育程度一、岩浆岩储集层二、变质岩储集层三、泥质岩储集层第四节其它岩类储集层一、岩浆岩储层包括火山喷发岩和岩浆侵入岩火山岩已经成为重要的油气勘探对象。国内较著名的火成岩油气藏有准噶尔盆地克拉玛依玄武岩油气藏，二连盆地阿北安山岩油气藏，渤海湾盆地辽河东部凹陷欧里坨子、黄沙坨粗面岩油气藏，黄骅坳陷风化店粗面英安岩油藏，济阳坳陷的商741、罗151辉绿岩油气藏，四川盆地川西周公山玄武岩气藏等.火山岩存在一定数量的原生孔，多数岩浆岩储层的形成与构造裂缝和风化溶蚀作用有关，松辽盆地徐家围子深层火山岩气田，探明储量上千亿方。徐家围子断陷2006年勘探成果图Discoveredtheworld’slargestvolcanicreservoirgasfieldintheSongliaobasinin2002,withprovengasreserveof101.8bcm徐深6--徐深1井气藏剖面图徐深1徐深6芳深701火山岩的岩相类型与储集性能岩相类型侵出相喷溢相爆发相火山通道相外带亚相中带亚相内带亚相上部亚相中部亚相下部亚相热碎屑流亚相热基浪亚相空落亚相隐爆角砾岩亚相次火山岩亚相火山颈亚相火山-沉积相凝灰岩夹煤沉积再搬运火山碎屑沉积岩含外碎屑火山碎屑沉积VolcanicrockfaciesModel火山岩岩相面孔率统计表相亚相孔隙组合类型面孔率(%)孔隙(%)裂缝(%)空落亚相火山碎屑岩的粒间孔、火山角砾岩的基质收缩缝、角砾内原有的孔隙类型及后期的构造裂缝2.630.512.12热基浪亚相粒间孔、斑晶溶蚀孔、基质内溶蚀孔及后期的构造裂缝4.531.323.21爆发相热碎屑流亚相基质收缩缝、斑晶溶蚀孔7.016.420.59上部亚相原生气孔、杏仁体内孔、石泡空腔孔、斑晶溶蚀孔、基质内溶孔及后生的构造裂缝12.919.793.12中部亚相流纹理层间孔隙和构造裂缝4.261.722.54喷溢相下部亚相次生构造裂缝，另有少量的斑晶溶孔4.730.484.25内带亚相原生节理缝（珍珠结构、枕状结构的环带状或柱状节理缝）和珍珠岩球或珍珠岩枕之间的松散堆积物间的孔隙15.2610.924.34中带亚相构造裂缝3.931.382.55侵出相外带亚相基质收缩缝、变形流纹理层间孔隙、捕虏的角砾或岩块原有的内部孔隙及后期的构造裂缝0.950.420.53火山颈亚相火山碎屑岩的粒间孔、基质收缩缝及后期的构造裂缝9.140.420.53次火山岩亚相斑晶溶蚀孔及构造裂缝0.850.410.44火山通道相隐爆角砾熔岩亚相裂缝14.120.9713.