《石油天然气地质与勘探》第3章储集层和盖层ppt课件.ppt

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1、油气聚集成藏所必需的两个基本要素。油气储集层的层位、类型、发育特征、内部结构、分布范围以及物性变化规律等，与油气储量、产能、产量密切相关，直接影响到油气勘探、开发的部署。盖层的类型、分布范围对油气聚集和保存有重要控制作用。,本章要介绍的内容主要包括：储集层和盖层基本内涵及其分类，储集层的岩石物性参数（孔隙性、渗透性、流体饱和度、孔隙结构），碎屑岩储集层的储集空间类型、储集体类型、储集物性的主要影响因素，碳酸盐岩储集层的储集空间类型、储集物性的主要影响因素以及储层类型划分，特殊岩类储集层（火成岩、变质岩、泥质岩）简介，盖层封堵油气的机制以及影响盖层有效性的主要因素。,第二节 储集层的岩石物性参数

2、,一、储集岩（层）的孔隙性二、储集岩（层）的渗透性三、岩层的孔隙度与渗透率的关系四、流体饱和度五、储集岩（层）的孔隙结构,储集岩必备的两个特性为孔隙性和渗透性。岩石的孔渗性是反映岩石储存流体和运输流体的能力的重要参数。,一、储集岩（层）的孔隙性,1、孔隙性的概念2、孔隙和喉道3、孔隙的类型4、总孔隙度与有效孔隙度5、孔隙度的测定,1、储集岩（层）的孔隙性概念,岩石的孔隙性即岩石具备由各种孔隙、孔洞、裂隙及各种成岩缝所形成的储集空间，其中能储存流体。岩石孔隙性的好坏直接决定岩层储存油气的数量。广义的孔隙：是指岩石中的空隙空间，即未被固体物质所充填的空间，包括孔隙（狭义）、溶洞和裂缝。狭义的孔隙：

3、是指岩石中颗粒（晶粒）间、颗粒（晶粒）内和填隙物内的空隙。,2.孔隙和喉道 孔隙（Pore）：空隙中的粗大部分，既影响储存流体的数量，也影响岩石渗滤能力；喉道（Throat）：沟通孔隙的通道，主要影响岩石渗滤流体能力,3、孔隙的类型,（1）依据孔隙成因 原生孔隙：沉积岩经受沉积和压实作用后保存下来的孔隙空间；次生孔隙：指岩层埋藏后受构造挤压或地层水循环作用而形成的孔隙。,（2）依据孔隙相互之间关系，将储层孔隙分为相互联通的孔隙和孤立孔隙。,（3）根据岩石中的孔隙大小及其对流体作用的不同，可将孔隙划分为三种类型：,（4）按其对流体渗流的影响，岩石中的孔隙可分为二类：有效孔隙和无效孔隙。其中有效孔

4、隙为连通的毛细管孔隙和超毛细管孔隙，而无效孔隙有二种，一为微毛细管孔隙，另一为死孔隙或孤立的孔隙。,4、总孔隙度与有效孔隙度,5、孔隙度的测定,（1）直接法：岩心实测孔隙度实验室中常规孔隙度测定方法，利用从岩心上取来的小岩心柱样品在实验室中直接测定而得。测：岩石体积、颗粒体积和孔隙体积（三个中测二个）。抽提法：根据从岩心样品中抽提流体量或吸入岩心孔隙中的流体量测定相互连通的孔隙体积可得有效孔隙度。最常用的流体是在岩石表面不被吸收的气体：氮气、氦气。颗粒体积测试法：在测量岩样总体积的基础上再测量碾碎颗粒的体积。实验测定的岩石孔隙度通常是在地表条件下进行的，测量结果往往大于地层中原始状态下的岩石孔

5、隙度。,直接法（岩心实测）和间接法（解释）,（2）间接法：解释孔隙度 利用各种地球物理参数，通过相应的公式计算地层中原始状态下的岩石孔隙度。测井法、地震法、试井法。测井解释孔隙度：通过测试储层的某些物理性质间接有效地提供储层孔隙度，包括传统的孔隙度测井（声波、中子和密度测井）和现代测井（脉冲中子测井和核磁共振测井）等。,二、储集岩（层）的渗透性,渗透性的好坏控制了储集层内所含油气的产能。,实验室测量渗透率的基本装置示意图,P1 P2，Q1 Q2,相渗透率不仅与岩石本身性质有关，而且与其中的流体性质及它们的数量比例也有关。,油水饱和度与相对渗透率的关系曲线,油气饱和度与相对渗透率的关系曲线,典型

6、水湿性和油湿性油藏中油-水饱和度与相对渗透率的关系曲线(Luca Cosentino,2001),相对渗透率曲线与岩样的润湿性和岩心的非均质性密切相关。,各相异性对相对渗透率的影响(Luca Cosentino,2001),渗透率是一个有方向的向量，从不同方向测得的岩石渗透率是不同的。按渗流方向与地层层理面的关系，分为垂直渗透率与水平渗透率。垂直渗透率反映地层纵向的渗透性，水平渗透率反映了流体顺层渗滤的能力。渗透率的方向性是研究储集层各向异性（或非均质性）的重要内容，对指导开发十分重要。,4渗透率的测定方法,（1）直接测定（实测渗透率）一般先将岩样抽提、洗净、烘干，制成一定的几何形状，在一定温

7、压下，应用空气、氮气或水渗透岩样来直接测定。（2）间接测定（解释渗透率）利用岩石渗透率与其它参数之间的关系，应用一些经验公式，利用地球物理测井资料、水动力学试井资料、地震资料等资料间接地计算出渗透率。,三、岩石孔隙度与渗透率的关系,不同储层孔隙度与渗透率的关系图（Selley,1988）（黑色为孔隙）,岩石的孔隙度与渗透率之间通常没有严格的函数关系，渗透率一般随有效孔隙度的增大而增大，但具体情况视岩性、储层类型的不同而不同。碎屑岩储集层的有效孔隙度与渗透率的有较好的正相关关系。碳酸盐岩有效孔隙度与渗透率无明显关系。孔洞不发育者与碎屑岩具有相似的规律；裂缝发育者裂缝比孔隙对渗透率的影响大。岩浆岩

8、、变质岩储层的储集空间以溶蚀孔、裂缝为主，裂缝对渗透率的影响较大，有效孔隙度与渗透率相关性差。,图：砂岩有效孔隙度与气体渗透率的关系图 1-粉砂岩，2-细砂岩，3-粗-中粒砂岩,孔隙度和渗透率的关系（据Coalson等,1990）,四、流体饱和度,油、气、水在储层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（So、Sw、Sg）。,意义:油藏投入开发前所测得油层岩石孔隙空间中的流体饱和度（原始含油、含气、含水饱和度）是储量计算最重要的参数，在开发阶段所测定的流体饱和度，是开发方案调整的重要参数。,任何油气储层中均含有一定数量的不可动水，即通常所指的“束缚水”或“残余水”。束缚水主要

9、有亲水岩石颗粒表面的薄膜滞水及微细毛管孔道中的毛管滞水等，相应的饱和度称为束缚水饱和度，用符号Swc表示。储层孔隙结构、泥质含量和流体性质是影响束缚水的重要因素。岩石的孔隙越小、泥质含量高、连通性愈差、微毛管孔隙愈发育，则渗透性愈差、束缚水饱和度愈高。一般水对岩石的润湿性愈好、油水界面张力愈大，则岩石的束缚水饱和度愈高。,束缚水饱和度(Swc),当被工作剂驱洗过或油藏能量枯竭，不能够继续产出工业油流的时候，油层中仍滞留有部分油气，这部分滞留的石油体积占油层孔隙总体积的百分数，称为残余油饱和度。目前尚未采出、并且尚未经工作剂驱洗或波及到的，通过加深对地下储层的认识、改善开发方案或开采工艺水平等措

10、施可以采出的油，称剩余油；剩余油占油层孔隙总体积的百分数，为剩余油饱和度。,残余油饱和度和剩余油饱和度,五、储集岩（层）的孔隙结构,压汞法研究岩石孔隙结构,目前定量研究岩石孔隙结构最主要的方法之一。,基本原理如下：,由于孔喉细小，当两种或两种以上互不相溶的流体同处于岩石孔隙系统中或者通过孔隙系统渗流时，必然发生毛细管现象，产生指向非润湿相流体内部的毛细管压力（Pc）。以气水两相为例：相对地，水为润湿相，气为非润湿相，Pc指向气体方向。气要排替水就受到阻力Pc，克服了Pc，才能占据玻璃管。,（34）,基本原理如下：,由于孔喉细小，当两种或两种以上互不相溶的流体同处于岩石孔隙系统中或者通过孔隙系统

11、渗流时，必然发生毛细管现象，产生指向非润湿相流体内部的毛细管压力（Pc）。以气水两相为例：相对地，水为润湿相，气为非润湿相，Pc指向气体方向。气要排替水就受到阻力Pc，克服了Pc，才能占据玻璃管。,；,对岩石而言，水银为非润湿相，如欲使水银注入于岩石孔隙系统内，必须克服孔隙喉道所造成的毛细管阻力。因此，当求出与之平衡的毛细管力Pc和压入岩样内汞的体积，便能得到毛细管力和岩样中汞饱和度的关系。不同毛细管曲线形态反映不同孔隙大小和分布。,不同毛细管曲线形态反映不同孔隙大小和分布。,不同分选和歪度下的毛细管压力曲线：1-未分选；2-分选好；3-分选好，粗歪度；4-分选好，细歪度；5-分选不好，略细歪

12、度；6-分选不好，略粗歪度。,根据毛细管压力曲线可以求得排驱压力（Pd）、孔喉半径中值（r50）、毛细管压力中值(P50)、最小非饱和的孔隙率()以及孔隙喉道半径频率分布直方图。,毛管压力曲线与孔隙喉道分布直方图,。,Pd 越小，说明岩样中最大连通孔喉越大，大孔喉越多，孔隙结构越好。,D、饱和度中值压力（Pc50）：非润湿相汞饱和度为50%时对应的毛细管压力。Pc50对应的孔喉半径称平均喉道半径。,C、最小非饱和的孔隙率（Smin%）：残余未被汞注入的孔隙体积百分数。Smin%含量大，孔隙结构差。,第一节 概述第二节 储集层的岩石物性参数第三节 储集层的岩石类型第四节 盖层的类型及其封盖机制,

13、第三章 储集层和盖层,一、碎屑岩类储集层,碎屑岩储集层主要包括各种砂岩、砂砾岩、砾岩、粉砂岩等碎屑沉积岩，是世界油气田的主要储集层类型之一，我国的大庆、胜利、大港、克拉玛依等油田主要储集层均属于此类。,一、碎屑岩类储集层,一、碎屑岩储集层的孔隙类型二、碎屑岩储集层的孔隙结构三、碎屑岩储集体类型及其特征四、碎屑岩储集层储集物性的影响因素,一、碎屑岩储集层的孔隙类型,碎屑岩储集空间按形态分为孔、缝、洞三大类。按孔隙的成因，分为原生孔隙和次生孔隙两大类、12个亚类。,1.碎屑岩原生孔隙类型 原生孔隙是指在岩石沉积或成岩过程中形成的孔隙。主要包括正常粒间孔隙、残余粒间孔隙、粒内孔隙和矿物解理缝、杂基内

14、微孔隙、层理层间缝等。碎屑岩储集空间以粒间孔隙为主（包括原生粒间孔隙和次生粒间孔隙），其它类型的孔隙相对较少，但在有的储集岩中可成为主要储集空间。,。,1.碎屑岩原生孔隙类型,2.砂岩次生孔隙 次生孔隙是指沉积作用过程之后，岩石成岩作用中所形成的孔隙，包括颗粒及粒内溶孔、粒间溶孔、铸模孔、超粒孔、晶间孔等。广义的次生孔隙还包括裂缝，如构造裂缝、成岩裂缝、溶洞等。,（1）次生孔隙的形成机制 溶蚀作用是形成次生孔隙的主要成岩过程。Schmidt等（1979）认为次生孔隙的成因有四种：溶解作用、岩石破裂作用、颗粒破裂作用、收缩作用。砂岩次生孔隙主要是其非硅酸盐组分（以碳酸盐矿物为主）溶解的产物。,使

15、砂岩产生次生孔隙的成岩作用（Schmidt等，1979）,2.砂岩次生孔隙,形成砂岩次生孔隙的溶解作用主要包括三种：有机酸对岩石组分的溶解：一是有机酸经脱羧产生CO2，溶于水形成碳酸，从而使碳酸盐溶解，二是有机酸解离出的H+对碳酸盐发生溶解作用。碳酸对岩石组分的溶解。大气降水的淋滤作用：CO2形成H2CO3，土壤中还含有草酸；不整合带砂岩中的长石易风化成高岭石，也可产生大量HCO3-。因此大气水具很强溶解能力。,碎屑岩储层孔隙类型及其特征,一、碎屑岩类储集层,鉴别碎屑岩次生孔隙的岩石学标志,（二）碎屑岩储集层的喉道类型,（三）影响碎屑岩储层储集物性的主要因素,粒度、分选对孔隙度和渗透率的影响（

16、Brayshaw,1996）,成岩作用带对储层特性的影响（据Surdam等，1989）,异常孔隙压力：高于或低于静水压力值的地层压力。Pf PH：异常高压，超压 Pf PH：异常低压,（3）埋藏时代及埋藏史,（4）构造因素,（四）碎屑岩储层沉积环境及分布,砂岩储集体形成环境与基本特征,储集空间：孔隙、溶孔（洞）、裂缝。其中,二、碳酸盐岩储集层,（一）储集空间和渗滤通道,孔隙（包括溶洞孔径5mm）主要储集空间裂缝主要渗滤通道,碳酸盐岩孔隙类型示意图（红色部分代表孔隙）,（二）碳酸盐岩储集物性的影响因素,（2）次生孔隙成岩后生作用,碳酸盐岩成岩作用与孔隙演化（马永生，1999）,（3）成岩阶段对储

17、层特征的影响,裂缝发育的构造背景（Selly,1998）,（三）其它岩类储集层,变质岩储集体中常见的储集空间：以风化孔隙、裂隙、构造裂缝为主。,第一节 概述第二节 储集层的岩石物性参数第三节 储集层的岩石类型第四节 盖层的类型及其封盖机制,第三章 储集层和盖层,二、盖层封闭油气的机理,毛细管封闭的两种主要形式,所以静水条件下：Z、S、Pf、Ph有如下关系：,2.异常高压封闭Superpressune seals,：沉积物骨架支撑的压力；S：静岩压力；Ph：静水压力Pf：孔隙流体压力，地层压力,欠压实泥岩封闭能力示意图（郝石生，1995）,3.烃浓度封闭,烃浓度封闭示意图（据郝石生，1995）,

18、盖层厚度与烃类含量关系图,如气柱高度为5的气藏,盖层厚度最小为3,而气柱高度为10的气藏,其最小盖层厚度为6。,气藏的气柱高度与所需泥岩盖层的最小厚度(或称临界厚度)之间存在着正相关关系。随气藏气柱高度的增加,所需的泥岩盖层的最小厚度也逐渐增大。,1.什么是储集层？储集层具备哪些基本特性？2.什么是总孔隙度、有效孔隙度、相渗透率、相对渗透率、排替压力？3.什么是岩石孔隙结构，它对储集层物性有哪些影响？4.影响碎屑岩储集物性的主要因素有哪些？5.砂岩体的成因类型和主要特征？6.影响碳酸盐岩孔隙（洞）和裂缝发育的主要因素有哪些？7.试比较砂岩和碳酸盐岩储集性质的差异。8.什么是盖层？盖层封闭油气的机理有哪些？9.影响盖层封闭性的主要因素有哪些？试分析盖层封闭油气的相对性。,思考题,