孔隙

2、孔隙喉道的类型
（1）孔隙缩小成为喉道
（2）变断面收缩部分成为喉道
（3）片状与弯片状喉道
（4）管束状喉道
3、孔隙喉道的作用及影响因素
（1）作用
喉道的粗、细特征严重地影响着岩石的渗透率。

喉道和孔隙的不同配置关系，可使储集层呈现不同的性质。

喉道较粗、孔隙直径较大则形成高孔、高渗；
喉道较粗、孔隙直径中等小则形成中孔、中渗；
喉道细小、孔隙粗大则形成中孔、低渗；
喉道细小，孔隙亦细则形成低孔、低渗。

（2）影响因素
取决于岩石颗粒的大小、形状、接触关系与胶结类型等。

压汞曲线：在不同压力下把汞压入孔隙系统，根据所加压力与注入岩石的汞量，绘制的压力与汞饱和度的关系曲线，又称毛细管压力曲线。

（1）原生孔隙
指沉积物在沉积期间或成岩过程中形成的孔隙。

主要为粒间（晶间）孔。

（2）次生孔隙
沉积物在成岩后受外力作用形成的孔隙，包括成岩裂缝、溶蚀孔隙、构造裂缝等碳酸盐孔隙影响因素
（3）构造作用
裂缝是碳酸盐岩的主要储集空间和渗滤通道，而构造作用是产生裂缝的主要因素。

控制裂缝的构造因素，主要是作用力的强弱、性质、受力次数、变形环境和变形阶段等
①背斜
背斜构造上裂缝的分布，视褶皱的类型而异
裂缝沿长轴成带分布，在高点最发育，裂缝以张
性纵缝(裂缝走向平行于褶皱轴线)为主，高点部
位尚有张性横缝和层间脱空；两翼不对称者，张
性横缝偏于缓翼，轴线扭曲处的外侧，张性横缝
发育。

②向斜
上部压扭性裂缝发育，下部张扭性裂缝发
育。

在向斜地带，储集层下部裂缝很发育
③断层带
低角度断层引起的裂缝比高角度断层的更
为发育；断层组引起的裂缝比单一断层引起的
发育；断层牵引褶皱的拱曲部位裂缝最发育；
断层消失部位，裂缝也很发育；紧靠断层面附
近，为角砾缝带。

其他类储集层
主要包括岩浆岩、变质岩和粘土岩储集层。

必要条件：遭受过风化剥蚀作用，或构造裂
缝化作用，形成次生孔隙。

1、火山岩储集层
指由火山喷发岩及火山碎屑岩形成，有玄武岩、安山岩、集块岩、凝灰岩等。

粒间孔、晶间孔、气孔、溶蚀孔、裂缝等。

2、结晶岩储集层
指由火山岩和变质岩遭受不同程度的结晶后而形成的储集层
3、泥质岩储集层
指泥岩、页岩、钙质泥岩等因欠压实或构造裂隙发育而形成的储集层。

粒间孔、粒内孔、溶蚀孔、裂缝等。

页岩气开发在美国取得了不错效果，中国也进入初步勘探、开发阶段。

地层压力：指作用于地层孔隙空间的流体
（油、气、水）压力。

正常地层压力：等于地表到某一地层深度的
静水柱重量
盖层评价。

1、孔隙大小
孔隙大小影响排驱压力。

孔径小于5*10-6cm时，油层或气层的盖层；5*10-6cm~ 2*10-4cm时，只能作油层的盖层；大于2*10-4cm时，不能作盖层。

2、盖层的渗透性和排驱压力
绝对渗透率为10-6um2，Pd=1*105Pa时饱含水的泥质粉砂岩等可作封盖；小于10-8um2，Pd=20*105Pa 时，为良好的封盖。

3、盖层的厚度及连续性
盖层的厚度达1m时，可作为盖层；埋深1200m~3000m，5~10m的泥岩即可作良好盖层。

连续性指盖层的分布范围要广，物性要均一、稳定。

4、埋深
泥岩盖层一般随埋深增加，封闭性能不断增高。

但不能太深，1500~4000m最佳埋深
单一圈闭：指由一个储集体构成；
统一的压力系统：指压力可以传递、流体可以流动，压力系数或压力梯度一致；
统一的油水界面：指具同一海拔高度且连续的油（气）水界面。

有机质成烃演化阶段
1、未成熟阶段
沉积有机质进入埋藏状态开始，直至达到门限深度为止，Ro<0.5%。

有机质受到细菌作用、水解作用和酶催化作用，使原来的脂肪、蛋白质、碳水化合物、木质素等生物化学聚合物转化成为分子量较低的脂肪酸、氨基酸、糖、酚等生物化学单体物质。

同时产出CO2、CH4、NH3、H2S和H2O等简单分子。

有机质随着埋藏深度的加大，沉积物固结成岩，在缺氧环境下经历复杂的分解和缩合作用，完成从生物有机质到干酪根的转化阶段。

2、成熟阶段
为干酪根生成油气的主要阶段。

该阶段从有机质演化的门限值开始至生成石油和湿气
结束为止，Ro为0.5%~2.0%。

有机质将进入热催化转化阶段。

温度的作用显著，通常伴有粘土催化作用。

先期为地质聚合物的干酪根进入深成作用阶段后，接着继续向较低分子的地质单体物质转化。

低熟阶段，在温度作用下，干酪根的演化主要是各种键依次断裂，如C-O、C-S等。

生成CO2、CH4、N2等挥发性物质及分子量小的可溶有机质。

中熟阶段为主要的生油阶段，大约80-95%的烃在此阶段生成。

所生成的石油在性质上更加成熟，主要特征：正烷烃的碳原子数和分子量递减，生物烃所带来的奇碳优势被新生烃所冲淡直至消失；环烷烃和芳香烃的碳原子数和环数减少，分布曲线由双峰型变为单峰型。

特别有意义的是，轻质低分子烃增加的速度比重质烃大，正烷烃分布曲线的主峰碳向低碳数方向前移；姥鲛烷/nC17和植烷/nC18的比值逐渐变为小于1.0。

3、过成熟阶段
Ro>2.0%，称准变质或预变质作用阶段，是深成作用向变质作用的过渡。

随着埋藏深度的加深，在较高温度作用下，有机质的热裂解反应迅速进行。

由于氢的消耗，干酪根的H/C原子比已降得很低，生油潜力逐渐枯竭。

据估计，干酪根H/C原子比降低到0.45，无液态烃生成；降低至0.3，则已接近甲烷生成的最低限。

即使是已经生成的液态烃和重烃气也将裂解成热力学上更稳定的甲烷。

有机质释放出甲烷后其本身进一步聚缩，最终将成为石墨。

各个阶段是连续过渡的，而相应的反应和产物是交错叠置的。

另外，有机质类型上的差异，加之促使有机质转化成烃的各种因素的组合变化，实际上不可能用一个统一的指标去做截然的划分。

油气成因理论进展
1、未熟-低熟油形成理论
未熟油是一个与干酪根晚期成油理论中成熟油相对立的概念，具有低的源岩演化程度和不同于成熟油的有机地球化学特征。

未熟-低熟油气生烃阶段相应的源岩镜质体反射率Ro 值大致在0.2%-0.7%范围，相当于干酪根生烃模式的未成熟和（或）低成熟阶段。

产层分布：从古生界至现代沉积中均有分布，但以新生界为主。

分布深度在几米至5000m，大部分在2,000m内。

源岩时代：与储层层位比较一致，大多显示出其自生自储性。

源岩沉积相：海相、陆相和过渡相；
源岩岩性：泥岩、碳酸盐岩和煤等。

烃类相态产状：天然气、凝析油、轻质油、正常原油、重油、油砂及固体沥青等。

2、煤成烃理论
由煤和煤系地层中集中和分散的有机质，在煤化作用的同时所生成的液态烃称煤成油。

（1）煤的有机组成及成烃潜力
富含富氢显微组分无定形体、藻类体及壳质体的煤有生成液态烃的能力；富含贫氢显微组分镜质组和惰质组的煤以生气为主。

（2）煤成烃的地球化学特征
一般具有饱和烃含量高、非烃和沥青质含量低的特点。

（3）煤的生烃模式
沥青化作用是煤的显微组分的主要演化途径，其结果一是产生油气，另一是固体残余产物进行芳构化和缩聚作用。

成油有机质热降解作用所形成的石油伴生气和热裂解成因干气，都是在较高温度（超过门限温度）下参与热化学反应形成的。

化学组成特点：重烃含量高，一般大于5%，最高达50%。

过成熟干气则以甲烷为主，很少重烃（＜2%）。

在碳同位素组成上两者差别明显：由石油伴生气→凝析油伴生气→过成熟干气方向13C 逐渐富集，δ13C1值增大。

3、煤型气
与煤系有机质（腐植煤和分散的腐植型有机质）有关的天然气，如煤系气、煤成气等。

由腐植煤及腐植型有机质在变质作用阶段形成的天然气称煤型气
成煤有机质被埋藏后，随着埋深的增加，在微生物、温度、压力等因素的作用下，不同的原始有机质形成不同类型的煤，即腐泥煤和腐植煤。

前者以低等浮游藻类为主；后者以高等植物为主。

古植物遗体被埋藏后成煤演化的全过程可分为两个阶段，即泥炭化阶阶段和煤化作用阶段。

从植物死亡后堆积到水体中开始，在氧和微生物的作用下，植物遗体发生氧化和分解。

随着植物遗体继续堆积和埋藏，先前堆积的植物遗体逐渐与空气隔绝而处于弱氧化或还原环境。

在厌氧细菌作用下，上述分解产物和植物遗体经过复杂的生物化学变化合成腐植酸、沥青等泥炭化物质。

这个阶段称之为泥炭化阶段。

古植物遗体被埋藏后成煤演化的全过程可分为两个阶段，即泥炭化阶阶段和煤化作用阶段。

从植物死亡后堆积到水体中开始，在氧和微生物的作用下，植物遗体发生氧化和分解。

随着植物遗体继续堆积和埋藏，先前堆积的植物遗体逐渐与空气隔绝而处于弱氧化或还原环境。

在厌氧细菌作用下，上述分解产物和植物遗体经过复杂的生物化学变化合成腐植酸、沥青等泥炭化物质。

这个阶段称之为泥炭化阶段。

成岩作用阶段：是指从泥炭层顶板沉积后开始到褐煤（或年轻褐煤）阶段的煤化作用。

该阶段埋深不大，温度不高（一般＜60-70℃），压力较小，泥炭中含水量较高。

成岩阶段促使泥炭向褐煤转变的主要营力是微生物的生物化学作用和压实作用。

结果使有
分类 依据 形成机理 主要作用因素
有机质类型 天然气 有机成因气 生物成因气
（生物化学作用）
热解气（温度--热力作
用）
油型气 （Ⅰ、Ⅱ型干酪根） 煤型气
（煤、Ⅲ型干酪根）
无机成
因气
机质脱水和去羧基；同时形成的煤元素组成上也发生相应的变化--含氧量下降，碳相对富集。

变质作用阶段：在温度作用下，伴随煤变质程度的逐步加深，煤中有机质分解产生烃气，煤型气形成的主要阶段。

从植物→泥炭→褐煤→烟煤→无烟煤形成的全过程，是碳元素逐渐富集，氧、氢元素不断减少，挥发分不断降低的过程。

煤型气产率计算：煤气发生率和视煤气发生率。

煤气发生率：指成煤先体（植物残体或泥炭）在成煤过程中每形成单位重量（吨）的某煤阶煤时所累计生成的天然气（不包括非烃气）的总体积。

视煤气发生率：指褐煤后到形成某一煤阶的单位重量（吨）煤时所生成的天然气的总体积。

煤气发生率（Rg）与视煤气发生率（Ra）之差，即为泥炭-褐煤的煤气发生率。

该阶段主要是生物成因气而非典型的煤成气。

煤型气可含有相对较高的非烃气体，典型的煤型干气较少。

煤型气普遍含N2，在7-16%；常含有CO2，为5%左右。

此外，煤型气普遍含汞量较高,贫H2S。

在相同成熟度时，煤型气较油型气富集13C ，较油型气约重13-14‰
、天然气成因类型判别
1、δ13C1 ~δ13Cco2分类图版
I区：无机成因气区。

δ13C1 值-41‰~-7‰，δ13Cco2为-7‰~27‰。

II区：生物化学气区。

δ13C1 值-92‰~-54‰，δ13Cco2为-36‰~1‰。

III区：有机质热裂解气区。

δ13C1值-40‰~-19‰，δ13Cco2为-30‰~-16‰。

在一定的地史阶段相同的地质背景下形成的一套生油岩与非生油岩的岩性组合，叫做生油岩系
氯仿沥青“A”或C15+抽提物，用单位重量岩石百分数或ppm表示。

主要由饱和烃、芳烃、非烃和沥青质组成；其中饱和烃与芳烃和称为C15+总烃量
氯仿沥青“A”：可溶于氯仿的有机质的含量
总烃：氯仿沥青“A”中饱和烃和芳烃的总含量
氯仿抽提物/有机碳和烃/有机碳（烃在每克有机碳中的毫克数）来表示有机质的丰度
岩石高温热解总烃产率（S1+S2）来表示有机质丰度。

岩样热解所得到的游离烃（S1）和裂解烃（S2），即热解总烃产率，通常用毫克烃/克岩石或千克烃/吨岩石表示。

S1代表岩样中已生成的烃，S2代表岩样若埋深增加干酪根进一步裂解所生成的烃，更本质地反映了岩石中干酪根热解的生烃潜力。

气源对比;生物甲烷δ13C1值为-55‰-95‰，腐泥型干酪根热解油型气δ13C1值为-40‰-58‰，腐植型干酪根和煤系有机质变质形成煤型气δ13C1值为-25‰-40‰
深盆气藏：指在特殊地质条件下形成的，具有特殊圈闭机理和分布规律的非常规天然气藏，分布在盆地深部或构造底部
2、特征
在毛细管压力作用下，存在于具有低孔、低渗特征储层的构造下倾方向。

不同于常规气藏：
（1）气水倒置
同一储层中，从构造下倾部位的饱和气层向构造上倾方向，通过气水过渡带渐变为饱和水层－气下水上。

（2）异常地层压力
气水到置的关系决定了深盆气藏流体压力多低于静水压力。

（3）源－藏相伴生
源岩直接位于致密储层下方。

（4）气藏边界不受构造等高线控制。

（5）地质储量大、单井产量低。

3、形成条件
（1）源岩条件
面积大、成熟度高、供气充足。

（2）储集条件
低孔、低渗、大面积发育。

只有在物性差下，天然气才能整体和大面积排驱致密储层内的水。

（3）盖层条件
顶、底封盖层均重要。

顶部盖层可有效地阻止天然气的扩散作用，亦可完全由储层中气水界面处的力平衡界面来维持，但扩散作用速率可能要大。

底部封隔层是为了阻挡水压力对含气储层的作用，而导致其运移散失。

（4）保存条件
区域构造稳定、断裂发育少。

4、成藏机理
（1）力学平衡
气体热膨胀力+浮力∆毛细管力+静水柱压力
（2）物质平衡
扩散量∆供气量
深盆气藏形成的四个阶段：
第一阶段：埋藏浅，孔渗高，流体流动性强，压实为孔隙减小的主因。

第二阶段：埋藏中期，地温50度，二氧化碳生成，流体呈酸性，压实抵消了溶蚀作用产生的孔隙，是地层排水的重要时期。

第三阶段：源岩大量生气并排入致密的砂岩储层。

出现游离气并产生异常高压，地层中的自由水不断被排到周围低压岩层。

地层变得更加致密，但气体仍可运移，由于生成和聚集速率大于散失速率，使边水进不到含气部位。

第四阶段：地壳抬升剥蚀，造成地层温度和压力降低，气体生成停滞或衰竭；上覆负荷压力的降低使地层孔隙体积有所增加，孔隙流体压力逐渐降低；天然气散失的速率大于气体生成速率，地层由超压转变成异常低压，水从边缘部分渗入，使地层由异常低压最终恢复到正常压力。

5、深盆气藏与常规油气藏时空分布关系
烃源岩要成为深盆气有效气源岩需有一个演化过程，Ⅰ、Ⅱ型干酪根Ro值一般1.35％以上；砂岩储集层需要相当埋深，在压实和胶结作用下逐渐转变为致密储集层，才能成为深盆气圈闭。

在烃源岩演化过程中早期生成的油气，排入尚未致密的砂岩储层，会在浮力、水动力作用下沿地层上倾方向运移，遇到圈闭可形成常规的油气藏。

如果地层中缺乏圈闭或地层出露地表，除造成大量油气的散失外，还可形成各种油气显示。

当深部烃源岩进入大量生气阶段时，生成的天然气先注入邻近的致密储集层，在生烃膨胀压力作用下逐渐向地层上倾方向推进，从而在地层的下倾方向形成具异常压力的饱含深盆气的圈闭带，向上过渡为含水的常压带并可能分布有早期形成的常规油气藏。

常规油气藏可早于深盆气藏形成并分布在其上倾方向。

二、煤层气
是腐殖煤在热演化变质过程中的产物，以甲烷为主，又称煤层甲烷或瓦斯。

主要以
吸附状态赋存于煤表面，煤层割理、裂隙及煤层水中还存在有少量游离气和溶解气
2、成藏条件
煤层气藏的生气层、储气层和圈闭都是煤层本身，生、运、聚作用都发生在煤层中。

煤层具有很高的生气潜力，具有很强的储集吸附能力，具有一定的渗透率以利于煤层甲烷的运移和排放等，才可能形成煤层气藏。

煤岩的变质程度（煤阶）、显微组分等是影响煤岩含气量、吸附能力和渗透率好坏的关键因素。

含气量随煤阶的增加而增加；显微组分中镜质组含量越高，生气量越大、吸附量越多；煤层割理越发育、渗透性也越好，易于开采；煤的灰分含量越低，煤质越好、甲烷吸附量越高。

中等变质程度的气煤一焦煤最有利于煤层气藏形成。

贫煤－无烟煤气产量很高，但大多散失难保存。

煤层气藏的形成需良好的区域地质条件：
煤层有适宜的区域性产状，面积大于200km2，总厚大于10m，深度小于1500m，分布在含煤盆地斜坡带；煤岩热变质环境是岩浆热变质区域，演化在较高温度和较低压力下进行，既具有较高含气量又保持较好岩石物性；构造变动要适中，煤层既可产生构造裂缝使煤岩的渗透率增大，又不会因强烈变动造成大量散失；区域性的水动力条件具异常高压的封闭性承压环境，在较高的压力下有更高吸附量，能避免强循环水对煤层气藏的破坏；煤层上下顶底面需要有区域性的有效盖层，减少分子扩散或散失。

（2）优质砂岩体与油气成藏
三角洲是由河流供给的沉积物在海或湖的滨岸地带形成的沉积体系。

三角洲、冲积扇、水下扇和深海扇等砂岩体常常是油气聚集的主要储集体。

三角洲体系中能形成体积巨大的烃源岩。

河流携带大量的有机质进人海（湖）盆，为前三角洲区水体提供丰富的营养物质，有利于各类生物大量繁殖，为形成良好烃源岩提供物质基础。

（3）蒸发岩与油气成藏
蒸发岩常与生油岩共存，在含油气盆地中蒸发岩沉积前多为半封闭－封闭环境。

蒸发岩是极好的盖层，油气常富集在蒸发岩系之下的储集层中。

蒸发岩发育区和非蒸发岩相间存在一个过渡区，礁、砂坝、粒屑灰岩发育的有利地带，常是生油层、储集层和盖层呈指状交叉的地带。

蒸发岩具有较大的可塑性和流动性，可形成与塑性流动有关的各种圈闭。