最新石油与天然气地质学教案——第二章 储集层和盖层

第二章储集层和盖层

第一节储集层的物性参数

储集层的基本特征是具孔隙性和渗透性，其孔隙渗透性的好坏、分布规律是控制地下油气分布状况、油气储量及产量的主要因素。

一、储集层的孔隙性

绝对孔隙度：岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积的比值。是衡量岩石孔隙的发育程度。

Pt=V p/V t*100%

按岩石孔隙大小，有超毛细管孔隙、毛细管孔隙和微毛细管孔隙三类。

1.超毛细管孔隙：直径>0.5mm，相应裂缝宽度>0.25mm，液体在重力作用下自由流动。

2.毛细管孔隙：直径0.5～0.0002mm，裂缝宽度0.25～0.0001mm，由于毛细管力的作用，液体不能自由流动。

3. 微毛细管孔隙：直径<0.0002mm，裂缝宽度<0.0001mm，液体在非常高的剩余流体压力梯度下流动。

有效孔隙度：指彼此连通的，且在一般压力条件下，可以允许液体在其中流动的超毛细管孔隙和毛细管孔隙体积之和与岩石总体积的比值。

Pe=V e/V t*100%

二、渗透性

渗透性：指在一定的压差下，岩石允许流体通过其连通孔隙的性质。对于储集层而言，指在地层压力条件下，流体的流动能力。其大小遵循达西定律。

K即为岩石的渗透率，国际单位为μm2，常用单位为达西（D）。

国际单位：μ=1Pa.s △P=1Pa F=1m2 L=1m Q=1cm3/s

则：K=1μm2

常用单位：μ=1厘泊△P=1大气压 F=1cm2 L=1cm Q=1cm3/s

则：K=1D=1000md

1D=0.987μm2

1D=987*10-6μm2

绝对渗透率：单相液体充满岩石孔隙，液体不与岩石发生任何物理化学反应，测得的渗透率称为绝对渗透率。

有效渗透率：储集层中有多相流体共存时，岩石对每一单相流体的渗透率称该相流体的有效渗透率。油气水分别用Ko、Kg、Kw表示。

相对渗透率：对每一相流体局部饱和时的有效渗透率与全部饱和时的绝对渗透率之比值，称为该相流体的相对渗透率。

油气水分别表示为Ko/K、Kg/K、Kw/K。相对渗透率变化范围在：0～1之间。

某相有效渗透率的大小与该相流体的饱和度（流体体积与孔隙体积之比）成正相关系。饱和度增加，其有效渗透率和相对渗透率均增加，直到全部为某一相流体饱和，其有效渗透率等于绝对渗透率，即相对渗透率等于1为止。

孔隙度与渗透率之间的关系

储集层的孔隙度与渗透率之间没有严格的函数关系，一般情况下渗透率随有效孔隙度的增大而增大，但亦不是无限的，而且也要视岩性不同而不同。

碎屑岩储集层：渗透率与总孔隙度之间没有明显的关系，与有效孔隙度有很好的正相关关系（菲希特鲍尔对砂岩大量统计得出）。渗透率的变化幅度要比孔隙度的变化幅度大很多。

碳酸盐岩储集层：孔隙度与渗透率无明显的关系。孔隙大小主要影响其孔隙容积。因为碳酸盐岩储集空间的分布与岩石结构特征之间的关系变化很大，不一定以原生孔隙为主，有时可以是次生孔隙占主要。

三、储集层的孔隙结构

1、概念

孔隙结构：指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布以及相互关系。

孔隙：是孔隙系统中的膨大部分。决定了孔隙度大小。

喉道：是孔隙系统中的细小部分。决定了储集层储集能力和渗透特征。

2、研究方法

①孔隙铸体薄片:把岩石切片，孔隙注入红颜色的胶体，作成薄片,在镜下观察其孔隙及喉道的类型、形状、大小等特征。

②扫描电镜:放大倍数增大

③压汞曲线法

压汞曲线法

原理：由于孔喉细小，当两种或两种以上互不相溶的流体同处于岩石孔隙系统中或通过岩石孔隙系统渗流时，必然发生毛细管现象，产生一个指向非润湿相流体内部的毛细管压力Pc。

方法：

在不同压力下，把非润湿相的汞压入岩石孔隙系统中，根据所加压力与注入岩石的汞量，绘出压力与饱和度关系曲线，称为毛细管压力曲线或压汞曲线。按公式算出某一压力下的孔喉等效半径，结合岩石的总孔隙度资料，作出孔喉等效半径分布图。根据以上两图，可以对岩石的

孔隙结构进行定量评价。

评价孔隙结构的参数

①排驱压力（Pd）：表示非润湿相开始注入岩样中最大连通喉道的毛细管压力，在曲线压力最小的拐点。排驱压力越小，说明大孔喉越多，孔隙结构越好。

②孔喉半径集中范围与百分含量：反映了孔喉半径的粗细和分选性，孔喉粗，分选好，其孔隙结构好。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，说明孔喉的百分含量越大。

③饱和度中值压力：非润湿相饱和度为50%时对应的毛细管压力（Pc50%），与之对应的喉道半径称为饱和度中值喉道半径(r50）。Pc50%越低，r50越大，则孔隙结构好。

④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。一般将小于0.04μm的孔隙称为束缚孔隙。束缚孔隙含量愈大，储集层渗透性能越差。

四、流体饱和度

流体饱和度：油、气、水在储集岩孔隙中的含量分别占总孔隙体积的百分数称为油、气、水的饱和度。在油藏中的油、水分布反映出毛细管压力同油、水两相压力差相平衡的结果，在油藏的不同高度上的油、水饱和度是变化的。

第二节碎屑岩储集层

99%以上的储集层为沉积岩，其中又以碎屑岩和碳酸盐岩为主，1%为其它岩类储集层。所以按岩类可分以下三种类型储集层。

碎屑岩储集层的岩类包括：砾岩，含砾砂岩，中、粗砂岩，细砂岩及粉砂岩，其中物性最好的是中-细砂岩和粗粉砂岩。

一、碎屑岩储集层的孔隙类型

传统的观念认为砂岩储集层的孔隙类型以原生的粒间孔隙为主，只有很小一部分是次生的，并且都把次生孔隙（除了裂缝以外）解释为是地层出露地表时大气水淋滤的结果。直到1979年，自从施密特麦克唐纳（Schmidt）发表了“砂岩成岩过程中的次生储集孔隙”之后。人们对次生孔隙的概念、类型、识别标志、形成机制及意义才有了较明确的认识。

Schmidt将碎屑岩孔隙类型分为5种类型：

①粒间孔隙：一般为原生孔隙。其孔隙度随埋深的增加有所降低，但降低的速度比粘土岩慢得多。

②特大孔隙：按Schmidt标准，超过相邻颗粒直径1.2倍的孔隙属特大孔隙。多数为次生孔隙。