油层物理 第二章(孔隙度和孔隙结构)

粒度越细、分选性越好孔隙度越大。 圆球度越好，孔隙度越大。
黄骅坳陷不同亚相储层物性
地区 砂体类型 亚相
唐家河
三角洲
河口坝主 体
扇中水道
枣园
水下扇
水道间
扇端席状 砂
扇根河道
层位 Ed3 Ek2 Ek2 Ek2 Ek1
段下拨 冲积扇 扇中河道
Ek1
பைடு நூலகம்
河道间及 扇端席状 Ek1
砂
孔隙度 %
30 23 18.5 13 14.4 14.5
φ——岩石孔隙度（小数或百分数） Vp——岩石孔隙体积（cm3） Vb——体积（cm3）
根据储油（气）岩的孔隙是否连通和在一定的压差下流体能否在其中流 动，又可以将孔隙度分为绝对孔隙度、有效孔隙度和流动孔隙度。
（1）绝对孔隙度
是指岩石总孔隙体积（包括连通和不连通的）Va与岩石体积Vb之比值。
（2）有效孔隙度
受应力控制、组系分明，平整延伸，切割力强， 有的可见溶蚀现象
最紧密排列的单模式 最疏松排列的单模式 砂质砾岩的双模式
碎屑岩原生孔隙的进一 步划分
洪积砾岩的复模式
单模式 双模式 复合模式
双模式
单模式
——
原 生 粒 间 孔 单 模 式
原生粒间孔——单模式
双模式原生粒间孔隙
原生粒间孔——复模式
复模式原生粒间孔
每个单项也有不同的仪器（或实验装置）和实验方法。
1.岩石外表体积测定
（1）几何尺寸法 （2）封蜡法 （3）水银法 （4）饱和液体法
2.岩石颗粒体积的测定
（1）固体体积计法 （2）气体法
3.岩石孔隙体积的测定
（1）真空饱和煤油法 （2）气体膨胀法 （3）高压下注入液体法
1.岩石外表体积+孔隙体积
（1）水银法
普光6井，5（17/101），5×10，（-），井深5277. 82m
组构选择性孔隙——粒间孔
溶孔粗晶白云岩，见残余鲕粒幻影和发育非常典型的晶间孔，普光2井， 30（36/55），5×10，（-），井深5069.40m
组构选择性孔隙——粒间孔
成岩交代成因的白云石的雾心亮边结构 雾心亮边结构
组构选择性孔隙——粒间孔
二、孔隙与岩石之间的组构分类 1）碎屑岩 2）碳酸盐岩
碎屑岩孔隙类型表(中国油气储层研究—1994)
类
原生
孔
次生
洞 次生
原生
缝
次生
亚类
空间大小
特征
粒间孔
为粒间原生或其残余孔隙
粒内溶孔
如长石和岩屑等颗粒的大部、局部或粒内溶解
粒间溶孔
胶结物及其晶 内局部溶孔
杂基溶解
超大孔
如方解石等胶结物或其晶体内的局部溶解
三、孔隙大小分类
孔隙类型 孔隙直径( mm ) 缝隙宽度(mm )
缝隙特征
超毛细管孔隙
＞0.5
＞0.25
流体在空隙中可由于重力作用自由流动，如未胶结或 胶结疏松的砂和砂砾中孔隙
毛细管孔隙
0.5～0.0002
0.25～0.0001
孔隙中流体在重力下不起作用，但在一定的压差下可 使流体运动，如砂岩中的孔隙
1
S108 孔
2
3
10 2/69 粒内溶 （－）4x
S108 10 31/69粒内溶 孔 （－）4x
4
S108 10 39/69 颗粒
边缘溶孔 （－）4x
S107 4 8/15部分 5 充填的生物体腔孔 （－）4x
6
S108 9 50/64粒内 溶孔 （－）4x
组构选择性孔隙——晶间孔、铸模孔
铸模孔
微毛细管孔隙 ＜0.0002
＜0.0001
整个孔隙空间处于岩石固体表面分子引力范围，孔道 中流体被这一引力牢牢地吸附住，自然的压差下无法 使流体流动的孔隙，如粘土、页岩中孔隙
四、孔隙的组合关系分类 （1）孔隙 （2）孔喉
五、孔隙连通性分类 (1)连通孔隙
(2)不连通孔隙（孤立孔隙）
级别 特粗喉 粗喉 中喉 细喉 微喉
a
Va Vb
100 %
是指岩石在一定的压差下被石油和天然气饱和连通的孔隙体积Ve与岩
石体积Vb之比值。
e
Ve Vb
100 %
（3）流动孔隙度
是指饱和流体的岩石在一定的压差下，与流体发生流动的体积相当 的那部分孔隙体积与岩石体积之比值。
d
Vd Vb
100 %
三者关系：
＞＞
a
e
d
绝对孔隙度和有效孔隙度对未胶结的砂层和胶结不甚致密的砂岩来说相 差不大。但对于胶结致密的砂岩和碳酸盐岩来说，有较大的差别。
喉道分级
主要流动喉道直径，mm >0.03
0.02-0.03 0.01-0.02 0.001-0.01
<0.001
§2 储油（气）岩石的孔隙度
一、储油（气）岩石孔隙度的概念 所谓孔隙度就是指岩石中孔隙体积（或岩石中未被固体物质充填
的空间体积）与岩石体积之比值。
V孔隙 Vp 100%
V岩石 Vb
（美）东德克萨斯油田 （苏）杜依玛兹油田 （加拿大）帕宾那油田 （沙特阿拉伯）阿布奎油田
乌德拜层 Д1 层 狄姆层 D组A层
25 20-33 14.4 22
孔隙度分级
级别
特高 高 中 低
特低
孔隙度（％）
>30 25-30 15-25 10-15 <10
三、储油（气）岩石孔隙度的影响因素
1.沉积作用
晶间孔
残余鲕粒结构结晶白云岩
细晶白云岩
组构选择性孔隙——晶间孔、铸模孔
白云石充填铸模孔产生的晶间孔
硬石膏充填铸模孔 粘结云岩中的铸模孔中被白云石和硬石膏充填
原生粒间孔
粒内孔
粒间和粒内溶孔
组构选择性孔隙——粒间孔
粒间和粒内溶孔
生物滩储层
组构选择性孔隙——粒间孔
海绵礁白云岩
组构选择性孔隙——粒间孔
密 度
面 孔 率 孔 径
FMI显示的溶孔特征（多为星点状和串珠状）
Sarawak 洞穴仓 – 世界上最大 的
600m x 400m x 100 m high
古喀斯特与层序边界
地表水的渗落洞
多层通道
废弃的上部通道
下部的河流通道
多层通道
废弃的上部通道 下部河流通道
发育很好 的具有椭 圆形横剖 面潜流带 溶洞，这 种形态是 潜流带最 稳定的剖 面
溶孔粗晶白云岩，见残余鲕粒幻影和发育非常典型的晶间孔，普光2井， 30（36/55），5×10，（-），井深5069.40m
成岩交代成因的白云石的雾心亮边结构 雾心亮边结构
组构选择性孔隙——铸模孔
普光2井的鲕模孔
灰岩角砾
含油溶洞
T403晶岩溶角砾岩，残留 溶洞中含油
岩芯观察结 合常规测井 研究古岩溶 的纵向发育 特征
少量次生孔隙及裂缝
<10
裂缝
3.构造作用 构造作用对碎屑岩储层孔隙度影响有利的是对于一些致密的砂岩、
页岩形成裂隙和微裂隙，因而形成了裂隙性储油（气）层，不利的是 往一些褶皱紧密的挤压区，由于挤压作用，也可能导致碎屑岩储层孔 隙度的降低。
三、储油（气）岩石孔隙度的测定方法
原理
Vp 1 Vg 1 b
——
次 生 孔 隙 晶 间 孔
原生层间缝
原生层间缝
次生成岩缝
溶蚀缝
次生成岩缝
次 生 构 造 缝
Choquette and Pray 的碳酸盐岩孔隙分类
组构选择性孔隙——粒间孔
粒间孔
硬石膏充填 粒间孔
鲕粒白云岩
粒间孔
组构选择性孔隙——粒内孔
S108 10 2/69 粒 内溶孔 （－）4x
矿物成分——富火山碎屑物质的储层物性较差（与火山物质性质较软易被挤 压形成假杂基及其易蚀变有关）
粒级——从粉砂岩到细砂岩直到砾岩均可成为油气储层。远源砂体如三角洲 前缘粉砂岩、中－细砂岩分选好杂基少，物性好，近源砂体如扇三角洲、水 下扇、冲积扇粒度粗，分选差，物性条件较差。
沉积相——水动力能量不同导致岩石结构和孔隙结构不同
晶孔和晶间溶孔
组构选择性孔隙——粒间孔
溶孔海绵礁屑灰岩。普光6井，10（78/137），2×10（-）
组构选择性孔隙——粒间孔
针孔粉—细晶白云岩，针孔为球粒选择性溶蚀作用的产物。普光6井，9 （70/121），5×10，（-）
组构选择性孔隙——粒间孔
粉-细晶白云岩，由完好的白云石菱面体组成,晶间孔和晶间溶孔非常发育， 局部为超大溶孔，具很好的连通性好，长边 0.88 mm , （－）
储层：溶洞、溶缝
井高角度构造溶蚀缝,半充填状充满原油
灰岩角砾
含油溶洞
岩溶角砾岩，残留溶洞含油
沙64井构造溶蚀立缝充填充满原油
沙47井5443m，构造裂隙半充填泥质
T403井高角度构造溶蚀缝
半充填状充满原油
S67 (5461.61-5461.91)纵向溶蚀扩大缝）2－5mm宽
裂缝、缝合线发光
溶洞、溶缝
第二章 储油（气）岩石的孔隙度 和孔隙结构
§1 储油（气）岩石的孔隙类型 §2 储油（气）岩石的孔隙度 §3 储油（气）岩石的裂隙（缝）率及其计算 §4 储油（气）岩石的孔隙结构
§1 储油（气）岩石的孔隙类型
一、成因分类 1）原生孔隙：与沉积同时发生的孔隙 2）次生孔隙：沉积作用后由于各种变化所形成的孔隙
（2）真空饱和煤油法
2.岩石外表体积+颗粒体积
（1）固体体积计法 （2）气体法
3.岩石的测定
（1） （2）气体膨胀法 （3）高压下注入液体法
细晶白云岩，白云石呈完好的自形晶结构，晶间孔和晶体间溶孔、超大 溶孔较为发育。普光6井，8（13/130），5×10，（-）
粉-细晶白云岩，由完好的白云石菱面体组成,晶间孔和晶间溶孔非常发育， 局部为超大溶孔，具很好的连通性好，长边 0.88 mm , （－）
普光6井，5（17/101），5×10，（-），井深5277. 82m
1mm沉积作用形成次生成岩缝及其溶孔无方向性缝细延伸范围小有的可见溶蚀现象构造缝及其溶孔受应力控制组系分明平整延伸切割力强有的可见溶蚀现象碎屑岩孔隙类型表中国油气储层研究1994最紧密排列的单模式最疏松排列的单模式砂质砾岩的双模式洪积砾岩的复模式碎屑岩原生孔隙的进一步划分单模式双模式复合模式双模式单模式原生粒间孔原生粒间孔单模式单模式原生粒间孔单模式双模式原生粒间孔隙原生粒间孔复模式复模式原生粒间孔次生孔隙粒内溶孔次生孔隙粒间溶孔次生孔隙超大孔次生孔隙铸模孔粒模孔超大孔粒模孔次生孔隙铸模孔粒模孔粒模孔次生孔隙铸模孔粒模孔超大孔粒模孔次生孔隙铸模孔粒模孔粒模孔次生孔隙铸模孔粒模孔粒模孔次生孔隙铸模孔生物铸模孔生物铸模孔次生孔隙次生孔隙晶间孔晶间孔原生层间缝原生层间缝次生成岩缝溶蚀缝次生成岩缝次生构造缝次生构造缝choquetteandpray的碳酸盐岩孔隙分类鲕粒白云岩硬石膏充填粒间孔组构选择性孔隙粒间孔粒间孔粒间孔组构选择性孔隙粒内孔s10810269粒内溶孔4xs10810269粒内溶孔4xs108103969颗粒边缘溶孔4xs108103169粒内溶孔4xs1074815部分充填的生物体腔孔4xs10895064粒内溶孔4x123456残余鲕粒结构结晶白云岩铸模孔组构选择性孔隙晶间孔铸模孔晶间孔细晶白云岩组构选择性孔隙晶间孔铸模孔粘结云岩中的铸模孔中被白云石和硬石膏充填硬石膏充填铸模孔白云石充填铸模孔产生的晶间孔原生粒间孔粒内孔粒间和粒内溶孔粒间和粒内溶孔组构选择性孔隙粒间孔生物滩储层组构选择性孔隙粒间孔海绵礁白云岩组构选择性孔隙粒间孔晶孔和晶间溶孔组构选择性孔隙粒间孔溶孔海绵礁屑灰岩
流动孔隙度不管哪种类型的储油（气）岩都永远小于绝对和有效孔隙度。
二、孔隙度值大小
理论值： 标准等直径球型颗粒
1
6(1 cos ) 1 2 cos
最大：
90
立方体排列 ＝90° ＝0.476
60
最小：
菱面体排列 ＝60° ＝0.259
该公式说明等直径球形颗粒组成的岩石孔隙度只与排列方式有关，而与颗粒大小无关
（1）压实作用 （2）胶结作用 （3）溶蚀作用
压实和成岩作用导致碳 酸盐岩孔隙的建立和破 坏过程
插图表示一个贝壳经埋藏、 充填和溶解作用产生铸和 模
成岩阶段与孔隙类型分布关系
成岩阶段
A
早成岩
B
晚成岩
A1 A
A2 B
C
孔隙类型 原生孔隙 混合孔隙
孔隙度(％)
30~40 15~30
次生孔隙
10~25
Vb
Vb
g
测量内容：
1.岩石外表体积（或岩石密度） 2.岩石颗粒体积（或颗粒密度） 3.岩石孔隙体积
Vb：岩石体积 Vp：岩石孔隙体积 Vg：岩石颗粒体积 ρb：岩石密度 ρg：岩石颗粒密度
由于
Vb Vg Vp 所以测出任意的两项即可。
目前用于孔隙度测定的仪器（或实验装置）有很多，有单独为测量一个 项目而设计的，也有组合两个项目而设计的。
大的渗流峡 谷底部仍显 示了椭圆形 渗流带洞穴 的残存形态， 原始渗流带 溶道的顶部 在潜水面下 降后被侵蚀。 （肯塔基 Crystal洞 穴中的 Collins Avenue）
渗流溶柱， 4－6米宽， 30米高。 肯塔基 Mammoth洞 穴中的 Edna’s Dome。
含洞穴沉积物 的二个大的残 存的潜流溶道， 内含块体和石 板。最年轻的 洞穴位于左边。 （阿拉斯加北 部Blanchard Springs洞穴 中的 Discoverary Room）
实际值 实际岩石中，则受颗粒大小、分选、圆球度控制
世界上已开发的碎屑岩油田孔隙度一般在15—35％之间，个别低于10 ％
表2-2 世界某些油田砂岩油层孔隙度
油田
层位 孔隙度（％）
油田
层位 孔隙度（％）
大庆油田 胜利油田 克拉玛依油田 玉门油田
萨一组 沙二 克上 M层
25-26 27-30 15.6-20.2 17.8
9.5
渗透率 10-3um2 3000 147.5
9.6
7.3
9.66
2.36
孔隙结构 类型
特高孔特 高渗
中孔中渗
中孔特低 渗
低孔特低 渗
低孔特低 渗
低孔特低 渗
0.4
特低孔特 低渗
2.成岩作用 未 胶 结 分 选 好 的 砂 ， 平 均 孔 隙 度 为 35 一 50 ％ （ Pryor ，
1973），渗透率为几个达西。经成岩阶段后，砂体孔隙度甚至 降到＜5％。当然如果发育了次生孔隙，也可使孔隙度高达20一 30％。
次生孔隙——粒内溶孔
次生孔隙——粒间溶孔
次生孔隙－超大孔
次生孔隙——铸模孔（粒模孔）、超大孔
粒模孔
次生孔隙——铸模孔（粒模孔）
粒模孔
次生孔隙——铸模孔（粒模孔）、超大孔
粒模孔
次生孔隙——铸模孔（粒模孔）
粒模孔
次生孔隙——铸模孔（粒模孔）
粒模孔
次生孔隙——铸模孔（生物铸模孔）
生物铸模孔
<2mm
粘土杂基的局部溶解 由胶结物及颗粒一起被溶解所致
粒模
颗粒溶解而保留外形
铸模孔
晶模
晶体溶解而保留外形
生物模
生物溶解而保留外形
晶间
如晚期形成的高岭石、白云石等晶体间的孔隙
>2mm 多与表生淋滤作用有关
层间缝、收缩缝 成岩缝及其溶孔 构造缝及其溶孔
沉积作用形成
无方向性、缝细、延伸范围小、有的可见溶蚀 0.01->1mm 现象