石油天然气地质 32碎屑岩、碳酸盐储集层.ppt

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1、石油天然气地质与勘探,主讲人：张传河中国石油大学胜利学院,第三章 储集层和盖层,第一节 储集层的岩石物性参数第二节 碎屑岩储集层第三节 碳酸盐岩储集层第四节 特殊岩类储集层第五节 盖层的类型及其封盖机制,第二节 碎屑岩储集层,一、碎屑岩储层储集空间类型二、影响碎屑岩储层储集物性的主要因素三、碎屑岩储集体类型,类型：砂岩、砾岩、粉砂岩,第二节 碎屑岩储集层,占世界总储量的60左右我国多为碎屑岩储层。中、细砂岩常见。,一、储集空间类型按形态：孔、缝、洞三大类。按孔隙成因：原生孔隙和次生孔隙两大类原生粒间孔隙为主，其次为溶蚀孔隙。,原生孔隙：粒间（内）孔隙、矿物解理缝、层理层间缝等，以粒间孔隙为主。

2、次生孔隙：粒间溶孔、组分内溶孔、铸模孔、超粒孔、晶间孔等；构造裂缝、成岩裂缝、溶洞等。,碎屑岩储层孔隙类型及其特征,1.碎屑岩原生孔隙类型,2.砂岩次生孔隙 二十世纪七十年代以前，一般认为砂岩孔隙主要是原生的，现在认为，砂岩中的孔隙至少三分之一是次生的。次生孔隙与原生孔隙在结构上很相似，常错把次生孔隙当成原生的。,4000,原生孔隙,次生孔隙,压缩原生孔隙,胶余原生孔隙,混合孔隙,东营凹陷次生孔隙纵向分布,孔隙正常演化趋势,胶结物含量,次生孔隙,车镇东部,溶解作用:非硅酸盐组分（以碳酸盐矿物为主）溶解。岩石组分的破裂和收缩。,（1）次生孔隙的形成机制,使砂岩产生次生孔隙的成岩作用,溶解作用主要

3、包括三种:（1）有机酸的对岩石组分的溶解: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。（2）碳酸对岩石组分的溶解（3）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-。大气水具很强溶解能力.,形成砂岩次生孔隙的溶解作用主要包括三种:（1）有机酸对岩石组分的溶解（2）碳酸对岩石组分的溶解（3）大气降水的淋滤作用,几乎在任何成岩后生环境中，都可以发生砂岩次生孔隙的形成、保存、变化和破坏。不同成岩后生阶段所形成的次生孔隙，在数量上很不一样：一般后生阶段的中期可以形成大量次生

4、孔隙，后生阶段的早期和晚期则形成较少。晚期主要为裂缝，中期主要是溶蚀孔隙。表生作用阶段也是次生孔隙形成的重要阶段，风化剥蚀和大气渗水的淋滤作用可形成区域性分布的风化壳次生孔隙发育带。,后生阶段的中期形成大量溶蚀孔隙,早期和晚期形成较少。晚期主要为裂缝。表生作用阶段是次生孔隙形成的重要阶段，风化剥蚀和大气渗水的淋滤作用可形成区域性分布的风化壳次生孔隙发育带。,（2）鉴别砂岩次生孔隙的岩石学标志,砂岩次生孔隙的识别标志（据G.Shanmugam，1985）,具次生孔隙的砂岩，由于次生孔隙性质的不同，可以呈现高于或低于具相同原生孔隙体积砂岩的渗透率。当次生孔隙的喉道较大，形状更适于增进孔隙的连通性时

5、，渗透性则较高；相反，假若次生孔隙主要是像颗粒印模和原来基质团块印模等孤立的孔隙，渗透性则较低。,二、碎屑岩储集层的喉道类型,孔隙喉道的大小及形态主要取决于颗粒的接触类型和胶结类型以及砂岩颗粒本身的形状、大小、圆度等。,二、影响碎屑岩储层储集物性的主要因素,1、沉积条件,相同情况下，石英砂岩储性比长石砂岩好,（1）碎屑颗粒的矿物成分：,矿物颗粒的耐风化性，坚硬程度和遇水溶解及膨胀程度；矿物颗粒与流体的吸附力大小,（2）碎屑颗粒的粒度及分选性,a.粒度粗，K大；分选程度好，K大。粒度一定时，分选越好，物性越好。b.分选一定时：K与粒度中值成正比。,分选一定时：K与粒度中值成正比。,粒度粗，K大；

6、分选程度好，K大。粒度一定时，分选越好，物性越好。,（3）碎屑颗粒的排列方式及磨圆度,颗粒形状不规则，堆积时相互镶嵌，粒间孔隙减小，物性差。,碎屑颗粒磨圆度越好，碎屑岩储集物性越好。,立方体排列，堆积越疏松，K大；菱面体排列，堆积越紧密，K小；,2、成岩后生作用,（1）压实作用：,岩层由松散致密、储性变差。,（2）溶解作用,碎屑颗粒或胶结物溶解次生溶蚀孔隙，储性好。,（3）胶结作用,泥质、泥钙质胶结的岩石较疏松，储性好；纯钙质、铁质、硅质较差。,.胶结物数量：,较少：好；多：差。,（3）胶结作用,胶结类型,成岩作用受岩性、流体、温度和压力等介质及环境的影响。,3成岩环境,影响矿物溶解度，多数矿

7、物的溶解度随T而；影响矿物的转化；影响孔隙流体和岩石的反应，T，成岩反应速率；控制有机质的成岩演化。,（1）地温,地温梯度对孔隙度的影响（Wilson，1994）,具有较高地温梯度的井相对较低地温梯度的井孔隙度低，在7000ft深度，二者孔隙度相差10,超压减缓压实作用，有效保护已形成的孔隙。,（2）超压对储层物性的影响,超压可延缓或抑制石英加大等胶结作用的进行。,流体压力与石英加大的关系（据Osborne MJ等，1999）,超压可产生裂缝，并维持已有的裂缝。,流体压力与压实作用的关系,年代效应砂岩孔隙度随地质年代增大而降低。埋藏史对储层性质的影响相同深度，低热成熟度地区的孔隙度比高热成熟度

8、地区的高。长期浅埋后期快速深埋的储层可以保存大量的原生孔隙。,（3）埋藏时代及埋藏史,埋藏史与孔隙演化（Bloch,1994）,构造变动剧烈地区易产生裂隙，有利于储集性能的改善。断裂作用对储层的储集性有重要的影响。,（4）构造因素,控制碎屑岩储集性能的最主要的地质因素是沉积因素，其次是成岩作用（在部分储层中可以成为主要控制因素），而构造改造作用的影响相对较小。,三、碎屑岩储集体类型,砂岩体：在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 积岩体。,席状、树枝状、带状、豆夹状,2、以沉积环境为主要依据 的砂岩成因分类：,1、以平面形态为主要依据 的砂岩体分类：,浊积砂岩体

9、滨浅湖砂岩体海岸砂岩体三角洲砂岩体河流砂岩体冲积扇砂砾岩体,砂岩储集体形成环境与基本特征,是在干旱、半干旱气候区，当山区河（洪）流携带大量砂、砾、泥质碎屑物进入平原时，在出口处堆积的扇形沉积体。主要是由砂、砾、泥质组成的混杂堆积、粒粗、分选差、物性变化大，横向连续性差。扇中常有储性较好的辫状河道砂砾岩体。,（1）冲积扇砂砾岩体：,长期沉降的气候潮湿区，河流发育并横向摆动，形成广阔的冲积平原，河流砂岩体发育，平面上呈带状，剖面上下凸上平。沉积物以砂质为主，其次为砾、粉砂、粘土，分选中等为主，为较好储集体。以河床边滩和心滩砂岩分选好，物性好，为良好储层。例：孤东Ng胶吉疏松的河流砂岩体。,（2）河

10、流砂岩体,（3）三角砂岩体,A中的分流河道砂岩体，B中的河口坝、远砂坝、水下分流河道、前缘席状砂等砂岩体，都是常见的良好储层,我国最重要，物性最好的一种砂岩体。,三角洲是河流入海（湖）处由于坡度减缓，沉积速度突降，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洲沉积体，大者可达几十km2甚至几万km2。进一步可分为三个亚环境：,A、三角洲平原；.B、三角洲前缘；C、前三角洲,例：大庆油田主力储层。东营ES2储层。,在海岸带（波浪基准面之上）由于反复海进海退，可破坏附近三角洲沉积而形成一系列海岸砂岩体，一般呈带状或者串珠状沿海岸线分布，因它们经过了反复冲洗，一般

11、分选磨圆好，岩性以中细砂岩为主，较疏松、孔渗高，储性好。它包括海退砂岩体和海进砂岩体，前者下伏海相页岩生油条件好；后者下伏三角洲平原或者其它海岸沉积物，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。,（4）海岸砂岩体,（5）浊积砂岩体,在海岸或者滨浅湖堆积的大量未固结的砂泥沉积物，在地震、海啸等突发因素作用下，以悬浮的高密度底流的方式顺坡搬运至深湖或者较深海堆积起来，形成浊积岩。这种高密度流即浊流，所形成的砂岩体称浊积砂岩体。平面上：扇形，又称湖底扇、海底扇。沿浊流前进方向，分扇根、扇中、扇端三部分，沉积由粗细。由于浊积砂岩发育在深水泥质岩中，有丰富的油源，因此尽管有时面积很

12、小，但油层厚，储量丰度大。例：东营凹陷梁家楼油田。,包括 湖成三角洲砂岩体、滨浅湖砂岩体、近源湖边扇砂砾岩体、深湖湖底扇砂岩体以砾质砂砂岩为主，分选磨圆中等较好，储性较好。包括湖滩砂岩体和水下隆起上的浅滩砂岩体。例：大港部分油田产层：下第三系滨浅湖湖滩砂岩体,（6）滨浅湖砂岩体,三角洲和滨浅湖砂岩体最重要。,沙三中低位扇群沉积相模式,扇三角洲近岸浊积扇沉积模式,第三章 储集层和盖层,第一节 储集层的岩石物性参数第二节 碎屑岩储集层第三节 碳酸盐岩储集层第四节 特殊岩类储集层第五节 盖层的类型及其封盖机制,第三节 碳酸盐岩储集层,一、储集空间类型二、碳酸盐岩储集物性的影响因素三、碳酸盐岩储层类型

13、,碳酸盐岩油气储层在世界油气分布中占有重要地位，油气储量约占全世界油气总储量的50，油气产量达全世界油气总产量的60以上。碳酸盐岩储集层构成的油气田常常储量大、单井产量高，容易形成大型油气田，世界上共有九口日产量曾达万吨以上的高产井，其中八口属碳酸盐岩储集层。世界许多重要产油气区的储集层都是以碳酸盐岩为主的。在我国，碳酸盐岩储集层分布也极为广泛。,第三节 碳酸盐岩储集层,孔隙、溶孔（洞）、裂缝。,第三节 碳酸盐岩储集层,一、储集空间类型,孔隙、溶洞（孔径5mm）储集空间 裂缝渗滤通道,砂岩与碳酸盐岩储集空间比较（据Choquette和Pray，1970 修改）,碳酸盐岩储层孔隙类型表,1、孔隙

14、类型,粒间孔隙：颗粒之间的孔隙，与颗粒大小、分选程度、灰泥基质含量和亮晶胶结物的含量有关。粒内孔隙(生物体腔孔隙)：颗粒内部的孔隙，生物灰岩常具有这种孔隙。生物骨架孔隙：由原地生长的造礁生物骨架之间所留下的孔隙，在骨架之间构成疏松多孔的结构。鸟眼孔隙：鸟眼构造留下的孔隙，多发育在潮上或潮间带，在成岩后期，由于气泡、干缩或藻席溶解而成，是网格状或窗孔状孔隙的一种类型。透镜状或不规则状孔隙，常成群出现，平行于纹层或层面分布。晶间孔隙：矿物晶体之间的孔隙,（1）原生孔隙发育主要受沉积条件的控制,晶间孔,（2）次生孔隙：溶孔 包括溶蚀孔隙和溶洞、重结晶孔隙、白云岩化孔隙等，其中以溶蚀孔隙和溶洞最发育。

15、溶蚀孔隙：碳酸盐矿物或伴生的其它易溶矿物被地下水、地表水溶解后形成的孔隙，包括粒内溶孔、铸模孔隙、粒间溶孔、溶沟、溶洞。在溶孔或溶洞的内壁上，常沉淀有晶簇状的方解石或其它矿物的晶体，因此又称为晶洞孔隙。,（）构造裂缝：构造应力超过岩石弹性限度后破裂而成的裂缝，是最主要的裂缝类型。边缘平直、延伸较远、具有一定的方向和组系。（）成岩裂缝：由于上覆岩层压力和本身失水收缩、干裂或重结晶等形成的裂缝。分布受层理限制，不穿层，多平行层面，缝面弯曲，形状不规则。（）压溶裂缝：上覆地层静压力下，富CO2的地下水沿裂缝或层理流动时对成分不均的石灰岩选择性溶解而成，如缝合线。,2、裂缝类型,3、碳酸盐岩储层的喉道

16、类型,碳酸盐岩储层喉道类型,二、碳酸盐岩储集物性的影响因素,1、孔隙（洞）发育的主要影响因素,（1）原生孔隙沉积条件（环境）,发育与岩性有关。岩性受主要沉积环境控制，决定于沉积环境水动力的高低 粒间孔隙发育在颗粒石灰岩中，同砂岩相似，其孔渗性与颗粒大小，分选程度正相关，与基质含量负相关；晶间孔隙大小与晶粒大小及均匀性关系密切；各种生物孔隙的大小与生物个体大小和排列状况有关。,1、孔隙（洞）发育的主要影响因素,（2）次生孔隙成岩后生作用,次生溶孔溶蚀作用,、富含CO2水中，碳酸盐岩溶解度与Ca2+/Mg2+成正比。即 石灰岩比白云岩易溶解。而在富含SO42水中则相反。、质纯者易溶解。,A.碳酸盐

17、岩溶解度：,储集层岩相沉积环境与平均渗透率关系图（野外露头）（Magoon，1994）,碳酸盐岩出露于气候温暖的河谷近湖（海）岸、剥蚀区、多裂缝或断层区时，更易被溶蚀。,1、孔隙（洞）发育的主要影响因素,次生溶孔溶蚀作用,B.地下水溶解能力：,水中富含CO2、或温度升高时，地下水的溶解能力增大。,C.气候、地貌、构造条件：,其它次生孔隙白云岩化、重结晶作用,碳酸盐岩成岩作用与孔隙演化（马永生，1999）,半对数图解上孔隙度变化趋势（据Brown,1997）,压实作用对颗粒灰岩、白云岩影响较小，而对泥灰岩等细粒岩石的影响大。,2、裂缝发育的影响因素,裂缝发育的岩性因素：内因：岩石的脆性,脆性由大

18、到小顺序：白云岩或泥质白云岩石灰岩、白云质灰岩 泥灰岩盐岩石膏 A、泥质含量高者脆性小，硅质含量高者脆性大；B、质纯、粒粗者更易产生裂缝；C、层厚者裂缝密度小但规模大，层薄者相反。,受构造位置、作用力性质、强弱、受力次数、变形环境、阶段等影响。受力强、张力大、受力次数多的构造部位裂缝发育，相反则差。在常温常压的应力环境下裂缝发育，在高温高压环境下则发育较差。,2、裂缝发育的影响因素,裂缝发育的构造因素,裂缝发育的构造背景（Selly,1998）,（1）孔隙型储层储集空间以各类原生孔为主。孔隙连通性好；裂缝不发育。潮下带开阔台地、浅滩和生物礁相等。（2）裂缝型储层 裂缝既为主要的油气储集空间，又是油气渗滤通道。,三、碳酸盐岩储层类型,按照储集空间及其组合类型，可将碳酸盐岩储层大体分为五种基本类型：,（3）裂缝孔隙型储层储集空间为各类孔隙和裂缝。孔隙为主要的储集空间，裂缝主要为油气渗滤通道。（4）裂缝溶洞型储层溶洞是主要的储集空间，裂缝为渗流通道。常分布于不整合面及大断裂附近。（5）孔洞缝复合型储层 储集空间为各种成因的孔隙、溶蚀洞穴和裂缝。孔隙、溶洞为主要的油气储集空间，裂缝主要发挥渗流通道作用，构成统一的孔隙溶洞裂缝系统。,