石油地质学 第二章 储集层及盖层之一

0.01 0 5 10 15 20 25
1000
渗透率（10-3 μm2 ）
孔隙度（%）
100 10 1 0.1
陕北斜坡某油田长6油层组孔—渗关系
0.01 0.001 0 5 10 15 20 25 30
孔隙度（%）
陕北斜坡某油田延9油层组孔—渗关系
四、孔隙度与渗透率的关系
一般地，孔隙度相同时，孔、喉小的比孔喉大的渗透率 低，孔喉形态简单的比复杂的渗透率高。 从孔隙和喉道的不 同配置关系，可使储层呈现不同的性质，主要有： ①孔隙较大，喉道较粗，一般表现为孔隙度大，渗透率高； ②孔隙较大，喉道较细，一般表现为孔隙度中等，渗透率低； ③孔隙较小，喉道较粗，一般表现为孔隙度低～中等，渗透 率中等一偏低；
主要与岩石本身有关。
2、绝对渗透率（absolute permeability）：K
从理论上讲，岩石的绝对渗透率只反映岩石本身的 特性，而与测定所用流体性质及测定条件无关。一般来 说，孔隙直径小的岩石比孔隙直径大的岩石渗透率低， 孔隙形状复杂的岩石比形状简单的岩石渗透率低。这是 因为孔隙直径越小，形状越复杂，单位面积孔隙空间的 表面积越大，则对流体的吸附力、毛细管阻力和流动摩 擦力也越大。
第二章 储集层和盖层
刚才我们讲到油储存在储层中，由于油气的密度较小， 会受到浮力的作用，有向上流动的趋势，这时候如果没有 岩层阻止其向上流动，我们可以想象一下会发生什么情况？ 会一直逸散到地表，所以，要想让油能储集在储集层中， 必要要有能够阻止其向上逸散的岩层，这就是接下来要介 绍的盖层所行使的职能。 所谓的盖层就是位于储集层的上方、能够阻止油气向 上逸散的细粒、致密岩层叫做盖岩，也习惯地叫做（封） 盖层。通常会见到那些岩石能作为盖层呢？一般一些致密 的粉砂质泥岩、泥岩、盐岩、膏岩等常常作为盖层。
——Pc50对应的孔喉半径 ≈平均孔喉半径。
四、孔隙度与渗透率的关系
岩石的孔隙 度和渗透率之间有 一定的内在联系， 但没严格的函数关 系，碎屑岩储层、 孔隙度和渗透率一 般有一定相关关系。 碳酸岩储层、孔隙 度和渗透率一般没 有相关关系。
100
渗透率（×10 -3μ m 2）
10
1
0.1
10000
根据储层的渗透率大小可将储集层分为7级 （калинко（1983） ）
级别
1 2 3 4 5 6 7
渗透率
＞1000 1000－500 500－100 100－10 10－1 1－0.1 ＜0.1
评价 油储集层 极好 好 中等 较差 差 不渗透 气储集层
常规储集层
低渗透 储集层 致密储集层
对石油和天然气储集层评价的标准是不一样的。
③根据孔隙不同部位在流体储存和流动过程所起作 用的差异分
——孔隙和喉道
2. 孔隙度(porosity)
孔隙度是衡量岩石孔隙发育程度的一个参数。
总孔隙度（绝对孔隙度）：岩样中所有孔隙空 间的体积之和（孔隙总体积)与岩样 体积的比值。（越大，说明孔隙空间越大） 有效孔隙度：岩样中互相连通的，流体能够 通过的孔隙体积之和与岩样体积的比 值。（互相连通的超毛管孔隙及毛管孔隙）
储集层和盖层
(reservoir and caprock)
第二章 储集层和盖层
本章主要包括以下三个方面的内容：储集层的物理性质、 储集层类型及盖层。 第一方面的问题：储集层的物理性质，主要介绍储集层 的孔隙性和渗透性及孔隙结构等，要求掌握孔隙的分类， 孔隙度，渗透率的概念及常见的测定孔隙结构的原理和 方法； 第二方面的问题：储集层类型，主要介绍两种类型的储 集层：碎屑岩储集层和碳酸盐岩储集层，要求掌握两种 储集类型的孔隙类型及两种类型储集层储集物性的主要 影响因素； 第三方面的问题：盖层，要求掌握盖层的封闭机理及盖 层的有效性分析。
中等
差 无价值
二、渗透性
1. 渗透性 渗透性是指在一定的压力差下，岩石允许流体通 过的能力 。
岩石渗透性与非参透性是相对的：
渗透性岩石：砾岩、砂岩、多孔石灰岩、白云岩 非渗透性岩石：泥岩、盐岩、石膏 岩石渗透性的好坏用渗透率表示。有三种表示方法。
绝对渗透率、有效渗透率、相对渗透率
2、绝对渗透率（absolute permeability）：K
④孔隙细小，喉道细小，一般表现为孔隙度，渗透率均较低。
本节要点
1、掌握概念：储集层、盖层、总孔隙度、有 效孔隙度、绝对渗透率、有效渗透率、相对 渗透率、孔隙结构、排替压力； 2、掌握岩石孔隙的类型、孔隙结构以及测定
孔隙结构的方法；
3、掌握毛细管压力曲线特征。
在毛细管压力曲线上， 曲线平坦段位置越低，说明 集中的孔喉越粗；平坦段越 长，说明集中的孔喉的百分 含量越大。孔喉半径的集中 范围与百分含量反映了孔喉
半径的粗细程度和分选性。
孔喉越粗，分选性越好，其 孔隙结构越好。
④毛细管压力曲线特征
★d.饱和度中值压力（Pc50） ：非润湿相汞饱和度为50%时对 应的毛细管压力
3、有效渗透率（相渗透率）（phase permeability)
——在自然界，储集层孔隙中的流体往往不是呈单相的，为多相的。
——岩石孔隙中多相流体共存时，岩石对其中每相流体的渗透率。
分别用Ko、Kg、Kw表示。
——相渗透率不仅与岩石本身性质有关，而且与其中的流体性质及它们的 数量比例也有关。
4、相对渗透率（relative permeability） ——Ko/K、Kg/K、Kw/K
★b. 最小非饱和的孔隙体积百分数（ Smin% ）。
当注入汞的压力达到仪器的最 高压力时，仍没有被汞侵入的孔隙体 积百分数，称为最小非饱和的孔隙体 积百分数(Smin％)。
——储层孔隙结构、泥质含量、流体性 质等有关。
④毛细管压力曲线特征
★c 孔喉半径集中范围与百分含量
2 cos Pc rc
实际应用中常用有效渗透率与绝对渗透率的比值，即相对渗透率 来表示多相流体渗滤的特征，其变化值在0~1之间。无单位。
有效渗透率和相对渗透率取决于：岩石性质、流体性质 及其数量比例（饱和度）有关。
关于相对渗透率：
①相对渗透率的大小 与流体饱和度有关; ②相对渗透率为零时， 流体的饱和度不为零; ③多相流体相对渗透率之和小于1 。

或

(%)
显然，同一岩石的有效孔隙度小于其绝对孔隙度。目前，生产单位所 用的孔隙度都是有效孔隙度；所以，一般指的孔隙度都是指有效孔隙度。
砂岩储层的孔隙度评价分级（Levorsen（1954，1967））
级别 1 2 砂岩孔隙度（％） 20－25 15－20 评价等级 极好 好
3
4 5
10－15
5－10 ＜5
b毛细管孔隙：孔隙直径:0.5-0.0002mm，裂缝:0.25-0.0001mm，具有毛细
管力的影响，流体不能自由流动，只有在外力大于毛细管阻力的 情况下，流体才能在其中流动。
c微毛细管孔隙：孔隙直径<0.0002mm，裂缝<0.0001mm，通常压力下流
体不能在其中流动（流体与周围介质分子之间的巨大引力）。
大小、分布及其相互连通关系。
孔隙：控制储层储存流体的能力 喉道：控制储层渗滤流体的能力
研究孔隙结构方法：
1、压汞法：具有快速、准确，根据曲线可定量反映孔喉的大
小分布；
2、 铸体薄片法 ：将液体有机玻璃（红、蓝）单体在常温下注
入岩样，经高温聚合成有机玻璃，磨片后在镜下观察，可分辨岩 石中的孔、喉分布。
③毛细管压力曲线分析
曲线形态主要受孔隙分布的 歪度及分选性两个因素控制。 歪度：指孔、喉大小分布偏于粗 孔喉或细孔喉。 分选：指孔喉大小、分布的均一 程度。大小、分布愈集中，表明 分选性愈好，毛管曲线上就会出 现一平台；当孔喉分选差时，毛 管曲线是倾斜的。
1-未分选；2-分选好； 3-分选好，粗歪度； 4-分选好，细歪度； 5-分选不好，略细歪度； 6-分选不好，略粗歪度。
储集岩孔隙中，油、气、水的含 量分别占孔隙体积的百分数为油、 气、水的饱和度。So、 Sg 、 Sw
三、孔隙结构（pore texture）
孔隙（pore）：岩石颗粒包围着的较大空间。 喉道（throat）：连通较大孔隙空间之间的狭窄连通部分。 孔隙结构（pore texture）：孔隙和喉道的几何形状、
Q L K P1 P2 S
渗透率的单位是 m
2
当粘度为1（10-3Pa.s）的液体，在1（105Pa）压差下，通过截面积为 1cm2，长度为1cm的岩样时，若此时的流量正好是1cm3/s，则该岩样 的渗透率即为1D
（1D=1μm2，1mD=987×10-6μm2=0.987×10-3μm2）
第二章 储集层和盖层
第二章 储集层和盖层
作为储集层须具备两个条件：（1）是要有容纳流体的 空间，即孔隙；（2）具有渗滤流体的能力，即孔隙是 连通的，流体在其中可以流动。
所以储集层的定义：能够容纳和渗滤流体的岩层称为储 集层。只是说储层具有储集和渗流油气的能力，但是储 层不一定都有油气。如果储集层储集了油气，就称为含 油气层；业已开采的含油气层，叫做产层。分布最广、 最重要的储层有砂岩类、砾岩类、碳酸盐岩类，此外还 有火山岩、变质岩、泥岩等。
从储集层的定义中，我们可以看出储集层具有两个重 要的特性，就是孔隙性和渗透性，下面我们就来认识一下 储集层这两个特征。
第一节 储集层物理性质
一、孔隙性
1. 孔隙（pore）
狭义孔隙：沉 积物中颗粒间、 颗粒内和充填物 内的空隙 。 广义孔隙：岩石 中未被固体物质 充填的空间：包 括狭义的孔隙、 裂缝、洞穴 。
④毛细管压力曲线特征
——通常用Pd、r、Smin%、Pc50作为定量描述孔隙结构的参数。
★a. 排驱（替）压力——汞开始大量注入岩石
排驱（替）压力： 非润湿相开始（大量）注 入岩样中最大连通喉道时 所需要克服的毛细管压力， 即：润湿相流体被非润湿 相流体排替所需要的最小 压力。