《石油地質(zhì)學(xué)》課件第二章 儲集層和蓋層

1、儲集層和蓋層(reservoir and caprock)第三章儲集層和蓋層是一對性質(zhì)相反,功能相對,在油氣運(yùn)移和聚集中具有重要作用的要素儲集層是滲透層孔隙大，滲透能力強(qiáng)，起輸送和儲集油氣作用蓋層是致密層致密少孔，滲透能力差，起限制和遮擋油氣運(yùn)移的作用第三章 儲集層和蓋層第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性第二節(jié) 碎屑巖儲集層第三節(jié) 碳酸鹽巖儲集層第四節(jié) 其它巖類儲集層第五節(jié) 蓋層巖石的孔滲性是表征巖石儲集性能的基本參數(shù)第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性孔隙性反映地層儲存流體的能力滲透性反映流體在巖層內(nèi)的流動能力一、孔隙性 空隙：巖石中未被固體物質(zhì)充填的空間： 包括狹義的孔隙、洞穴、裂縫1. 孔隙類型孔隙溶

2、蝕孔、洞構(gòu)造裂縫2、孔隙的成因分類原生孔隙次生孔隙孔原生次生洞縫原生次生次生超毛細(xì)管孔隙：孔隙直徑0.5mm，裂縫寬度0.25mm 流體可在其中自由流動毛細(xì)管孔隙：孔隙:0.5-0.0002mm，裂縫:0.25-0.0001mm， 具有毛細(xì)管力的影響，流體不能自由流動微毛細(xì)管孔隙：孔隙直徑0.0002mm，裂縫2mm 多與表生淋濾作用有關(guān)縫（fracture）： 原生、次生原生粒間孔隙鑄?？?方解石膠結(jié)物被溶解，形成次生粒間溶孔平落二井須二段儲層中的裂縫溶蝕裂縫孔隙二、影響碎屑巖儲層儲集空間發(fā)育的主要因素 1)沉積相的影響 原生孔隙：主要受沉積相的控制 原生孔隙的破壞和次生孔隙形成：主要受 成

3、巖作用的控制 2)成巖作用的影響 1、沉積相對儲層儲集物性的控制我國不同沉積相的砂體探明儲量比例沉積環(huán)境不僅決定儲層孔隙度和滲透率的發(fā)育，而且決定儲層厚度和儲層的分布范圍。沉積相是控制儲集層孔隙發(fā)育和物性好壞最基本的因素(1)礦物成分(2)巖石結(jié)構(gòu)：顆粒大小、分選程度、磨圓度、排列方式沉積相對碎屑巖儲層物性的影響因素：不同沉積相水動力條件、物源供給條件不同(3)雜基含量儲集物性好：三角洲、濱岸相 較好：扇三角洲， 水下扇、重力流中等：河流差：沖積扇150-1100-10500-100滲透率20孔隙度(%)河流沖積扇游動性濱淺湖三角洲分流河道、扇三角洲大型河流三角洲、濱淺湖沉積相儲層類型松遼盆地

4、白堊系儲層類型及物性2成巖后生作用對儲集空間的影響 成巖作用對碎屑巖儲層儲集空間的作用具有多重性，一些作用是導(dǎo)致孔滲性變差，而有些作用則能新生孔隙，形成次生孔隙。破壞或消滅砂巖孔隙的主要成巖后生作用： 壓實作用膠結(jié)作用溶解作用裂縫化作用新生孔隙的成巖后生作用（1）壓實作用顆粒間點接觸為主顆粒間線接觸為主顆粒間凹凸接觸為主顆粒間縫合線接觸 ：孔隙度，%； 0：原始孔隙度，%； D：埋深，m； c：與壓實速率、沉積物粒度等有關(guān)的常數(shù)。巖石的孔隙度隨埋深的加大呈指數(shù)形式的下降埋藏越深，孔隙度和滲透率越小 急劇壓實穩(wěn)定壓實壓實影響小壓實作用對孔隙的影響0-cD（2）膠結(jié)作用巖性：質(zhì)純，雜基少、成分和結(jié)

5、構(gòu)成熟度高的砂巖影響大膠結(jié)物的含量 膠結(jié)物的成分：硅質(zhì)和鈣質(zhì)膠結(jié)的砂巖孔滲性較差泥質(zhì)膠結(jié)的砂巖孔滲性較好。 絲狀伊利石搭橋石英次生加大連晶方解石膠結(jié)方解石石英（3）溶解作用 可以形成次生孔隙可發(fā)生于 地層內(nèi)環(huán)境 近地表環(huán)境有機(jī)酸和二氧化碳酸性水的溶解作用 有機(jī)酸來源于有機(jī)質(zhì)生烴 中成巖期晚成巖期碳酸鹽巖礦物的分解 表生淋濾作用古地表附近，大氣淡水的溶解小結(jié)：影響碎屑巖儲集空間發(fā)育的因素沉積相類型和砂體的成因成巖后生作用的類型及強(qiáng)弱碳酸鹽巖油氣田往往儲量大，單井產(chǎn)能高。世界最大油田沙特阿拉伯的加瓦爾油田，產(chǎn)自碳酸鹽巖，可采儲量104.7億噸。世界上的8口萬噸井都產(chǎn)自碳酸鹽巖儲層，我國任丘、四川盆

6、地、鄂爾多斯盆地、塔里木盆地第三節(jié) 碳酸鹽巖儲集層石灰?guī)r儲集層白云巖儲集層主要包括：一、碳酸鹽巖儲集空間類型原生孔隙溶蝕孔隙裂縫第三節(jié) 碳酸鹽巖儲集層有孔蟲內(nèi)的粒內(nèi)孔隙鮞粒碳酸鹽巖的粒間孔隙鮞粒鑄?？紫毒чg溶孔古淋溶風(fēng)化殼溶蝕孔洞網(wǎng)狀構(gòu)造縫一、碳酸鹽巖儲集空間類型孔隙型儲集層溶蝕型儲集層裂縫型儲集層復(fù)合型儲集層第三節(jié) 碳酸鹽巖儲集層碳酸鹽巖儲層按孔隙類型的分類1、沉積環(huán)境和巖石類型2、成巖后生作用3、裂縫化程度二、影響碳酸鹽巖儲集性能的主要因素 1、巖石類型、沉積相和成巖作用的影響（1）巖石類型鮞?；?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r 粒間孔隙生物灰?guī)r等 粒內(nèi)孔隙 生物礁灰?guī)r 生物格架孔 砂糖狀白云巖

7、等 晶間孔隙 （2）沉積環(huán)境 濱淺海環(huán)境、臺地、堤島環(huán)境、局部隆起等 高能環(huán)境有利（3）不同成巖作用類型對孔隙形成和減少有不同的影響碳酸鹽巖成巖早、成巖快，原生孔隙保存的少上覆地層負(fù)荷重量超過一定時,碳酸鹽巖會發(fā)生巖溶碳酸鹽巖深埋巖溶（形成次生孔隙）不同成巖作用對碳酸鹽巖孔隙的形成或減少有不同的作用a.壓實作用對碳酸巖孔隙影響很小b.膠結(jié)作用（空隙減小）c.白云巖化作用（空隙增加）d.重結(jié)晶作用（顆粒增大，空隙變大）e.去白云巖化（形成次生石灰?guī)r，空隙增加）2.溶蝕孔隙是碳酸鹽巖儲層形成的主要原因 溶蝕作用：指地表水和地下水對可溶性巖石的破壞和改造過程。包括溶解、淋濾和巖溶作用溶解作用：地表水

8、或地下水對碳酸鹽巖的化學(xué)溶解 淋濾作用：是可溶物質(zhì)被溶解并伴有被溶物 質(zhì)因滲流而被帶出的一種作用 巖溶作用：巖溶作用是一系列地質(zhì)作用的綜合， 如溶解、淋濾、侵蝕、崩塌、搬運(yùn)等 （1）基本概念（2）溶蝕作用的地質(zhì)環(huán)境及類型巖溶作用 同生巖溶作用 風(fēng)化殼巖溶作用埋藏巖溶作用 發(fā)生在表生環(huán)境，與大氣淡水的滲流和潛流有關(guān)（3）溶蝕作用對儲層的改造作用地下水滲流帶：位于潛水面以上，以垂直滲流為主；形成垂直分布的孔洞為主，在地殼上升時期發(fā)育 地下水潛流帶：位于潛水面以下，以水平潛流為主；形成水平管線狀孔洞為主，在地殼穩(wěn)定時期發(fā)育 溶蝕孔洞的分布及其發(fā)育的多層性和多期性溶蝕孔洞發(fā)育帶主要分布在不整合面以下，

9、厚度可達(dá)100-200m 一個不整合面可以發(fā)育多期(多層)巖溶帶 影響碳酸鹽巖溶洞形成的因素碳酸鹽巖的溶解度其成分的Ca/Mg比值其中所含粘土的數(shù)量顆粒大小。地下水的溶解能力是由地下水的性質(zhì)和運(yùn)動狀態(tài)決定的CO2含量動水條件容易溶解地下水的溫度地貌、氣候和構(gòu)造的影響決定于巖石本身的溶解度和地下水的溶解能力。河谷和海、湖岸附近地區(qū)溫暖潮濕地區(qū)不整合古風(fēng)化殼地帶在斷層發(fā)育地區(qū)易產(chǎn)生構(gòu)造裂縫的構(gòu)造部位3.碳酸鹽巖裂縫及其發(fā)育特征 裂縫型碳酸鹽巖是一種重要儲層類型如：波斯灣盆地、四川盆地裂縫性儲集層（1）裂縫的類型 成巖裂縫、 壓溶裂縫、 溶蝕裂縫等構(gòu)造裂縫、 （2）構(gòu)造裂縫發(fā)育的影響因素 巖性的影響

10、白云巖白云質(zhì)灰?guī)r 石灰?guī)r泥灰?guī)r鹽巖、石膏層厚的影響局部構(gòu)造因素的影響薄層比厚層裂縫發(fā)育 地層具有最大曲率的地方 易形成裂縫軸部、端部、翼部、撓曲部位 斷層附近裂縫發(fā)育小結(jié)：碳酸鹽巖儲集空間發(fā)育的影響因素巖石類型、沉積環(huán)境、成巖作用溶蝕作用的類型和強(qiáng)弱裂縫的發(fā)育程度一、巖漿巖儲集層 二、變質(zhì)巖儲集層 三、泥質(zhì)巖儲集層 第四節(jié) 其它巖類儲集層一、巖漿巖儲層包括火山噴發(fā)巖和巖漿侵入巖火山巖已經(jīng)成為重要的油氣勘探對象。國內(nèi)較著名的火成巖油氣藏有準(zhǔn)噶爾盆地克拉瑪依玄武巖油氣藏，二連盆地阿北安山巖油氣藏，渤海灣盆地遼河?xùn)|部凹陷歐里坨子、黃沙坨粗面巖油氣藏，黃驊坳陷風(fēng)化店粗面英安巖油藏，濟(jì)陽坳陷的商741、

11、羅151輝綠巖油氣藏，四川盆地川西周公山玄武巖氣藏等.火山巖存在一定數(shù)量的原生孔，多數(shù)巖漿巖儲層的形成與構(gòu)造裂縫和風(fēng)化溶蝕作用有關(guān)，松遼盆地徐家圍子深層火山巖氣田，探明儲量上千億方。徐家圍子斷陷2006年勘探成果圖Discovered the worlds largest volcanic reservoir gas field in the Songliao basin in 2002,with proven gas reserve of 101.8 bcm徐深6-徐深1井氣藏剖面圖 徐深1徐深6芳深701火山巖的巖相類型與儲集性能巖相類型侵出相噴溢相爆發(fā)相火山通道相外帶亞相中帶亞相內(nèi)帶亞相

12、上部亞相中部亞相下部亞相熱碎屑流亞相熱基浪亞相空落亞相隱爆角礫巖亞相次火山巖亞相火山頸亞相火山-沉積相凝灰?guī)r夾煤沉積 再搬運(yùn)火山碎屑沉積巖 含外碎屑火山碎屑沉積 Volcanic rock facies Model孔隙類型1.溶蝕裂縫2.構(gòu)造縫 1.溶蝕孔隙 次生孔隙1. 冷凝收縮裂縫、隱爆裂縫或炸裂縫2. 礫內(nèi)、礫間縫3. 微裂縫 1. 氣孔2. 礫間、礫內(nèi)孔3. 微孔隙 原生孔隙儲集空間類型分 類 爆發(fā)相的熱碎屑流亞相，噴溢相的上部亞相為儲層較好的巖相，物性較好。4.538.0112.914.263.211.593.152.54二、變質(zhì)巖儲層 由變質(zhì)巖類構(gòu)成，并由其中的表生風(fēng)化或構(gòu)造破裂形

13、成的裂縫作為主要的儲集空間和滲濾通道的儲集層。 變質(zhì)巖儲層儲集空間類型幾乎無原生孔隙儲集空間主要為裂縫有的還有溶蝕孔、洞及微孔隙，但數(shù)量較少變質(zhì)巖儲層常發(fā)育于不整合帶和斷裂帶。分別為溶蝕和裂縫儲層。JZ25-1S-5井片麻巖孔縫特征遼河興隆臺太古界基巖潛山實例遼河興隆臺變質(zhì)巖潛山儲層淺色礦物構(gòu)成的變質(zhì)巖比深色礦物構(gòu)成的變質(zhì)巖更容易成為儲層三、泥質(zhì)巖儲層 致密性脆的泥質(zhì)巖（頁巖、鈣質(zhì)泥巖、硅質(zhì)泥巖），在構(gòu)造應(yīng)力作用下形成裂縫；也存在成巖過程的收縮縫 如柴達(dá)木盆地第三系鈣質(zhì)泥巖裂縫性儲層 泥質(zhì)巖中含石膏、鹽巖，經(jīng)地下水溶蝕形成溶孔、溶洞泥質(zhì)巖儲層化的原因火山巖、侵入巖、變質(zhì)巖等成為儲層，多與溶蝕作

14、用或構(gòu)造裂縫化作用有關(guān)，多伴隨于不整合面、斷裂帶附近分布。小結(jié)：其他巖類儲集層第五節(jié) 蓋層蓋層：覆蓋在儲集層之上， 能夠阻止油氣向上運(yùn)動的細(xì)粒、低滲巖層。蓋層是油氣藏形成的基本要素一個富油氣盆地都要存在區(qū)域蓋層海拉爾盆地悟烏爾遜盆地油氣分布蓋層類型蓋層的封閉機(jī)制蓋層的評價主要內(nèi)容一、蓋層的類型1按巖性劃分膏鹽類蓋層：石膏、硬石膏、鹽巖泥質(zhì)巖類蓋層：泥巖、頁巖；碳酸鹽巖類蓋層：泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、 純的致密石灰?guī)r特殊蓋層：固體水合物、瀝青蓋2按分布范圍劃分區(qū)域性蓋層：指遍布在盆地或拗陷大部分地區(qū)， 厚度大、面積廣且分布穩(wěn)定的蓋層。局部性蓋層：指分布在盆地的某一部分， 或某些局部構(gòu)造范圍的蓋層3按與

15、油氣藏位置的關(guān)系劃分直接蓋層：緊鄰油氣層之上的封閉性巖層上覆蓋層：位于直接蓋層之上的所有蓋層二、蓋層的微觀封閉機(jī)理 毛細(xì)管力封閉壓力封閉烴濃度封閉1、毛細(xì)管力封閉（capillary sealing）理論上，與厚度無關(guān)（薄膜封堵）蓋層具有較大的毛細(xì)管阻力從而阻止了油氣的向上運(yùn)移。Pc=2cos/R最常見的封閉類型封閉能力由儲蓋層之間的毛細(xì)管力差決定主要取決于蓋層的致密性，因此，又稱物性封閉（1）作用機(jī)理（2）蓋層封閉能力的評價參數(shù)：排替壓力排替壓力：巖樣中非潤濕相流體(油、氣)驅(qū)替潤濕相流體(水)所需要的最小壓力。根據(jù)排替壓力對蓋層進(jìn)行分級：封閉性非常好 2MPa好 2-1MPa 中 1-0.

16、5MPa 差 C2由于蓋層具有高的烴濃度而阻擋或減緩了氣藏?zé)N類的擴(kuò)散損失，這樣的封閉作用稱為烴濃度封閉天然氣擴(kuò)散的動力：濃度差天然氣擴(kuò)散的方向：高濃度區(qū) 低濃度區(qū)C1C2C1C2C1C2：天然氣從蓋層向儲層（氣藏）擴(kuò)散，氣藏中的天然氣被封閉烴濃度封閉機(jī)理3烴濃度封閉 烴濃度封堵的條件蓋層具有生烴能力只適于阻止天然氣擴(kuò)散三、蓋層的封閉性宏觀評價1蓋層的巖性頁巖、泥巖：65%泥巖、鹽巖、石膏、硬石膏蓋層的主要巖性：鹽巖、石膏：33%碳酸鹽巖 ： 2%2 韌性鹽巖硬石膏石膏富含有機(jī)質(zhì)的泥巖 泥巖粉砂質(zhì)頁巖 3厚度大厚度的蓋層對封閉油氣是有利的:減小孔隙連通機(jī)會，增強(qiáng)封閉性能不易被小斷層錯斷而形成連通

17、的裂縫易于形成超壓4蓋層的連續(xù)性 蓋層的分布范圍:面積大形成有效封閉的可能性越大四、蓋層封閉的相對性1）封閉能力的相對性儲蓋層的相對差異2）封閉油氣水的相對性 不同機(jī)理封閉效果不同3）封閉性在微觀與宏觀的差異性 不能以點代面 整體封閉性=min微觀局部封閉性木桶效應(yīng)油氣從最薄弱點逸散第三章 復(fù)習(xí)思考題1、儲層孔隙的成因類型2、有效孔隙度、有效滲透率、孔隙結(jié)構(gòu)3、孔隙與喉道對儲層孔滲性的影響4、儲層有效滲透率的影響因素5、壓汞曲線特征與孔隙大小分布的關(guān)系6、碎屑巖儲層儲集空間的影響因素7、碎屑巖沉積環(huán)境如何影響儲層儲集性能8、碎屑巖儲層孔隙損失的地質(zhì)作用因素有哪些9、壓實作用對碎屑巖孔隙的作用特

18、點10、碳酸鹽巖儲層儲集空間的影響因素11、哪些碳酸鹽巖沉積環(huán)境有利形成儲層12、碳酸鹽巖成巖后生作用中哪些作用有利于孔隙發(fā)育13、滲流與潛流環(huán)境下孔隙發(fā)育與分布的基本特征14、風(fēng)化殼巖溶（表生作用）對孔隙形成和分布的作用特點15、裂縫發(fā)育的有利構(gòu)造部位16、蓋層封閉機(jī)理有幾種類型17、從排替壓力的概念，分析蓋層影響物性封閉能力的因素18、泥巖超壓對蓋層封閉的作用特點19、從哪些方面研究蓋層的宏觀封閉能力20、比較碎屑巖儲層與碳酸鹽巖儲層形成的差異性21、結(jié)晶巖儲層形成特征和孔隙類型特點最大連通孔喉半徑rd孔隙系統(tǒng)中，水銀最先進(jìn)入的喉道值。即沿毛細(xì)管壓力曲線的平坦部分作沿線與孔喉半徑軸相交所對應(yīng)的孔喉半徑值。排驅(qū)壓力Pd孔隙系統(tǒng)中最大連通孔喉rd所對應(yīng)的毛細(xì)管壓力。(1)最大連通孔喉半徑rd、排驅(qū)壓力Pd物理意義：用非潤濕相驅(qū)替潤濕相時，非潤濕相突破巖樣最大孔喉而