石油地質(zhì)學(xué)-第三章

1、石 油 地 質(zhì) 學(xué),Petroleum Geology,第三章 儲(chǔ)集層和蓋層,第三章 儲(chǔ)集層和蓋層,巖石的孔隙性和滲透性 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層 碳酸鹽巖類(lèi)儲(chǔ)集層 其它巖類(lèi)儲(chǔ)集層蓋層的類(lèi)型及其封蓋機(jī)理,內(nèi)容提要,第三章 儲(chǔ)集層和蓋層,由上章可知，石油和天然氣生成于富含有機(jī)質(zhì)的暗色粘土巖、碳酸鹽巖等類(lèi)型的烴源巖中。那么：這些源源不斷生成的大量石油儲(chǔ)存在哪里呢?哪些巖石能作為儲(chǔ)集油氣的場(chǎng)所?它們?yōu)槭裁茨軌騼?chǔ)集

2、油氣?哪些巖石能作為蓋層?它們?yōu)槭裁茨苌w住油氣而不會(huì)跑掉?等等就是本章要闡述的主要內(nèi)容。,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,一、基本概念： （一）儲(chǔ)集層（reservoir rock） ： 凡是能夠儲(chǔ)存和滲濾流體的巖層。（但不一定含有油氣） （二）含油氣層（oil-bearing rock） ： 儲(chǔ)集層中儲(chǔ)集了一定數(shù)量的石油或者天然氣，稱(chēng)含油氣層。 （三）產(chǎn)層（pay）：已經(jīng)開(kāi)采的具

3、有工業(yè)價(jià)值的含油氣層。研究意義： 儲(chǔ)集層的巖性、層位、類(lèi)型、發(fā)育特征、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、分布范圍、物性及變化規(guī)律等直接控制著地下油氣的分布狀況、油氣層的儲(chǔ)量和產(chǎn)量大小，在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，油氣層的改造，變低產(chǎn)為高產(chǎn)的增產(chǎn)措施必須搞清楚儲(chǔ)集層的發(fā)育特征及分布規(guī)律。故，儲(chǔ)集層研究是油氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中非常重要的研究課題之一。,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,二、儲(chǔ)集層的基本特征 油氣儲(chǔ)集層共同具有孔隙性和滲透性?xún)蓚€(gè)基本特征。,第一節(jié)

4、 巖石的孔隙性和滲透性,（一）儲(chǔ)集層的孔隙性與孔隙度 孔隙：指巖石中未被固體物質(zhì)所充填的空隙體積空間?？紫?裂縫+溶洞。 總孔隙度：又稱(chēng)絕對(duì)孔隙度（absolute porosity），巖樣中所有孔隙空間總體積與該巖樣中總體積的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。 有效孔隙度（effective porosity）：又稱(chēng)連通孔隙度，指巖樣中相互連通的，且在一定壓力下允許流體在其中流動(dòng)的孔隙總體積

5、與該巖樣總體積的比值。,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,孔隙的類(lèi)型 （1）按孔隙的成因分類(lèi) A 原生孔隙（primary porosity）：指沉積作用過(guò)程中碎屑顆粒與顆粒之間的支撐作用形成的孔隙，如粒間孔隙（intergranular porosity）。 B 次生孔隙（secondary porosity）：指在成巖作用過(guò)程中或成巖以后形成的孔隙。如溶蝕孔隙（dissolved

6、 porosity）、晶間孔隙（intercrystalline porosity） C 裂縫（fracture）：巖石在成巖作用過(guò)程中，或在各種構(gòu)造應(yīng)力作用下使巖石破裂而形成的各種裂縫。如：構(gòu)造裂縫，收縮裂縫。,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,（2）按孔隙的大小或裂縫的寬度，以及它們儲(chǔ)存和滲濾流體的能力分為： A 超毛細(xì)管孔隙（supercapillary pore）：孔隙直徑>0.5mm，裂縫寬度>0.2

7、5mm，其中的流體在重力作用下可以自由流動(dòng)。疏松砂巖中的孔隙（未膠結(jié)的大溶洞、大裂縫屬此類(lèi)） B 毛細(xì)管孔隙（capillary pore）：孔隙直徑500～0.2 um，裂縫寬度250～0.1um。由于毛管阻力大，流體在其中不能自由流動(dòng)，須在外力作用下克服毛細(xì)管阻力才能實(shí)現(xiàn)。一般砂巖孔隙屬此類(lèi)。 C 微毛細(xì)管孔隙（microcapillary pore）：孔隙直經(jīng)<0.2um，裂縫寬度<0.1um。欲使流體

8、在其中流動(dòng)，必須施加非常高的壓力，在油層條件下難以達(dá)到，故流體在這類(lèi)孔縫中無(wú)法流動(dòng)。泥巖、頁(yè)巖中的孔隙屬此類(lèi)。,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,（二）儲(chǔ)集層的滲透性和滲透率 1、基本概念： （1）滲透性：指儲(chǔ)集層在一定的壓力條件下，巖石允許流體通過(guò)孔隙的能力。它是衡量油氣在巖石中的流動(dòng)難易程度或傳導(dǎo)性大小，是評(píng)價(jià)儲(chǔ)層產(chǎn)能大小的主要參數(shù)。 （2）滲透率（permeability）：衡量流體在巖石中滲濾能力的大小的參

9、數(shù)。 A 絕對(duì)滲透率：指單相流體（油、氣或水）通過(guò)孔隙介質(zhì)沿孔洞縫呈層狀流動(dòng)時(shí)，服從達(dá)西直線滲濾定律。 B 相滲透率（有效滲透率）----多相流體 指巖石孔隙中有多相流體共存時(shí)，巖石對(duì)其中每一相流體的滲透率稱(chēng)相滲透率 （有效滲透率），分別用Ko、Kg、Kw表示。 影響相滲透率的因素：巖石本身的性質(zhì)，流體的性質(zhì)，流體的飽和度。 C 相對(duì)滲透率（relative permeability） 指巖石對(duì)

10、每一單相流體局部飽和時(shí)的有效（相）滲透率與全部飽和時(shí)的絕對(duì)滲透率的比值。 影響相對(duì)滲透率的因素：a、巖石本身的性質(zhì)；b、流體的性質(zhì)及其飽和度。,含油、氣、水、疏松砂實(shí)測(cè)油—?dú)?、油—水飽和度與相對(duì)滲透率值的變化曲線。 （A）當(dāng)含油飽和度60%），則只允許氣體在孔洞縫中滲濾而油不能流動(dòng)。為什么? 油—潤(rùn)濕相飽和度太低，幾乎被砂巖顆粒吸附，故無(wú)法流動(dòng)。 氣—非潤(rùn)濕相飽和度高，故可以流動(dòng)。

11、 （B）兩條曲線相交處，說(shuō)明油和氣的相對(duì)滲透率相等，故二者均可順利流動(dòng)。,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,孔隙度和滲透率之間的關(guān)系 一般情況下，儲(chǔ)層的孔隙度越大，則滲透率也越高。 但是，目前研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二者之間沒(méi)有固定的函數(shù)關(guān)系。 例如： 粘土巖:孔隙度較大而滲透率極低； 裂縫性灰?guī)r:孔隙度很小而K很大。,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,（三）、應(yīng)用孔隙度和滲透率值對(duì)儲(chǔ)層評(píng)價(jià),中國(guó)石油天然氣總公司儲(chǔ)層分

12、類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)（適用于砂巖）,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,,三、儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)（pore structure） 1、孔隙結(jié)構(gòu)概念：指儲(chǔ)集層巖石中的孔洞縫的大小，形狀及相互連通配置關(guān)系。 2、儲(chǔ)集層巖石內(nèi)部的組成 （1）巖石的骨架顆?！蔁o(wú)機(jī)礦物顆粒構(gòu)成，是儲(chǔ)集層巖石的骨架結(jié)構(gòu)，對(duì)孔洞縫起支撐作用。 （2）孔隙—儲(chǔ)集巖的儲(chǔ)集空間，指孔洞縫，是顆粒與顆粒之間的空隙部分，是油氣的儲(chǔ)集空間。,（3）喉道—連接孔

13、洞縫的狹窄部分，是油氣滲濾的通道。（4）填隙物—充填在孔洞縫和喉道中的沉積物（基質(zhì)）和成巖物（膠結(jié)物）。,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,3、儲(chǔ)集層的孔隙結(jié)構(gòu) 1）、儲(chǔ)集空間類(lèi)型 孔隙（pore） A 原生孔隙：沉積時(shí)顆粒之間未充填滿的保留部分 特點(diǎn)：形狀規(guī)則，大小相近，分布均勻。 B 次生孔隙：成巖作用過(guò)程中，顆粒、膠結(jié)物、基質(zhì)被溶解后形成的粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、膠結(jié)物內(nèi)溶孔。裂縫：

14、成巖作用或構(gòu)造作用下形成的。,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,2、喉道類(lèi)型 （1）、喉道（throat）的概念：指連通孔隙與孔隙之間的狹窄部分。 （2）喉道的類(lèi)型 根據(jù)喉道的形成和對(duì)滲透率作用的大小劃分為五種類(lèi)型。 A、縮頸喉道：喉道直經(jīng)略小于它所連接的孔隙直徑，長(zhǎng)度較短，有時(shí)很難區(qū)分孔隙和喉道。由于喉道直徑較寬，長(zhǎng)度較短，流體在其中通過(guò)時(shí)，毛管阻力小，滲透率較高。

15、 B、點(diǎn)狀喉道：孔隙與孔隙之間的縮小部分很短且狹窄，喉道直徑比孔隙直徑小的多，具有較高的毛管阻力，流體通過(guò)喉道流動(dòng)需要較高的壓力差才能流動(dòng)。,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,C、片狀喉道：喉道直徑狹窄且長(zhǎng)度較長(zhǎng)，流體所受的毛管阻力更大，流體通過(guò)時(shí)所需的壓力差更大才能流動(dòng)。 D、彎片狀喉道：在片狀喉道的基礎(chǔ)上，喉道更加狹窄、更長(zhǎng)且發(fā)生彎曲，流體流動(dòng)更加困難，不僅克服毛管阻力還要克服流體改變運(yùn)動(dòng)方向而產(chǎn)生的磨擦力。E、管束狀喉道：這類(lèi)

16、喉道多分布在雜基內(nèi)微孔或由于高嶺石晶間孔所形成的孔隙內(nèi)。由于粒間孔隙之間的狹窄部分充填有高嶺石及雜基，高嶺石的晶間微孔中又被雜基充填形成數(shù)量眾多的毛細(xì)管交叉網(wǎng)絡(luò)。 流體流動(dòng)性強(qiáng)弱次序： 縮頸喉道和點(diǎn)狀喉道 片狀喉道和彎片狀喉道 管束狀喉道,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,4、孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)及其測(cè)量方法 （1）鑄體薄片分析（cast thin section） （2）圖象分析法（p

17、etrographic image analysis，PIA） （3）毛管壓力分析—壓汞法（mercury injection）,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,（1）鑄體薄片分析（cast thin section） A、原理及方法 將染有一定顏色的有機(jī)玻璃（環(huán)氧樹(shù)脂）注入儲(chǔ)層巖樣孔隙系統(tǒng)中，待注入物固化后，將巖樣磨制成薄片，在顯微鏡下直接觀察孔隙、喉道、裂縫的大小、形狀、成因、分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，還可以觀

18、察顆粒的成分、形狀、大小以及膠結(jié)類(lèi)型。 B、參數(shù) 孔洞縫的類(lèi)型、形狀、大小及與喉道的配置，估算面孔率、孔喉配位數(shù)。,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,（2）圖象分析法（petrographic image analysis，PIA） A、原理及方法 應(yīng)用儲(chǔ)層巖樣的鑄體薄片通過(guò)攝像裝置，把圖像送入計(jì)算機(jī)（圖像分析儀）進(jìn)行計(jì)算和分析。 B、參數(shù) 定量計(jì)算分析面積內(nèi)的總孔個(gè)數(shù)，總孔面積，每個(gè)

19、孔的六個(gè)參數(shù)（面積，周長(zhǎng)，長(zhǎng)軸，短軸，長(zhǎng)短軸比，等效園面積），計(jì)算面孔率，作出孔分布直方圖。這種方法將孔隙結(jié)構(gòu)的研究由定性向定量發(fā)展。,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,（3）毛管壓力分析—壓汞法（mercury injection） A、原理：模擬地層條件下，油氣的運(yùn)移—是非潤(rùn)濕相流體（油氣）不斷排驅(qū)儲(chǔ)層孔洞縫中的潤(rùn)濕相流體（水）的過(guò)程。 B、測(cè)量方法：在實(shí)驗(yàn)室中，把非潤(rùn)濕相的汞（水銀）應(yīng)用提高壓力的方法把汞注入巖樣中，排驅(qū)巖樣中

20、的汞蒸氣，測(cè)定壓汞過(guò)程的各種數(shù)據(jù)，根據(jù)公式： Pc == 式中 ? 為表面張力（surface tension forces）； ? 為潤(rùn)濕角（wetting angle）； Pc 為注入壓力（injection pressure）； Rc 為毛細(xì)管半徑。 在實(shí)驗(yàn)中，? 和 ? 固定不變，則Pc與Rc呈反比。,,記

21、錄 Pc（注入壓力） Rc（孔喉半徑） Shg（進(jìn)汞量） Pc1 Rc1 Shg1 Pc2 Rc2 Shg2 Pci

22、 Rci Shgi根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，作出壓汞曲線。,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,C、毛管壓力曲線孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)1）衡量孔隙大小參數(shù) a、全孔喉平均半徑（Dm） b、喉道均值半徑（Rm） c、最大連通孔喉半徑（Rd） d、飽和度中值半徑（Rc50）2）衡量孔喉分選性參數(shù)（孔喉大小的均勻程度）

23、 a、孔喉分選系數(shù)（SP）： 描述孔喉大小分布的均勻程度。 b、歪度（SKP）： 指孔喉大小分布偏粗（大孔喉為主）， 偏細(xì)（小孔喉為主）。 c、峰態(tài)（KP）： 指儲(chǔ)集層巖石最常出現(xiàn)的半徑頻率曲線峰。,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,3）衡量孔喉連通性參數(shù) a、排驅(qū)壓力（Pd） 指壓汞過(guò)程中非潤(rùn)濕相流體開(kāi)始大量排驅(qū)孔喉中潤(rùn)濕相流體所需的最低壓力 Pd

24、（曲線水平段與陡段的拐點(diǎn)位置）。與排驅(qū)壓力Pd相對(duì)應(yīng)的孔喉半徑即是最大孔喉連通半徑Rd。 b、飽和度中值壓力（Pc50） 指進(jìn)汞飽和度達(dá)到50%時(shí)，相對(duì)應(yīng)的注入壓力。該值的大小既能反映孔喉的連通性好壞，又能反映儲(chǔ)集層產(chǎn)油能力的大小。,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,c、最大進(jìn)汞飽和度SHgmax 指當(dāng)巖樣的注入壓力Pc達(dá)到儀器最高壓力時(shí)，注入巖樣水銀的最終飽和度值。d、退出效率 We 又稱(chēng)退汞效率，它代

25、表了在壓力降低時(shí)進(jìn)入巖樣水銀的退出量占進(jìn)汞量的百分?jǐn)?shù)。該參數(shù)不僅能反映儲(chǔ)層孔喉連通性的好壞，而且能反映儲(chǔ)層產(chǎn)能的大小、采收率的高低。e、束縛水飽和度（Swi） 注入壓力無(wú)論加多大，汞都不能再進(jìn)入巖樣的孔隙中的剩余飽和度（被束縛水充填部分）稱(chēng)束縛水飽和度。在毛管壓力曲線中，平行于縱坐標(biāo)所指的飽和度。,第一節(jié) 巖石的孔隙性和滲透性,5、應(yīng)用孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)儲(chǔ)層評(píng)價(jià) 1）.根據(jù)毛管壓力曲線形態(tài)對(duì)儲(chǔ)層定性分類(lèi) （1）大孔粗喉

26、型儲(chǔ)層 特點(diǎn)：孔隙個(gè)體大，喉道粗，分選連通好，孔隙度、滲透率均好。 （2）小孔粗喉型儲(chǔ)層 特點(diǎn)：喉道粗，孔隙個(gè)體小，分選連通較好，孔隙度低--中，滲透率中等--低。 （3）大孔細(xì)喉型儲(chǔ)層 特點(diǎn)：孔隙個(gè)體大，喉道偏細(xì)，孔隙度中等，滲透率偏低。 （4）小孔細(xì)喉型儲(chǔ)層 特點(diǎn)：孔隙個(gè)體小，喉道偏細(xì)，孔隙度低，滲透率低。 2）.根

27、據(jù)毛管壓力曲線參數(shù)對(duì)儲(chǔ)層定量評(píng)價(jià) 目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。,第二節(jié) 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層,一、重要性,Knebel等（1956）對(duì)236個(gè)主要油田儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)（1噸= 7.3桶，1億桶=1370萬(wàn)噸）： 砂巖油層：59% 碳酸鹽巖：40.2% 其它：0.8% 例如：大慶K，勝利N1，遼河N1，中原N1，南陽(yáng)J3，長(zhǎng)慶J1，克拉瑪依T3，吐哈J3以上油氣田的產(chǎn)層均為碎屑

28、巖類(lèi)。,（流體包裹體）,第二節(jié) 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層,二、碎屑巖（clastic rock）類(lèi)儲(chǔ)集層巖石類(lèi)型 主要有— 砂巖 砂礫巖 礫巖 部分粉砂巖。三、碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)層基本特征 1、儲(chǔ)集空間：一般以原生粒間孔隙為主，具有一定數(shù)量的次生孔隙，孔分布較均一， 有效孔隙度較高10—25%，隨埋深增加孔隙度略有降低，但幅度不大。 2、滲透率：一般較好，幾十 — 幾百×10-3 ?m2 孔隙度與滲

29、透率一般表現(xiàn)為粗略的正相關(guān)關(guān)系。 3、除原生粒間孔隙外，常伴有部分次生溶孔和裂縫，使儲(chǔ)層的非均質(zhì)性加強(qiáng)，孔隙結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜化。 4、成巖作用對(duì)儲(chǔ)層具有一定的改造作用，但不如碳酸鹽巖儲(chǔ)集層明顯。 上述四條特點(diǎn)可歸納以下幾句話： 孔滲較好 分布均一 原生為主 改造次要 具體分析 莫要亂套,第二節(jié) 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層,四、碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型 1、原生孔隙（primary porosity）

30、 1）、粒間孔隙（intergranular porosity） 2）、雜基內(nèi)原生孔隙 2、次生孔隙（secondary porosity） 1）、溶蝕孔隙（solution porosity） A粒間溶孔 B粒內(nèi)溶孔 C填隙物內(nèi)溶孔 2）、破裂孔隙（fracture） A顆粒破裂縫 B巖石裂縫 3）、晶間

31、孔隙（intercrystalline porosity）—重結(jié)晶作用晶間孔為主,第二節(jié) 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層,五、影響碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層儲(chǔ)油物性的因素 1、碎屑顆粒的礦物成分 ①礦物顆粒的堅(jiān)硬程度和遇水溶解及膨脹程度 ②礦物顆粒與流體的吸附力大小，即憎油性和憎水性 常見(jiàn)礦物為：石英、長(zhǎng)石、云母及重礦物。 一般性質(zhì)堅(jiān)硬、遇水不溶解不膨脹、遇油不吸附的碎屑顆粒組成的砂巖，儲(chǔ)油物性好。

32、 長(zhǎng)石顆粒表面的液膜厚度大于石英，對(duì)滲透率影響較大—潤(rùn)濕性；石英抗風(fēng)化力強(qiáng)，顆粒表面較光滑；而長(zhǎng)石不耐風(fēng)化，顆粒表面常有一層高嶺土或絹云母（吸附油氣、吸水膨脹，降低滲透率）。 顆粒粗：K↑；顆粒細(xì)：K↓,第二節(jié) 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層,2、膠結(jié)物特征1）膠結(jié)物的成分：泥質(zhì)、鈣質(zhì)、硅質(zhì)和鐵質(zhì)。 相對(duì)而言，泥質(zhì)膠結(jié)的砂巖較為疏松，滲透性好，其它的則差。 因此，巖石滲透性：疏松泥質(zhì)＞鈣質(zhì)＞硅、鐵質(zhì)

33、2）膠結(jié)物含量：愈少愈好。 其中，泥質(zhì)含量：愈少愈好—膠結(jié)物充填粒間孔,第二節(jié) 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層,3）膠結(jié)類(lèi)型：接觸膠結(jié)＞孔隙膠結(jié)＞基底、充填膠結(jié) 基底膠結(jié)：碎屑顆粒相互不接觸，均勻分布于膠結(jié)基底上。 凝塊膠結(jié)：類(lèi)似于基底膠結(jié)，但顆粒分布不均勻，呈凝塊狀聚集。 孔隙膠結(jié)：顆粒相互接觸，膠結(jié)物充填顆粒間的孔隙中。 接觸膠結(jié)：顆粒相互接觸，膠結(jié)物僅分布于顆粒接觸點(diǎn)上。 充填膠結(jié)：孔隙膠結(jié)的膠

34、結(jié)物被淋濾，又被次生膠結(jié)物充填。,第二節(jié) 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層,渤海灣盆地下第三系砂巖膠結(jié)類(lèi)型與孔隙度的關(guān)系,第二節(jié) 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層,3、搬運(yùn)距離的遠(yuǎn)近，控制了碎屑顆粒的分選、磨園程度的好壞 分選、磨園愈好，φ、K愈大,第二節(jié) 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層,4、水動(dòng)力條件及壓實(shí)程度控制了碎屑顆粒的排列方式理論上，顆粒為理想球體（均勻球體），存在的顆粒排列方式： 立方體（最不緊密排列） 斜方體（中等密度排列） 菱面體（

35、最緊密排列） 立方體堆積，φ最大=47.6% [（2r）3-（4/3）3.14r3]/（2r）3 菱面體堆積，φ最小=25.9% 因此，立方體>斜方體>菱面體5、成巖作用（diagenesis） 1）、壓實(shí)作用 包括：機(jī)械壓實(shí)、化學(xué)壓實(shí) 作用結(jié)果：以縮小孔隙為主 2）、膠結(jié)作用 作用結(jié)果：以充填孔隙為主（cementation）

36、3）、溶解作用 作用結(jié)果：增大孔隙,第二節(jié) 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層,六、碎屑巖儲(chǔ)集層的發(fā)育分布 砂巖體：指某一沉積環(huán)境內(nèi)形成的，具有一定形態(tài)、巖性和分布特點(diǎn)，并以砂質(zhì)為主的沉積巖體。 砂巖體是研究和劃分碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層的基本單元。,第二節(jié) 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層,1、洪積—沖積扇砂礫巖體（fan-shaped sandstone） （1）形成條件：干旱 半干旱氣候 洪水期 （2）

37、分布范圍：盆地邊緣 老山出口處 與平原交匯處 （3）規(guī)模大?。浩矫嫔仙葼?，縱剖面呈楔狀，橫剖面呈透鏡狀 （4）巖性特征： A、粗而雜， 由砂巖、礫巖、泥巖混雜堆積 B、粒度粗， 分選差， 磨園差 C、成分復(fù)雜，物性變化大。扇中最好，扇緣泥為主，扇頂?shù)[為主，分選差。 （5）油田實(shí)例：

38、克拉瑪依 T（三疊） 克拉瑪依組油層儲(chǔ)集層為洪積相砂礫巖體，由七個(gè)沖積錐體組成，巖性以中—細(xì)礫巖為主，夾大量礫狀砂巖和中粗砂巖。它們沿老山前緣分布，成為裙帶狀，扇的中部發(fā)育連片的河床砂礫巖層，物性最好，含油性也最好。,第二節(jié) 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層,2、河流砂巖體（Fluvial sandstone） （1）形成條件：河流搬運(yùn)過(guò)程中，由于河道彎曲擺動(dòng)形成的邊灘、心灘、河床及決口扇等。 （2）規(guī)模大?。汉哟采?/p>

39、體呈不規(guī)則細(xì)長(zhǎng)形，長(zhǎng)度可達(dá)幾十～幾百，甚至上千公里。厚度由幾米～幾十米。 （3）巖性特征：結(jié)構(gòu)、粒度變化大， 分選差、非均質(zhì)性嚴(yán)重。 （4）分布： A、形態(tài)極不規(guī)則，平面上呈條帶狀 蛇曲狀 樹(shù)枝狀 網(wǎng)狀、 B、剖面上，呈頂平底凸的透鏡狀，底礫頂泥的二元結(jié)構(gòu) C、邊灘、心灘及決口扇剖面上呈透鏡狀。 （5）油田實(shí)例： 鄂爾多

40、斯盆地馬嶺油田 儲(chǔ)集層為侏羅系延安統(tǒng)砂巖 油氣分布嚴(yán)格受河道砂體控 制，構(gòu)成了鄂爾多斯盆地油 氣富集的特點(diǎn)。 渤海灣盆地及其周緣地區(qū) 沙河街組、東營(yíng)組以及上 第三系中均發(fā)現(xiàn)以河流相 砂體為主的油氣田。,第二節(jié) 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層,3、三角洲砂巖體（Deltaic sandstone） （1）形成地區(qū)：河流入海處 （2）亞相帶： A、三角洲平原亞相 B、三角洲前緣亞相—分流河道、

41、前緣砂體物性最好 C、前三角洲亞相 （3）砂巖體類(lèi)型 三角洲平原亞相：河道砂巖體（Channel） 決口扇砂巖體 三角洲前緣亞相：鳥(niǎo)足狀（bird-foot） 指狀（finger-shaped） 席狀砂巖體（blanket sands） 前三角洲亞相：透鏡狀砂巖體（lenticular sandstong body） （4）砂巖體特征：質(zhì)純 分選好 磨園好 儲(chǔ)集物性

42、好，垂直岸帶分布 （5）油田實(shí)例（易形成大型，特大型油氣田）松遼盆地 大慶長(zhǎng)垣 油田（地質(zhì)儲(chǔ)量大于44億噸）科威特 布爾干油田（世界第二特大油田）委內(nèi)瑞拉 波利瓦爾油田（第三特大油田）尼日利亞 尼日爾河三角洲,第二節(jié) 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層,4、沿岸堤壩砂巖體（shoreline sands body） （1）形成地區(qū)：海 、湖 沿岸地帶 （2）巖性特點(diǎn)：由于海浪、湖浪的淘洗作用，顆粒純凈，分選

43、、磨園均好。 （3）砂巖體類(lèi)型：岸外砂壩（offshore sand bar） 堤壩（levee）、 堤島（障壁島barrier island） （4）分布特點(diǎn)：平行岸帶分布 平面上呈：狹長(zhǎng)帶狀 串珠狀 剖面上呈：底平頂凸的透鏡狀 （5）油田實(shí)例 美國(guó) 東得克薩斯油田 蒙達(dá)納州 鐘溪油田 堤壩、砂壩

44、砂巖體。,第二節(jié) 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層,5、濁流砂巖體（重力流砂巖體，turbidity currents） （1）分布范圍：深湖 或 深海 稱(chēng)湖（海）底扇 （2）形成原因： A、強(qiáng)裂的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)—地震 滑坡形成。 B、岸帶陡段沉積物跨塌—泥石流—重力分異—沿斜坡形成扇形--形成鮑瑪序列。 （3）砂巖體特點(diǎn)： 平面上：可分扇根、扇中

45、、扇緣三個(gè)亞相，扇中亞相是儲(chǔ)集油氣有利地帶、 剖面上：由下向上，沉積物由粗變細(xì)，油源豐富。 （4）油田實(shí)例：中國(guó) 大港油田,第二節(jié) 碎屑巖類(lèi)儲(chǔ)集層,6、風(fēng)成砂巖體（eolian sandstone body） （1）分布范圍：干旱沙漠區(qū)及海、湖濱岸區(qū) （2）砂巖體特點(diǎn)：連片廣泛分布，砂粒分選、磨園度較好，質(zhì)純，不含泥質(zhì)。 （3）油田實(shí)例：歐洲北海油田 P1,第三節(jié)

46、 碳酸鹽巖儲(chǔ)集層,一、碳酸鹽類(lèi)儲(chǔ)集層在油氣儲(chǔ)量產(chǎn)量中的地位 世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量>1億桶的油田有546個(gè)，碳酸鹽巖類(lèi)儲(chǔ)集層占42.7%。 我國(guó)已發(fā)現(xiàn)的大油氣田有200多個(gè)，占28.7%。 其中：四川 J（大安寨）Tc（嘉陵江）P（陽(yáng)新統(tǒng)）C（川東）震旦系（威遠(yuǎn)） 陜甘寧盆地 O2 石灰?guī)r 產(chǎn)天然氣 塔里木盆地 O S C 石灰?guī)r

47、 任丘 震旦亞界 霧迷山組 灰?guī)r二、巖石類(lèi)型 石灰?guī)r 白云巖 白云質(zhì)灰?guī)r 生物灰?guī)r 礁灰?guī)r,第三節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)集層,三、碳酸鹽巖儲(chǔ)集層特征 1、儲(chǔ)集空間類(lèi)型多 與砂巖儲(chǔ)集層相比較，孔洞縫形成復(fù)雜而且類(lèi)型多。 （1）孔隙 A、原生孔隙 a、粒間 b、粒內(nèi) c、遮蔽孔 d、生物骨架孔 B、次生孔隙 a、粒間溶孔 b、粒內(nèi)溶孔 c、白云化晶間孔 d、重結(jié)晶晶間孔

48、 （2）裂縫 A、成巖裂縫 B、構(gòu)造裂縫 C、風(fēng)化裂縫 2、成巖次生變化大 3、孔洞縫在縱橫向上具有突變性 在縱向上：沒(méi)有固定的產(chǎn)層層位。 在橫向上：高產(chǎn)井、低產(chǎn)井、干井交叉出現(xiàn)，井間干擾十分明顯。,第三節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)集層,四、碳酸鹽巖的孔隙1、孔隙成因類(lèi)型及特征1）．原生孔隙（1）粒間孔；（2）粒內(nèi)孔；（3）生物骨架孔；（4）晶間孔。2）．次生孔（1）粒內(nèi)溶孔；（2）粒

49、間溶孔；（3）其它溶孔溶洞。2、孔隙發(fā)育的控制因素1）．原生孔隙發(fā)育的控制因素淺水、高能沉積環(huán)境結(jié)構(gòu)較粗，原生孔發(fā)育。相反則差。2）．溶蝕孔隙發(fā)育的控制因素（1）巖石溶解度（2）地下水的溶解能力（CO2含量高者溶解能力強(qiáng)）（3）地貌、氣候、構(gòu)造因素的影響3）．白云巖化作用 重結(jié)晶作用 形成晶間孔,第三節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)集層,第三節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)集層,五、碳酸鹽巖的裂縫（ 一）碳酸鹽巖的裂縫類(lèi)型1．成巖縫； 2

50、．構(gòu)造縫； 3．溶蝕洞縫； 4．壓溶裂縫。 （二）碳酸鹽巖裂縫發(fā)育的控制因素1．巖性因素（脆性）（1）巖石成分：脆性由大到?。喊自茙r、泥質(zhì)白云巖─石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r—泥灰?guī)r（2）巖石結(jié)構(gòu)：質(zhì)純粒粗的碳酸鹽巖脆性大，易產(chǎn)生裂縫。（3）厚度及組合：厚度小裂縫發(fā)育，薄互層也易產(chǎn)生裂縫。厚層碳酸鹽巖縫少但縫大 。2．構(gòu)造因素 （1）局部構(gòu)造上裂縫的分布（2）向斜地帶裂縫的分布 （3）斷層帶裂縫的分布四川局總結(jié)出了構(gòu)造裂

51、縫油氣田裂縫分布規(guī)律：“一占三沿”的鉆井方案： 占高點(diǎn) 沿長(zhǎng)軸 沿扭曲 沿?cái)嗔?第三節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)集層,六、碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的類(lèi)型（一）孔隙型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層巖性：鮞?；?guī)r，生物碎屑灰?guī)r，生物灰?guī)r，礁灰?guī)r裂縫和溶蝕孔洞不占主導(dǎo)地位，原生孔為主。沙特：加瓦爾（Q可：107億，世界第一）砂屑灰?guī)r，鈣藻、有孔蟲(chóng)，φ—21%，K—4000。 川中J2大安寨，介殼灰?guī)r（二）裂縫型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層裂縫發(fā)育

52、，主要滲濾通道。伊朗：加奇沙蘭（阿斯馬利灰?guī)r，單井日產(chǎn)1..3萬(wàn)噸）。四川：川南 T 、P 灰?guī)r—低孔低滲（三）溶蝕型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層常分布在不整合及大斷裂附近，地下水滲透淋濾。放空，井噴。任丘：1000t/d（四）復(fù)合型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層 裂縫—孔隙型儲(chǔ)層：裂縫成組， 張開(kāi)縫為主。 裂縫—洞隙型（縫洞型） P Tc1,第四節(jié) 其它巖類(lèi)儲(chǔ)集層,一、火山巖儲(chǔ)集層（一）火山巖儲(chǔ)集層巖性1．火山

53、噴發(fā)巖：玄武巖、安山巖、流紋巖—連通孔隙不發(fā)育2．火山碎屑巖：火山角礫巖、火山凝灰?guī)r、集塊巖—具一定原生孔和裂縫（二）火山巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間1．孔隙（1）原生孔隙：氣孔、粒（礫）間孔（2）次生孔隙：溶蝕孔、晶間孔2．裂縫：構(gòu)造縫、風(fēng)化縫、成巖縫（收縮碎裂縫）（三）油田實(shí)例 （1）新疆：最多，克拉瑪依 石炭系 3個(gè) （2）內(nèi)蒙、遼河、勝利 （3）國(guó)外：美、蘇、南美、利比亞、日本、印尼…、油藏特點(diǎn)：油井產(chǎn)量高，產(chǎn)量

54、下降快，見(jiàn)水，水淹快—裂縫滲流,第四節(jié) 其它巖類(lèi)儲(chǔ)集層,二、結(jié)晶巖儲(chǔ)集層基巖風(fēng)化殼、潛山、構(gòu)造破碎帶遼河：東勝堡，太古界鞍山群淺粒巖。勝利：王莊變質(zhì)巖油藏酒泉：鴨兒峽油田基巖油藏：志留系變質(zhì)巖（基巖），板巖、千枚巖及變質(zhì)砂巖，裂縫發(fā)育成為儲(chǔ)集層新疆：七中佳木河三、泥質(zhì)巖儲(chǔ)集層柴達(dá)木：油泉子油田，第三系，鈣質(zhì)泥巖，裂縫發(fā)育形成（少見(jiàn)）俄羅斯：西西伯利亞，巴任諾夫?qū)?，海相黑色泥?yè)巖，有機(jī)質(zhì)含量高，裂縫發(fā)育，壓力溫度均

55、為高異常，高產(chǎn)井初產(chǎn)可達(dá)200t/d左右，產(chǎn)量遞減快，相鄰井產(chǎn)量差異大，裂縫特征明顯。,第五節(jié) 蓋層的類(lèi)型及其封蓋機(jī)制,一、蓋層定義及特征蓋層（cap rock）：位于儲(chǔ)層之上，能封隔儲(chǔ)集層中流體，免于向上逸散的巖層。蓋層特征：封隔性 （1）巖性致密，細(xì)粒，無(wú)裂縫，滲透率極低 （2）具較高的排驅(qū)壓力 蓋層的概念和滲透率一樣是相對(duì)的。一定巖性、一定厚度的巖層在一定的油氣藏能量下能充當(dāng)蓋層，但在油氣藏能

56、量更高的情況下則有可能被穿透，不能作蓋層。從這一點(diǎn)出發(fā)也可說(shuō)蓋層的毛細(xì)管壓力能夠抗住穿越它的流體的置換力，貫穿力和滲透力。,第五節(jié) 蓋層的類(lèi)型及其封蓋機(jī)制,二、蓋層巖性1、頁(yè)巖、泥巖：與碎屑巖儲(chǔ)集層互層共生2 、鹽巖（salt rock）、石膏（gypsum）、硬石膏（anhydrite）：多在碳酸鹽巖剖面3 、致密灰?guī)r、泥灰?guī)r：碳酸鹽巖剖面 據(jù)克萊姆（1977年）統(tǒng)計(jì)，世界上334個(gè)大油氣田的蓋層為： 頁(yè)

57、巖、泥巖 占65% 鹽巖、石膏 占33% 致密灰?guī)r 占2%,,三. 蓋層分類(lèi) 局部：含油氣盆地愉局部隆起上 按分布規(guī)模 區(qū)域：含油氣盆地全區(qū)覆蓋 相對(duì)均質(zhì)蓋層（其它巖性?shī)A層＜25％） 按成分 不均質(zhì)蓋層（其它巖性?shī)A層＞25％）

58、 陸源成因：含泥質(zhì)、粉砂質(zhì)蓋層 化學(xué)成因：含巖鹽、石膏硬石膏 按成因 冰凍成因：含冰凍砂、粉砂 混合成因：灰泥、膏鹽、灰鹽、膏灰、 泥冰,,,,,,,,,,,,,,第五節(jié) 蓋層的類(lèi)型及其封蓋機(jī)制,第五節(jié) 蓋層的類(lèi)型及其封蓋機(jī)制,1. 泥質(zhì)（頁(yè)）巖類(lèi)

59、蓋層 特點(diǎn)：分布廣、數(shù)量多、最常見(jiàn)，幾乎產(chǎn)于各種沉積環(huán)境中。 影響該類(lèi)蓋層的因素： ⑴ 泥巖中膨脹性礦物（尤其是蒙脫石）越多，蓋層質(zhì)量就越好，遮擋力越強(qiáng)，對(duì)保存油氣藏所需的厚度越小。反之，則要很大厚度來(lái)補(bǔ)償。 ⑵ 泥質(zhì)蓋層與其粒度組分有密切關(guān)系。 一般說(shuō)來(lái)，分散性（粉碎程度）越高，其滲透率就越低，因此，遮擋能力就越強(qiáng)。 ⑶ 含砂質(zhì)、粉砂質(zhì)等雜質(zhì)會(huì)大大降低泥質(zhì)蓋層的遮擋能力 ⑷ 礦物成份：蒙脫石吸收容

60、量大，因此遮擋力強(qiáng)；交換絡(luò)合物中Na+高的其膨脹性、塑性、吸水性增大，毛管壓力和滲透性降低。,第五節(jié) 蓋層的類(lèi)型及其封蓋機(jī)制,2. 巖鹽、石膏（硬石膏）類(lèi)蓋層 該類(lèi)蓋層是高質(zhì)量的蓋層，可遮擋高壓氣藏。它們所遮擋的油氣藏的充填程度最為飽滿（常達(dá)80—100％）油氣藏高度大。含鹽巖層隨深度增大塑性增大，由于“流動(dòng)效應(yīng)”，它們能愈合裂縫、斷裂，使油氣不致流失。 單獨(dú)由石膏（特別是硬石膏）組成的蓋層，其遮擋能力不如鹽巖。石膏與

61、巖鹽塑性是硬石膏的三倍，所以由硬石膏組成的蓋層的油氣藏油氣柱高度不大，油氣充滿系數(shù)小。只有石膏與巖鹽結(jié)合或成互層，才能大幅度提高遮擋能力。,第五節(jié) 蓋層的類(lèi)型及其封蓋機(jī)制,3. 碳酸鹽類(lèi)蓋層 通常是指碳酸鹽巖占半數(shù)至純由碳酸鹽巖組成的一些非滲透性巖石，如泥質(zhì)石灰?guī)r、硫酸鹽化灰?guī)r、石灰?guī)r等。4. 砂巖蓋層：致密砂巖或飽含水砂巖。5. 冰凍成因蓋層：見(jiàn)于永久凍土帶。 蓋層遮擋能力排序： 巖鹽─含鹽的混合巖

62、類(lèi)─泥（頁(yè)）巖─石膏（硬石膏稍次）─砂質(zhì)泥巖─泥灰?guī)r─泥質(zhì)灰?guī)r及硫酸鹽化石灰?guī)r─石灰?guī)r含少量泥質(zhì)）─泥質(zhì)粉砂─致密砂巖─冰凍巖。,第五節(jié) 蓋層的類(lèi)型及其封蓋機(jī)制,四、蓋層封隔性與厚度的關(guān)系 依諾澤姆采夫研究了古比雪夫地區(qū)C油藏之上厚薄不等的蓋層對(duì)石油的影響。 （1）.石油密度隨蓋層厚度增加而減小。但只說(shuō)明＜25M不足以保護(hù)，厚度達(dá)一定值之后，密度再不增大，說(shuō)明油藏已得到充分保護(hù)。 （2）.溶解氣組分變化

63、 25M內(nèi)甲烷含量隨厚度減小而增大，線性關(guān)系。25M時(shí)不再影響。 （3）.重?zé)N隨厚度上升而上升，到25M時(shí)不變。 說(shuō)明，25M是理想厚度，但是并不是所有地區(qū)都應(yīng)具有25M的理想厚度才能作蓋層。 如：松遼（泥巖）：>20m； 高木頂氣田：10 m（石膏）,第五節(jié) 蓋層的類(lèi)型及其封蓋機(jī)制,庫(kù)曉夫斯卡亞氣田的阿普第階泥巖厚18M，氣藏高度為193M，每米厚保住了10M高的氣藏，推論：5-10M泥巖蓋

64、層可擋住50-60M高的氣藏。 若把蓋層下限降至5-6M，則油氣勘探領(lǐng)域?qū)⒋蟠髷U(kuò)大，具很大實(shí)際意義。 結(jié)論：厚度不是決定因素。厚度與油氣藏高度無(wú)對(duì)比關(guān)系。 一般認(rèn)為，蓋層厚度與封閉能力之間，沒(méi)有絕對(duì)關(guān)系。涅斯捷洛夫?qū)ιw層的厚度問(wèn)題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算后指出，只要有1米厚的粘土層作蓋層，就能起到封閉油氣的作用。如果再加上時(shí)間因素，也只需要幾米厚就足夠了。 列別托對(duì)西高加索區(qū)下白堊統(tǒng)油層的蓋層進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析

65、，認(rèn)為埋深在1200-3000米范圍內(nèi)，5-10米厚的泥巖可封閉。　　以上是對(duì)泥巖而言，對(duì)化學(xué)巖卻無(wú)人涉足。,第五節(jié) 蓋層的類(lèi)型及其封蓋機(jī)制,五、蓋層遮擋能力與深度的關(guān)系 蓋層遮擋性能除與巖性、厚度有密切關(guān)系外，還與埋藏深度有關(guān)。影響因素有： （1）、巖石孔隙增加，巖石的壓縮作用增強(qiáng)─巖石密度增大，體積縮小，孔隙管道結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，孔隙管道截面積變小，增強(qiáng)了蓋層遮擋能力。 當(dāng)深度不大，約1000M時(shí)，泥質(zhì)蓋層

66、中粉砂質(zhì)含量的多寡對(duì)其影響較大。含量上升，遮擋下降。 當(dāng)深度達(dá)3000M或更深時(shí)，壓實(shí)作用強(qiáng)烈，導(dǎo)致孔隙度大大減小，使泥質(zhì)粉砂巖與粉砂質(zhì)泥巖的遮擋能力變得很相近。,第五節(jié) 蓋層的類(lèi)型及其封蓋機(jī)制,（2）高溫高壓 泥巖在高溫高壓下發(fā)生壓縮、脫水作用，變成硬泥巖（泥板巖），其塑性降低，巖性變脆，并出現(xiàn)裂隙。若裂隙不是孤立的，則會(huì)顯著降低泥巖的遮擋能力。E.M.烏斯（蘇.高加索天研所)認(rèn)為:泥巖在后成作用的早期是流體擋

67、板，進(jìn)入深處（4000-6000M）后會(huì)開(kāi)裂變成滲透層。 對(duì)西西伯利亞中生界剖面的研究，泥質(zhì)蓋層在1500－2500M深度性能最佳。,第五節(jié) 蓋層的類(lèi)型及其封蓋機(jī)制,六、蓋層封閉油氣層機(jī)理 1、毛管壓力封閉 （1）巖性致密，無(wú)裂縫，毛管阻力 > 浮力； （2）排驅(qū)壓力Pd極高，封存壓力大，能遮擋游離狀態(tài)的烴。 （3）對(duì)于石油比天然氣更重要，所以氣易溶于水 （4）在泥巖壓實(shí)階段的晚期更為重

68、要,第五節(jié) 蓋層的類(lèi)型及其封蓋機(jī)制,2、異常高壓封閉 巨厚泥巖層在壓實(shí)過(guò)程中，水不能順利排出，造成泥巖中部滯留水形成異常高壓（欠壓實(shí)undercompaction結(jié)果），形成巨大的孔隙流體壓力可以封閉油氣。 ① 可以封閉任何相態(tài)的烴類(lèi)　?、?對(duì)天然氣的封閉作用比對(duì)石油更重要　?、?在泥巖壓實(shí)階段的中期更重要 3、烴濃度封閉 具有一定生烴能力的地層，以較高的烴濃度阻止下伏油氣向上擴(kuò)