石油地质学第2章储盖层ppt课件.ppt

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1、储集层和盖层(reservoir and caprock),第二章,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,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

2、.孔隙类型,2、孔隙的成因分类,原生孔隙次生孔隙,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,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,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,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

3、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（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。,2）相渗透率（phase permeability)有效渗透

4、率(effective permeability）,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（relative permeability）：,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,相对渗透率与绝对渗透率有关,相对渗透率影响因素：,相对渗透率与流体性质有关,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。,三、孔隙结构（pore texture）,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

5、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（pore texture）,一般是有效孔隙度越大，其渗透率越高，,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,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,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,

6、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,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,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

7、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,：孔隙度，%；0：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,压实作用对孔隙的影响,0-cD,（2）胶结作用,岩性：质纯，杂基少、成分和结构成熟度高的砂岩影响大,胶结物的含量,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,（3）

8、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,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,碳酸盐岩矿物的分解,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,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,网状构造缝,一、碳酸盐岩储集空间

9、类型,孔隙型储集层,溶蚀型储集层,裂缝型储集层,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,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.

10、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,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,溶蚀孔洞

11、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,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,（1）裂缝的类型,（2）构造裂缝发育的影响因素,岩性的影响

12、,白云岩白云质灰岩 石灰岩泥灰岩盐岩、石膏,层厚的影响,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,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

13、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,Discovered the worlds largest volcanic reservoir gas field in the Songliao basin in 2002,with proven gas reserve of 101.8 bcm,火山岩的岩相类型与储集性能,Volcanic rock facies Model,爆发相的热碎屑流亚相，喷溢相的上

14、部亚相为储层较好的岩相，物性较好。,二、变质岩储层,由变质岩类构成，并由其中的表生风化或构造破裂形成的裂缝作为主要的储集空间和渗滤通道的储集层。,变质岩储层储集空间类型,几乎无原生孔隙,储集空间主要为裂缝有的还有溶蚀孔、洞及微孔隙，但数量较少,变质岩储层常发育于不整合带和断裂带。分别为溶蚀和裂缝储层。,JZ25-1S-5井片麻岩孔缝特征,三、泥质岩储层,火山岩、侵入岩、变质岩等成为储层，多与溶蚀作用或构造裂缝化作用有关，多伴随于不整合面、断裂带附近分布。,小结：其他岩类储集层,第五节 盖层,盖层：覆盖在储集层之上，能够阻止油气向上运动的细粒、低渗岩层。盖层是油气藏形成的基本要素,一个富油气盆地

15、都要存在区域盖层,海拉尔盆地悟乌尔逊盆地油气分布,一、盖层的类型,1按岩性划分,膏盐类盖层：石膏、硬石膏、盐岩,泥质岩类盖层：泥岩、页岩；,碳酸盐岩类盖层：泥灰岩、泥质灰岩、纯的致密石灰岩,特殊盖层：固体水合物、沥青盖,2按分布范围划分,区域性盖层：指遍布在盆地或拗陷大部分地区，厚度大、面积广且分布稳定的盖层。,局部性盖层：指分布在盆地的某一部分，或某些局部构造范围的盖层,3按与油气藏位置的关系划分,直接盖层：紧邻油气层之上的封闭性岩层,上覆盖层：位于直接盖层之上的所有盖层,二、盖层的微观封闭机理,毛细管力封闭超压封闭烃浓度封闭,1、毛细管力封闭（capillary sealing）,理论上，

16、与厚度无关（薄膜封堵）,盖层具有较大的毛细管阻力从而阻止了油气的向上运移。,Pc=2cos/R,最常见的封闭类型,封闭能力由储盖层之间的毛细管力差决定,主要取决于盖层的致密性，因此，又称物性封闭,（1）作用机理,（2）盖层封闭能力的评价参数：排替压力,排替压力：岩样中非润湿相流体(油、气)驱替润湿相流体(水)所需要的最小压力。,根据排替压力对盖层进行分级：,Pd=2cos/R（相当于毛细管力Pc）,（3）物性封闭的特点,靠毛细管力封堵，其能力与盖层的孔隙半径大小有关盖层封堵能力是相对的，理论上只要上覆地层的排替压力大于下覆地层的排替压力就可构成封堵物性封闭只能封闭非润湿相的流体（油气），不能阻

17、止水的渗流。,2.超压（异常高压）封闭,异常压力（abnormal pressure）：地层压力不等于对应深度的静水压力，这时的压力称为异常压力。,超压值：地层压力与静水压力的差值，P,（1）几个概念：,盖层比储层具有更高的地层压力，而对储层流体起封闭作用,异常高压，简称超压,静水压力：Pw=hw g,异常压力分异常高压和异常低压。,（2）泥岩异常高压产生的原因,不均衡压实（欠压实）生烃作用 水热增压作用 蒙脱石向伊利石的转化,取决于储盖层的流体压力差别 P=P盖层-P储层高压封堵能阻止任何流体（油气水）的运移与物性封闭机理联合，具有更好的封闭能力,（3）异常压力的封堵特点,由于盖层具有高的烃

18、浓度而阻挡或减缓了气藏烃类的扩散损失，这样的封闭作用称为烃浓度封闭,天然气从盖层向储层（气藏）扩散，气藏中的天然气被封闭烃浓度封闭机理,3烃浓度封闭,仅当盖层是气源岩时,才存在烃浓度封闭的可能,三、盖层的封闭性宏观评价,1盖层的岩性,页岩、泥岩：65%,泥岩、盐岩、石膏、硬石膏,盖层的主要岩性：,盐岩、石膏：33%,碳酸盐岩：2%,2 韧性,盐岩硬石膏石膏富含有机质的泥岩 泥岩粉砂质页岩,3厚度,大厚度的盖层对封闭油气是有利的:,减小孔隙连通机会，增强封闭性能,不易被小断层错断而形成连通的裂缝,易于形成超压,4盖层的连续性,盖层的分布范围:面积大形成有效封闭的可能性越大,四、盖层封闭的相对性,1）封闭能力的相对性储盖层的相对差异,2）封闭油气水的相对性 不同机理封闭效果不同,3）封闭性在微观与宏观的差异性 不能以点代面 整体封闭性=min微观局部封闭性,