储集层的论述及方法

摘要

储集层和盖层是油气聚集成藏所必需的两个基本要素。从理论上讲，任何岩石都可以作为油气储层，在组成地壳的沉积岩、火成岩和变质岩中都已发现有油气田，但99％以上的油气储量集中在沉积岩中，其中又以砂岩和碳酸盐岩储集层为主。这些具有一定储集空间，能够储存和渗滤流体的岩石均称为储集岩。由储集岩所构成的地层称为储集层，简称储层。油气储层是油气藏的核心，储集层的层位、类型、发育特征、内部结构、分布范围以及物性变化规律等，与油气储量、产能、产量密切相关，直接影响到油气勘探、开发的部署。覆盖在储集层之上能够阻止油气向上运动的细粒、致密岩层称为盖层，它之所以能够封盖油气，是由于它们具备相对低的孔隙度和渗透率。盖层的类型、分布范围对油气聚集和保存有重要控制作用。所以，盖层研究同样是油气勘探开发工作中的重要课题。

关键词: 储集层,岩石物性,碎屑岩,碳酸岩,渗透特性

第一章石油的形成和储集层的概念

一.什么是石油

石油是一种黑色、呈粘稠状的可流动液体，它是由碳(C)、氢(H)和少量的氧(0)、硫(S)、氮(N)等元素构成的一种复杂的有机化合物。在岩层的孔隙内，经常以液体或气态存在，有时部份凝结成固态。石油三相态的相对体积，随着地下温度和压力的不同而有所变化。当石油以气态存在，称为“天然气”，主要成份为每个分子含3个碳原子以下的碳氢化合物，如甲烷、乙烷、丙烷、并有少量含4个碳原子以上的碳氢化合物。液态石油的主要成份为含碳原子在4到3O个之间的碳氢化合物。而固态的石油以含高碳的石腊及沥青为主。

二.石油的形成

人类对于石油生成的认识，是在勘探和开发石油矿藏的实践中逐步加深的。从18世纪7O年代到现在，人们对石油生成问题，先后提出了几十种假说。按照生成石油的物质的不同，可以把许多种假说归纳为两大学派，即无机生成学派和有机生成学派。无机学派认为层。石油是无机物变成的。有机学派则认为石油是有机物变成的，即由动物和植物的尸体在适当的环境下变成的。长期以来；两

大学派展开了激烈的争论。从18世纪末到19世纪中叶，无机学派曾盛行一时，到了2O世纪以来，有机学派则占了优势。目前，大体上可以说生成石油的物质既有动物也有植物，而以低等微体动、植物为主。生成石油的环境既可以是海相沉积，即石油是在海洋环境下的沉积物中生成的,也可以是陆相识积，就是在陆地上的湖泊环境下的沉积物中生成石油。生成石油的原始材料是有机物质，这种有机物质既有陆生的，也有水生的。既包括动物，也包括植物，而以繁殖量最大的低等生物为主。

石油的生成过程大体是：在几千万年甚至上亿年以前，有机物质从陆地上搬运下来，或从水体中沉积下来，同泥砂和其他矿物质一起，在低洼的浅海或湖泊中沉积下来，形成了淤泥，称为有机淤泥，这就是生成石油和天然气的“原料”。但是，仅有这些生物遗体还不能形成石油和天然气，还需要一定的条件和过程这种有机淤泥被新的沉积物覆盖，造成了氧气不能自由进入的还原环境。随着低洼地区的不断沉降，堆积的沉积物和掩埋的生物遗体便越来越厚。被埋藏的生物遗体与空气隔绝，处在缺氧的环境中，再加上厚厚岩层的压力、温度的升高和细菌的作用，便开始慢慢分解，经过漫长的地质时期，这些生物遗体就逐渐变成了分散的石油和天然气。

三.储集层的概念

生成的油气还需要有储集它们的地层和防止它们跑掉的盖层。由于上面地层的压力，分散的油滴被挤到四周多孔晾的岩层中。这些藏有油的岩层就成为储油地层。有的岩层孔晾很小，石油。挤”不进去，不能储积石油。但是，正因为它们孔隙很小，却是不让石油逃逸的“保护壳”。如果这样的岩层处在储油层的顶部和底部，它们就会把石油封闭在里面，成为保护石油的盖层。

第二章储集层的岩石物性参数

储集岩必备的两个特性为孔隙性和渗透性。岩石的孔渗性是反映岩石储存流体和运输流体的能力的重要参数。

一、储集岩（层）的孔隙性

岩石的孔隙性即岩石具备由各种孔隙、孔洞、裂隙及各种成岩缝所形成的储集空间，其中能储存流体。岩石孔隙性的好坏直接决定岩层储存油气的数量。

广义的孔隙：是指岩石中的空隙空间，即未被固体物质所充填的空间，包括

孔隙（狭义）、溶洞和裂缝。

狭义的孔隙：是指岩石中颗粒（晶粒）间、颗粒（晶粒）内和填隙物内的空隙。

1.孔隙和喉道

孔隙（Pore）：空隙中的粗大部分，既影响储存流体的数量，也影响岩石渗滤能力；

喉道（Throat）：沟通孔隙的通道，主要影响岩石渗滤流体能力。

2.孔隙的类型

（1）依据孔隙成因，将沉积岩石的孔隙划分为原生孔和次生孔两种。

原生孔是沉积岩经受沉积和压实作用后保存下来的孔隙空间；次生孔是指岩层埋藏后受构造挤压或地层水循环作用而形成的孔隙。

（2）依据孔隙相互之间关系，将储层孔隙分为相互联通的孔隙和孤立孔隙。

（3）根据岩石中的孔隙大小及其对流体作用的不同，可将孔隙划分为三种类型：超毛细管孔隙、毛细管孔隙、微毛细管孔隙。

（4）按其对流体渗流的影响，岩石中的孔隙可分为二类：有效孔隙和无效孔隙。其中有效孔隙为连通的毛细管孔隙和超毛细管孔隙，而无效孔隙有二种，一为微毛细管孔隙，另一为死孔隙或孤立的孔隙。

3.总孔隙度与有效孔隙度

岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积的比值，称为总孔隙度(率)，又称为绝对孔隙度。储集岩总孔隙度越大，说明岩石中孔隙空间越大。

岩样中能够储集和渗滤流体的连通孔隙体积（有效孔隙度体积）与岩样总体积的比值称为有效孔隙度(率)或连通孔隙度。在生产实践中，连通孔隙度才具有实际意义，因为它们不仅能储存油气，而且在一般压力条件下可以允许流体在其中流动。对同一岩样，在相同条件下，其总孔隙度大于有效孔隙度。

4.孔隙度的测定

（1）直接法：岩心实测孔隙度——实验室中常规孔隙度测定方法，利用从岩心上取来的小岩心柱样品在实验室中直接测定而得。测：岩石体积、颗粒体积和孔隙体积（三个中测二个）。

抽提法：根据从岩心样品中抽提流体量或吸入岩心孔隙中的流体量测定相互连通的孔隙体积——可得有效孔隙度。最常用的流体是在岩石表面不被吸收的气