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石油地质学--研究所版 第3章储集层与盖层

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石油与天然气地质学 储集层和盖层

石油与天然气地质学 储集层和盖层

缝）原生孔隙 沉积颗粒间：粒间孔、晶间孔等等
（2）次生孔隙 ①溶蚀、淋滤作用： 溶蚀孔、洞
②构造作用：构造裂缝
孔隙按大小的分类
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，
盖层
储油气层
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
基本概念
储集岩与储层
1．储集岩： 具有孔隙空间并能储渗流体的岩石。 2．储层：凡是能够储存和渗滤流体的岩层（reservoir rock）。（ 但不一定含有油气） 3．含油气层 ：储集层中储集了一定数量的石油或天然气， 称含油气层（oil-bearing rock）。 4．产层（pay） ：已经开采的具有工业价值的含油气层。
当单相液体呈层状流通过孔隙性介质时，在单位时间内
通过岩石截面积的流量与岩样两端的压力差和截面积成正比，
而与液体通过岩石的长度和液体的粘度成反比。
几种渗透率的概念
1）绝对渗透率（absolute permeability）：
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。
100 %
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
e
Ve Vr
100 %
3、有效孔隙度的评价指标
特高孔隙度
Фe≥30％
高孔隙度
25％≤Фe＜30％
中孔隙度
15％≤Фe＜25％

第三章 储集层和盖层

第三章 储集层和盖层
一般地，次生孔隙以裂缝和溶蚀孔隙为主。
(5)按孔隙直径大小分: 三类
1）超毛细管孔隙：管形孔径>500μ m，裂缝宽度>250μ m，在 自然条件（即重力作用）下，流体在其中可以自由流动， 服从达西直线渗流定律。 2）毛细管孔隙：管形孔径为500~0.2μ m，裂缝宽度 250~0.1μ m，流体不能在其中自由流动，只有在外力作用 下，流体才能在其中流动。 3）微毛细管孔隙：管形孔径<0.2μ m，裂缝宽度<0.1μ m。在 通常条件下，流体不能流动。
基质：随碎屑颗粒同时沉积的粘土级（d<μ ）颗粒（也叫 杂集）。
受沉积期水动力条件控制：水动力较强时，基质不易沉淀 下来，岩石中基质含量少。 基质含量与砂岩物性的关系
基质含量（%）
基质含量越高，物性越差。
主要黏土矿物
（二）碎屑岩沉积环境对物性的影响
碎屑岩储集层多分布在陆相沉积环境，从剥蚀区开始
b)粒内溶孔: 矿物颗粒内可溶性矿物被溶解所留下的孔隙;
c) 印模孔隙: 矿物颗粒被全部溶解掉，留下与原颗粒大小、 形状完全一致的孔隙。
(4)根据成因分: 原生孔隙和次生孔隙;
原生孔隙：岩石中至今保存下来的、在沉积期形成或业已 存在的孔隙。 一般地，原生孔隙以粒间孔隙为主。
次生孔隙：形成于沉积期后﹙包括成岩后生期、表生期﹚ 的一切孔隙。
的冲积扇环境到深湖中的浊积扇，不同沉积环境中发育的
不同储集砂体，其物性差别较大。
砂岩体：是指在一定的地质时期，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
公式说明，理论上，孔隙度与颗粒大小无关。
颗粒粒度大小和分选性相关：
二者常密切联系：都取决于沉积介质的能量条件和搬运距离 -随着搬运距离加长，粒度变细、分选变好 -沉积介质的强烈扰动有助于提高分选性 当岩石中矿物颗粒大小不等，粒度对物性有较大影响。一般 地，随粒径加大，总孔隙度减小，而渗透率则增大。

石油地质学第3章

石油地质学第3章

§1油气盖层及 其封闭机理
三、封闭性影响因素
2、岩石的韧性强弱影响裂隙形成： 同时岩石的韧性强弱也会对盖层封闭性造成影响，其 本质是通过影响断裂与裂缝形成的难易程度来间接控 制盖层封闭性。一般来说，韧性岩层要比脆性岩层更 容易产生断裂和裂缝，可见韧性的强弱对盖层封堵油 气非常重要。
§1油气盖层及 其封闭机理
一、盖层的定义及类型
局部盖层只控制油气的局部分布格局，不利于 形成大面积的油气分布，油气保存条件较差。 局部盖层的形成与分布受控于盆地的沉积旋回 性，与生油岩相的配合可有效控制盆地内烃类 的相态和储量分布。
§1盖层类型及 其封闭机理
一、盖层的定义及类型
根据盖层的岩石特征可以分为泥页岩类、蒸发岩类和 致密灰岩类。常见的盖层主要有泥页岩类、蒸发岩类， 如泥岩、页岩、石膏、硬石膏、盐岩、含膏或含盐的 软泥岩与泥岩。致密碳酸盐岩、致密砂岩类盖层相对 较少，也有一些特殊盖层，如铝土岩盖层、冰成盖层、 煤层、侵入岩体和喷出岩体等。
§1油气盖层及 其封闭机理
二、盖层封闭油气的机制
3）其他特殊封闭机理
当早期油藏发生了破坏，或油气向地表运移过程中， 在储层上方由于氧化或降解作用形成沥青，从而对下 伏储层中油气形成封闭。如加利福尼亚州圣华金河谷 Coalinga东部油田的Temblor砂岩油藏，产油砂岩层 从上倾方向到露头的短距离范围内充满了沥青，从而 形成有效的沥青封盖聚集。
§1油气盖层及 其封闭机理
四、盖层的分级评价
表3-2 盖层的分级标准
分类 1
分类 2
级别 封闭的油柱高度/m 级别
特征
A
>300
最好
没有来自油藏的烃类渗入
B
150~300

石油地质学课件——第三章 储集层和盖层

石油地质学课件——第三章 储集层和盖层

孔喉越粗；平坦段越长，说明孔喉的百分含量越大。
孔隙结构定量评价
③饱和度中值压力：非润湿 相饱和度为50%时对应的毛细管 压力（Pc50%），与之对应的喉 道半径称为饱和度中值喉道半径 (r50）。Pc50%越低，r50越大， 则孔隙结构好。
④最小非饱和的孔隙体积百 分数（Smin%）：当注入汞的压 力达到仪器的最高压力时，仍没 有被汞侵入的孔隙体积百分数。 一般将小于0.04μm的孔隙称为 束缚孔隙。束缚孔隙含量愈大， 储集层渗透性能越差。
Pt=Vp/Vt*100% 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。 有效孔隙度：指彼此连通的， 且在一般压力条件下，可以允许 根据孔隙度的大小可将砂岩储集层进行分级 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。
Pe=Ve/Vt*100%
(一) 岩石孔隙大小分类
渗透率与孔隙度的关系图
孔隙度与渗透率之间的关系
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的。
渗透率与孔隙度的关系图
五、流体饱和度
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。
岩石结构对原生孔隙的影响
分选：粒度中值一定时：分选差的岩石，小颗粒充填大孔隙， 使孔隙度、渗透率降低；分选好的岩石，孔渗增高。孔隙度、渗 透率随着分选系数趋于1而增加，分选系数So<2时，各种粒径的砂 岩孔隙度、渗透率都随So增大而降低；分选系数So>2时，中细粒 砂岩，孔隙度随So增大而缓慢下降；粗粒和极细粒砂岩，So增加 时，孔隙度基本不变。

石油地质学第3章储层和盖层

石油地质学第3章储层和盖层

形状，规模可大可小。
河流相
2．三角洲砂岩体 三角洲平原：分 流河道砂岩体；
三角洲前缘：水
下分流河道、河口坝、 远坝、前缘席状砂等 砂岩体； 前三角洲：以泥
岩为主。
3．海岸砂岩体 主要有海 滩砂、砂坝、 堤岛、风成砂 丘等砂岩体，
一般呈带状或
串珠状沿岸线
分布，分选好。
4．浊积砂岩体 平面呈扇形，成因有海底扇、深海扇、湖底 扇等。扇中部分一般有分选较好的砂质沉积，可 构成良好储层。
岩石中的孔隙 （红色）
一．孔隙性
储集层中的孔隙： Vp 总孔隙度/绝对孔隙度（φ t）： t 100 % Vt 孔隙通常可分为三类： ① 超毛细管孔隙（d＞500m） 连通孔隙/有效孔隙 ② 毛细管孔隙（500～ 2 m） ③ 微毛细管孔隙（d＜2 m）
有效孔隙度 （φ e）：
评价指标：
1、排驱压力（Pd） 2、饱和度中值压 力（Pc50） 3、最小非饱和的 孔隙体积百分数 （Smin%） 4、孔喉半径集中 范围和频数
我国部分油区砂岩储集层的物性特征
地区 层系 孔隙度 ％ 20 —30 20 —25 17 —20 10 —17 20 —30 10 —20 16 —23 7 —16 渗透率 毫达西 100 —300 30 —100 10 —30 0.5 —10 20 —400 0.3 —20 60 —1000 0.3 —40 排驱压力( 汞) 大气压 0.1—1.5 1—4 4—8 10—20 0.2 —4 3—15 0.2 —1 2—7 7—10 5—9 ＜0.1 —5 9—14 15—45 1—5 9 —15 15 —25 15 —25 ＜0.1 0.1—5 5 —300 2 —500 ＞20 3—30 ＜l 一 4 0.2 —6 饱和度中值 毛管压力 ( 汞)大气压 0.7—3 3 —10 0 —80 ＞100 1—6 6 —40 1—6 15 —50 30 —50 40 —90 ＞100 ＞70 10 一＞50 8 —20 2 —25 如裂缝发 育可产气 无自然产能 中 中一高 晶间孔 杂基内微孔隙 杂基内微孔隙、拉间孔 粒间孔、杂基内微孔隙 产微气 晶间孔 高 中 中一低 低 中 低 中 无自然产能 粒间孔隙 充填未满孔、胶结物晶间 孔，粒间孔、构造裂缝 充填未满孔、杂基内微孔隙 杂基内微孔隙、晶间隙 粒间孔、溶蚀孔隙 杂基内微孔隙 粒间孔、杂基内微孔隙 杂基内微孔隙 产能 主要孔隙类型

储层和盖层

储层和盖层

Q k F P
L
k QL
F P
渗透率的单位： •SI制：μm2 •CGS制：达西(D)和毫达西(mD) •换算关系为：
1mD=987×10-6μm2=0.987×10-3μm2。
根据渗透率大小可将石油储集层分为6级：
级别 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Ⅳ级 Ⅴ级
Ⅵ级
渗透率（mD） ＞1000
1000－100 100－50 50－10 10－1 ＜1
砂岩孔隙度（％） ＞20
15－20 10－15 5－10
＜5
评价等级 很好 好 中等 差
无价值
二．渗透性
•岩石的渗透性是指在一定压力差下，岩石允许流 体通过的能力。
•岩石渗透性的好坏用渗透率表示。 •当单相流体通过孔隙介质并沿孔隙通道呈层状流 动时，服从达西直线渗透定律(H. Darcy,1856)：
（1－0.3）
渗透性评价 极好 好 中等
一般低渗 特低渗 超低渗
（可开发）
•绝对渗透率—单相流体 •有效渗透率/相渗透率—两相以上流体
ko、kg、kw •相对渗透率：kro、krg、krw
kro
ko k
•kro = 0～1。
•有效渗透率和相对渗透率取决于：岩石性质（润湿 性）、流体性质（可吸附性、黏度）及其数量比例 （饱和度）。
➢储层之所以能够储集油气，是因具备了两个特征： 孔隙性——直接决定岩层储集油气的数量； 渗透性——控制了储层内所含油气的产能。
➢决定孔、渗性好坏的根本因素是岩石的孔隙结构。
岩石中的各类孔隙 （红色部分）
1-分选良好、排列疏松的砂； 2-分选良好、排列紧密的砂； 3-分选不良，含泥、砂的砾石； 4-经过部分胶结的砂岩； 5-具结构性孔隙的黏土； 6-经过压实的黏土； 7-发育裂隙的岩石； 8-具有溶隙和溶穴的可溶岩石。

石油地质学第3章储集层与盖层

石油地质学第3章储集层与盖层
砂岩储集性能
物源
沉积环境
沉积后作用
碎屑颗粒成分
结构
第二节 碎屑岩储集层
1、物源及沉积环境
受物源和沉积环境控制的因素主要包括：碎屑颗粒的矿物成分、碎 屑颗粒的粒度与分选、碎屑颗粒的排列方式与圆球度、基质含量
1）碎屑颗粒的矿物成分 碎屑颗粒的构成：石英、长石、云母、重矿物、岩屑 （ 石英＋长石 >95% ) • 耐风化性: 石英 > 长石 • 亲水/亲油性: 长石 > 石英
“正常情况” “煤”
孔隙结构的主要变量
（据Wardlaw，1990）
（a）孔隙形状
（b）孔－喉连通性
（c）不相关的孔－喉结构 （d）相关的孔－喉结构
（e）空间无序的孔隙结构 （f）空间有序的孔隙结构
第一节 储集层 2、孔隙结构的研究方法
（1）压汞法（mercury porosimetry）
A、原理：模拟地层条件下，油气的运移--是非润湿相流体 （油气）不断排驱储层孔洞缝中的润湿相流体（水）的过程。
(Photograph by R.L. Kugler)
第二节 碎屑岩储集层
2、化学压实作用 发生在颗粒接触点上,即应力集中点上明显的溶解作用。
• 造成颗粒镶嵌接触或缝合接触,使粒间孔变小 • 溶解物质的再沉淀, 进一步使 Ø、K 降低
压溶造成的硅质胶结
孔隙空间缩小
石英增生 压溶接触
第二节 碎屑岩储集层
3、胶结作用
• 胶结物的含量是影响储集物性重要因素
e＝VVcrp 100％
• 常简称为“孔隙度” • 储量计算的重要参数 • 储集层大多在10－20％
第一节 储集层
按孔隙度对储集层的评价
孔隙度 (100％)

第三章 储集层和盖层

第三章 储集层和盖层
达到100％时，该
相流体的有效渗透率等于绝对渗透率。 相反，随着该相流体在岩石孔隙中的含量逐渐减少，有效渗透率 则逐渐降低，直到某一极限含量，该相流体停止流动。
能源地质学课件
第三章 储集层和盖层
第一节 储集层的岩石物性参数 (岩石的孔隙性和渗透性)
二、渗透性
能源地质学课件
第三章 储集层和盖层
第一节 储集层的岩石物性参数 (岩石的孔隙性和渗透性)
一、孔隙性 有效孔隙度：是指那些互相连通的，在一般压力条件下，可以
允许流体在其中流动的孔隙体积之和与岩样总体积的比值，以百分
数表示。
e Ve / Vr 100%
e
式中： e —有效孔隙度；
部分属于此种类型。
能源地质学课件
第三章 储集层和盖层
第一节 储集层的岩石物性参数 (岩石的孔隙性和渗透性)
一、孔隙性
2)毛细管孔隙： 管形孔隙直径介于0．5～0．0002mm之间，裂缝宽度介于
0.25—0.0001mm之间。流体在这种孔隙中，由于受毛细管阻力 的作用，已不能自由流动，只有在外力大于毛细管阻力的情况下， 流体才能在其中流动。 微裂缝和一般砂岩中的孔隙多属于这种类型。
能源地质学课件
第三章 储集层和盖层
第一节 储集层的岩石物性参数 (岩石的孔隙性和渗透性)
一、孔隙性 岩石的总孔隙度：岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体 积的比值，以百分数表示。
V / Vr 100%
式中： —孔隙度；
V
—岩样中所有孔隙体积之和；
Vr—岩样总体积。 储集岩的孔隙度越大，说明岩石中孔隙空间越大。
能源地质学课件
第三章 储集层和盖层
第一节 储集层的岩石物性参数 (岩石的孔隙性和渗透性)

储集层和盖层

储集层和盖层

4.2 储集层的物理性质
储集层的孔隙性在石油与天然气地质学中是 指储集层中孔隙空间的形状、大小、连通性与发 育程度。地壳中不存在没有孔隙的岩石，可是不 同的岩石，其孔隙大小、形状和发育程度是不同 的。石油和天然气在地下是储存在岩石的孔隙中 的。因此，岩石的孔隙发育程度将直接影响岩石 中储存油气的数量。 为了度量岩石孔隙的发育程度，提出了孔隙 度（率）的概念。孔隙度是指岩石孔隙体积与岩 石体积之比值（以百分数表示）。根据研究目的 不同，孔隙度又可分为绝对孔隙度、有效孔隙度 及流动孔隙度。
1）超毛细管孔隙：管形孔隙直径大于0.5mm或裂缝宽度大于 0.25mm。流体可在重力作用下自由流动，也可以出现较高的 流速，甚至出现涡流。岩石中的大裂缝、溶洞及未胶结的或胶 结疏松的砂岩的孔隙大多属于此类。 2）毛细管孔隙：管形孔隙直径介于0.5-0.0002mm之间，裂 缝宽度介于0.25-0.0001mm之间。液体质点之间，液体和孔隙 壁之间均处于分子引力作用之下，由于毛细管力的作用，流体 不能自由流动。只有在外力大于毛细管阻力的情况下，液体才 能在其中流动。微裂缝和一般砂岩的孔隙多属此类。 3）微毛细管孔隙：管形孔隙直径小于0.0002mm，裂缝宽度 小于0.0001mm。体与周围介质分子之间的引力往往很大，要 使流体移动需要非常高的压力梯度，这在油层条件下一般是达 不到的。因此，实际上液体是不能沿微毛细管孔隙移动的。泥 页岩中的孔隙一般属于此类型。但近年来许多学者研究表明， 微孔隙孔径≥0.0001mm时，也可作为储集油气的场所。
式中，P1 为岩样进口处压力；P2 为岩样出口处压力 ；Q2 为通过岩样后，在出口压力（P2）下，气体的体积 流量；μg为气体的粘度；F和L同上。
在法定计量(SI)单位中，渗透率的单位为二次方微米 (μm2)。按照K=Q·μ·L/F·ΔP定义，Q（流量）=1m3/s，μ （粘度）=1Pa· S，L（长度）=1m，F（截面积）=1m2， ΔP（压力差）=1Pa时，K=1m2=1012μm2。 在标准制（C· S）单位中，渗透率的单位是达西 G· （D），并规定：粘度为1厘泊的均质液体，在压力差为1 个大气压下，通过横截面积为1平方厘米，长度为1厘米的 孔隙介质，液体流量为1立方厘米/秒时，这种孔隙介质的 渗透率就是1达西（D）。由于用达西作为含油气层岩石渗 透率的单位有时太大，故一般取其千分之一作单位，称为 毫达西（MD）。 1达西（D）=0.987μm2； 1毫达西（MD）=0.987×10-3μm2。

第三章储集层和盖层复习

第三章储集层和盖层复习
第三章储集层和盖层复习
Relative Permeability
指岩石中多相流体共存时，岩石对某一相流 体的有效渗透率与岩石绝对渗透率之比值。
Ko/K、Kg/K、Kw/K
由于岩石中有多相流体渗流时，必然会相互影响和 干扰，因此，岩石的有效渗透率总是小于绝对渗透率。
第三章储集层和盖层复习
1.0
0.8
孔隙性(porosity) 与渗透性(permeability) 是储集层最基本和最重要的两个特性
储集层是连接油气田勘探与开发的纽带
Reservoirs rocks are the ligament第p三ro章sp储e集c层tin和g盖a层n复d 习exploitation in the oil and gas pool
一、The basic knowledge of reservoirs
1.Reservoirs
凡是具有一定的连通孔隙，能使流体储存并在其中渗滤的岩 石（层）称为储集岩（层）。
储集层是构成油气藏的基本要素之一。 储集层的研究在石油地质学中占有十分重要的地位。
第三章储集层和盖层复习
Two important properties
溶蚀孔隙dissolved po第ro三si章ty储（集四层川和盖盆层地复罗习家寨构造飞仙关组碳酸盐岩）
2. Porosity of Reservoirs Rocks
1）Super-capillary porosity：管形孔隙直径大于0.5mm或裂缝 宽度大于0.25mm者。流体可在重力作用下自由流动。岩石中的 大裂缝、溶洞及未胶结的或胶结疏松的砂岩的孔隙大多属于此 类。
相
对 渗
0.6
透
率
0.4
0.2

石油地质-第三章-储集层、盖层

石油地质-第三章-储集层、盖层
储集层的孔隙度与渗透率之间的关系岩石的孔隙度和渗透率间无严格的函数关系但有一定的内在联系因孔隙度和渗透率取决于岩石本身的结构与组成凡具有渗透性的岩石均具有一定的孔隙度特别是有效孔隙度与渗透率的关系更为密切对碎屑岩储集层来说一般是pe越大k值越高即k值随pe的增加而有规律的增加
第三章 储集层和盖层
第一节 第二节 第三节 第四节 储集层的基本性质 碎屑岩储集层 碳酸盐岩储集层 盖层
20
30
40
50
60
70
80
90
100
含油饱和度（％）
油、气饱和度与相对渗透率的关系曲线
三．储集层的孔隙度与渗透率之间的关系 岩石的孔隙度和渗透率间无严格的函数关系，但有一定的内在 联系，因孔隙度和渗透率取决于岩石本身的结构与组成，凡具有 渗透性的岩石均具有一定的孔隙度，特别是有效孔隙度与渗透率 的关系更为密切，对碎屑岩储集层来说，一般是Pe越大，K值越高， 即K值随Pe的增加而有规律的增加。 有效孔隙相同，直径小的孔隙比直径大的渗透率低。
1.岩石的矿物成分 碎屑岩的矿物成分主要是石英和长石，它们对储油物性的影响 是不同的。一般石英砂岩比长石砂岩的储油物性好。其原因是： ①亲水性不同，长石比石英强，当被水润湿时，长石表面形成 的液体薄膜比石英厚，一般情况下，这些液体不能流动，因此， 减少了孔隙流动的截面积； ②抗风化能力不同，石英抗风化 能力强，颗粒表面光滑，油气易 通过；长石不耐风化，表面常有 次生高岭土和绢云母，它们对油 气有吸附作用，可吸水膨胀，堵 塞原来的孔隙。 2.岩石的结构构造 沉积岩粒间孔隙的大小、形态和 发育程度主要受碎屑岩颗粒的粒 岩石颗粒 孔隙系统 胶结物 径、分选、磨圆度和填充程度的 岩石孔隙结构示意图 控制。
岩石中流体的相对渗透率与油气、油水的饱和度（某一单相流 体体积和孔隙体积之比）成正相关关系。随着该相流体饱和度的 增加，有效渗透率在增加，相对渗透率值也在增加，直到有效渗 透率等于绝对渗透率，相对渗透率值等于1为止。

石油地质学-第三章

石油地质学-第三章

第一节 岩石的孔隙性和渗透性
c、最大进汞饱和度SHgmax 指当岩样的注入压力Pc达到仪器最高压力时，注入岩样水银的最
终饱和度值。
d、退出效率 We 又称退汞效率，它代表了在压力降低时进入岩样水银的退出量占
进汞量的百分数。该参数不仅能反映储层孔喉连通性的好坏，而 且能反映储层产能的大小、采收率的高低。
第一节 岩石的孔隙性和渗透性
C、片状喉道：喉道直径狭窄且长度较长，流体所受的毛管阻力更大，流体通过 时所需的压力差更大才能流动。 D、弯片状喉道：在片状喉道的基础上，喉道更加狭窄、更长且发生弯曲，流体 流动更加困难，不仅克服毛管阻力还要克服流体改变运动方向而产生的磨擦 力。 E、管束状喉道：这类喉道多分布在杂基内微孔或由于高岭石晶间孔所形成的孔 隙内。由于粒间孔隙之间的狭窄部分充填有高岭石及杂基，高岭石的晶间微 孔中又被杂基充填形成数量众多的毛细管交叉网络。 流体流动性强弱次序： 缩颈喉道和点状喉道 片状喉道和弯片状喉道 管束状喉道
记录 Pc（注入压力） Rc（孔喉半径） Pc1 Rc1 Pc2 Rc2 Pci Rci 根据记录的数据，作出压汞曲线。 Shg（进汞量） Shg1 Shg2 Shgi
第一节 岩石的孔隙性和渗透性
C、毛管压力曲线孔隙结构参数 1）衡量孔隙大小参数 a、全孔喉平均半径（Dm） b、喉道均值半径（Rm） c、最大连通孔喉半径（Rd） d、饱和度中值半径（Rc50） 2）衡量孔喉分选性参数（孔喉大小的均匀程度） a、孔喉分选系数（SP）： 描述孔喉大小分布的均匀程度。 b、歪度（SKP）： 指孔喉大小分布偏粗（大孔喉为主）， 偏细（小孔喉为主）。 c、峰态（KP）： 指储集层岩石最常出现的半径频率曲线峰。
（1）铸体薄片分析（cast thin section） A、原理及方法 将染有一定颜色的有机玻璃（环氧树脂）注 入储层岩样孔隙系统中，待注入物固化后，将岩 样磨制成薄片，在显微镜下直接观察孔隙、喉道、 裂缝的大小、形状、成因、分布进行统计，还可 以观察颗粒的成分、形状、大小以及胶结类型。 B、参数 孔洞缝的类型、形状、大小及与喉道的配置， 估算面孔率、孔喉配位数。

石油地质学-第三讲储集层和盖层

石油地质学-第三讲储集层和盖层

二、储集层的渗透性
渗透性，在压力差存在条件下，岩石允许流体通过 其连通孔隙的性能。
习惯将流体较易通过其连通孔隙的岩石，称渗透性 岩石；把不易通过或通过速度慢的岩石称为非渗透性 岩石。渗透性用渗透率表示。
实验表明：当单相流体通过多孔介质沿孔隙通道呈 层状流动时，遵循直线渗透定律。
Q=K（P1 - P2）S /μL
①任一相流体相渗透率均小于绝对渗透率；
②相渗透率的增加程度与该相在介质中饱和度成正比(So越小，Sw越大，Ko越 小；So越大，Kw越小，Ko越大；当So达100%时，Ko=K=1， Kw=0)
三、储层的孔隙结构
•孔隙结构，指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、 大小、分布及其连通关系； •孔隙， 岩石系统中膨大的空间； •喉道，连通孔隙的细小部分；
第三章 储集层和盖层
基本内容提要：
储集层基本特征是孔隙性和渗透性；而决定孔 隙性和渗透性好坏的根本因素是孔隙结构，与沉积 作用和成岩后生作用改造密切相关。
盖层好坏影响着油气在地下聚集和保存；盖层 的形成机理和相对性是盖层的重要条件，评价盖层 从宏观和微观两方面进行。
第一节 储集层的物理性质
各种不同类型的岩石均具有一定的孔 隙和裂隙。
决定孔隙度好、坏 的主要是孔隙；决 定渗透率好坏的主 要是喉道。
排（饱（替P和Pdc压）度50力：中）值：是指压是力指
压 大 力非为汞量。实注换润50验入言湿%中岩之时相汞样，对饱开的是应和始压非的度 润毛湿相细开管始压注力入。岩与 样之中最相大对的应连的通喉喉道 道半的毛径细，管称压为力饱。和 在 上 （度（毛压图细力中中r5管最A0值））压小喉所，力的道对曲拐Pc应半线点50径 的越压力低即，为r5排0驱越压大， 力则。岩岩石石排孔驱隙压结力构 越越小，好说；明反大之孔，喉则 越越多，差孔。隙结构越

第03章 储盖层(4-6)

第03章 储盖层(4-6)

类
亚
类
常见岩石类型
粒间孔
颗粒灰岩
原
粒内孔
生 孔 生物骨架孔隙
生物灰岩、鲕粒灰岩 生物礁灰岩
孔
晶间孔
结晶白云岩、灰岩、白云化灰岩
隙
其它：生物钻孔、砾间孔、鸟眼孔隙 少见
缝 矿物解理缝、收缩缝
各种岩石类型
粒内溶孔
粒间或晶间溶孔
颗粒灰岩、白云岩
次 孔 铸模孔（粒模、晶模、生物模）
生
晶间孔
孔
其它：窗格孔隙、岩溶角砾孔隙
在我国，碳酸盐岩储集层分布也极为广泛，华北任 丘油田、四川威远气田等许多油气田。
碳酸盐岩储层构成的油气田常常储量大、产量高， 容易形成大型油气田。如波斯湾盆地沙特阿拉伯的加瓦尔
油田，可采储量达107亿吨(目前世界上可采储量最大油田)。
世界上共有9口日产量曾达万吨以上的高产井，其中8 口属碳酸盐岩储层。如墨西哥黄金巷油区塞罗阿苏耳-4 井，储层为礁灰岩，最高日产量曾达37140吨。
三、影响碳酸盐岩储集空间发育的地质因素
碳酸盐岩储集层的储集空间类型多样，影响储集空 间发育的地质因素也比较多，主要因素有3大方面：
1、沉积环境对原生孔隙的控制
⑷ 复合型孔隙结构：裂缝、溶洞、微裂缝及小孔隙 混合而成的极不规则的孔隙结构。
复合型孔隙结构模式图
第四节 碳酸盐岩储集层
一、碳酸盐的孔隙类型 二、碳酸盐岩的孔隙结构
片状喉道 缩颈状喉道 管状喉道 大缝洞型 微缝孔隙型 裂缝型 复合型
三、影响碳酸盐岩储集空间发育的地质因素 四、碳酸盐岩与砂岩储层储集性质的比较 五、碳酸盐岩储集层的类型
成岩裂缝、
风化淋滤裂缝、 沉积-构造裂缝 等
⑴ 构造裂缝--指岩石受构造应力作用，超过其弹性 限度后破裂而成的裂缝--它是裂缝中最主要的类型。 ★★

第三章 储盖层(3) PPT课件

第三章 储盖层(3) PPT课件

废弃的上部通道
下部的河流通道
溶解作用是溶蚀型碳酸盐岩储层形成的主要原因 古岩溶储层
溶蚀孔洞发育带主要分布在不整合面以下， 厚度可达100-200m
溶解作用是溶蚀型碳酸盐岩储层形成的主要原因
古岩溶储层
经历了长 期的沉积 间断和风 化淋滤 缺失中上 奥陶统、 志留系、 泥盆系地 层
溶蚀孔洞发育带主要分布在不整合面以下， 厚度可达100-200m
（B）成岩裂缝：收缩缝
成 岩 收 缩 缝
碳酸盐岩成岩收缩裂缝
（B）成岩裂缝：压溶裂缝－缝合线
缝合线
（C）溶解作用:形成溶孔、溶洞的主要因素。 溶蚀作用条件：桂林“山水”甲天下
“水”：潮湿气候 HCO3－
“山”：碳酸盐岩 石灰岩CaCO3， 白云岩MgCa(CO3)2
碳酸盐岩 岩溶地貌
碳酸盐岩 岩溶地貌
50 50 内碎屑质 灰泥
石灰岩
75 25 含内碎屑 灰泥
石灰岩
90 10 灰泥 石灰岩
生物 颗粒
生粒 石灰岩
含灰泥 生粒 石灰岩 灰泥质 生粒 石灰岩 生粒质 灰泥 石灰岩 含生粒 灰泥 石灰岩
灰泥 石灰岩
颗粒
鲕粒
鲕粒 石灰岩
含灰泥 鲕粒
石灰岩 灰泥质
鲕粒 石灰岩 鲕粒质
灰泥 石灰岩 含鲕粒
灰泥 石灰岩
75～90 10～25 含泥的 石灰岩
90～100 0～10 石灰岩
白云岩与粘土岩过渡类型岩石矿物成分分类
白云石 粘土矿物 岩石名称
矿物含量（％） 0～10 10～25 25～50 90～100 75～90 50～75 粘土岩 含白云的 白云质
粘土岩 粘土岩
50～75 25～50 泥质 白云岩
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第一节 储集层
渗透率的单位： m2
以往的文献中常以达西（D）或毫达西（md）为单位。
三者的关系为：
1 D ＝ 0.986923 m2 1 m2 1 D ＝ 1000 md 1md 110-3 m2
第一节 储集层
储集层渗透率分级
(据Калинко,1983; 转引自陈荣书，1993)
级 别
渗透率 （10-3μm2）
评价 油 层 气 层
1 2 3 4 5 6 7
>1000 1000-500 500-100 100-10 10-1 1-0.1 <0.1
极好 好 中等 较差 差-可能 不渗透
常规储层
低渗透储层
致密储层
渗透率的测定
N2/He
P1
P2
Q
g*P2*Q*L K ＝2 (P12-p22)*S
第一节 储集层
孔隙度的实验室测定
• 气体测定法
抽 提 烘 干
( Vt) 量取总体积
V1
P1 P2
V2
N2
根据玻-玛定律,有: P1V1 = P2 V1+(V2- Vm) 则岩样的孔隙度为: = ( Vt – Vm)/Vt
第一节 储集层
二、渗透率 (permeability)
1、绝对渗透率（absolute permeability)
在腐蚀－扩边循环 中，大的孔隙元分 裂成小孔隙元，同 时提供了二维喉道 大小的信息
X-射线层析造影法
Ocala Limestone Formation, Palm Beach, South Florida
第二节 碎屑岩储集层
• 岩石类型: 砾岩、砂砾岩、砂岩、粉砂岩。 以中、细砂岩和粉砂岩储层最常见。 • 最重要的两类储集层类型之一：
第三章
第一节 储集层
储集层和盖层
储集பைடு நூலகம்: 能够储存和渗滤油气的岩层 • 两个基本特征:
孔隙性- 具有能够储存油气的孔隙空间的性质
渗透性- 在有压差存在的条件下,岩石本身容
许流体通过的性能
• 度量参数:
孔隙性 渗透性 孔隙度 渗透率
第一节 储集层
• 孔隙的成因类型:
原生孔隙：岩石中至今保存下来的、在沉积期形成或业已存在的孔隙。
缝合接触
胶结物
线接触
填集密度
对沉积物颗粒占据岩石体积 程度的度量
基质 (粘土等)
凹凸接触
本例: 填集近度= 40%
填集密度= 0.8
(据 Blatt, 1982,修改)
第二节 碎屑岩储集层
2、化学压实作用 发生在颗粒接触点上,即应力集中点上明显的溶解作用。 • 造成颗粒镶嵌接触或缝合接触,使粒间孔变小 • 溶解物质的再沉淀, 进一步使 Ø、K 降低
• 受沉积期水动力条件的控制：水动力较强时，基质不易沉淀 下来，岩石中基质含量少。
• 孔隙充填物；基质内的微粒间孔也很小
第二节 碎屑岩储集层
基质含量与砂岩物性的关系
（据朱国华，1980，简化）
基质（水云母）含量 0－2 3－4 5－6 7－8 9－11
％
孔隙度 % 15.8 15.4 13.9 13.3 11.5
碎屑颗粒的构成：石英、长石、云母、重矿物、岩屑 （ 石英＋长石 >95% )
• 耐风化性: 石英 > 长石
• 亲水/亲油性: 长石 > 石英
故一般石英砂岩的储集物性比长石砂岩好
第二节 碎屑岩储集层
2）碎屑颗粒的粒度和分选 • 二者常密切联系：都取决于沉积介质的能量条件和搬运距离 －随着搬运距离加长，粒度变细、分选变好 －沉积介质的强烈扰动有助于提高分选性
压溶造成的硅质胶结
石英增生
压溶接触
孔隙空间缩小
第二节 碎屑岩储集层
3、胶结作用
• 胶结物的含量是影响储集物性重要因素
胶结物含量 5－13 ％ 孔隙度 20－10 ％ 渗透率 md
式中 为表面张力 为润湿角 Pc 为注入压力
2 cos 0.75 Pc＝ Rc Rc
Rc 为毛细管半径
2 cos Pc＝ Rc
(指向非润湿相)
压力表
高压管线
真空计 真空泵
样品室 （剖视） 测微手轮
观察孔
水银室
测量螺杆
C、毛管压力曲线孔隙结构参数 1）曲线定性分析—判断储层好坏 歪度：曲线平台段位置的高低 低：粗歪度—主要孔喉大－储层好 分选：平台段的斜率大小。斜率小则孔喉分选好—孔喉 大小较均匀
砂岩次生孔隙的基本成因类型
第二节 碎屑岩储集层
（二）储集物性的影响因素
砂岩储集性能
物
源
沉积环境
沉积后作用
碎屑颗粒成分
结
构
第二节 碎屑岩储集层
1、物源及沉积环境
受物源和沉积环境控制的因素主要包括：碎屑颗粒的矿物成分、碎
屑颗粒的粒度与分选、碎屑颗粒的排列方式与圆球度、基质含量
1）碎屑颗粒的矿物成分
“煤”
10亿
( 据 D. Bellveau, 1993 )
孔隙结构的主要变量
（据Wardlaw，1990）
（a）孔隙形状 （c）不相关的孔－喉结构
（b）孔－喉连通性 （d）相关的孔－喉结构
（e）空间无序的孔隙结构
（f）空间有序的孔隙结构
第一节 储集层
2、孔隙结构的研究方法
（1）压汞法（mercury porosimetry） A、原理：模拟地层条件下，油气的运移--是非润湿相流体 （油气）不断排驱储层孔洞缝中的润湿相流体（水）的过程。 B、测量方法：在实验室中，把非润湿相的汞（水银）应用提 高压力的方法把汞注入岩样中，排驱岩样中的汞蒸气，测定 压汞过程的各种数据，根据公式：
Smax －SR We＝ 100% Smax
e.束缚水饱和度（Swi）
毛细管压力曲线图(据罗蛰潭等，1986) I:注入曲线; W:退出曲线
(a)
(b)
(c)
孔分布曲线
第一节 储集层
（2）图像分析法（petrographic image analysis ，PIA） A、原理及方法
应用储层岩样的铸体薄片通过摄像装置，把图像送入计算机
100 – 2000
>2000
( 据 D. Bellveau, 1993 )
C
D 大孔
使1M3 岩石具有11％孔隙度的方法
孔隙数量 106 1012 1018 1024 1027 孔隙直径 6 mm 60 m 0.6 m 60 Å 6 Å 表面积 (m2) 100 10000
“正常情况”
1百万 1亿
（图像分析仪）进行计算和分析。
B、参数：总孔个数，总孔面积，每个孔的六个参数（面积，
周长，长轴，短轴，长短轴比，等效园面积），计算面孔率， 作出孔分布直方图。
PT1 PT4
储层图像分析 得到的二值图 • 孔隙类型 • 各类孔隙比例
PT2
• 面孔率
PT5
PT3
250
通过腐蚀－扩边循 环，得到二维孔隙 大小与孔隙形状的 信息
SubSubWellRounded Rounded Angular Rounded
圆
度
第二节 碎屑岩储集层
3）碎屑颗粒的排列方式和圆球度 (续) • 圆球度与搬运距离及沉积介质的能量条件密切相关
• 排列方式与沉积介质的能量条件及成岩前的埋藏深度有关
排列疏松、圆球度高者储集物性好
4）基质的含量 基质：随碎屑颗粒同时沉积的粘土级（d<3.9)颗粒
• 饱和煤油法
抽 提 烘 干
( W a) 称 重
( Vt) 量取总体积
饱 和 煤 油 在煤油中称重 ( Wk)
根据阿基米德原理,有: Vm* d k= Wa – Wk 即 Vm = ( Wa – Wk )/ dk
( Vm为岩样的颗粒骨架体积, Vm* dk 为岩样在煤油中所受到的浮力)
则岩样的孔隙度为: = ( Vt – Vm)/Vt
Vcp e＝ 100％ Vr
• 常简称为“孔隙度” • 储量计算的重要参数
• 储集层大多在10－20％
第一节 储集层
按孔隙度对储集层的评价
孔隙度 (100％) 评价 20 - 25 极好 15 - 20 好 10 - 15 中等 5 - 10 差 0 - 5 无价值
第一节 储集层
孔隙度的实验室测定
第一节 储集层
1、孔隙结构的主要变量
• 孔隙和喉道的大小 储层孔隙大小：一般10s －100s 喉道大小：常为 1 － 10 • 孔隙的形状 • 孔－喉连通性
• 孔隙和喉道的配置关系
孔隙大小分类
孔隙大小 （ m） < 20 20 – 100 Archie A B Lucia 小孔 中孔
粒度中值一定时，分选系数和渗透率的关系 图中1毫达西=987×10-6μ m2 (据D.C.Beard & P.K.Weyl,1973)
人工混合沙的孔隙度
人工混合沙的渗透率(达西)
第二节 碎屑岩储集层
3）碎屑颗粒的排列方式和圆球度
孔隙度 = 48%
孔隙度= 26 %
砂岩颗粒的圆度与球度
高
低 Very Angular Angular
相渗透率与绝对渗透率之比值。
Kor ＝Ko/K Kg r ＝Kg/K Kw r ＝Kw/K
相对渗透率曲线
第一节 储集层
三、储集层的孔隙结构 (pore structure)
储集层的孔隙系统是由相对较大的孔隙（pore）和位于孔隙之 间的狭窄喉道（pore throat）彼此连接而成。
孔隙结构：指储集层的孔隙和 喉道的几何形状、大小、分布 及相互连通配置关系。
渗透率 md 5.05 3.88 1.22 0.70 0.34