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石油地质学第3章储层和盖层

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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％
石油地质学10-第三章-3-碳酸岩储层

石油地质学10-第三章-3-碳酸岩储层

在水动力能量较低的环境下形成的微晶或隐晶石灰岩， 不仅沉积时期，就是在成岩早期阶段也很难形成较发育的 孔隙。
（二）溶蚀作用
碳酸盐岩溶蚀孔隙的发育程度主要取决于3方面： ①岩石本身的抗溶能力、②地下水的溶解能力、③热动 力条件等因素。
①岩石本身的抗溶能力：不同岩性特征，溶解能力 不同。一般石灰岩比白云岩易溶，而泥灰岩比石灰岩和 白云岩难溶。粗晶结构比细晶结构的碳酸盐易溶，厚层 灰岩比薄层灰岩易溶（因质纯、晶粗）。
⑵溶蚀孔隙：系指碳酸盐矿物或伴生的其它易溶矿物被 水溶解后形成的孔隙。主要包括：粒间溶孔、粒内溶孔、晶 间溶孔、溶模孔。
一般，孔径小于5mm者称溶孔，大于5mm者称溶洞。
（二） 碳酸盐岩储集层的裂缝：
碳酸盐岩储集层的裂缝既是储集空间，又是渗滤通道， 对碳酸盐岩中油气的储集有重要的作用。按成因可将其分 为：构造裂缝，非构造裂缝。
二、影响碳酸盐岩储集层物性的主要因素：
影响碳酸盐岩储集层物性的主要因素有三方面：沉积 环境、溶蚀作用和成岩后生作用。
(一) 沉积环境
沉积环境主要影响碳酸盐岩原生孔隙的发育。
水动力能量比较强的沉积环境是发育粒间孔隙的有利 地带；有利于造礁生物繁殖的沉积环境是生物骨架孔隙较 发育的地带，因此，有利于原生孔隙发育的沉积环境是： 前缘台地斜坡相、生物礁相、浅滩相等。
第三节 碳酸盐岩储集层
碳酸盐岩为含油气层的油气储量占世界总储量的一半， 产量已达到总产量的60%以上。
其油气田储量大、产量高。世界有9口日产万吨以上的 高产井，其中8口为碳酸盐岩储集层的储存空间。
一、碳酸盐岩储集层的储集空间：
碳酸盐岩储集层的主要岩石类型为石灰岩、白云岩、 礁灰岩等。
其储集空间通常包括孔隙、溶洞和裂隙三类，其中前 两者是储集空间，而后者是主要的渗滤通道。
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)
第3章 储集层及盖层概论

第3章 储集层及盖层概论

56
储集层的渗透性
2、有效渗透率*
当岩石中有多相流体通过时，岩石对每一相流体的
渗透率，又称相渗透率。Ko、Kg、Kw < K
3、相对渗透率
相对渗透率（Kro, Krg, Krw） 有效绝渗对透渗率透(K率o,（KKg,）Kw)（0～1）
两条曲线、三个区域、四个特征点
影响因素：①岩石本身性质；②流体性质、相对含量。
57
五、孔隙性与渗透性的关系
1、碎屑岩储层
有效孔隙度φe与渗 透率K 有较好的正相关 关系，φe↑，K ↑。
58
储集层的孔隙性与渗透性
2、碳酸盐岩储层
孔隙度与渗透率相关性总 体上不明显。
缝洞不发育者（如颗粒灰 岩、晶粒白云岩），以粒 间孔隙为主，φe↑，K ↑；
裂缝发育者(如致密石灰 岩)，裂缝比孔隙对K的影 响大。
裂缝 构造缝：受应力控制，组系分明，延伸平整，常切穿颗粒。 61
粒间溶孔
长石溶蚀孔
b.细粒砂岩 长石被溶蚀后呈残 骸状，粒间溶孔发育， Φ＝14.6％， K＝37.5×10-3μm2，红色铸体， 单偏光×80。
下第三系新沟咀组，江苏油田 拖18井3330.3～3339.3m。
61
颗
粒
细粒长石砂岩（油浸）
渗透性的好坏决定储层产出流体的能力，也即开采 流体的难易程度，衡量储层渗透性的好坏，可用渗透率 来表示的，有三种表达方式：
——绝对渗透率、有效渗透率、相对渗透率
56
储集层的渗透性
1、绝对渗透率（K）
当单相流体通过横截面积为F、长度为L、压力差为（P1-P2）
的一段孔隙介质呈层状流动时，假设流体粘度为μ，则单位时间 内通过这段岩石孔隙的流体量Q为：
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

《石油地质学》课程笔记

《石油地质学》课程笔记第一章绪论1.1 石油和天然气在现代社会中的地位石油和天然气是现代社会最重要的化石能源，对于全球经济发展和社会进步具有举足轻重的作用。

它们不仅是能源的主要来源，还是化学工业、农业、医药、制冷和运输等行业不可或缺的原材料。

随着全球经济的快速增长，石油和天然气需求持续增加，导致资源紧张和价格波动。

因此，石油和天然气资源的勘探、开发和利用成为各国政府和企业关注的焦点。

1.2 我国油气地质与勘探发展简史我国石油和天然气的开发利用历史悠久，早在公元前就有关于石油和天然气的记载。

20世纪初，我国开始引进西方的地质理论和勘探技术，开展油气资源的调查和勘探。

新中国成立后，我国油气地质与勘探事业取得了举世瞩目的成就。

1950年代，发现了大庆、胜利等大型油田，使我国成为石油生产大国。

此后，我国在陆地和海域油气勘探不断取得突破，形成了多个重要的油气产区。

1.3 世界油气地质与勘探发展简史世界油气地质与勘探的发展历程与人类对能源的需求密切相关。

19世纪初，人们开始使用煤油作为照明燃料，推动了石油勘探的兴起。

随着内燃机的发明和应用，石油需求激增，促使勘探技术不断进步。

20世纪初，地质学家们提出了油气成因理论，为油气勘探提供了科学依据。

此后，地震勘探、钻井技术、油气藏评价等技术的突破，使得油气勘探领域不断扩大，发现了大量油气田。

第二章石油、天然气、油田水的基本特征2.1 石油的元素组成石油是一种复杂的混合物，主要由碳（C）和氢（H）两种元素组成，碳的含量约占83%至87%，氢的含量约占11%至14%。

此外，石油中还含有少量的硫（S）、氮（N）、氧（O）和微量金属元素等。

2.2 石油的化合物组成石油中的化合物主要包括烷烃、环烷烃和芳香烃。

烷烃是石油中含量最高的化合物，主要包括甲烷、乙烷、丙烷等。

环烷烃包括环戊烷、环己烷等。

芳香烃包括苯、甲苯、二甲苯等。

2.3 石油的馏分组成与组分组成石油可以通过蒸馏分离成不同的馏分，主要包括：轻馏分（液化石油气、汽油）、中馏分（柴油、煤油）、重馏分（润滑油、沥青）和残余油（重油、渣油）。

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5．湖泊砂岩体
砂岩体类型多
种多样，其中以滨
浅湖的湖滩砂岩和
湖成三角洲砂岩体
最为发育，储集物 性也好。
我国同类碎屑岩砂体产油状况表
砂体类型 河流 三角洲 扇三角洲 水下扇 滩、坝 冲(洪)积扇 湖底扇 油田名称 陕甘宁(J1)、东营孤东(N)、黄骅大港(N)、 冀东南堡 (N)、东濮文留(Es) 辽河(Es)、东营胜坨(Es)、松辽大庆(Kl)、 柴达木尕斯库勒(E) 辽河西部(Es)、南阳双河(Eh)、东濮濮城(Es) 储量规模 千万吨级 亿吨级 千万吨级
不同孔隙结构的毛细管 压力曲线/压汞曲线
某一阶段进汞量/总进汞量 =SHg%
孔隙－喉道的 分选性
不同类型孔隙结构的毛细管压力曲线
孔隙－喉道的 分选性
研究孔隙结构的其它方法
铸体薄片法：将液体有机玻璃（红、蓝）单体 在常温下注入岩样，经高温聚合成有机玻璃，磨片 后在镜下观察，可分辨岩石中的孔、喉分布。 铸体法：在注入有机玻璃后，将岩样在HF中浸 泡，溶掉岩石骨架部分后，可观察孔隙的空间展布、 立体构架。
Ⅰ级 Ⅱ级
Ⅲ级 Ⅳ级 Ⅴ级 Ⅵ级
＞1000 1000－100
100－10 10－1 1－0.1 ＜0.1
极好 好
中等 低渗 特低渗 致密层
绝对渗透率—单相流体 有效渗透率/相渗透率:ko、kg、kw 相对渗透率：kro、krg、krw
ko k ro k
Vo So 100% VP
kro = 0～1。 有效渗透率和相对渗透率取决于：岩石性质、 流体性质及其数量比例（饱和度）有关。
③ 溶孔、溶洞、溶沟； ④ 角砾孔隙。 3．裂隙 成岩裂缝：
构造裂缝：成组分布、具一定方向性，可
分为张、压、扭性。
㈡．影响碳酸盐岩储层物性的因素
① 沉积环境：水动力条件强有助于原生孔隙的形成。 ②成岩后生作用：
溶解作用：地下水带走了易溶矿物形成次生孔隙。
胶结作用：可发生在沉积物堆积之后的任何阶段，
三．孔隙结构
储集岩的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道 的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。 岩石的孔隙结构由孔隙和喉道组成。孔隙主要起 储存流体的作用，而喉道主要影响岩石的渗透性。
•了解岩石孔隙结构的方法：压汞法、铸体法及铸体 薄片法。 •压汞法研究岩石孔隙结构的理论根据是毛细管原理。
南堡冀东(Es)、黄骅羊二庄、沈青庄、北塘(Es) 百万—千万吨级 东濮文留(Es)、 黄骅南大港(Es)、 东营平方王(Es) 准噶尔西北缘克拉玛依(T)、鸭儿峡 辽河(Es)、黄骅大港(Es)、东濮白庙(Es) 千万吨级 亿吨级 千万吨级
二．碳酸盐岩储集层
（一） 孔隙空间特征
碳酸盐岩储集层主要是一些多孔的粒屑 灰岩、生物骨架灰岩和白云岩等。其孔隙类型 可分为：原生孔隙、次生孔隙和裂缝三类。
2 cos Pc rc
大部分沉积岩亲水，当油气通过孔隙介质时一 般作为非润湿相，都要面临毛细管压力的作用。 实验时，汞作为非润湿相，其属性可近似代表 油、气通过岩石孔隙介质时的情形。 从外界向岩样注入汞 时，随外界压力由小逐渐 增大，汞最先进入的是一 些大的孔隙，然后才是小 的孔隙和喉道。
岩石类型包括各种砂岩、砂砾岩、砾岩、粉砂岩等。
（一）孔隙特征及影响物性的主要因素
储集空间主要是碎屑颗粒之间的原生粒间孔隙； 其次是溶孔（粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔等）； 另外还有裂缝、解理缝、层理缝和层间缝。
砂岩储层的孔隙
（据罗蛰潭，王允诚，1986）
影响碎屑岩储集层物性的主要因素有以下几个方面： 1． 岩石的矿物组分 石英好于长石,原因有二： 2． 颗粒的排列方式和大小 立方体(47.6%)/菱面体(25.9%) 颗粒大小
并可多次进行，多世代的胶结对孔隙系统的破坏作用
更为严重。主要胶结物是亮晶方解石、石膏、硬石膏。
成 岩 作 用 对 碳 酸 盐 岩 空 隙 的 影 响
重结晶作用——随T、 P的升高，矿物成分不变， 而晶体大小、形状和排列 方位发生了变化，使得原 本致密、细粒结构的岩石 →粗粒、疏松、多晶间孔 隙的岩石，从而改善了储 层物性； 白云岩化作用——即 白云石取代方解石、硬石 膏和其它矿物的作用。一 般对孔、渗性有好的作用。
松辽
葡Ⅰ- Ⅲ层 好
玉门
M层 中 差
苏北
阜宁组 上段 沙河街组 二、三段
好 差 好 差 好
河南
川中
香溪群
中 差
川西北 鄂尔多斯 鄂尔多斯 华北
须家河组 延长组 延安组 沙河街
§２ 常见的储集层类型
按组成储集层的岩石类型可将其分为三大类： 1、碎屑岩储集层 2、碳酸盐岩储集层 3、其它岩类储集层
一．碎屑岩储集层
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。
砂岩的孔、渗间一 般具有良好的半对 数关系。
3． 颗粒的分选和磨 圆程度 颗粒的分选和磨 圆度越高，即杂质越
少，颗粒越接近球形，
越有利于形成较高的
孔、渗性。
4．成岩后生作用 压实作用 ：使物性变差，但在高压带仍可保持 很高的孔隙度。 溶解作用 ：使物性变好，可产生溶蚀孔隙。特 别是有机质热成熟产生的有机酸和CO2可使储集层中 的碳酸盐胶结物及铝硅酸盐颗粒大量溶解，从而有 助于次生孔隙的形成。
Ve e 100 % Vt
砂岩：φe=5～30%，一般10～20%； 碳酸盐岩，φe＜5%。
裂缝系统
砂岩储层的孔隙度评价分级
级别
1 2
砂岩孔隙度（％）
20－25 15－20
评价等级
很好 好
3
4 5
10－15
5－10 ＜5
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。一般情况下，砂岩、砾岩、多 孔的石灰岩、白云岩等都是渗透性岩石；而泥岩、 膏盐、泥灰岩等则属于非渗透性岩石。(相对的) 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：
k F P Q L
上式中的k即为渗透率：
Q L k F P
按SI制，k的单位是μ m2，CGS制中，K的单位为达 西(D)和毫达西(mD),换算关系为：
1mD=987×10-6μ m2=0.987×10-3μ m2。
储层的k值一般在5～1000mD之间。
根据储层的渗透率大小可将储集层分为6级： 级别 渗透率（md） 渗透性评价
四川相国寺气田 陕西靖边气田 潜山 台地陆表海蒸发潮坪 风化、淋滤 隐藻白云片 多种岩镕孔、洞、缝 河北任丘油田 洞穴 台地陆表海蒸发潮坪 风化、淋滤 洞穴填集角砾岩 洞穴及其填集物之间，砾内的多种孔、洞、缝 山东孤北油田 云质藻坪 台地蒸发海潮间藻坪 溶蚀、破裂 隐藻白云岩、粘结白云岩 藻架孔洞、晶问孔、溶孔粘结腔孔 四川威远气田 云化灰坪 台地局限海潮间灰云坪 云化、破裂 粉晶白云岩 晶间孔、裂缝 四川卧龙河气田 四川卧龙河、阳高寺气田 暴露浅滩 台地局限海浅滩 云化、淋滤、溶蚀 颗粒白云岩 粒间及轮内溶孔 四川磨溪气田 云化礁 台缘礁、水下低隆礁 云化、溶蚀 砂糖状内云岩 晶间溶蚀孔、洞 四川板东气田 溶蚀礁 台缘瞧、水下低隆破 淋滤、溶蚀 礁灰岩、颗粒灰岩 生物壳粒间、粒内溶孔 广东流花油田 介壳滩 湖泊缓坡颗粒坪 破裂、溶蚀 介壳灰岩 层间缝及其溶孔、构造缝 四川八角场油田 坡积 台缘缓坡 溶蚀 塌积角砾碳酸盐岩 晶间、砾内溶孔，垮塌大型洞穴 宁夏天环构造 礁岩 湖泊水下低隆礁 云化、淋滤、溶蚀 藻骨架白云岩、球粒白云岩 骨架孔 山东平方王油田 礁丘 湖泊陡坡礁丘 云化、淋滤、溶蚀 骨架、颗粒、泥品碳酸盐岩 骨架孔、粒间孔、体腔孔 山东平方工油田 天津王徐庄油田 浅滩 湖泊近岸浅滩 淋滤、溶蚀 颗粒灰岩 粒间溶孔、粒内孔 山东垦利油田 裂缝 台地局限海、 潮坪泥灰坪 破裂 泥质灰岩 构造缝 四川永安场气田 裂缝—深 台地开阔海水下生屑坪 破裂、溶蚀 生屑灰岩 构造缝、沿缝溶洞 四川纳溪气田 岩溶 膏溶
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