2-储集层和盖层B张先平

白云石化作用
第二节 储集层类型
三、碳酸盐岩储集层
(二)影响碳酸盐岩储集性的主要因素
2.成岩后生作用
（ 6 ）重结晶作用：在碳酸盐地层中，由于早期矿物的热力学不稳定性， 在埋藏过程中随温压条件的改变导致晶体发生溶解 - 再沉淀的过程， 逐渐变得稳定。一般来讲，重结晶作用对石灰岩储层没有明显改善， 相反可能降低储层的孔渗性；对白云岩来讲，重结晶作用可以增加 白云岩的晶径和孔径，使微孔变成大孔隙，改善储层物性。
盖层和储集层在岩石类型上不是一成不变的。如： 泥质岩可以成为储集层，致密砂岩也可成为盖层。
美国阿巴拉契亚地区百英尺砂岩中油气藏剖面图
（转引自Брод，1956）
斜线部分为油藏，圆圈部分为气藏
第四节 盖层
二、盖层的封闭机制
1、直接封闭
盖层孔隙直径小于或等于烃类分子直径所产生的封闭。 此种封闭是最完全的封闭。
陆表海蒸发潮坪浅滩 细粉晶虫屑云岩，有孔虫粒间溶孔 ø=20.88%，K=2.53mD 四川达县雷音铺构造石炭系黄龙组
第二节 储集层类型
三、碳酸盐岩储集层
(二)影响碳酸盐岩储集性的主要因素
2.成岩后生作用
（ 1 ）机械压实作用：主要发生在尚未岩化的颗粒灰岩中，与碎屑岩一 样，孔隙度受埋深严重影响：①塑性颗粒变形；②脆性颗粒变形； ③固体颗粒的重新排列。
第二节 储集层类型
三、碳酸盐岩储集层
(一)碳酸盐岩孔隙类型
3.按成因分：原生孔隙和次生孔隙 （2）次生孔隙 ◆溶蚀孔隙 ◆裂缝性孔隙 ◆成岩孔隙 由于重结晶作用、白云岩化作用而形成的次生晶间孔隙和溶蚀孔隙。
第二节 储集层类型
三、碳酸盐岩储集层
(二)影响碳酸盐岩储集性的主要因素
1.沉积环境
水动力条件 高能带（如台地前缘斜坡、生物礁、边缘浅滩等滨岸带）：形成的碳酸 盐岩的原生孔隙和次生孔隙都好，物性好。 低能带（如深水陆棚、广海陆棚等滨外带以及潮上带）：原生孔隙和次 生孔隙均不发育。它们的储集和渗滤主要是裂缝。
大尺度-盆地级
研究沉积体系
储层连续性 非均质性模型 小层对比 隔夹层研究
中尺度-ห้องสมุดไป่ตู้组级和砂层级
砂体规模
流动单元
微观物性研究
小尺度-砂体级和层理级 微尺度-孔隙级和吼道级
第三节 储集层的模式
一、储集层非均质性
（二）储集层非均质性研究的内容和程序
（薛培华，1991）
第三节 储集层的模式
二、储集层模式
2、异常高压封闭
高压形成机制： 欠压实—快速沉积的厚层泥质岩 正常压实—水热增压；粘土矿物转化；构造挤压；深部有机质热
生烃
当油气上方存在异常高的流体压力时，对其下方的油气或许能起 封闭作用。 如果超压在烃类聚集之中或之下，对油气的运移起促进作用，无 法封闭。
第四节 盖层
二、盖层的封闭机制
3、毛细管压力封闭
Ⅱ
Ⅲ Ⅳ
（据王少昌等，1987简化，引自陈荣书，1989）
第四节 盖层
三、盖层的评价
3、盖层厚度及连续性
厚度：越大越好。对于粘土岩，理论上要一米厚度以上，但实际上 一般要几米厚度为好。
连续性：越连续越好。
4、埋深
一般埋深越大，越好。孔隙度随埋深增加不断降低。
以上各种评价参数，本质上是孔隙大小。
思考题
一、盖层的类型
（一）按产状和作用分类
1、区域盖层：稳定覆盖在油田上方的区域性非渗透层。 2、局部盖层（圈闭盖层）：直接位于圈闭储集层上面的非渗透层。 3、隔层：存在于圈闭内部，对油气有封隔作用的非渗透层。
（二）按岩石特征分类
1、泥岩盖层：各种粘土岩（泥岩和页岩）。 2、蒸发岩盖层：石膏和硬石膏、盐岩等类岩石。 3、致密碳酸盐岩盖层（灰岩）：如亮晶灰岩。 4、其它岩类盖层：如火山岩。
（2）压溶作用：一般埋藏到500m以 后发生，出现在颗粒支撑及灰 泥支撑的组构中，可使颗粒灰 岩中的原生孔隙完全破坏，地 层厚度大幅度降低。
压实作用，鲕粒有被压扁的现象
第二节 储集层类型
三、碳酸盐岩储集层
(二)影响碳酸盐岩储集性的主要因素
2.成岩后生作用
（ 3 ）胶结作用：以各种胶结物的孔壁附着和基质微孔隙充填的形式出 现，胶结物成分包括方解石、白云石、石膏和硬石膏、硅质等。一 般埋藏环境不同，胶结物形式不同，海底沉积环境多细粒叶片状， 大气淡水渗流带多新月型。一方面破坏孔隙，另一方面可抵抗压实 压溶作用，保护孔隙。
胶结作用，成分方解石， 有几期胶结现象
第二节 储集层类型
三、碳酸盐岩储集层
(二)影响碳酸盐岩储集性的主要因素
2.成岩后生作用
（ 4 ）溶蚀（解）作用：溶蚀作用对碳酸盐岩物性影响较碎屑岩大，成 因机理复杂，贯穿于整个沉积、埋藏和抬升剥蚀阶段。地下水 CO2 含量增加或因其它原因酸性增强时，碳酸盐岩易发生溶解，从而加 大孔隙度。在近地表，由于溶蚀作用形成岩溶带，孔洞特别发育； 溶蚀作用强弱还受碳酸盐岩杂质含量和碳酸盐岩颗粒大小以及温度 等影响。
原生鲕粒间孔
鲕粒溶孔
铸模孔
珊瑚骨架孔
晶间溶孔
基质溶孔
重结晶晶间溶孔
网状溶缝
第二节 储集层类型
三、碳酸盐岩储集层
(一)碳酸盐岩孔隙类型
3.按成因分：原生孔隙和次生孔隙 （1）原生孔隙 ◆粒间孔隙：（鲕粒、藻屑间的、砂屑间、生物碎屑及生物遗体间）。 ◆粒内孔隙：颗粒内部孔隙（生物体腔孔隙）等。 ◆遮蔽孔隙：由较大的生物壳体或碎片或其它颗粒遮蔽下形成的孔隙。 ◆生物骨架孔隙：由原地生长的造礁生物如群体珊瑚、层孔虫、海绵等 在生长时形成的坚固骨架，在骨架间所留下的孔隙。 ◆生物钻孔孔隙及生物潜穴孔隙：生物生存过程中钻孔活动形成的孔隙。 ◆收缩孔隙：灰泥沉积中由于间歇性的暴露于空气中，脱水收缩而形成 的不规则裂隙。 ◆乌眼孔隙：指沉积物所含的生物遗体经腐烂、降解，并放出气体后所 形成的孔隙。 ◆晶间孔隙：系碳酸盐岩矿物晶体之间的孔隙。
油或气是许多盖层岩石的非润湿相，由于盖层孔隙半径（rc）较储层孔隙半径 （rr）小，毛细管压力将阻止油或气向上运移。 盖层和储层毛细管压力差（Pd）大小：
Pd 2 σ cos θ （
1 1 ） rc r r
另一方面，油（或气）在孔隙水中有浮力，浮力大小（F）为：
F ( w hc) z g
（二）储集层非均质性研究的内容和程序
储集层模式：储层的地质特征 和物性特征以及流体特征在空 间和时间上变化规律的概括 （模型）。 1、概念模型-应用于开发早期 2 、静态模型 - 针对某一开发区 内的一个或一套储层 3 、预测模型 - 精度比静态模型 更高 PETREL软件建模
（薛培华，1991）
第四节 盖层
第二节 储集层类型
三、碳酸盐岩储集层
第二节 储集层类型
三、碳酸盐岩储集层
(一)碳酸盐岩孔隙类型
1.按孔隙几何形态及大小分： 孔（孔隙）、洞（溶蚀大孔 及洞）、缝（裂缝）。
2.按与组构关系分：
（1）由组构决定的孔隙
（2）与组构无关的孔隙 （3）与组构有关或无关的孔隙
碳酸盐岩孔隙分类
（Rochl & Choquctte，1985；据Choquctte & Pray，1970修改）
与岩石结构密切相关 主要受次生变化影响 变化很大，极不均匀 影响极大
大小、形态、分布 比较均匀 裂缝的作用 不起重要作用
渗透性与有效孔隙 一般随渗透率增长有 二者变化很大、关系 度关系 效孔隙度增大 不密切
第三节 储集层的模式
一、储集层非均质性
（一）基本概念
1 、储层非均质性：储集层的地质特征和物性特征以及流体特征随空间 变化的性质。包括宏观非均质性和微观非均质性。 2 、储集层宏观非均质性：储集层的岩石类型和组合及其所反映的岩相 非均匀性质。 3、储层微观非均质性：储集层孔隙的结构非均匀性质。
去白云石化作用
第二节 储集层类型
三、碳酸盐岩储集层
(二)影响碳酸盐岩储集性的主要因素
2.成岩后生作用
（ 9 ）膏化作用：石膏和硬石膏交代碳酸盐矿物的作用。反之，石膏和 硬石膏被碳酸盐矿物交代就是去膏化作用。
膏化作用
第二节 储集层类型
三、碳酸盐岩储集层
(二)影响碳酸盐岩储集性的主要因素
2.成岩后生作用
成岩裂隙
裂缝和气孔
玄武岩晶内孔
杏仁内孔
较宽的裂隙,均质混合岩
网状裂隙,眼球状混合岩
溶蚀晶内孔,条带状混合岩
黑云母沿其边缘和解理缝溶蚀,混合岩
两种储层的比较
砂岩 碳酸盐岩 以晶间、粒间为主， 还有其它类型 以次生为主，类型复 杂多样
原始孔隙类型
最终孔隙类型 储集物性的影响
粒间孔隙为主
仍为粒间孔隙
溶解作用
第二节 储集层类型
三、碳酸盐岩储集层
(二)影响碳酸盐岩储集性的主要因素
2.成岩后生作用
（ 5 ）白云石化作用：白云石取代方解石等矿物的作用，包括准同生白 云石化作用和成岩后生白云石化作用，遍布于整个地质历史时期， 由于灰岩经白云石化后，岩石的物理化学性质和结构构造发生变化， 岩石的物性特征得到明显改善，碳酸盐岩的孔渗性增加，白云岩在 许多盆地中成为一种重要的油气储层。
1 1 zc 2 σ cos θ ( ） /(( w hc ) g ) rc rr
第四节 盖层
二、盖层的封闭机制
4、盖层的微渗漏与自封闭
盖层微渗漏：油气通过盖层中的显微孔隙缓慢渗漏的现象。
盖层的封闭不是绝对的 盖层自封闭：在油气渗漏过程中形成的次生矿物堵住盖层显微孔隙的 渗漏作用。 盖 层 显 微 结 构 空 间 类 型
重结晶作用
第二节 储集层类型
三、碳酸盐岩储集层
(二)影响碳酸盐岩储集性的主要因素
2.成岩后生作用
（ 7 ）破裂作用：由于构造应力作用引起岩石破裂的作用，主要对储层 的渗透性起改善作用，是碳酸盐储层不同类型孔隙之间相互联通的 重要介质。 （ 8 ）去白云石化作用：方解石交 代白云石的作用，交代完全 可形成交代石灰岩。有时降 低渗透率，有时产生溶解孔 隙度，改善物性。
注：储集层非均质性可用数学模型来描述。例如：砂岩颗粒粒度变化 （微观非均质性）导致的储层渗透率非均质性用下面渗透率参数 （G）及其变异系数（VG）公式描述： G=dm2×e-1.3106δφ VG=S/Gm 式中：dm—平均颗粒粒径； δφ—平均颗粒粒径（ φ ）的标准偏差（δφ =（∑（φi－φm）2/n）1/2， φi —颗粒粒径（-Log2di），dm—颗粒粒 径的平均值； S—G的标准偏差；Gm—G的平均值。
（10）硅化作用：碳酸盐矿物被硅质交代的作用。
硅化作用
第二节 储集层类型
三、碳酸盐岩储集层
(三) 碳酸盐岩储集体沉积环境
碳酸盐岩沉积模式图
海相生物礁体沉积模式图
障壁岛礁、点礁和塔礁沉积模式图
第二节 储集层类型
四、其它岩类储集层
1、砾岩、火山角砾岩：属于广义的碎屑岩。与碎屑岩孔、 渗特点类似。 2、泥质岩和部分煤层：主要是裂缝发育使其产生孔渗条件。 3、结晶岩：包括岩浆岩和变质岩。主要是裂缝发育使其产 生孔渗条件。 4、古风化壳：各类岩石经地表的风化作用均可增加孔隙度。
（傅家谟，1992）
第四节 盖层
三、盖层的评价
1、孔隙大小
孔隙直径小于5×10-6 cm：好盖层，既能封闭油，也能封闭气。
孔隙直径5×10-6 －2×10-4cm，只能作为油藏盖层。 孔隙直径大于2×10-4cm ，毛细管孔隙，不能作为盖层。
2、盖层的渗透性和排驱压力
等级 Ⅰ 泥质岩和泥质粉砂岩、细砂岩封盖能力评价等级表 绝对（空气） 排驱压力（105Pa） 封闭能力 主要岩性 渗透率(μm2) 空气 煤油 水 最好 10-9 47 170 750 泥岩、粉砂质泥岩、泥质 粉砂岩、粉砂质泥岩、 好 10-8 20 90 380 泥质粉砂岩 较好 10-7 6 27 200 同上 一般 差 10-6 10-5 1 ＜1 12 5．3 100 50 泥质粉、细砂岩 泥质细砂岩
1、名词解释： 储层非均质性、区域盖层、局部盖层、盖层微渗漏、 盖层自封闭 2、简要对比砂岩储集层及碳酸盐岩储集层。
3、简述碳酸盐岩储集层的成因孔隙类型。
4、简述影响碳酸盐岩储集层物性的主要因素。 5、简述盖层的封闭机制。 6、如何评价盖层？
上式中：ρw为水的比重，ρhc为烃类比重，z为烃类柱体高度。 如果浮力大于毛细管阻力（Pd），则油（或气）将会穿过盖层逸散。 即满足下面条件，盖层将不能起封闭作用：
1 1 （w — hc） z g 2 σ cos θ ( ） rc rr
因此，在毛细管压力机制封闭时，油或气柱临界高度Zc为：