石油与天然气地质学2.pdf

第一节 储集层的物性参数第一节 储集层的物性参数 储集层的基本特征是具孔隙性和渗透性，其孔隙渗透性的好坏、分 布规律是控制地下油气分布状况、油气储量及产量的主要因素。 一、储集层的孔隙性一、储集层的孔隙性 绝对孔隙度岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积的 比值。是衡量岩石孔隙的发育程度。 PtVp/Vt*100 按岩石孔隙大小，有超毛细管孔隙、毛细管孔隙和微毛细管孔 隙三类。 1.超毛细管孔隙直径0.5mm，相应裂缝宽度0.25mm， 液体在重力作用下自由流动。 2.毛细管孔隙直径 0.5～0.0002mm，裂缝宽度 0.25～ 0.0001mm，由于毛细管力的作用，液体不能自由流动。 3. 微毛细管孔隙直径泥灰岩（即与Ca/mg比成正比）；从结构构造来看，粗晶、厚层 石灰岩比细晶、薄层灰岩易溶。 地下水的溶蚀能力取决于地下水的PH值、CO2含量、SO4 2-含量、温度、压力。 水中含CO2及有机酸时， 水呈酸性， PH值下降， 碳酸盐岩溶解度增大。 水中CaSO4含 量增加时，白云岩溶解度增加，而方解石的溶解度下降，所以富含SO4 2-的地区， 白云岩中的溶孔比石灰岩更为发育。温度、压力的影响是开放体系中，温度升 博客石油转载 高导致CO2释放，压力降低，PH值增加，使碳酸盐岩的溶解度降低，不利于溶蚀 孔隙的形成；封闭体系中，溶解度随温度增加而增加（不是自然条件）。 分布主要分布在厚层、质纯、粗结构的碳酸盐岩层段，特别是白云岩。发 育于富含 CO2的地下水活动地带， 主要在古风化壳带，岩石遭受风化剥蚀，孔隙发育，地下水沿裂缝渗流地下，形 成岩溶带。分三带 垂直渗流带水流特点以向下淋滤作用为主，流速快，溶蚀作用不太充分； 溶孔以垂直孔缝为主，储集层分带 性不明显，有时有地表渗入的沉积物所充填。 地下水水位季节变化带水流特点为水平与垂直流动的周期性交替。孔缝具 有水平及垂直方向均发育，形成孔、 洞均好的储层。厚度据地下渗流条件和岩溶作用不同而不同。 潜流带水流为水平方向，上述两带补充 CO2，水流缓慢与岩石作用时间 长。发育良好的水平方向溶蚀孔洞， 储层分带性明显。厚度与易溶岩层厚度有关。 3、裂缝型储集层发育的影响因素 博客石油转载 岩性控制因素 成份较纯，脆性大，裂缝发育，泥质含量高，裂缝不发育。结构构造上，质 纯粒粗、结晶粗的裂缝发育，薄层裂缝密度较大，但规模较小，易产生层间缝和 层间脱空；厚层裂缝密度小，但规模较大，以立缝和高角度斜缝为主。 构造的控制作用 在构造强烈部位构造裂缝发育。 长期持续上升的区域， 局部构造高点、 长轴、 倾没端、断层及断裂带附近裂缝育。 地下水的控制作用 地下水活跃的地区，构造裂缝溶解，扩大裂缝的作用。 分布在质纯、脆性大，构造强烈的部位，以及地下水活跃的地区。 四、碳酸盐岩与碎屑岩储层的区别四、碳酸盐岩与碎屑岩储层的区别 碳酸盐岩与碎屑岩相比， 由于其化学性质不稳定， 容易遭受剧烈的次生变化， 通常经受更为复杂的沉积环境及沉积后的变化。有以下几点区别 1.碳酸盐岩储集层储集空间的大小、形状变化很大，其原始孔隙度很大而最 终孔隙度却较低。因易产生次生变化所决定。 2.碳酸盐岩储集层储集空间的分布与岩石结构特征之间的关系变化很大。 以 粒间孔等原生孔隙为主的碳酸盐岩储层其空间分布受岩石结构控制， 而以次生孔 隙为主的碳酸盐岩储层其储集空间分布与岩石结构特征无关系或关系不密切。 3.碳酸盐岩储集层储集空间多样，且后生作用复杂。构成孔、洞、缝复合的 孔隙空间系统。 4.碳酸盐岩储集层孔隙度与渗透率无明显关系。孔隙大小主要影响孔隙容 积。 博客石油转载 总之，碳酸盐岩储层的主要特点储集空间发育具不均一性或突变性，也称 各向异性。 第四节 其它类型储集层第四节 其它类型储集层 火山岩储集层包括火山喷发岩和火山碎屑岩。主要储集空间为构造裂缝或 受溶解的构造裂缝，因此，在构造裂 缝发育的小型断陷盆地边缘与隆起过度带，有火山岩储层。它往往发育于生油层 之中或邻近的火山岩，对含油有利。 结晶岩储集层包括各种变质岩，储集空间主要为风化孔、缝及构造缝。 多发育在不整合带、盆地边缘斜坡及盆 地古突起，以此为储集层的油气藏属称基岩油气藏。 泥质岩储集层储集空间主要为构造裂缝或泥岩中含有易溶成分石膏、盐岩 等，经地下水溶蚀形成溶孔、溶洞等。 第五节 盖层第五节 盖层 一、概念一、概念 盖层指在储集层的上方，能够阻止油气向上逸散的岩层。 常见的盖层有石膏和盐岩占 33，泥岩、页岩占 65，致密灰岩占 2。 二、盖层的封闭机制二、盖层的封闭机制 盖层较致密，岩石孔径小，渗透性差；无或少开启裂缝，即使产生裂缝， 由于其可朔性较好，也容易弥合成为闭 合裂缝； 盖层具较高的排替压力； 异常压力带也能阻止油气向上逸散而成为盖层。 三、盖层的性质三、盖层的性质 博客石油转载 盖层有两大类区域盖层与局部盖层。前者覆盖了油气运移路径，后者限定 了油气聚集。盖层可以是任何性， 唯 一的条件是组成盖层的岩性界面的最小排替压力要大于下伏油气聚集油柱的浮 压。 对盖层的分析首先应当确定生烃、排烃的时间 和位置。只有那些在成熟生 油岩之上，分布范围又大，且有储盖组 合的盖层才对特定含油气系统具有重要意义。 只要集中注意那些控制成因上相关 的油气运移与聚集的不渗透面即可。 （一）盖层的微观性质封闭能力 盖层在特定时刻的封闭性能从根本上说取决于从孔隙或裂隙中排出同生水 所需的最小压力同生水排出即为渗 漏，相邻油气要通过此封闭层，它的浮压必须要达到这一进入毛细管的最小压 力。 博客石油转载 封盖岩毛细管力的作用是将油气限制在圈闭之内。确切地说是油滴要通过封 盖层小孔隙时两种岩层之间的毛细 管阻力差阻止油气的通过。两种岩层的毛细管阻力差 ΔPc 2r 1/rt-1/rp 静油柱的浮力是 Fr -Z（ρw - ρo）g 如果油柱的浮压超过盖层的油水排替压力，则油气就穿过盖层。当然，向下的 水动力流将使进入压力增加，而 向上的水动力流使盖层的有效进入压力减小。 自岩石标本的“微观数据”推广到整个宏大的封闭面，其用处十分有限。只 有当封闭面是均匀的而且是非常 细粒的岩性时，例如粘土岩或蒸发盐岩，随机取得的岩芯样品才会有实测的极高 值，但如果致密岩有裂隙或破碎， 则测得的数据完全无效。 当封闭面是横向上连续的均匀细粒岩石时， 毛细排替压力的实验室测量才能 提供有用的数据，这些数据可以用 来估计封闭层可以经受的最大油柱浮力。 博客石油转载 （二）盖层的宏观性质 1.岩性 通常有效封闭层的岩性为蒸发盐岩、细粒碎屑岩及富含有机物的岩石，它们 通常占整个盆地充填物的很大部分。 岩性是决定封闭层的最重要的因素。 2.韧性 与岩性有关碳酸盐岩及泥岩虽然排替压力很高，但它们形变时比盐层、 石膏层、粘土页岩及富含有机质的岩 石更易产生裂隙。 与温度、压力、埋深有关如蒸发盐岩上面的覆盖层超过几千米，则它是非 常韧性的封闭层，但在浅部却脆。 细粒且韧性的岩石，是很好的封闭岩。富含有机质的岩石含有干酪根层，可以 变形，褶皱时表现为塑性形变。松 软的干酪根层在形变时的流动性，使残余孔隙的排替压力变得非常之高。 3.厚度 理论上说，很厚的页岩就可以封闭很高的油柱。例如，粒度为 10-4mm 的粘 土页岩，其毛细管进入压力为 600Pa， 理论上可以阻止 915m 高的油柱。但几厘米厚的岩石不可能在有一定规模的圈闭 范围内维持不破、不裂、不被淋溶。 厚封闭层的好处是它可能含有许多互相邻接的小封闭层， 从而保证了在整个含油 区的整体连续性。厚封闭层是重要 的，但其厚度并不直接影响它所保持的油柱高度。 若圈闭是由储层的断层位移所造成，则顶部封闭层的厚度十分重要。这时， 顶部封闭层可位移成侧向封闭层， 其厚度将与其所封闭的油柱高度直接相关。 4.均匀性 博客石油转载 具有封闭性能的地质单元，还要研究它在整个地质单元分布区内是否均匀。 中等程度的岩性变化可能在其毛细 性质上有极大的不同， 利用电测物性及岩性柱状图来认定可能的封闭层在整个成 油体系范围内是否均匀，是一个很 好的起点。 （三）区域性封闭层 区域性封闭层的特点是分布广、厚度大、横向均匀、韧性高。控制了成因上 相关的油气的区域分布。 封闭层的特性与岩性有关 I I 类类最最优优质质盖盖层层 铝土质泥岩、 砂质泥岩及含泥粉砂岩， 盖层物性以低渗透率、 高突破压力及低扩散系数为特点。 ⅡⅡ类类盖盖层层沉积凝灰岩，孔隙度、扩散系数中等。粉砂质泥岩和泥岩其封盖能 力处于 I 类和Ⅱ类之间。 ⅢⅢ类类盖盖层层含鲕泥岩，扩散系数虽小，但其突破压力较小，渗透率较大。 博客石油转载 7、风成砂岩体 7、风成砂岩体 在大陆沙漠区、河岸附近，可形成风成砂丘。由成份纯、圆度好、分选佳、 胶结弱的砂粒组成，无泥质夹层，厚度大，孔隙渗透性好，最有利的碎屑岩储集 体。 在陆相沉积中，湖成（海岸）砂岩体往往同河床、三角洲、冲积扇、风成砂 体混在一起，不同时期，不同成因的砂岩体有时连成一片，形成一个历时层状砂 岩体。 博客石油转载