石油地质学-3. 储集层

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对业已开采的含油气层则称之为产油气层或生产层。 储集层的研究对于油田工作来说是首当其冲的。
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二、储集层的特性
世界上绝大多数油气藏的储集层是沉积岩,只有少数 油气藏的储集层是岩浆岩和变质岩。
储集层具有孔隙性和渗透性两大基本特性。这两大特 性是衡量储集层性能好坏的基本参数。
1、储集层的孔隙性 储集层的孔隙是指岩石中未被固体物质充填的空间。 地壳中没有孔隙的岩石是不存在的,只是不同的岩石 的孔隙大小、形状和发育程度不同而已。
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储层空间结构形体类型
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碎屑岩不同沉积环境中砂体的结构模型
Webert et al, 1990;于兴河,2019
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第三节 碳酸盐岩储集层
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碳酸盐岩为含油气层的油气储量占世界总储量的 一半,产量已达到总产量的60%以上。
而把每一相流体局部饱和时的有效渗透率与全部饱和时 的绝对渗透率之比值,称为相对渗透率。并分别以Kg/K、 KO/K、Kw/K表示气、油、水的相对渗透率。
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实验表明:某一相流体的有效渗透率与其饱和度 (某一相流体体积与孔隙体积之比)成正相关的关系。
在水饱和度未达到20%时,水不渗透,只有油渗透;当油饱和度低于15%时, 只有水通过岩石,油不渗透。在两曲线交叉点,油、气相对渗透率相等。
第五章 储集层
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页岩储层
蜂窝状小孔洞 Clq 2019/11/1
页岩储层
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第一节 储集层的物理性质
一、储集层概述
储集层是指具有一定连通孔隙,能够使流体存储,并在 其中渗透的岩层。
从这一定义中可以看出,储集层并不一定储存油气。 储存了油气的储集层称之为含油气层,或含油层、含气层。
油气田储量大,产量高。世界有9口日产万吨以 上的高产井,其中8口为碳酸盐岩储集层的储存空间。
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1、灰岩的结构分类
(Fork, 1962)
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1、灰岩的结构分类
(Duham, 1962)
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1、灰岩的结构分类
(冯增昭,1993)
碎屑岩储集层包括砂砾岩、砂岩、粉砂岩 以及未有胶结好的砂层,其中又尤以中细粒砂 岩和粉砂岩储层分布最广、储油性最好。
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一、碎屑岩储集层的孔隙类型
碎屑岩储集层的孔隙类型以粒间孔隙为主,所谓粒间 孔隙是指具有颗粒支撑的碎屑岩在碎屑颗粒之间未被杂基 充填、胶结物含量较少而留下的原始孔隙。
裂缝宽度大于0.25mm。在该类孔隙中,流
体可自由流动(在重力作用下)。
按孔隙大小, 岩石的孔隙 分为:
毛细管孔隙:管形孔隙直径介于0.5—0.0002mm 之间。裂缝宽度介于0.25—0.0001mm之间 者。在该类孔隙中,若要使液体流动,需
用超过重力的外力去克服毛细管力。
微毛细管孔隙:管形孔径小于0.0002mm者,或
(于兴河等,2019)
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砂体剖面几何形态分类特征
(于兴河等,2019)
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砂 体 平 面 几 何 形 态 分 类 特 征
(于兴河等,2019)
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A/S与基准面旋回内河道砂体在垂向 上叠置形式的变化与连通关系
(Cross,2019)
二者的关系是: 1D=0.987µ㎡ 1md=987×10-6µ㎡
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对于单相流体充满岩石孔隙,岩石不与流体发生任何物 理或化学反应,此渗透率称之为岩石的绝对渗透率。
目前主要采用空气测定储集岩的绝对渗透率。所以又称气 测渗透率。
Г.И.捷奥 多罗维奇 按渗透率 大小将储 集层分为 五级:
3、束傅孔隙: 在很大的压力下,汞不能进入的岩石孔隙部分称束傅
孔隙(一般指小于0.04μm的孔隙部分)。 束傅孔隙越多,孔隙结构愈差。 综上可见:排替压力越低,孔喉半径越大,分选性越
好,束傅孔隙百分含量越低,则说明岩石的孔隙结构越 好,越有利于油气的储存和渗滤,反之则相反。
四、储集层的类型
储集层按岩石 类型可分为:
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度量岩石孔隙度发育程度的参数是孔隙度(或孔隙率):
总孔隙度 孔隙度
有效孔隙度(孔隙度)
总孔隙度就是指岩石中的总孔隙和岩石总体积之比。
Pt= VP /Vt*100% 其中, Pt:总孔隙度
Vp总孔隙体积 Vt岩石总体积
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超毛细管孔隙:指管形孔隙直径大于0.5mm或
此外还有:次生溶蚀孔隙,晶间孔隙(因胶结物重结 晶而造成),矿物的解理缝,层理缝,层间缝等等。
但具体孔隙类型的划分,各家观点不尽相同。
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邸世祥(1991)根据孔隙产状和溶蚀(溶解)作用的分 类方案,将孔隙按产状分为四种基本类型,又从溶蚀作用 角度相应的分出四种溶蚀类型,共8种类型:
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除了粒径外,岩石的分选对其物性影响也很大, 分选差,则细小碎屑充填在大碎屑的粒间孔隙和喉道 之中,使孔隙度和渗透率均降低。
此外,渗透率和碎屑岩颗粒的轴向有关,垂直层 面方向上的渗透率往往小于平行层面方向上的渗透率, 渗透率最好的方向往往平行于颗粒的主要走向。
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2、岩石的结构
沉积物沉积时所形成的粒间孔隙的大小、形态和发育 程度主要与颗粒的粒径、分选程度、磨圆程度和填集程度 有关。
根据目前资料统计表明:理想等大颗粒的岩石物性和 粒径无关。但在复杂的自然界中一般孔隙度随着粒径的加 大而减小,而渗透率则随粒径的加大而增大。这是因为细 碎屑磨园差,颗粒支撑比较松散,而粗碎屑在搬运同样距 离时,磨园好沉积时排列紧密,故而细碎屑比粗碎屑孔隙 度大,但细碎屑孔喉小,流体渗滤阻力大,故其渗透率较 粗碎屑又低。
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三、储集层的孔隙结构
上面讨论的孔隙度和渗透率,对于流体渗透率较高的 储集层是适用的,但对于低渗透性储集层而言,仅用上述 两参数就无法正确评价了,就必须研究岩石的孔隙结构。
岩石的孔 隙系统由 孔隙和喉 道组成。
测定岩石孔
隙结构的方法主 要是压汞法。
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压汞法就是利用毛细管现象的机理,在不同的压力下, 把非润湿相汞压入岩石孔隙中,根据所加压力(相当于毛细 管压力)与注入岩石的汞量,即可绘出压力与汞饱和度关系 曲线,也称毛细管压力曲线或压汞曲线。
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结合不同压力下压入的汞量,即可求得各种孔隙所占 有百分量。由此即可对岩石的孔隙结构进行分类评价。
碎屑岩储集层 碳酸盐岩储集层 其它杂类岩石储集层
其中,杂类岩石储集层主要指泥质岩、硅质岩以 及岩浆岩和变质岩。如没有地质外力作用,这类岩石 储集性能很差,基本不能作为储集层,只有在各种各 样的地质外力作用下,如构造破坏、长期风化等改造 下,这类岩石方可成为裂隙性储集层。
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第二节 碎屑岩储集层
一般石英砂岩比长石砂岩储集物性好,这主要是因为: 长石的亲水性比石英强,长石表面的薄膜比石英厚且不易 移动,其次石英抗风化力强,表面光滑而长石抗风化力弱, 表面常有次生的高岭土和绢云母,易于吸附油气,甚至吸 水膨胀堵塞油气。
因此石英砂岩比长石砂岩的储油物性好。但是,若长 石砂岩中的长石颗粒风化弱,其储油物性同样可以较好。
3、成岩后生作用
成岩作用对碎屑岩储集层的孔隙度影响很大、很 复杂。对岩石储层物性影响较大的主要因素有:压实、 压溶、溶解、胶结等作用。
压实作用就是指在上覆沉积负荷物作用下变致密 的过程。
压溶作用可形成次生溶洞或溶孔。
胶结作用主要是指地下水中的成分沉淀而形成的, 从而导致物性变差。
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பைடு நூலகம்
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自然界中,储集层的渗透非常复杂,储集层内常有两相 甚至三相(油、气、水)。岩石对其中每种相的渗透作用与 单相渗透有很大区别,为此提出了有效渗透率和相对渗透率 的概念。
所谓有效渗透率是指储集层中有多相流体存在时,岩石 对其中每一相流体的渗透率。并分别用KO、Kg、Kw表示油、 气、水的有效渗透率.
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(一)碳酸盐岩储集层的孔隙
按成因碳酸盐岩储集层的孔隙可分为
原生孔隙 次生孔隙
1、原生孔隙:指沉积期形成的与岩石组构有关的孔隙。 它主要包括:粒间孔隙、生物体腔孔隙、生物骨架孔
隙,以及生物潜穴孔隙、遮蔽孔隙等。与石油储集空间联 系较大的是前三者。
⑴粒间孔隙:指粒屑碳酸盐岩的粒屑之间未被基质填 积或未被胶结物充填的原始空间。如:鲕粒之间、内碎屑 之间、生物碎屑之间的孔隙。
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2、碳酸盐岩典型的沉积构造
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2、碳酸盐岩典型的沉积构造
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一、碳酸盐岩储集层的储集空间
碳酸盐岩储集层的主要岩石类型为石灰岩、 白云岩、礁灰岩等。
其储集空间通常包括孔隙、溶洞和裂隙三类, 其中前两者是储集空间,而后者是主要的渗滤通 道。
总结,滨岸带附近的各种类型砂岩体与油气关系最为密切, 特别是与大型三角洲有关的砂体,已成为近二十年来找油的主 要对象。三角洲的分流河道砂岩和河口坝砂岩体最有利储集油 气。
其次大陆架和深海的各种砂体,尤其是与浊流有关的砂体, 已引起了石油界极大的重视和兴趣。
再者是与湖泊,河流有关的砂岩体,以及风成砂岩体,洪积 扇砂砾岩体等。
对岩石的孔隙结构进行评价时一般用下列几个参数: 1、排驱压力,或排替压力:指使一种非润湿性流
体挤入润湿性流体所饱和的毛细管中所需的最小毛细 管压力。
岩石排替压力越小,说明大孔隙越多,孔隙结构 较好。反之,孔隙结构较差。
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2、孔喉半径集中范围与百分数:
孔喉半径愈大,所占百分数越 大,越集中,反映岩石孔隙结构越 好。
⑴ 粒间孔隙
从 ⑸ 溶蚀粒间孔隙

按 ⑵ 粒内孔隙
蚀 ⑹ 溶蚀粒内孔隙


状 ⑶ 填隙物内孔隙 用 ⑺ 溶蚀填隙物内孔隙

⑷ 裂缝孔隙
度 ⑻ 溶蚀裂缝孔隙
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二、影响碎屑岩储集层物性的主要因素
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,它们对储集层 的物性影响不同。
由于我国多为陆相成油盆地,所以滨湖相、浅湖相的砂岩 体、湖成三角洲相砂岩体、深湖浊积砂岩体以及河流砂岩体等 占有极其重要的地位。
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常见储层分类方案
(于兴河,2019)
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我国东部油田常见储层分类方案
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我国东部某气田孔、渗、喉分类标准
PE. =V P / V t *100% 习惯上:有效孔隙度又简称为孔隙度。
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一般砂岩孔隙度变化在5—30%之间,多为10—20%之间, 而碳酸盐岩储集层的孔隙度一般小于5%。
莱复生将砂岩孔隙度分为5个等级:
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2、储集层的渗透性
储集层的渗透性是指在一定压差下,岩石允许流体通 过其连通孔隙的性质。
裂缝宽度小于0.0001mm者。在该类孔隙中,
若要使液体流动,需要很大的压力梯度。
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微毛细管孔隙和孤立的孔隙对油气储集是毫无意义的。 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。
所谓有效孔隙度是指岩石中相互连通的孔隙体积(VE) 和岩石总体积(V t)之比。
三、孔隙度和渗透率之间具有良好的正相关关系
孔隙度和渗透率之间具有良好的正相关关系。 砂岩储集层的孔隙度和渗透率之间具有良好的 正相关关系。 但随着粒径变小,尽管孔隙度相同,渗透率是 降低的 。
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四、碎屑岩储集层的沉积环境及分布
碎屑岩储集层的主体是砂体,而砂岩体主要受沉积环境的 控制,不同沉积环境,砂体的岩性、形态和分布特征不同。
渗透性有好坏之别,对那些在地层压力条件下,流体 比较快地通过其连通孔隙的岩石称为渗透性岩石。 如砂 岩、砾岩、裂隙灰岩、白云岩等。
对那些流体通过速度慢、通过量有限的岩石称为非渗 透性岩石。如泥岩、石膏、硬石膏等等。
衡量渗透性的参数是渗透率K,具体计算公式可参考 103页的达西定律,其单位为达西(D)或为µ㎡,
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