《储集层和盖层》PPT课件.ppt

《《储集层和盖层》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《储集层和盖层》PPT课件.ppt（147页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、4储集层和盖层,4.1概述4.2储集层的物理性质4.3储集层的类型4.4储集层的研究4.5盖层,人们之所以提出石油这一概念，就是因为这种物质产出于岩石中。岩石何以能够产出油气呢？那就是因为它具有油气可以容身于内的孔、洞、缝，人们把这种岩层称为储集层。为了不让油气从储集岩中溜走，还必须有床被子把它盖起来，这就是盖层。储集层和盖层具有那些特征和类型？地质家应该如何去研究它们？,4.1 概述 孔隙包括孔洞和裂隙。岩石中有彼此连通的孔隙，也有孤立的彼此不连通的孔隙。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（或称储层）是地下石油和天然气储存的场所，是构成油气藏

2、的基本要素之一。按储集层的含意，并非所有的储集层都储存了油气，它只强调了具备储存油气和允许油气渗滤的能力。如果储集层中储存了油气称为含油气层，业已开采的含油气层称为产层。世界上绝大多数油气藏的含油气层是沉积岩（主要是砂岩、石灰岩和白云岩），只有少数油气层是岩浆岩和变质岩。近年来，随着石油地质理论的发展和完善，油气田勘探技术水平的提高，人们在火成岩、变质岩及泥页岩中找到油气藏的数量越来越多，相信在不久的将来，人们可望在上述岩类的储集层中找到更多的油气储量。,储集层的特性是控制地下油气分布状况，油气储量及产能的重要因素，是油气田勘探、开发的基础之一。了解储集层的特征，尤其是储集层之间的差异，是油气

3、地质学的一项任务。因此，储集层的研究在石油地质学中占有重要的地位。盖层是位于储集层上方，能够阻止油气向上逸散的岩层。盖层主要起封闭作用，它对油气的封盖性是相对于其下伏的储集层而言的。天然气藏对盖层的要求比油藏更严格。盖层对于圈闭的形成具有重要的意义。储集层的物理性质通常包括其孔隙性、渗透性、孔隙结构以及非均质性等。其中孔隙性和渗透性是储集层的两大基本特性，也是衡量储集层储集性能好坏的基本参数。,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

4、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。,4.2.1 储集层的孔隙性 1、绝对孔隙度 岩石中全部孔隙体积称为总孔隙或绝对孔隙。总孔隙（Vp）和岩石总体积（Vt）之比（以百分数表示）就叫做岩石的总孔隙度或绝对孔隙度（t）。t=Vp/Vt100%孔隙度反映储集层储集流体的能力。储集岩的总孔隙度越大，说明岩石中孔隙空间越多，但是它不能说明流体是否能在其中流动。岩石中不同大小的

5、孔隙对流体的储存和流动所起的作用是完全不同的。根据岩石中孔隙大小（孔径或裂缝的宽度）及其对流体作用的不同，可将孔隙划分为三种类型:,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：mmmm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

6、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。,因此，从实用的角度出发，只有那些彼此连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙才是有效的油气储集空间，即有效孔隙。因为它们不仅能储存油气，而且可以允许油气渗滤；而那些孤立的互不连通的孔隙和微毛细管孔隙，即使其中储存有油和气，在现代工艺条件下，也不能开采出来，所以这些孔隙是没有什么实际意义的。为了研究孔隙对油、气储存的有效性，在生产

7、实践中，人们又提出有效孔隙度（率）的概念。,2、有效孔隙度 有效孔隙度（e）是指岩石中参与渗流的连通孔隙总体积（Ve）与岩石总体积（Vt）的比值（以百分数表示）。e=Ve/Vt100%显然，同一岩石的绝对孔隙度大于其有效孔隙度，即te。对未胶结的砂层和胶结不甚致密的砂岩，二者相差不大；而对于胶结致密的砂岩和碳酸盐岩，二者可有很大的差异。一般有效孔隙度占总孔隙度的40%75%。在含油气层工业评价时，只有有效孔隙度才有真正的意义，因此目前生产单位一般所用的都是有效孔隙度。习惯上把有效孔隙度简称为孔隙度。,岩石中的连通孔隙虽然彼此相互连通，但是连通的孔隙未必都是有效的。有些孔隙，由于其喉道半径极小，

8、在通常的开采压差下，仍然难以使液体渗过。此外，亲水的岩石孔壁表面常存在着水膜，相应亦缩小了孔隙通道。为此，从油气田开发实践出发，又提出了流动孔隙度的概念。流动孔隙度（f）是指在一定压差下，流体可以在其中流动的孔隙体积（Vf）与岩石总体积（Vt）的比值（以百分数表示）。f=Vf/Vt100%流动孔隙度不仅不考虑无效孔隙，亦不考虑那些被毛细管所俘留的束缚液体所占据的毛细管孔隙，以及岩石颗粒表面上液体薄膜的体积。此外，流动孔隙度还随地层中的压力梯度和液体的物理-化学性质变化而变化。显然，同一岩石的流动孔隙度在数据上是不确定的。但流动孔隙度在油气田开发工程分析中却具有重要的实用价值。,综上所述，不难理

9、解同一岩石的绝对孔隙度有效孔隙度流动孔隙度。砂岩储集层的有效孔隙度变化在5-30%之间，一般为10-20%；碳酸盐岩储集层的孔隙度一般小于5%。莱复生按孔隙度的大小将砂岩储集岩分为五级：,需要指出的是，孔隙度的大小与孔隙个体的大小是两个截然不同的概念。孔隙度只说明岩石中孔隙或有效孔隙在岩石中所占的比例，并不涉及孔隙个体本身的大小。两块具有相似孔隙度的岩石，其孔隙个体大小可以很不相同。孔隙个体大小不仅直接影响着储集岩中油气储存的集中程度，而且对储集岩的渗透性也有着重要的影响。,岩石的裂缝发育程度用裂缝孔隙度表示。裂缝孔隙度又称裂隙率（c），它是指岩石中裂缝体积与岩石总体积之比值（以百分数表示）。

10、裂缝性储集层的裂隙率可用裂缝宽度和裂缝间距表示（Nelson，1985）：c=e/(d+e)100%式中d为平行裂缝之间的平均间距；e为裂缝的平均有效宽度。对于以构造成因为主的裂缝，可根据地层曲率半径和地层厚度来计算其裂隙率（Van Golf-Racht,T.D.,1982 式中T为计算的裂缝性储层厚度；R为该岩层弯曲的曲率半径；为曲率（为倾角）。裂缝孔隙度的值一般小于0.5%，最大值不超过2%。溶蚀裂缝孔隙度可大于2%。裂缝孔隙度虽然不大，但它对岩石渗透率的贡献是十分重要的。,c 100%=100%,4.2.2储集层的渗透性 储集层的渗透性是指在一定的压差下，岩石允许流体通过其连通孔隙的性质

11、。换言之，渗透性是指岩石对流体的传导性能。严格地讲，自然界的一切岩石均具有相互连通的孔隙，在漫长的地质年代里，在足够大的压差条件下都具有一定的渗透性。通常我们所称的渗透性岩石与非渗透性岩石是相对的。渗透性岩石是指在地层压力条件下，流体能较快地通过其连通孔隙的岩石，如砂岩、砾岩、裂缝灰岩、白云岩等等。如果流体通过的速度很慢，通过的数量有限，那就叫非渗透性岩石，如泥页岩、石膏、岩盐、致密灰岩等等。,岩石渗透性的好坏是用渗透率来表示的。渗透率是一个具有方向性的向量，也就是说，从不同方向测得的岩石渗透率是不同的。根据生产实践的需要，人们提出了绝对渗透率、有效渗透率和相对渗透率的概念。1、绝对渗透率 当

12、岩石为某一单相流体饱和时，岩石与流体之间不发生任何物理-化学反应，在一定压差作用下，流体呈水平线性稳定流动状态时所测得的岩石对流体的渗透率，称为该岩石的绝对渗透率。大量实验研究表明，当单相流体通过多孔介质沿孔隙通道呈层状流动时，遵循直线渗滤定律，法国人享利达西（1856）首先建立了这一定律，其简单表达式如下：,式中比例系数K为渗透率；Q为液体的体积流量；为岩样两端的压差；为液体的粘度；F和L分别为岩样的横截面积和长度。因此有：对于气体而言，由于气体的体积流量随温度和压力的变化而变化。因此，用达西公式计算气测渗透率时要作适当的变换。若假定气体是在恒温情况下通过岩样的，则岩石气测渗透率的表达式为：

13、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；g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(m2)。按照K=QL/FP定义，Q（流量）=1m3/s，（粘度）=1PaS，L（长度）=1m，F（截面积）=1m2，P（压力差）=1Pa时，K=1m2=1012m2。在标准制（CGS）单位中，渗透率的单位是达西（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

14、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）=0.987m2；1毫达西（MD）=0.98710-3m2。,从理论上讲，岩石的绝对渗透率只反映岩石本身的特性，而与测定所用流体性质及测定条件无关。但在实际测定工作中，人们发现同一岩样，同一种气体，在不同的平均压力下，所测得的绝对渗透率是不同的。低平均压力下测得的渗透率较高，高平均压力下测得的渗透率较低。同一岩样在相同的平均压力下，用不同气体测得的绝对渗透率也是不同的。通常密度大的气体测得的渗透率值偏低；以液体为介质测得的渗透率总是低于用气体测得的渗透率。由于目前主要用空气或氦气测定岩石的绝对渗透率，故又称气体

15、渗透率。储集层的渗透率无论在垂向上或横向上都有很大的差别，一般变化在0.001-1m2之间，最高可达几个m2。（1983）按渗透率大小将储集层分为7级（下表）。对石油和天然气储集层评价的标准是不一样的。,储集层渗透率分级,2、有效渗透率和相对渗透率 以上我们讨论了岩石孔隙中只有单相流体充满时岩石的渗透率的情况。但在自然界，储集层孔隙中的流体往往不是呈单相的，而是两相（油-气）、油-水、气-水，甚至三相（油-气-水）同时存在。各相流体之间存在着互相干扰和影响，因而岩石对其中每一相流体的渗流作用，与单相流体饱和时的渗流作用有很大区别。有效渗透率又称相渗透率，是指储集层中有多相流体共存时，岩石对其中

16、每一单相流体的渗透率。分别用Ko、Kg、Kw表示油、气、水的有效渗透率。,相对渗透率是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。通常用Ko/K、Kg/K、Kw/K分别表示油、气、水相的相对渗透率。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。故其相对渗透率总是变化在0-1之间。有效渗透率和相对渗透率不仅与岩石的结构有关，而且还与流体的性质和饱和度有密切关系。一般地说，每一相流体发生渗流时都有一个临界饱和度值，当其饱和度低于其临界饱和度时，不发生渗流，有效渗透率和相对渗透率为零；当其饱和度达到临界值时，才能渗流，而且

17、随着饱和度的增加，其有效渗透率和相对渗透率也增加，直到全部被它饱和时，其有效渗透率等于绝对渗透率，相对渗透率等于1为止。,右图是在实验室里用松散砂子测得的油、气、水的相对渗透率与它们的饱和度的关系曲线。图中表明某一单相流体的有效渗透率和相对渗透率与其饱和度（某一单相流体体积与岩石孔隙体积之比值）成正相关关系。随着该相流体饱和度的增加，其有效渗透率和相对渗透率均增加，直到全部被某一单相流体所饱和，其有效渗透率等于绝对渗透率，相对渗透率等于1为止。,图,3、孔隙度与渗透率的关系 储集层的孔隙度与渗透率之间通常没有严格的函数关系，因为影响它们的因素很多。岩石的渗透率除受孔隙度的影响外，还受孔道截面大

18、小、形状、连通性以及流体性能的影响。例如，粘土岩的绝对孔隙度可以很大（30-40%），但其渗透率却可以很低；裂缝发育的致密灰岩虽然其绝对孔隙度较低，但它却可以有很高的渗透率，以致常成为高产油气层。尽管岩石的孔隙度和渗透率之间没有严格的函数关系，但它们之间还是有一定的内在联系，因为岩石的孔隙度和渗透率一般皆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。大量实际资料也表明：岩石的孔隙度与渗透率之间有一定的相关关系（图），特别是有效孔隙度与渗透率的关系更为密切。,0.1,0.5,1,1,0.5,0.1,0.01,0.05,10,100,1000,5,5,50,500,对于碎屑岩储

19、层，一般是有效孔隙度越大，其渗透率越高，渗透率随有效孔隙度的增加而有规律地增加，大多可以用指数形式表示。对于碳酸盐岩来说，特别是裂缝性灰岩其孔隙度与渗透率之间的关系很不明显，在使用碳酸盐岩的孔-渗关系时，必须十分慎重。总之，孔隙性和渗透性是储集层的两大基本特性。也是决定储集层储集性能好坏的两个基本因素，它们都与岩石的孔隙结构有关。,无论在二次运移过程中石油驱替岩石中的水，还是在开采过程中石油从孔隙介质中被驱替出来，其渗流均受到流体通道中断面最小的部分（即喉道）所控制。显然，喉道的大小和分布，以及它们的几何形态是影响储集岩的储集能力和渗透特征的主要因素。孔隙结构实质上是岩石的微观物理性质。它能较

20、深入而细致地揭示岩石的储渗特征。确定喉道的大小和分布是研究岩石孔隙结构的中心问题。测定岩石孔隙结构的方法很多，有压汞法、孔隙铸体法、半渗透隔板法、离心机法、蒸气压力法等等。目前我国主要采用压汞法，并取得了较好的效果。,由于岩石的孔喉细小，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通过岩石孔隙系统渗流时，必然会发生毛细管现象，产生一个指向非润湿相流体内部的毛细管压力，毛细管压力（Pc）的大小与毛细管（喉道）半径（rc）、界面张力（）和润湿角（）有关，即：Pc=2cos/rc 压汞法就是根据这种毛细管现象的原理设计的。在不同的压力下，把非润湿相的汞压入岩石孔隙系统中，根据所加压力（相当于

21、毛细管压力）与注入岩石的汞量，绘出压力与汞饱和度关系曲线，这种曲线称为毛细管压力曲线或压汞曲线。再按上述公式可计算岩石孔喉等效半径，结合事先测得的岩石总孔隙度，就可作出孔喉等效半径分布图。,定量描述孔隙结构的参数：1）孔喉半径集中范围与百分含量：利用孔隙等效半径分布图，可选取孔喉半径集中范围，计算出它的百分含量。在毛细管压力曲线上，曲线平坦段位置越低，说明集中的孔喉越粗；平坦段越长，说明集中的孔喉的百分含量越大。孔喉半径的集中范围与百分含量反映了孔喉半径的粗细程度和分选性。孔喉越粗，分选性越好，其孔隙结构越好。,2）排驱（替）压力（Pd）：是指压汞实验中汞开始大量注入岩样的压力。换言之，是非润

22、湿相开始注入岩样中最大的连通喉道的毛细管压力。在毛细管压力曲线上压力最小的拐点（图中A）所对应的压力即为排驱压力。岩石排驱压力越小，说明大孔喉越多，孔隙结构越好；反之，孔隙结构就越差。,3）饱和度中值压力（Pc50）：是指非润湿相饱和度为50%时对应的毛细管压力。与（Pc50）相对应的喉道半径，称为饱和度中值喉道半径（r50），简称中值半径。Pc50越低，r50越大，则岩石孔隙结构越好；反之，则越差。当岩样喉道半径接近正态分布时，r50可粗略地视为平均喉道半径。,4）最小非饱和孔隙体积百分数（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，称为最小非饱和孔隙体

23、积百分数。这个值与仪器的最高压力，岩石的润湿性、岩石颗粒大小、均一程度、胶结类型、孔隙度和渗透率等都有密切关系，它不总是代表束缚水饱和度。在不同条件下，Smin%的测试值可在0-100%之间变化。,一般将小于0.04m的孔隙都称为束缚孔隙（一般为水所占据）。束缚孔隙含量愈大，储集层的渗流性能就越差。,由上述可知，岩石的排驱（替）压力越低，孔喉半径越大，分选性越好，束缚水孔隙度越低，则说明岩石的孔隙结构好，有利于油气的储存和渗滤；反之，孔隙结构则差，不利于油气渗滤。,4.2.4 储集层的非均质性 储层非均质性是指储层的基本性质，包括岩性、物性、电性、含油气性以及微观孔隙结构等特征在三维空间上分布

24、的不均一性（戴启德等，1995）。研究储层非均质性，实际上就是要研究储层的各向异性，定性定量地描述储层特征及其空间变化规律，为油气藏模拟研究提供精确的地质模型。储层非均质性的研究对对弄清油气水的运动规律，提高油田采收率有重要的意义。不同学者由于研究目的不同，对储层非均质性的规模和内容的研究也不相同。因而对其分类方案也就不同。常见的储层非均质性的分类方案有：,（1）按储层非均质性的内容划分，可分为储层岩石非均质性和流体非均质性两种。这两者是相互联系又相互制约的，但岩石非均质性是首要的、主导的因素。（2）按储层非均质性的规模大小划分。1973年由Pettijohn等提出了一个储层非均质性分类方案。

25、这个分类方案是一个由大到小的储层非均质性类型谱系图，这个谱系图比较实用。,（3）按储层非均质性的规模及成因划分。Weber综合储层非均质性的规模及成因划分了八种类型：封闭、未封闭、半封闭断层引起的非均质性。成因单元边界引起的非均质性。成因单元内部渗透带的变化引起的非均质性。成因单元内部隔层的存在引起的非均质性。层理的变化引起的非均质性。孔隙类型和孔隙间相互关系引起的微观非均质性。封闭、开启裂缝造成的非均市。原油的粘度变化和沥青垫引起的非均质性。,（4）Haldorsen的分类：把砂体层内非均质性和平面非均质性分成若干小的级别，其中各级别间有界面分开。Haldorsen把与孔隙平均值有关的体积分

26、布分成四个级别。即微观非均质性（Microscopic即孔隙和砂颗粒规模）；宏观非均质性（Macroscopic，即传统的岩芯规模）；大型非均质性（Megascopic，即模拟模型中的大型网块）和巨型非均质性（Gigascopic即整个岩层或区域规模）。,（5）裘亦楠的分类 裘亦楠（1987，1989）把碎屑岩储层非均质性由小到大分成五级，即微观非均质性；基本岩性物性非均质性；层内非均质性；平面非均质性；层间非均质性。此外，还有宏观非均质性（Macroscopic Heterogeneities），中观非均质性（Mesoscopic Heterogeneities）和微观非均质性（Micros

27、copic Heterogeneities）；以及大型的（Largescal）中等的（Medium Scale）和小型的（Smallscale）非均质性等分类方案。总之，规模大小是非均质性分类最重要的一个方面，这也是由非均质性与均质性的相对性决定的。,储层非均质性无论对油气勘探和开发均具有十分重要的影响。我国陆相油气砂岩储层占有重要地位。同海相沉积的碎屑岩储层相比较，陆相河湖相沉积条件，由于盆地规模相对较小，物源区近而且多，一般不存在相对洁净的石英砂岩或长石石英砂岩，而主要类型是岩屑长石杂砂岩或岩屑长石砂岩，并且砂岩体的非均质性比海相砂岩要强（胡见义等，1991）。,4.3 储集层的类型 世界

28、上已知油气储集层的岩石类型很多，迄今为止，在组成地壳的沉积岩、火成岩和变质岩中都发现有油气田。但勘探实践表明，世界上绝大多数油气藏的含油气层是沉积岩层，其中又以碎屑岩和碳酸盐岩最为重要，只有少数油气储集在其它岩类中。因此按岩石类型常将储集层分为碎屑储集层、碳酸盐岩储集层和其它岩类储集层3类。按主要储集空间类型又可将储集层分为孔隙型储集层，裂缝型储集层和裂缝-孔隙型储集层。按孔隙度和渗透率的大小还可划分出常规储集层、低渗透储集层和致密储集层等。,4.3.1 碎屑岩储集层 碎屑岩储集层是目前世界上各主要含油气区的重要储集层之一。许多特大油气田，例如前苏联西西伯利亚盆地的各大油田、科威特的布尔甘油田

29、、委内瑞拉的波利瓦尔湖岸油田、美国的普鲁德霍湾油田、荷兰的格罗宁根气田等，它们的储集层都是碎屑岩储集层。我国的大庆、胜利、大港、克拉玛依、吐哈油田等，它们的储集层也都是碎屑岩储集层。,4.3.11 碎屑岩储集层的孔隙类型 碎屑岩储集层的孔隙类型，按成因可分为原生孔隙、次生孔隙和混合孔隙（据戴启德等，1996）。1）原生孔隙 原生孔隙是指在沉积时期或在成岩过程中形成的孔隙。原生孔隙主要是粒间孔隙。,所谓粒间孔隙是指碎屑颗粒支撑的碎屑岩，在碎屑颗粒之间未被杂基充填，胶结物含量少而留下的原始孔隙。粒间孔隙在砂岩储层中最普遍，分布比较稳定。具粒间孔隙的砂岩储集层其孔隙度为5%-40%，后者几乎是未固结

30、的松散砂层。,2）次生孔隙 尽管早在1934年，Natting就已发现砂岩中的次生孔隙，但是在相当长时间内，大多数油气地质学家仍将原生粒间孔隙作为砂岩的主要储集空间类型。直到1977年Schmidt等对砂岩的成岩过程和次生孔隙作了较全面的讨论后，情况才发生了根本的变化。Schmidt等参照研究程度较高的碳酸盐岩孔隙类型，结合碎屑岩的具体特点，将碎屑岩中孔隙类型分为5种，即粒间孔隙、特大孔隙、铸模孔隙、组分内孔隙和裂缝。,砂岩的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。形成这种溶解孔隙的可溶物质可呈三种结构形式：沉积的物质、自生胶结物以及自生交代产物。岩石组分的破裂和收缩也可使

31、砂岩产生重要的次生孔隙，不过，通常在数量上都是居于次要地位。按次生孔隙的成因，可将其划分为五种基本类型。,3）混合孔隙 指部分原生孔隙和部分次生孔隙组成的孔隙。例如，砂岩颗粒的边缘遭受溶蚀形成的次生孔隙与原生孔的组合；砂岩发生不完全的胶结作用，胶结物溶解形成的次生孔隙与原生孔隙的组合；在砂岩颗粒边缘的交代物溶解形成的次生孔隙与原生孔隙的组合；在砂岩颗粒边缘被交代时，经常与其相邻的粒内空间同时被同一种矿物所胶结，当这些自生矿物全部被溶解以后，就会形成混合孔隙。以上这些孔隙都是混合孔隙。大部分孔隙都是混合成因的，它们可以具有次生孔隙的所有结构方式。但混合孔隙中原生孔隙和次生孔隙的相对含量往往难于估

32、计。,混合孔隙结构发育示意图,4.3.12 影响碎屑岩储层储集物性的主要因素 1)沉积作用对储层物性的影响 沉积作用对碎屑岩的矿物成分、结构、粒度、分选、磨圆、填集的杂基含量等方面都起着明显的控制作用。而这些因素对储层物性都有不同程度的影响。,（1）碎屑岩的矿物成分 碎屑岩的矿物成分以石英和长石为主，它们对储层物性的影响不同。一般说来，石英砂岩比长石砂岩储集物性好。这主要是因为：长石的亲水性和亲油性比石英强，当被油或水润湿时，长石表面所形成的液体薄膜比石英表面厚，在一般情况下这些液体薄膜不能移动。这样，它在一定程度上减少了孔隙的流动截面积，导致渗透率变小。长石和石英的抗风化能力不同。石英抗风化

33、能力强，颗粒表面光滑，油气容易通过；长石不耐风化，颗粒表面常有次生高岭土和绢云母，它们一方面对油气有吸附作用，另一方面吸水膨胀堵塞原来的孔隙和喉道。,这里需要说明的是：以上所说的是在一般情况下长石碎屑对碎屑岩储层物性的影响，但切不可简单地认为凡是长石砂岩的物性都不如石英砂岩。在实际工作中，应结合我国陆相盆地的沉积特征进行具体分析。实际上，我国某些油田长石-石英砂岩或长石砂岩的储集物性是相当好的，甚至比海相石英砂岩还好，这主要是因为长石未经较深的风化所致。,(2)岩石的结构 碎屑岩沉积时所形成的粒间孔隙的大小、形态和发育程度主要受碎屑岩的结构（粒径、分选、磨圆和填集程度等）的影响。在假定碎屑岩的

34、碎屑颗粒为等大球体的前提下，那么碎屑岩的孔隙度值只和球体的排列方式有关。,A表示立方体排列，堆积最疏松，孔隙度最大，其理论孔隙度为47.6%，孔径大，渗透率也大。B表示菱面体排列。排列最紧密，孔隙度小，其理论孔隙度为25.9%，孔径小，渗透率低。所以理论上的孔隙度介于46.7%-25.9%之间。这种理想情况在自然界是不存在的。自然界的实际情况比这种理想情况要复杂得多。,大量资料研究表明：碎屑岩储层储集物性不仅与粒径有关，而且与岩石颗粒的分选程度也有很大的关系。一般来说，细粒碎屑磨圆度差，呈棱角状，颗粒支撑时比较松散，它比圆度好的较粗的砂质沉积可能有更大的孔隙度。然而，细粒沉积物中孔喉小，毛细管

35、压力大，流体渗滤的阻力大，因此细粒沉积物的渗透率比粗粒的小。,分选系数一定时,渗透率的对数值与粒度中值成线性关系,粒度中值一定时,分选系数和渗透率的对数的关系,(3)杂基含量 在与沉积作用有关的影响碎屑岩储层物性的诸因素中，最为重要的要数杂基含量。所谓杂基是指颗粒直径小于0.0315mm的非化学沉淀颗粒。杂基含量是沉积环境能量最重要标志之一。一般杂基含量高的碎屑岩，分选差，平均粒径较小，喉道也小，孔隙结构复杂，储集物性差。因此，杂基含量是影响孔隙性、渗透性最重要的因素之一。,2）成岩后生作用对储层物性的影响 成岩后生作用对碎屑岩储层的物性影响很大。它可以改造碎屑岩在沉积时形成的原生孔隙，也可以

36、完全堵塞这些原生孔隙，或溶蚀可溶矿物而形成次生溶蚀孔隙，从而改变碎屑储集岩的储集条件。碎屑岩的成岩后生作用是很复杂的，在沉积岩石学中有专门的章节论述，这里仅对储层物性影响较大的阐述如下：,(1)压实作用和压溶作用 压实作用和压溶作用是碎屑岩储层的孔隙度和渗透率衰减的主要因素。所谓压实作用就是通过岩石的脱水脱气，岩石孔隙度变小，变得致密。压实作用是通过颗粒的下沉，颗粒之间距离变小，沉积物体积收缩而进行的。压实作用主要发生在成岩作用的早期，3000m以上压实作用的效果和特征明显。从成岩作用现象上来讲，压实作用不仅可以造成泥岩和页岩岩屑等的假杂基化，火山岩岩屑等软颗粒的塑性变形，还可以造成石英和长石

37、等刚性颗粒的破裂和粒间接触程度的提高。压实作用使砂岩储层的孔隙度迅速减小，但不同类型的砂岩，其孔隙度衰减的速率不同。如粘土杂基含量高的砂岩，其孔隙度衰减速率大，而纯净砂岩的孔隙度衰减速率小。,压溶作用是指发生在颗粒接触点上，即压力传递点上有明显的溶解作用，造成颗粒间互相嵌入的凹凸接触和缝合线接触。由于碎屑颗粒在压力作用下溶解，使得Si、Al、Na、K等造岩元素转入溶液，引起物质再分配，造成在低压处石英和长石颗粒的次生加大和胶结。据费希特鲍尔对含油区砂岩的研究，石英在500-1000m埋深就开始次生加大，并随着埋深的增加，次生加大的石英颗粒增多。石英次生加大对岩石孔隙度有较大的影响，有时可以占满

38、全部孔隙。,(2)胶结作用 胶结作用是砂岩中碎屑颗粒相互联接的过程。松散的碎屑沉积物通过胶结作用变成固结的岩石。胶结作用是使储层物性变差的重要因素。碎屑岩胶结物的成分是多种多样的，有泥质、钙质、硅质、铁质、石膏质等。一般说来，泥质、钙-泥质胶结的岩石较疏松，储油物性较好，纯钙质、硅质、硅-铁质或铁质胶结的岩石致密，储油物性较差。据松辽盆地储集层钙质含量的统计资料，一般当钙质含量大于5%时，其储油物性明显下降。,不同的粘土矿物对岩石孔隙度和渗透率的影响也是不同的。在埋藏初期，从富含粘土质的孔隙水中可以沉淀出高岭石、绿泥石或伊利石形成碎屑颗粒周围的粘土膜，或充填孔隙。高岭石除了直接从孔隙水中沉淀外

39、，还可以通过长石和云母的风化，形成自生高岭石，这种作用在颗粒边缘或顺着解理缝首先发生。在酸性孔隙水中长石更易高岭石化。这种自生的粘土矿物填塞孔隙，降低了岩石的孔隙度。由扫描电镜揭示，围绕颗粒边缘生长的伊利石是从孔隙的喉道部位向孔隙中央发展的，而高岭石往往充填在孔隙中，因此伊利石的生成对孔隙度的影响虽小，但对渗透率的影响很大，高岭石对渗透率的影响比伊利石少。,（3）溶解作用 在地下深处由于孔隙水成分的改变，导致长石、火山岩屑、碳酸盐岩屑和方解石、硫酸盐等胶结物的大量溶解，形成次生溶蚀孔隙，使储层孔隙度增大。这种次生溶蚀孔隙对改善储层物性的重要性近来受到愈来愈多的重视。影响溶解作用的因素很多，如沉

40、积时具有较粗的粒度，孔隙-渗透性好的碎屑岩；砂岩中含可溶性物质较多；地下水呈酸性而且具有一定流动速度等都有利于次生孔隙形成。,Schmidt（1979）认为：干酷根热演化早期释放出大量CO2，是形成酸性水的重要原因，这种成油期前形成的酸性水溶蚀作用所造成的次生孔隙带特别有利于油气聚集。Curtis（1983）则认为：有机酸和无机质反应是形成次生孔隙的理想机理。据研究，在80-120时，地下水富含短链有机酸，能大大提高对高岭石的溶解度，其中二元酸（如草酸）含量达到一定浓度时，使铝的溶解度提高3个数量级。而型干酪根热演化过程中释放出的羧基约有40%是以草酸形式出现的。先于油、气（热成因）形成的羧基

41、释放出有利于在相邻砂岩孔喉中清除碳酸盐、硫酸盐和硅铝酸盐的CO2，从而提高砂岩储集性。此外，在较高温度下，碳酸盐矿物之间的无机反应，亦能生成CO2；硫酸盐在脱硫菌和有机质参与下能生成H2S也有利于提高硫酸盐的溶解能力。flow,碎屑岩储集层的成因类型及分布 碎屑岩储集层的主体是砂岩体，要研究碎屑岩储集层就必须从砂岩体着手。所谓砂岩体是指在某一沉积环境下形成，具有一定形态、岩性和分布特征，并以砂质岩为主的沉积岩体。砂岩体的分布及特征受沉积环境的控制。近年来，国内外对不同成因类型的砂岩体进行了大量的研究工作，发现除冰川堆积的砂砾岩体尚未见到油气外，其它类型的砂岩体都已见到数量不等的石油和天然气。其

42、中以海岸带附近的各种类型砂岩体与油气的关系最为密切。,1)冲积扇砂砾岩体 冲积扇是指在干旱、半干旱气候地区，山间河流携带大量碎屑物质进入平原，在出山口处因流速变小，能量降低，而使碎屑物沉积下来形成的扇形锥积体。冲积扇中的砂砾岩体称为冲积扇砂砾岩体。冲积扇在平面上的形态为扇形或圆锥形，多个扇体在平面上组合形成裙边状碎屑堆积体。冲积扇主要由砾、砂和泥质组成的混杂堆积，粒度粗，分选差，成分复杂，圆度不好。但在冲积扇的中部有储集物性较好的辫状河道砂砾岩体，邻近若有油源，油气一般可以在此聚集。如我国新疆准噶尔盆地西北缘的克拉玛依油田三叠系储油层就是冲积扇砂砾岩体。,图,2)河流砂岩体 在长期沉降的气候潮

43、湿区。河流发育。由河流成因的砂岩体称为河流砂岩体。河流的主要类型有辫状河和曲流河。,河流砂岩体包括砾、砂、粉砂和粘土等各类碎屑沉积物，但以砂质为主，成分复杂，分选差至中等。河流砂岩体的形态极不规则，多呈带状，树枝状或网状，边缘呈锯齿状。古河道砂岩体以河床中的边滩和心滩砂岩的储油物性最好。,3)三角洲砂岩体 三角洲是河流入海（湖）处，由于坡度减缓，流速突然降低，水流分散，河流所携带的砂泥在河口附近堆积下来，形成平面上略似尖顶朝向陆地的三角形沉积体。根据河流、波浪和潮汐能量的强弱，三角洲可分为河控三角洲、浪控三角洲和潮控三角洲等类型。大的河流三角洲规模可以很大，面积可达几十至几万平方公里。三角洲可

44、进一步划分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲等亚环境。各个亚环境的沉积物特征是不同的。三角洲平原中的分流河道砂岩体，三角洲前缘的水下分流河道砂岩体、河口坝砂岩体、远砂坝砂岩体以及前缘席状砂体都是常见的良好的储集层。,4)扇三角洲砂岩体 扇三角洲是指冲积扇或辫状河直接进入水体形成的一类砂体（据Galloway，1983）。盖洛韦等人（1983）按水体能量条件将扇三角洲分为湖泊扇三角洲、波浪改造的扇三角洲和潮汐改造的扇三角洲。其中湖泊扇三角洲受波浪和潮汐改造较弱，呈扇形。我国陆相沉积，特别是东部的断陷湖盆常常是长条状的箕状凹陷。在湖盆的短轴方向上，坡度陡，物源近，很难形成源远流长的曲流河。辫状河直

45、接进入浅湖形成的扇三角洲，称为辫状河三角洲。孙永传等曾将冲积扇进入浅湖形成的扇形碎屑岩体称为水下冲积扇。,扇三角洲平原与正常三角洲平原有较大的差别，实际上扇三角洲水上平原属于近山口的冲积扇环境。扇三角洲的分流河道砂体、水下分流河道砂体、河口坝砂体及前缘席状砂构成了扇三角洲的主要储集层。,5)海岸砂岩体 海岸环境又称滨岸环境，它位于海水浪基面以上紧邻陆地的滨浅海地带。由于在地质历史中反复的海进和海退，因此，海岸沉积物是一个很宽的带。海岸地带由于波浪、沿岸流、潮汐以及风的作用，可以破坏附近的三角洲沉积而形成一系列海岸砂岩体，主要有海滩砂、砂坝、堤岛、风成砂丘等。海岸砂岩体一般呈带状或串珠状沿岸线分

46、布，由于它们经受反复的冲洗和簸扬，一般分选好，圆度大，岩性以中细砂岩为主，较疏松，孔隙度和渗透率都较高，有良好的储油性能，是油气聚集的良好场所。海岸砂岩体包括海进砂岩体和海退砂岩体。海退砂岩体下伏暗色海相页岩，生油条件好；而海进砂岩体下伏三角洲平原或其它海岸沉积物，生油条件差，故目前世界上发现的海岸砂岩体油气田多属海退型砂岩体。,美国堪萨斯州格林乌德县契洛期鞋带状油田平面图图中1mm=1609m（据Cadman，1927，转引自潘钟祥，1986）,6)湖泊砂岩体 湖泊是陆地上水流汇集的地方，由于它距物源近，大量碎屑物质在湖泊中堆积，使湖泊砂岩体很发育。湖泊的水动力条件和沉积过程与开阔的浅海相似

47、，在湖浪、湖岸流以及河流的地质作用下，湖泊砂岩体的类型是多种多样的，包括洪积成因的湖边扇砂砾岩体、湖成三角洲砂岩体、滨浅湖的湖滩砂岩体、水下隆起上的浅滩砂岩体、深湖的湖底扇砂岩体等。其中以滨浅湖的湖滩砂岩体和湖成三角洲砂岩体最为发育，储集物性亦好，可作为良好的储集层。我国大部分油气田成生在陆相沉积盆地之中，湖泊砂岩体就成为主要的储集层。例如大庆油田的主要产层属于下白垩统湖成三角洲砂岩复合体。大港部分油田的产层属于古近系滨浅湖滩砂岩体（沿岸砂坝）。下辽河盆地和泌阳盆地的部分油田的产层属于古近系湖底扇砂岩体。,7）浊积砂岩体 浊积砂岩体是由于地震、海啸等因素的影响，把河流携带至海岸带堆积的大量未固

48、化的沉积物，以悬浮的高密度底流的方式沿海底峡谷搬运至深海堆积而成的砂岩体。这种高密度流称之为浊流。由浊流形成的砂岩体称为浊积砂岩体。它的平面形态经常是扇形，又称海底扇或深海扇。浊流也经常在湖泊中发生，它所形成的扇形砂岩体称湖底扇。,图,活克（1978）所建立的海底扇相模式,浊积砂岩体由根部至前缘，由下部至上部沉积物一般由粗变细，分选由差变好，扇体的扇中部分一般有分选较好的砂质沉积，可构成良好的储集层。由于浊积砂岩体发育在深水泥岩之中，这些泥岩既可作为生油岩又可作为封闭层，因此，浊积砂岩体不仅含油气丰实，而且也是地层、岩性油气藏发育的有利地区。如北海地区的米勒（Miller）油田和阿尔巴（Alb

49、a）油田，以及美国加利福尼亚州文图拉盆地的古近系、新近系油田和洛杉矶盆地的威明顿（Wilnington）油田等，后者的石油可采储量达7.841010m3。,天然气与石油相比，产出的环境有较为明显的差别。据B.C.（1980）的统计表明：世界石油主要分布在海相地层中，在陆相地层中仅占次要地位；而天然气在陆相地层中占有相当大的比例。这一点对我国陆相盆地天然气的勘探有重要的指导意义。其次，由于天然气的分子直径小和易于渗流，因此在储集物性较差的储集层中聚集的天然气也有开采价值。据美国的统计资料，1979年美国探明的天然气储量为5.4941012m3，其中约有1.4261012m3（约占总量1/4）来自

50、孔隙度为5-15%的储集层。可见低孔低渗的砂岩体中可能拥有巨大的天然气潜量。,4.3.2 碳酸盐岩储集层 碳酸盐岩储集层是另一类重要的油气储集层。碳酸盐岩储层中的油气储量占世界油气总储量的一半，产量已达到总产量的60%以上。碳酸盐岩油气田一般比砂岩油气田储量大，单井产量高。据世界上198个大油田统计表明，碳酸盐岩大油田平均可采储量为5.6108吨，砂岩大油田的平均可采储量为2.9108吨。另外，世界上共有9口日产量曾达万吨以上的高产井，其中有8口属碳酸盐岩储集层。如墨西哥黄金巷油区的塞罗阿苏耳-4井，储集层为中白垩统的礁灰岩，最高日产量曾达37140吨。波斯湾盆地是世界碳酸盐岩油气田分布最集中