石油与天然气地质学全套课件第3章储层和盖层
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石油地质学-第3章圈闭和油气藏PPT课件
不整合覆盖圈闭
非
构
• 岩性圈闭
造
岩性尖灭圈闭
圈 闭
透镜体圈闭( 原生圈闭和次生成岩圈闭）
• 复合圈闭
• 特殊类型圈闭
水动力圈闭
固 体 水 合 物 圈第闭6页/共99页
4.圈闭的度量
①溢出点： 油气充满圈闭后，油气开始流出的点 ②闭合度(闭合高度)：
圈闭的最高点与溢出 点之间的海拔高差
③闭合面积： 通过溢出点的储层顶面构造等高线所 圈出的面积。
底辟幅度800m
第41页/共99页
江汉盆地潜江 凹陷
4. 披覆背斜圈闭和披覆背斜油气藏
(1)圈闭形成机理：覆盖在古突起上，存在差异压实作用 (2)基本特点：
①地层厚度顶薄翼厚，地层倾角顶平翼稍陡，背斜倾角向 上变缓
②背斜幅度下部层位大,上部层位 小;闭合度也是下部大，上部小
③闭合面积下小上大
(3)分布特点：
第12页/共99页
2、油气藏的特点
单一圈闭中的油气聚集，具有统一的压力系统， 统一的油（气）水界面
“单一圈闭” ：单一的储集层(体)、
统一的压力系统、
统一的油气水界面
油气藏与油气田的区别
第13页/共99页
3.油气藏中油气水分 布
由于密度差异,油气分布在水之上.
（1）油气藏：
气在上，油居中，水在下 存在油－气界面、油－水界面
逆牵引
拉张作用在靠近断层附近形成了 空间，沉积物重力导致下滑。与 正常拖曳作用的结果相反。
(2)逆牵引背斜圈闭基本特点：
①位于同生断层的下降盘，与同生断层相伴生
②小型短轴背斜，靠近断层的一翼稍陡，另一斜圈闭和逆牵引背斜油气藏
(2)基本特点： ③背斜高点向深部偏移轨迹平行于断层面 ④常有反向调整断层 ⑤背斜轴线与断层线大致平行，沿断层成串出现
石油与天然气地质学 储集层和盖层
缝）原生孔隙 沉积颗粒间：粒间孔、晶间孔等等
（2）次生孔隙 ①溶蚀、淋滤作用： 溶蚀孔、洞
②构造作用：构造裂缝
孔隙按大小的分类
①超毛细管孔隙：孔隙直径>0.5mm，裂缝宽度>0.25mm
流体可在其中自由流动
②毛细管孔隙：孔隙:0.5-0.0002mm，裂缝:0.25-0.0001mm，
盖层
储油气层
第三章 储集层和盖层
• 第一节 岩石的孔隙性和渗透性 • 第二节 碎屑岩储集层 • 第三节 碳酸盐岩储集层 • 第四节 其它岩类储集层 • 第五节 盖层
基本概念
储集岩与储层
1．储集岩： 具有孔隙空间并能储渗流体的岩石。 2．储层：凡是能够储存和渗滤流体的岩层（reservoir rock）。（ 但不一定含有油气） 3．含油气层 ：储集层中储集了一定数量的石油或天然气， 称含油气层（oil-bearing rock）。 4．产层（pay） ：已经开采的具有工业价值的含油气层。
当单相液体呈层状流通过孔隙性介质时，在单位时间内
通过岩石截面积的流量与岩样两端的压力差和截面积成正比，
而与液体通过岩石的长度和液体的粘度成反比。
几种渗透率的概念
1）绝对渗透率（absolute permeability）：
当岩石中只有单相流体存在，并且流体与岩石不发生任何的物 理和化学反应，此时岩石对流体的渗透率称为绝对渗透率。
100 %
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
e
Ve Vr
100 %
3、有效孔隙度的评价指标
特高孔隙度
Фe≥30％
高孔隙度
25％≤Фe＜30％
中孔隙度
15％≤Фe＜25％
石油地质学第3章
§1油气盖层及 其封闭机理
三、封闭性影响因素
2、岩石的韧性强弱影响裂隙形成： 同时岩石的韧性强弱也会对盖层封闭性造成影响，其 本质是通过影响断裂与裂缝形成的难易程度来间接控 制盖层封闭性。一般来说，韧性岩层要比脆性岩层更 容易产生断裂和裂缝，可见韧性的强弱对盖层封堵油 气非常重要。
§1油气盖层及 其封闭机理
一、盖层的定义及类型
局部盖层只控制油气的局部分布格局，不利于 形成大面积的油气分布，油气保存条件较差。 局部盖层的形成与分布受控于盆地的沉积旋回 性，与生油岩相的配合可有效控制盆地内烃类 的相态和储量分布。
§1盖层类型及 其封闭机理
一、盖层的定义及类型
根据盖层的岩石特征可以分为泥页岩类、蒸发岩类和 致密灰岩类。常见的盖层主要有泥页岩类、蒸发岩类， 如泥岩、页岩、石膏、硬石膏、盐岩、含膏或含盐的 软泥岩与泥岩。致密碳酸盐岩、致密砂岩类盖层相对 较少，也有一些特殊盖层，如铝土岩盖层、冰成盖层、 煤层、侵入岩体和喷出岩体等。
§1油气盖层及 其封闭机理
二、盖层封闭油气的机制
3）其他特殊封闭机理
当早期油藏发生了破坏，或油气向地表运移过程中， 在储层上方由于氧化或降解作用形成沥青，从而对下 伏储层中油气形成封闭。如加利福尼亚州圣华金河谷 Coalinga东部油田的Temblor砂岩油藏，产油砂岩层 从上倾方向到露头的短距离范围内充满了沥青，从而 形成有效的沥青封盖聚集。
§1油气盖层及 其封闭机理
四、盖层的分级评价
表3-2 盖层的分级标准
分类 1
分类 2
级别 封闭的油柱高度/m 级别
特征
A
>300
最好
没有来自油藏的烃类渗入
B
150~300
第3章 储层和盖层-1
砂岩的孔、渗间一 般具有良好的半对 数关系。
3． 颗粒的分选和磨 圆程度 颗粒的分选和磨 圆度越高，即杂质越
少，颗粒越接近球形，
越有利于形成较高的
孔、渗性。
松辽
葡Ⅰ-Ⅲ层 好
玉门
M层 中 差
苏北
阜宁组 上段 沙河街组 二、三段
好 差 好 差 好
河南
川中
香溪群
中 差
川西北 鄂尔多斯 鄂尔多斯 华北
须家河组 延长组 延安组 沙河街
§２ 常见的储集层类型
按组成储集层的岩石类型可将其分为三大类： 1、碎屑岩储集层 2、碳酸盐岩储集层 3、其它岩类储集层
一．碎屑岩储集层
岩石类型包括各种砂岩、砂砾岩、砾岩、粉砂岩等。
（一）孔隙特征及影响物性的主要因素
储集空间主要是碎屑颗粒之间的原生粒间孔隙； 其次是溶孔（粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔等）； 另外还有裂缝、解理缝、层理缝和层间缝。
砂岩储层的孔隙
（据罗蛰潭，王允诚，1986）
影响碎屑岩储集层物性的主要因素有以下几个方面： 1． 岩石的矿物组分 石英好于长石,原因有二： 2． 颗粒的排列方式和大小 立方体(47.6%)/菱面体(25.9%) 颗粒大小
• • • • •
Reservoir rock (bed) Caprock Porosity (porous media) Permability Porous structure
三．孔隙结构
储集岩的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道 的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。 岩石的孔隙结构由孔隙和喉道组成。孔隙主要起 储存流体的作用，而喉道主要影响岩石的渗透性。
第三章 储集层与盖层
•储集层的物理性质
石油地质学课件——第三章 储集层和盖层
孔喉越粗；平坦段越长，说明孔喉的百分含量越大。
孔隙结构定量评价
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。
Pt=Vp/Vt*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。 有效孔隙度：指彼此连通的， 且在一般压力条件下，可以允许 根据孔隙度的大小可将砂岩储集层进行分级 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=Ve/Vt*100%
(一) 岩石孔隙大小分类
渗透率与孔隙度的关系图
孔隙度与渗透率之间的关系
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的。
渗透率与孔隙度的关系图
五、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。
岩石结构对原生孔隙的影响
分选：粒度中值一定时：分选差的岩石，小颗粒充填大孔隙， 使孔隙度、渗透率降低；分选好的岩石，孔渗增高。孔隙度、渗 透率随着分选系数趋于1而增加，分选系数So<2时，各种粒径的砂 岩孔隙度、渗透率都随So增大而降低；分选系数So>2时，中细粒 砂岩，孔隙度随So增大而缓慢下降；粗粒和极细粒砂岩，So增加 时，孔隙度基本不变。
石油地质学第3章储集层与盖层
砂岩储集性能
物源
沉积环境
沉积后作用
碎屑颗粒成分
结构
第二节 碎屑岩储集层
1、物源及沉积环境
受物源和沉积环境控制的因素主要包括：碎屑颗粒的矿物成分、碎 屑颗粒的粒度与分选、碎屑颗粒的排列方式与圆球度、基质含量
1）碎屑颗粒的矿物成分 碎屑颗粒的构成：石英、长石、云母、重矿物、岩屑 （ 石英＋长石 >95% ) • 耐风化性: 石英 > 长石 • 亲水/亲油性: 长石 > 石英
“正常情况” “煤”
孔隙结构的主要变量
（据Wardlaw，1990）
（a）孔隙形状
（b）孔－喉连通性
（c）不相关的孔－喉结构 （d）相关的孔－喉结构
（e）空间无序的孔隙结构 （f）空间有序的孔隙结构
第一节 储集层 2、孔隙结构的研究方法
（1）压汞法（mercury porosimetry）
A、原理：模拟地层条件下，油气的运移--是非润湿相流体 （油气）不断排驱储层孔洞缝中的润湿相流体（水）的过程。
(Photograph by R.L. Kugler)
第二节 碎屑岩储集层
2、化学压实作用 发生在颗粒接触点上,即应力集中点上明显的溶解作用。
• 造成颗粒镶嵌接触或缝合接触,使粒间孔变小 • 溶解物质的再沉淀, 进一步使 Ø、K 降低
压溶造成的硅质胶结
孔隙空间缩小
石英增生 压溶接触
第二节 碎屑岩储集层
3、胶结作用
• 胶结物的含量是影响储集物性重要因素
e＝VVcrp 100％
• 常简称为“孔隙度” • 储量计算的重要参数 • 储集层大多在10－20％
第一节 储集层
按孔隙度对储集层的评价
孔隙度 (100％)
物源
沉积环境
沉积后作用
碎屑颗粒成分
结构
第二节 碎屑岩储集层
1、物源及沉积环境
受物源和沉积环境控制的因素主要包括：碎屑颗粒的矿物成分、碎 屑颗粒的粒度与分选、碎屑颗粒的排列方式与圆球度、基质含量
1）碎屑颗粒的矿物成分 碎屑颗粒的构成：石英、长石、云母、重矿物、岩屑 （ 石英＋长石 >95% ) • 耐风化性: 石英 > 长石 • 亲水/亲油性: 长石 > 石英
“正常情况” “煤”
孔隙结构的主要变量
（据Wardlaw，1990）
（a）孔隙形状
（b）孔－喉连通性
（c）不相关的孔－喉结构 （d）相关的孔－喉结构
（e）空间无序的孔隙结构 （f）空间有序的孔隙结构
第一节 储集层 2、孔隙结构的研究方法
（1）压汞法（mercury porosimetry）
A、原理：模拟地层条件下，油气的运移--是非润湿相流体 （油气）不断排驱储层孔洞缝中的润湿相流体（水）的过程。
(Photograph by R.L. Kugler)
第二节 碎屑岩储集层
2、化学压实作用 发生在颗粒接触点上,即应力集中点上明显的溶解作用。
• 造成颗粒镶嵌接触或缝合接触,使粒间孔变小 • 溶解物质的再沉淀, 进一步使 Ø、K 降低
压溶造成的硅质胶结
孔隙空间缩小
石英增生 压溶接触
第二节 碎屑岩储集层
3、胶结作用
• 胶结物的含量是影响储集物性重要因素
e＝VVcrp 100％
• 常简称为“孔隙度” • 储量计算的重要参数 • 储集层大多在10－20％
第一节 储集层
按孔隙度对储集层的评价
孔隙度 (100％)
《石油天然气地质与勘探》第3章_储集层和盖层
因此大气水具很强溶解能空间大小特征原生粒间或残留孔隙岩屑粒内微孔喷出岩岩屑内的气孔等杂基内微孔颗粒边缘溶解长石岩屑等颗粒边缘局部溶解胶结物及晶内局部溶解如方解石等胶结物局部溶解杂基溶解粘土杂基的局部溶解颗粒粒内溶孔如长石岩屑等粒内溶解杂基内溶孔粘土杂基的局部溶解胶结物内溶孔方解石等胶结物或其晶体内的局部溶解由胶结物及颗粒一起被溶解所致晶体溶解而保留外形生物模生物屑溶解而保留外形晚期形成的高岭石白云石等晶间的孔隙2mm多与表生淋滤作用有关成岩收缩作用无方向性缝细延伸范围小平整延伸组系分明相互切割收缩缝0011mm成岩缝及其溶蚀构造缝及其溶蚀2mm超大孔溶孔组分2mm原生粒内孔矿物解理缝层间缝一碎屑岩类储集层主要储集空间储层连通孔隙一储集空间
五、储集岩（层）的孔隙结构
——岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布
及其连通关系。
压汞压法测汞岩法石研孔隙究结岩构石：孔隙P结c 构《毛细管压力曲线图》
目前最定小量非研饱究和的岩孔石隙孔体隙系结构最主要的方法之一。 0.075
（3－4）
Pb
百分基数本Sm原in理% 如下：
毛细管压力,MPa
孔喉半径，um
不同储层孔 隙度与渗透 率的关系图 （Selley,1 988）（黑 色为孔隙）
岩石的孔隙度与渗透率之间通常没有严格的函数 关系，渗透率一般随有效孔隙度的增大而增大，但具 体情况视岩性、储层类型的不同而不同。
碎屑岩储集层的有效孔隙度与渗透率的有较好的 正相关关系。
碳酸盐岩有效孔隙度与渗透率无明显关系。孔洞 不发育者与碎屑岩具有相似的规律；裂缝发育者裂缝 比孔隙对渗透率的影响大。
束缚水主要有亲水岩石颗粒表面的薄膜滞水及微 细毛管孔道中的毛管滞水等，相应的饱和度称为束
缚水饱和度，用符号Swc表示。
五、储集岩（层）的孔隙结构
——岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布
及其连通关系。
压汞压法测汞岩法石研孔隙究结岩构石：孔隙P结c 构《毛细管压力曲线图》
目前最定小量非研饱究和的岩孔石隙孔体隙系结构最主要的方法之一。 0.075
（3－4）
Pb
百分基数本Sm原in理% 如下：
毛细管压力,MPa
孔喉半径，um
不同储层孔 隙度与渗透 率的关系图 （Selley,1 988）（黑 色为孔隙）
岩石的孔隙度与渗透率之间通常没有严格的函数 关系，渗透率一般随有效孔隙度的增大而增大，但具 体情况视岩性、储层类型的不同而不同。
碎屑岩储集层的有效孔隙度与渗透率的有较好的 正相关关系。
碳酸盐岩有效孔隙度与渗透率无明显关系。孔洞 不发育者与碎屑岩具有相似的规律；裂缝发育者裂缝 比孔隙对渗透率的影响大。
束缚水主要有亲水岩石颗粒表面的薄膜滞水及微 细毛管孔道中的毛管滞水等，相应的饱和度称为束
缚水饱和度，用符号Swc表示。
石油地质学PPT课件
• 旋光性：当偏光通过石油时，偏光面会发生旋转，这个角叫旋光角， 多数为右旋，一般随含油地层年代的增长而减小。
• 溶解性：石油难溶于水，而易溶于有机溶剂，如：氯仿、四氯化碳、 苯和石油醚、醇等。
a
30
天然气的成分和性质
• 天然气：广义讲自然界所有天然形成的气体均可以称天然气。狭义的天然气 是气态烃和非烃气。
• 比重：20摄氏度时，一般介于0.75~1.00之间，比重大于0.90的为重 质石油，小于0.90的为轻质石油。
• 粘度：1泊=1达因的切力作用于液体流动速度为1厘米/秒移动1厘米每 平方厘米。石油是粘性流体。厘泊=1/100泊。 大庆油田的石油粘度为19~22厘泊。
• 荧光性：在紫外线照射下发出荧光，是一种冷发光现象，常用于检测 岩芯是否含油。饱和烃不发光，芳香烃和非烃发光。轻质油发浅兰色， 含胶质多的石油一般发绿或黄色，含沥青多的石油发褐色荧光。
3 溶解气：溶于水或石油的天然气，常溶于饱和或过饱和的油藏中，重烃气 高达40%。
4 凝析气：当地下温度、压力超过临界条件后，液态烃逆蒸发（可逆裂解） 为气体，称为凝析气，一旦采出后，由于地表压力、温度降低而凝结为轻质 油，即凝析油。一般分布在地下3000-4000米深处。
5 固态气体化合物：在海洋底特定压力和温度条件下，甲烷气体分子天然地
1939年于老君庙打下第一口井，39年a8月日喷原由10吨。
15
我国现代石油工业
玉门油田的开发，有力地支持了中国的抗日战争
建国后第一个大型油田：新疆克拉玛依油田
大庆油田的发现：1955年始，开始地质普查，1959年9月26日，松基3 井喷出高产油流，从而发现了大庆油田。大庆油田已经稳产5000万吨 以上达20多年了，至少还可以稳产10年以上，是中国最大的国有企业。
• 溶解性：石油难溶于水，而易溶于有机溶剂，如：氯仿、四氯化碳、 苯和石油醚、醇等。
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天然气的成分和性质
• 天然气：广义讲自然界所有天然形成的气体均可以称天然气。狭义的天然气 是气态烃和非烃气。
• 比重：20摄氏度时，一般介于0.75~1.00之间，比重大于0.90的为重 质石油，小于0.90的为轻质石油。
• 粘度：1泊=1达因的切力作用于液体流动速度为1厘米/秒移动1厘米每 平方厘米。石油是粘性流体。厘泊=1/100泊。 大庆油田的石油粘度为19~22厘泊。
• 荧光性：在紫外线照射下发出荧光，是一种冷发光现象，常用于检测 岩芯是否含油。饱和烃不发光，芳香烃和非烃发光。轻质油发浅兰色， 含胶质多的石油一般发绿或黄色，含沥青多的石油发褐色荧光。
3 溶解气：溶于水或石油的天然气，常溶于饱和或过饱和的油藏中，重烃气 高达40%。
4 凝析气：当地下温度、压力超过临界条件后，液态烃逆蒸发（可逆裂解） 为气体，称为凝析气，一旦采出后，由于地表压力、温度降低而凝结为轻质 油，即凝析油。一般分布在地下3000-4000米深处。
5 固态气体化合物：在海洋底特定压力和温度条件下，甲烷气体分子天然地
1939年于老君庙打下第一口井，39年a8月日喷原由10吨。
15
我国现代石油工业
玉门油田的开发，有力地支持了中国的抗日战争
建国后第一个大型油田：新疆克拉玛依油田
大庆油田的发现：1955年始，开始地质普查，1959年9月26日，松基3 井喷出高产油流，从而发现了大庆油田。大庆油田已经稳产5000万吨 以上达20多年了，至少还可以稳产10年以上，是中国最大的国有企业。
石油地质-第三章-储集层、盖层
储集层的孔隙度与渗透率之间的关系岩石的孔隙度和渗透率间无严格的函数关系但有一定的内在联系因孔隙度和渗透率取决于岩石本身的结构与组成凡具有渗透性的岩石均具有一定的孔隙度特别是有效孔隙度与渗透率的关系更为密切对碎屑岩储集层来说一般是pe越大k值越高即k值随pe的增加而有规律的增加
第三章 储集层和盖层
第一节 第二节 第三节 第四节 储集层的基本性质 碎屑岩储集层 碳酸盐岩储集层 盖层
20
30
40
50
60
70
80
90
100
含油饱和度（％）
油、气饱和度与相对渗透率的关系曲线
三．储集层的孔隙度与渗透率之间的关系 岩石的孔隙度和渗透率间无严格的函数关系，但有一定的内在 联系，因孔隙度和渗透率取决于岩石本身的结构与组成，凡具有 渗透性的岩石均具有一定的孔隙度，特别是有效孔隙度与渗透率 的关系更为密切，对碎屑岩储集层来说，一般是Pe越大，K值越高， 即K值随Pe的增加而有规律的增加。 有效孔隙相同，直径小的孔隙比直径大的渗透率低。
1.岩石的矿物成分 碎屑岩的矿物成分主要是石英和长石，它们对储油物性的影响 是不同的。一般石英砂岩比长石砂岩的储油物性好。其原因是： ①亲水性不同，长石比石英强，当被水润湿时，长石表面形成 的液体薄膜比石英厚，一般情况下，这些液体不能流动，因此， 减少了孔隙流动的截面积； ②抗风化能力不同，石英抗风化 能力强，颗粒表面光滑，油气易 通过；长石不耐风化，表面常有 次生高岭土和绢云母，它们对油 气有吸附作用，可吸水膨胀，堵 塞原来的孔隙。 2.岩石的结构构造 沉积岩粒间孔隙的大小、形态和 发育程度主要受碎屑岩颗粒的粒 岩石颗粒 孔隙系统 胶结物 径、分选、磨圆度和填充程度的 岩石孔隙结构示意图 控制。
岩石中流体的相对渗透率与油气、油水的饱和度（某一单相流 体体积和孔隙体积之比）成正相关关系。随着该相流体饱和度的 增加，有效渗透率在增加，相对渗透率值也在增加，直到有效渗 透率等于绝对渗透率，相对渗透率值等于1为止。
第三章 储集层和盖层
第一节 第二节 第三节 第四节 储集层的基本性质 碎屑岩储集层 碳酸盐岩储集层 盖层
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80
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含油饱和度（％）
油、气饱和度与相对渗透率的关系曲线
三．储集层的孔隙度与渗透率之间的关系 岩石的孔隙度和渗透率间无严格的函数关系，但有一定的内在 联系，因孔隙度和渗透率取决于岩石本身的结构与组成，凡具有 渗透性的岩石均具有一定的孔隙度，特别是有效孔隙度与渗透率 的关系更为密切，对碎屑岩储集层来说，一般是Pe越大，K值越高， 即K值随Pe的增加而有规律的增加。 有效孔隙相同，直径小的孔隙比直径大的渗透率低。
1.岩石的矿物成分 碎屑岩的矿物成分主要是石英和长石，它们对储油物性的影响 是不同的。一般石英砂岩比长石砂岩的储油物性好。其原因是： ①亲水性不同，长石比石英强，当被水润湿时，长石表面形成 的液体薄膜比石英厚，一般情况下，这些液体不能流动，因此， 减少了孔隙流动的截面积； ②抗风化能力不同，石英抗风化 能力强，颗粒表面光滑，油气易 通过；长石不耐风化，表面常有 次生高岭土和绢云母，它们对油 气有吸附作用，可吸水膨胀，堵 塞原来的孔隙。 2.岩石的结构构造 沉积岩粒间孔隙的大小、形态和 发育程度主要受碎屑岩颗粒的粒 岩石颗粒 孔隙系统 胶结物 径、分选、磨圆度和填充程度的 岩石孔隙结构示意图 控制。
岩石中流体的相对渗透率与油气、油水的饱和度（某一单相流 体体积和孔隙体积之比）成正相关关系。随着该相流体饱和度的 增加，有效渗透率在增加，相对渗透率值也在增加，直到有效渗 透率等于绝对渗透率，相对渗透率值等于1为止。
石油地质学-第三讲储集层和盖层
二、储集层的渗透性
渗透性，在压力差存在条件下，岩石允许流体通过 其连通孔隙的性能。
习惯将流体较易通过其连通孔隙的岩石，称渗透性 岩石；把不易通过或通过速度慢的岩石称为非渗透性 岩石。渗透性用渗透率表示。
实验表明：当单相流体通过多孔介质沿孔隙通道呈 层状流动时，遵循直线渗透定律。
Q=K（P1 - P2）S /μL
①任一相流体相渗透率均小于绝对渗透率；
②相渗透率的增加程度与该相在介质中饱和度成正比(So越小，Sw越大，Ko越 小；So越大，Kw越小，Ko越大；当So达100%时，Ko=K=1， Kw=0)
三、储层的孔隙结构
•孔隙结构，指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、 大小、分布及其连通关系； •孔隙， 岩石系统中膨大的空间； •喉道，连通孔隙的细小部分；
第三章 储集层和盖层
基本内容提要：
储集层基本特征是孔隙性和渗透性；而决定孔 隙性和渗透性好坏的根本因素是孔隙结构，与沉积 作用和成岩后生作用改造密切相关。
盖层好坏影响着油气在地下聚集和保存；盖层 的形成机理和相对性是盖层的重要条件，评价盖层 从宏观和微观两方面进行。
第一节 储集层的物理性质
各种不同类型的岩石均具有一定的孔 隙和裂隙。
决定孔隙度好、坏 的主要是孔隙；决 定渗透率好坏的主 要是喉道。
排（饱（替P和Pdc压）度50力：中）值：是指压是力指
压 大 力非为汞量。实注换润50验入言湿%中岩之时相汞样，对饱开的是应和始压非的度 润毛湿相细开管始压注力入。岩与 样之中最相大对的应连的通喉喉道 道半的毛径细，管称压为力饱。和 在 上 （度（毛压图细力中中r5管最A0值））压小喉所，力的道对曲拐Pc应半线点50径 的越压力低即，为r5排0驱越压大， 力则。岩岩石石排孔驱隙压结力构 越越小，好说；明反大之孔，喉则 越越多，差孔。隙结构越
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并可多次进行，多世代的胶结对孔隙系统的破坏作用更 为严重。主要胶结物是亮晶方解石、石膏、硬石膏。
成 岩 作 用 对 碳 酸 盐 岩 空 隙 的 影 响
重结晶作用——随T、P 的升高，矿物成分不变，而 晶体大小、形状和排列方位 发生了变化，使得原本致密、 细粒结构的岩石→粗粒、疏 松、多晶间孔隙的岩石，从 而改善了储层物性；
2．溶解作用形成的次生孔隙 ① 粒内溶孔和印模孔； ② 粒间溶孔； ③ 溶孔、溶洞、溶沟； ④ 角砾孔隙。
3．裂隙 成岩裂缝： 构造裂缝：成组分布、具一定方向性，可
分为张、压、扭性。
碳酸盐岩溶解作用与喀斯特地貌
㈡．影响碳酸盐岩储层物性的因素
① 沉积环境：水动力条件强有助于原生孔隙的形成。
②成岩后生作用： 溶解作用：地下水带走了易溶矿物形成次生孔隙。 胶结作用：可发生在沉积物堆积之后的任何阶段，
碳酸盐岩储集层主要是一些多孔的粒屑 灰岩、生物骨架灰岩和白云岩等。其孔隙类型 可分为：原生孔隙、次生孔隙和裂缝三类。
碳 酸 盐 岩 孔 隙 类 型 示 意 图
黑 色 为 孔 隙
孔隙类型
1．受组构控制的原生孔隙 ① 粒间孔隙； ② 遮蔽孔隙； ③ 粒内孔隙； ④ 生物骨架孔隙； ⑤ 生物钻孔（潜穴） 孔隙； ⑥ 鸟眼孔隙； ⑦ 收缩孔隙； ⑧ 晶间孔隙。
渗透率（md） ＞1000
1000－100 100－10 10－1 1－0.1 ＜0.1
渗透性评价 极好 好 中等 低渗
特低渗 致密层
绝对渗透率—单相流体 有效渗透率/相渗透率:ko、kg、kw 相对渗透率：kro、krg、krw
k ro
ko k
So
Vo VP
100%
kro = 0～1。 有效渗透率和相对渗透率取决于：岩石性质、
很高的孔隙度（欠压实作用）。 溶解作用 ：使物性变好，可产生溶蚀孔隙。特
别是有机质热成熟产生的有机酸和CO2可使储集层中 的碳酸盐胶结物及铝硅酸盐颗粒大量溶解，从而有 助于次生孔隙的形成。
胶结作用：胶结物的数量、类型和成分对物性也 起一定作用。“消极因素”
颗粒接触与胶结类型的关系
（二）碎屑岩储集层的成因类型 砂岩体是指在某一沉积环境下形成的具有一
壳
洞穴 台地陆表海蒸发潮坪
风化、淋滤
隐藻白云片
多种岩镕孔、洞、缝
河北任丘油田
Ji1
洞穴填集角砾岩
洞穴及其填集物之间，砾内的多种孔、洞、缝
山东孤北油田
O2
云质藻坪 台地蒸发海潮间藻坪 溶蚀、破裂 隐藻白云岩、粘结白云岩
藻架孔洞、晶问孔、溶孔粘结腔孔
四川威远气田
Z2
云化灰坪 台地局限海潮间灰云坪 云化、破裂
无价值
二．渗透性
岩石的渗透性是指在一定压力差下，岩石允 许流体通过的能力。一般情况下，砂岩、砾岩、多 孔的石灰岩、白云岩等都是渗透性岩石；而泥岩、 膏盐、泥灰岩等则属于非渗透性岩石。(相对的)
岩石渗透性的好坏用渗透率表示。 当单相流体通过孔隙介质并沿孔隙通道呈层状 流动时，服从达西直线渗透定律：
Q k F P
流体性质及其数量比例（饱和度）有关。
• Reservoir rock (bed) • Caprock • Porosity (porous media) • Permability • Porous structure
三．孔隙结构
储集岩的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道 的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。
1—5
＜0.1
＞20
＞70
如裂缝发 育可产气
晶间孔
9—15 0.1—5
3—30
10 一＞50 无自然产能
杂基内微孔隙
15—25 5—300
＜l 一 4
8—20
中
杂基内微孔隙、拉间孔
15—25 2—500
0.2—6
2—25
中一高
粒间孔、杂基内微孔隙
§２ 常见的储集层类型
按组成储集层的岩石类型可将其分为三大类： 1、碎屑岩储集层 2、碳酸盐岩储集层 3、其它岩类储集层
粉晶白云岩
晶间孔、裂缝
四川卧龙河气田
T1
沉
积 暴露浅滩 台地局限海浅滩 云化、淋滤、溶蚀
、 成
云化礁 台缘礁、水下低隆礁
云化、溶蚀
颗粒白云岩 砂糖状内云岩
粒间及轮内溶孔 晶间溶蚀孔、洞
四川卧龙河、阳高寺气田 T1
四川磨溪气田
T2
四川板东气田
P2
岩 溶蚀礁 台缘瞧、水下低隆破 淋滤、溶蚀
礁灰岩、颗粒灰岩
中国碳酸盐岩油气储层类型
——古风化壳型、沉积成岩型、沉积相型、构造裂缝型
3 储层类型 控型 亚型
沉积相
主要成岩作用
主要储集岩
储渗空间
典型油气田
层位
古 膏溶 台地蒸发海膏云坪 风化、淋滤、塌陷
风
膏溶孔洞白云岩
膏溶、塌裂孔、洞、缝
四川相国寺气田
C2
陕西靖边气田
O1
化 潜山 台地陆表海蒸发潮坪 风化、淋滤
淋滤、溶蚀
颗粒灰岩
骨架孔 骨架孔、粒间孔、体腔孔
粒间溶孔、粒内孔
山东平方王油田
E2
山东平方工油田
E2
天津王徐庄油田
山东垦利油田
T1
构造 裂缝 台地局限海、潮坪泥灰坪
裂缝
裂缝—深 岩溶
台地开阔海水下生屑坪
破裂 破裂、溶蚀
泥质灰岩 生屑灰岩
构造缝 构造缝、沿缝溶洞
四川永安场气田
T1
四川纳溪气田
P1
（ 四 ） 碳 酸 盐 岩 与 砂 岩 储 集 性 质 的 比 较
L
上式中的k即为渗透率：
k QL
F P
按SI制，k的单位是μm2，CGS制中，k的单位为达 西(D)和毫达西(mD),换算关系为： 1mD=987×10-6μm2=0.987×10-3μm2。 储层的k值一般在5～1000mD之间。
根据储层的渗透率大小可将储集层分为6级：
级别 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Ⅳ级 Ⅴ级 Ⅵ级
孔隙性——直接决定岩层储集油气的数量； 渗透性——控制了储层内所含油气的产能。 ✓决定孔、渗性好坏的基本因素是岩石的孔隙结构， 这些构成了储层物性分析的主要内容。
岩石中的孔隙 （红色）
一．孔隙性
储集层中的孔隙：
总孔隙度/绝对孔隙度（φt）：t
孔隙通常可分为三类：
Vp Vt
100%
① 超毛细管孔隙（d＞500m） ② 毛细管孔隙（500～ 2 m）
石油与天然气地质学
授课教师：
第三章 储集层与盖层
•储集层的物理性质 •常见的储集层类型 •盖层
§1 储集层的物理性质
✓油气在地下是储存在一些岩石的孔、洞、缝之中的， 其储集方式与水充满在海绵里有一定相似之处。 ✓凡是能够存储和渗滤流体（油、气 、水）的岩层 都可以称之为储集层。油气层—— ✓储层之所以能够储集油气，是因为具备了两个特征：
白云岩化作用——即白 云石取代方解石、硬石膏和 其它矿物的作用。一般对孔、 渗性有好的作用。
（三）常见碳酸盐岩储层的类型及其特征 1、孔隙型储集层(包括礁型):沙特加瓦尔油田： J3砂屑灰岩产油 2、溶蚀型储集层：岩溶发育地区 3、裂缝型储集层：伊朗R阿斯马利灰岩裂缝 储层，加奇沙兰油田 4、复合型储集层：任丘古潜山
生物壳粒间、粒内溶孔
广东流花油田
N1
介壳滩 湖泊缓坡颗粒坪
破裂、溶蚀
介壳灰岩
层间缝及其溶孔、构造缝
四川八角场油田
Jl
坡积
台缘缓坡
溶蚀
塌积角砾碳酸盐岩
晶间、砾内溶孔，垮塌大型洞穴
宁夏天环构造
O1
礁岩
沉 积
礁丘
相
浅滩
湖泊水下低隆礁 湖泊陡坡礁丘
湖泊近岸浅滩
云化、淋滤、溶蚀 藻骨架白云岩、球粒白云岩 云化、淋滤、溶蚀 骨架、颗粒、泥品碳酸盐岩
岩石的孔隙结构由孔隙和喉道组成。孔隙主要起 储存流体的作用，而喉道主要影响岩石的渗透性。
•了解岩石孔隙结构的方法：压汞法、铸体法及铸体 薄片法。 •压汞法研究岩石孔隙结构的理论根据是毛细管原理。
Pc
2
cos
rc
大部分沉积岩亲水，当油气通过孔隙介质时一 般作为非润湿相，都要面临毛细管压力的作用。
一．碎屑岩储集层
岩石类型包括各种砂岩、砂砾岩、砾岩、粉砂岩等。
（一）孔隙特征及影响物性的主要因素
储集空间主要是碎屑颗粒之间的原生粒间孔隙； 其次是溶孔（粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔等）； 另外还有裂缝、解理缝、层理缝和层间缝。
砂岩储层的孔隙
（据罗蛰潭，王允诚，1986）
影响碎屑岩储集层物性的主要因素有以下几个方面：
特征 沉积物原始
孔隙度
岩石的最终 孔隙度
前三角洲：以泥 岩为主。
3．海岸砂岩体 主要有海
滩砂、砂坝、 堤岛、风成砂 丘等砂岩体， 一般呈带状或 串珠状沿岸线 分布，分选好。
4．浊积砂岩体 平面呈扇形，成因有海底扇、深海扇、湖底
扇等。扇中部分一般有分选较好的砂质沉积，可 构成良好储层。
5．湖泊砂岩体 砂岩体类型多
种多样，其中以滨 浅湖的湖滩砂岩和 湖成三角洲砂岩体 最为发育，储集物 性也好。
我国同类碎屑岩砂体产油状况表
砂体类型 河流 三角洲
扇三角洲
油田名称
陕甘宁(J1)、东营孤东(N)、黄骅大港(N)、 冀东南堡 (N)、东濮文留(Es)
辽河(Es)、东营胜坨(Es)、松辽大庆(Kl)、 柴达木尕斯库勒(E)
辽河西部(Es)、南阳双河(Eh)、东濮濮城(Es)
储量规模 千万吨级 亿吨级 千万吨级
产能
主要孔隙类型
20—30 100—300 0.1—1.5
成 岩 作 用 对 碳 酸 盐 岩 空 隙 的 影 响
重结晶作用——随T、P 的升高，矿物成分不变，而 晶体大小、形状和排列方位 发生了变化，使得原本致密、 细粒结构的岩石→粗粒、疏 松、多晶间孔隙的岩石，从 而改善了储层物性；
2．溶解作用形成的次生孔隙 ① 粒内溶孔和印模孔； ② 粒间溶孔； ③ 溶孔、溶洞、溶沟； ④ 角砾孔隙。
3．裂隙 成岩裂缝： 构造裂缝：成组分布、具一定方向性，可
分为张、压、扭性。
碳酸盐岩溶解作用与喀斯特地貌
㈡．影响碳酸盐岩储层物性的因素
① 沉积环境：水动力条件强有助于原生孔隙的形成。
②成岩后生作用： 溶解作用：地下水带走了易溶矿物形成次生孔隙。 胶结作用：可发生在沉积物堆积之后的任何阶段，
碳酸盐岩储集层主要是一些多孔的粒屑 灰岩、生物骨架灰岩和白云岩等。其孔隙类型 可分为：原生孔隙、次生孔隙和裂缝三类。
碳 酸 盐 岩 孔 隙 类 型 示 意 图
黑 色 为 孔 隙
孔隙类型
1．受组构控制的原生孔隙 ① 粒间孔隙； ② 遮蔽孔隙； ③ 粒内孔隙； ④ 生物骨架孔隙； ⑤ 生物钻孔（潜穴） 孔隙； ⑥ 鸟眼孔隙； ⑦ 收缩孔隙； ⑧ 晶间孔隙。
渗透率（md） ＞1000
1000－100 100－10 10－1 1－0.1 ＜0.1
渗透性评价 极好 好 中等 低渗
特低渗 致密层
绝对渗透率—单相流体 有效渗透率/相渗透率:ko、kg、kw 相对渗透率：kro、krg、krw
k ro
ko k
So
Vo VP
100%
kro = 0～1。 有效渗透率和相对渗透率取决于：岩石性质、
很高的孔隙度（欠压实作用）。 溶解作用 ：使物性变好，可产生溶蚀孔隙。特
别是有机质热成熟产生的有机酸和CO2可使储集层中 的碳酸盐胶结物及铝硅酸盐颗粒大量溶解，从而有 助于次生孔隙的形成。
胶结作用：胶结物的数量、类型和成分对物性也 起一定作用。“消极因素”
颗粒接触与胶结类型的关系
（二）碎屑岩储集层的成因类型 砂岩体是指在某一沉积环境下形成的具有一
壳
洞穴 台地陆表海蒸发潮坪
风化、淋滤
隐藻白云片
多种岩镕孔、洞、缝
河北任丘油田
Ji1
洞穴填集角砾岩
洞穴及其填集物之间，砾内的多种孔、洞、缝
山东孤北油田
O2
云质藻坪 台地蒸发海潮间藻坪 溶蚀、破裂 隐藻白云岩、粘结白云岩
藻架孔洞、晶问孔、溶孔粘结腔孔
四川威远气田
Z2
云化灰坪 台地局限海潮间灰云坪 云化、破裂
无价值
二．渗透性
岩石的渗透性是指在一定压力差下，岩石允 许流体通过的能力。一般情况下，砂岩、砾岩、多 孔的石灰岩、白云岩等都是渗透性岩石；而泥岩、 膏盐、泥灰岩等则属于非渗透性岩石。(相对的)
岩石渗透性的好坏用渗透率表示。 当单相流体通过孔隙介质并沿孔隙通道呈层状 流动时，服从达西直线渗透定律：
Q k F P
流体性质及其数量比例（饱和度）有关。
• Reservoir rock (bed) • Caprock • Porosity (porous media) • Permability • Porous structure
三．孔隙结构
储集岩的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道 的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。
1—5
＜0.1
＞20
＞70
如裂缝发 育可产气
晶间孔
9—15 0.1—5
3—30
10 一＞50 无自然产能
杂基内微孔隙
15—25 5—300
＜l 一 4
8—20
中
杂基内微孔隙、拉间孔
15—25 2—500
0.2—6
2—25
中一高
粒间孔、杂基内微孔隙
§２ 常见的储集层类型
按组成储集层的岩石类型可将其分为三大类： 1、碎屑岩储集层 2、碳酸盐岩储集层 3、其它岩类储集层
粉晶白云岩
晶间孔、裂缝
四川卧龙河气田
T1
沉
积 暴露浅滩 台地局限海浅滩 云化、淋滤、溶蚀
、 成
云化礁 台缘礁、水下低隆礁
云化、溶蚀
颗粒白云岩 砂糖状内云岩
粒间及轮内溶孔 晶间溶蚀孔、洞
四川卧龙河、阳高寺气田 T1
四川磨溪气田
T2
四川板东气田
P2
岩 溶蚀礁 台缘瞧、水下低隆破 淋滤、溶蚀
礁灰岩、颗粒灰岩
中国碳酸盐岩油气储层类型
——古风化壳型、沉积成岩型、沉积相型、构造裂缝型
3 储层类型 控型 亚型
沉积相
主要成岩作用
主要储集岩
储渗空间
典型油气田
层位
古 膏溶 台地蒸发海膏云坪 风化、淋滤、塌陷
风
膏溶孔洞白云岩
膏溶、塌裂孔、洞、缝
四川相国寺气田
C2
陕西靖边气田
O1
化 潜山 台地陆表海蒸发潮坪 风化、淋滤
淋滤、溶蚀
颗粒灰岩
骨架孔 骨架孔、粒间孔、体腔孔
粒间溶孔、粒内孔
山东平方王油田
E2
山东平方工油田
E2
天津王徐庄油田
山东垦利油田
T1
构造 裂缝 台地局限海、潮坪泥灰坪
裂缝
裂缝—深 岩溶
台地开阔海水下生屑坪
破裂 破裂、溶蚀
泥质灰岩 生屑灰岩
构造缝 构造缝、沿缝溶洞
四川永安场气田
T1
四川纳溪气田
P1
（ 四 ） 碳 酸 盐 岩 与 砂 岩 储 集 性 质 的 比 较
L
上式中的k即为渗透率：
k QL
F P
按SI制，k的单位是μm2，CGS制中，k的单位为达 西(D)和毫达西(mD),换算关系为： 1mD=987×10-6μm2=0.987×10-3μm2。 储层的k值一般在5～1000mD之间。
根据储层的渗透率大小可将储集层分为6级：
级别 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Ⅳ级 Ⅴ级 Ⅵ级
孔隙性——直接决定岩层储集油气的数量； 渗透性——控制了储层内所含油气的产能。 ✓决定孔、渗性好坏的基本因素是岩石的孔隙结构， 这些构成了储层物性分析的主要内容。
岩石中的孔隙 （红色）
一．孔隙性
储集层中的孔隙：
总孔隙度/绝对孔隙度（φt）：t
孔隙通常可分为三类：
Vp Vt
100%
① 超毛细管孔隙（d＞500m） ② 毛细管孔隙（500～ 2 m）
石油与天然气地质学
授课教师：
第三章 储集层与盖层
•储集层的物理性质 •常见的储集层类型 •盖层
§1 储集层的物理性质
✓油气在地下是储存在一些岩石的孔、洞、缝之中的， 其储集方式与水充满在海绵里有一定相似之处。 ✓凡是能够存储和渗滤流体（油、气 、水）的岩层 都可以称之为储集层。油气层—— ✓储层之所以能够储集油气，是因为具备了两个特征：
白云岩化作用——即白 云石取代方解石、硬石膏和 其它矿物的作用。一般对孔、 渗性有好的作用。
（三）常见碳酸盐岩储层的类型及其特征 1、孔隙型储集层(包括礁型):沙特加瓦尔油田： J3砂屑灰岩产油 2、溶蚀型储集层：岩溶发育地区 3、裂缝型储集层：伊朗R阿斯马利灰岩裂缝 储层，加奇沙兰油田 4、复合型储集层：任丘古潜山
生物壳粒间、粒内溶孔
广东流花油田
N1
介壳滩 湖泊缓坡颗粒坪
破裂、溶蚀
介壳灰岩
层间缝及其溶孔、构造缝
四川八角场油田
Jl
坡积
台缘缓坡
溶蚀
塌积角砾碳酸盐岩
晶间、砾内溶孔，垮塌大型洞穴
宁夏天环构造
O1
礁岩
沉 积
礁丘
相
浅滩
湖泊水下低隆礁 湖泊陡坡礁丘
湖泊近岸浅滩
云化、淋滤、溶蚀 藻骨架白云岩、球粒白云岩 云化、淋滤、溶蚀 骨架、颗粒、泥品碳酸盐岩
岩石的孔隙结构由孔隙和喉道组成。孔隙主要起 储存流体的作用，而喉道主要影响岩石的渗透性。
•了解岩石孔隙结构的方法：压汞法、铸体法及铸体 薄片法。 •压汞法研究岩石孔隙结构的理论根据是毛细管原理。
Pc
2
cos
rc
大部分沉积岩亲水，当油气通过孔隙介质时一 般作为非润湿相，都要面临毛细管压力的作用。
一．碎屑岩储集层
岩石类型包括各种砂岩、砂砾岩、砾岩、粉砂岩等。
（一）孔隙特征及影响物性的主要因素
储集空间主要是碎屑颗粒之间的原生粒间孔隙； 其次是溶孔（粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔等）； 另外还有裂缝、解理缝、层理缝和层间缝。
砂岩储层的孔隙
（据罗蛰潭，王允诚，1986）
影响碎屑岩储集层物性的主要因素有以下几个方面：
特征 沉积物原始
孔隙度
岩石的最终 孔隙度
前三角洲：以泥 岩为主。
3．海岸砂岩体 主要有海
滩砂、砂坝、 堤岛、风成砂 丘等砂岩体， 一般呈带状或 串珠状沿岸线 分布，分选好。
4．浊积砂岩体 平面呈扇形，成因有海底扇、深海扇、湖底
扇等。扇中部分一般有分选较好的砂质沉积，可 构成良好储层。
5．湖泊砂岩体 砂岩体类型多
种多样，其中以滨 浅湖的湖滩砂岩和 湖成三角洲砂岩体 最为发育，储集物 性也好。
我国同类碎屑岩砂体产油状况表
砂体类型 河流 三角洲
扇三角洲
油田名称
陕甘宁(J1)、东营孤东(N)、黄骅大港(N)、 冀东南堡 (N)、东濮文留(Es)
辽河(Es)、东营胜坨(Es)、松辽大庆(Kl)、 柴达木尕斯库勒(E)
辽河西部(Es)、南阳双河(Eh)、东濮濮城(Es)
储量规模 千万吨级 亿吨级 千万吨级
产能
主要孔隙类型
20—30 100—300 0.1—1.5