石油地质学-储层与盖层.ppt

由上章可知，石油和天然气生成于富含有机质的暗色粘土岩、碳酸盐岩等类型的烃源岩中那么：这些源源不断生成的大量油气储存在哪里呢?哪些岩石能作为储集油气的场所?它们为什么能够储集油气?如何表征其储集油气和渗滤油气的 能力？哪些岩石能阻止油气逸散? 其封盖油气的机理？就是本章要阐述的主要内容第三章 储层与盖层,储集层及其特性表征 碎屑岩储集层 碳酸盐岩储集层 其他类型储集层 盖层及生储盖组合,内容：,一、基本概念（一）储（集）层（reservoir)储层是地层的一部分，是能够储存和产出流体的那一部分岩层组或者岩层（方少仙等）；凡是含有流体的地层统称为储层（王允诚）—油气储层和水层能够储集和渗滤流体的 岩层 （二）储集岩：具有 空隙空间并能够储渗流体的岩石三）含油气层（oil-bearing） ：储集层中储集了一定数量的石油或者天然气，称含油气层四）产层（pay）：已经开采的具有工业价值的含油气层第一节 储层及其特征,（五）储层地质学：是研究储层成因类型、特征、形成、演化、几何形态、分布规律，还涉及储层的研究方法和描述技术以及储层评价和预测的综合性地质学科储层地质学是一门多学科、多技术的综合性学科，涉及内容有储层岩石 学、岩石学、古生物和古生态、构造地质学、有机地球化学、油层物理、层序地层学、地震层序学、矿场地球物理、岩石力学、渗流力学、钻井和采油工程等多学科的协同配合。

二、储集层的基本特征油气储集层共同具有储集性和渗透性两个基本特征一）、概述空隙是构成储集层的核心空隙定性属性系指空隙的类型、成因、结构、组合、分布规律及具有空隙的储渗体的几何形态和连续性，这是勘探决策的依据之一；定量属性系指空隙容积的大小和连通情况，即空隙对流体的储存能力、渗流能力、油气的饱和程度、空隙的毛细管效应及非均质性、连通性及影响渗流的其他特性空隙的定量测试称为空隙储渗性能的量度，其定量参数是开发决策的依据之一空隙储渗性能量度的参数是认识储气层情况、确定有效下限、评价储层、划分储集类型和主力产层、计算容积法储量、分析油气田产能及生产情况、合理开采以提高采收率的基础，亦是建立储层地质模型的基础三、空隙储渗性能的度量,现代研究已认识到空隙包括孔隙、洞穴、裂缝三类空间或孔隙、洞穴、喉道、裂缝等四类空间（唐泽尧等）因此，有必要对传统表述储渗性能的述语作适当的修改、补充和完善：在表述储存能力方面，除继续采用传统的孔隙度之外，还应增加空隙度、缝隙度、洞隙度等述语；在表述渗流能力方面，应严格区分基质渗透率和裂缝渗透率；在表述油气饱和度方面，应分开孔隙、洞穴、裂缝中各自的饱和度空隙储渗性能量度的方法： 现代研究是以实验室测试岩心的各项物性参数为基础，用以校核测井，测井在纵向上展开，再由测井约束地震，地震在横向上展开，从而得到油气藏范围内全面、系统的物性参数在三维空间的分布情况。

空隙：：岩石中未被固体物质占据的、因而能储存和渗流流体的空间包括：孔隙、洞穴、（喉道）、裂缝又名储渗空间也称为广义的孔隙孔：1:10,喉道,,（二）、空隙类型,塔中9，3951.3m,孔隙：粗孔：D=2-0.1mm细孔：D＝0.1～0.01mm微孔：D<0.01mm,裂缝：大缝＞3mm中缝1~3mm 小缝0.1~1mm微缝＜0.1mm,洞： 巨洞：D>1000mm 大洞：1000～100mm,中洞100-50mm;小洞50~2mm,1、大小分类,2、据孔隙大小及其对流体作用：,A 超毛细管孔隙（supercapillary pore）：孔隙直径>0.5mm，裂缝宽度>0.25mm，其中的流体在重力作用下可以自由流动疏松砂岩中的孔隙（未胶结的大溶洞、大裂缝属此类）B 毛细管孔隙（capillary pore）：孔隙直径500～0.2 um，裂缝宽度250～0.1um由于毛管阻力大，流体在其中不能自由流动，须在外力作用下克服毛细管阻力才能实现一般砂岩孔隙属此类C 微毛细管孔隙（microcapillary pore）：孔隙直经<0.2um，裂缝宽度<0.1um欲使流体在其中流动，必须施加非常高的压力，在油层条件下难以达到，故流体在这类孔缝中无法流动。

泥岩、页岩中的孔隙属此类3、空隙成因类型,A 原生孔隙（primary porosity）：指沉积作用过程中碎屑颗粒与颗粒之间的支撑作用形成的孔隙，如粒间孔隙（intergranular porosity）、生物骨架孔、生物钻孔、鸟眼孔、遮蔽孔、体腔孔、晶间孔隙（intercrystalline porosity）B 次生孔（空）隙（secondary porosity）：指在成岩作用过程中或成岩以后形成的孔隙如各种溶蚀孔隙（dissolved porosity）、洞穴C 裂缝（fracture）：岩石在成岩作用过程中，或在构造应力、风化剥蚀 、成岩收缩、溶蚀等作用下使岩石破裂而形成的各种裂缝如：构造裂缝，收缩裂缝、溶缝A 第四纪藻丘格架孔, Bermuda. Coralline algae show as white layers, porosity is black. Scale in cm, photo by R. N. Ginsburg. Reprinted by permission of AAPG. B. 半固结潮上相序中的窗格孔, Sugarloaf Key, Florida. Photo by Gene Shinn.,,晶洞孔隙 (VUG) ， Jurassic Smackover ooid grainstones in the Arco Bodcaw #1 well, 10, 894’, southern Arkansas. Plain light. These vugs may be solution enlarged interparticle porosity (sxBP). 白云岩晶洞 Core slab at 1400m from a deep core, Enewetak Atoll, western Pacific. Arrows indicate vuggy porosity (VUG) developed in medium crystalline dolomite.,针孔粉—细晶球粒白云岩-好的储层，针孔为球粒选择性溶蚀作用的产物。

普光6井，9（70/121），5×10，（-）,,缝洞（千12-18井岩芯照片）,碳酸盐岩的储集空间构架,迈杰鲍尔（1980）将具有孔、洞、缝的储集层中被裂缝分割的岩块称为”基质“,一）、空隙度的定义及测试 空隙度的定义及公式 空隙度系指岩石中空隙体积与同一岩石总体积之比的百分数（或小数）空隙体积是孔隙体积（含喉道体积） 、洞穴体积、及裂缝体积之和空隙度是孔隙度、洞隙度、缝隙度之和三） 空隙储集性的表征,空隙储集性----指空隙储集流体的能力大小,式中 Φs——空隙度，百分数或者小数；Vs——空隙体积，cm3Vg一固体体积，cm3；V——岩石总体积，Cm3空隙度的测试(1）样品选取有洞穴（洞径0.2～8cm）及张开裂缝和孔隙的碳酸盐岩或有孔洞的喷发岩及砾岩适合测试空隙度，一般用全直径岩心，也可以用不规则而较大的岩心作为测试样品2）原理及测试方法依据阿基米德原理，用高真空高压酒精饱和法测定样品的固体体积Vg,用封蜡法测定样品的岩石总体积V，代人即可求空隙度Φs二）、缝隙度的定义及公式1、定义 缝隙度系指岩石中张开裂缝的体积与同一岩石总体积之比的百分数（或小数）式中 Φf —缝隙度，百分数或小数；Vf——张开裂缝的体积，Cm3；,实际资料证实裂隙度一般小于 1％，很少超过 6％，所以很少被用来评价储层容积。

但裂隙作为流体通道其意义极为重要，尤其在碳酸盐岩等储层中裂隙对油气产能起着重要控制作用裂缝孔隙度表达式为：,式中 Φ一裂隙孔隙度；D一平行裂缝的平均间距；e一裂缝的平均有效宽度,2．缝隙度的测试 l）岩心揭片法或实体显微镜测量张开裂缝的体积用尺子量张开裂缝的长度及高度，用宽度，或在薄片中用显微镜测宽度长、宽、高之积为张开裂缝的体积岩石总体积用尺子测量或用封蜡法测定式中Rf＿面缝率，百分数或小数；l——裂缝长度，cm；b——裂缝宽度，cm ；S——测量面积，cm2）曲率计算法在背斜构造地区裂隙的分布规律是，在岩层倾斜变化率最大的部位裂缝最发育默里（Murray，1968）发展了一种适用于褶皱岩层的几何学方法假定褶曲层的外层中有张裂缝，那么裂隙孔隙度和曲率的乘积成正比，即式中 Φf一裂隙孔隙度；T一层厚；R一曲率半径；d2 z／dx2 一曲率（dz／dx为倾角）应用上式时，可不考虑裂隙的宽度3）测井与试井方法,三）、洞隙度的定义及测试 1．洞隙度的定义及公式 洞隙度系指岩石中洞穴体积及洞间喉道体积之和与同一岩石总体积之比的百分数（或小数）式中 Φn——洞隙度，百分数或小数；Vn——洞穴体积及洞间喉道体积之和，cm3。

2.洞隙度的测试（1）对有孔隙、洞穴、裂缝的全直径岩心，用空隙度减去缝隙度及基质总孔隙度即得洞穴度（2）揭片法或用CT扫描观察统计洞穴的百分率用洞穴面百分率代替洞穴度3）测井计算法,四）、孔隙度及其测试直径小于2mm的空间叫做孔隙，孔隙体积（与喉道体积）与岩石总体积之比为孔隙度孔隙度是评价孔隙型储集层储集能力的重要参数孔隙度分为：总孔隙度、连通孔隙度、有效孔隙度、地层条件下有效孔隙度经过测试对比，总孔隙度与连通孔隙度相差很小，小于允许误差的0.5%，看来区分这两种孔隙度的实际用途不大而且不能将连通孔隙度称之为有效孔隙度用容积法计算储量时，是使用地层条件下的有效孔隙度,,1、总孔隙度（绝对孔隙度）： 1）、总孔隙度的定义及公式总孔隙度系指岩石中总孔隙及其喉道体积与同一岩石总体积之比的百分数（或小数）,式中 Φt——总孔隙度，百分数或小数；Vt ——总的孔隙及其喉道体积，cm3,,,2) 总孔隙度的测试a颗粒密度法用颗粒密度法测总孔隙度是经典的方法，已有操作规程b高真空高压酒精饱和法 前述测空隙度的仪器和方法也适用于测试具有孔隙的小圆柱样品c 比较同一岩样用高真空高压酒精饱和法和颗粒密度法所测的总孔隙 度是一致的 。

颗粒密度法的最大缺点是要将样品研碎，这样一来，测过总孔隙度的样品无法再做渗透率、铸体、电子扫描、压汞测试了，也就无法研究同一样品的物性参数间的内在联系且颗粒密度法测试的工艺复杂、速度慢高真空高压酒精饱和法却弥补了颗粒密度法的不足一次可作70个样品3）、连通孔隙度a 连通孔隙度的定义及公式连通孔隙度系指在一般测试条件下，岩石中互相连通的孔隙、喉道的体积与同一岩石总体积之比的百分数（或小数）,,Φc——连通孔隙度，百分数或小数；Vc——连通孔隙及喉道的体积，cm32）连通孔隙度的测试连通孔隙度的测试方法很多，有基于阿基米德原理的煤油饱和法、水饱和法，也有基于波义耳定律的氦孔隙计法、高压压汞法等CMS—300孔一渗联测系统自动化程度高、速度快，一次就可测出样品的孔隙度及渗透率孔隙度的实验室测定,,,,,,,,,抽提,烘干,称重,量取总体积,,,( Vt),饱和煤油,( Wa),在煤油中称重,,( Wk),根据阿基米德原理,有:,Vm* dk= 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,,饱和煤油法,,,,,,,,,孔隙度的实验室测定,,气体测定法,抽提,烘干,量取总体积,,,,( Vt),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,V1,V2,N2,P1,P2,,,根据玻-玛定律,有: P1V1 = P2 V1+(V2- Vm),则岩样的孔隙度为:  = ( Vt – Vm)/Vt,。