石油与天然气地质学全套课件第3章储层和盖层

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。
我国部分油区砂岩储集层的物性特征
地区
层系
松辽
葡Ⅰ-Ⅲ层
玉门 苏北 河南 川中
好 M层
中 差 阜宁组 好 上段 差 沙河街组 好 二、三段 差 好 香溪群 中 差
川西北
须家河组
鄂尔多斯 鄂尔多斯
华北
延长组 延安组 沙河街
孔隙度 ％
渗透率 毫达西
排驱压力(汞) 大气压
饱和度中值 毛管压力
(汞)大气压
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
孔隙－喉道的 分选性
研究孔隙结构的其它方法
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。
铸体法：在注入有机玻璃后，将岩样在HF中浸 泡，溶掉岩石骨架部分后，可观察孔隙的空间展布、 立体构架。
评价指标：
1、排驱压力（Pd） 2、饱和度中值压 力（Pc50） 3、最小非饱和的 孔隙体积百分数 （Smin%） 4、孔喉半径集中 范围和频数
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
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：
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
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。
4．成岩后生作用 压实作用 ：使物性变差，但在高压带仍可保持
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
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
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，
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
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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
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。
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）
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：
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、
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。
产能
主要孔隙类型
20—30 100—300 0.1—1.5
0.7—3
高
粒间孔隙
20—25 30—100
1—4
3—10
充填未满孔、胶结物晶间 中
孔，粒间孔、构造裂缝
17—20 10—30
4—8
0—80
中一低 充填未满孔、杂基内微孔隙
10—17 0.5—10
10—20
＞100
低
杂基内微孔隙、晶间隙
20—30 20—400
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
实验时，汞作为非润湿相，其属性可近似代表 油、气通过岩石孔隙介质时的情形。
从外界向岩样注入汞 时，随外界压力由小逐渐 增大，汞最先进入的是一 些大的孔隙，然后才是小 的孔隙和喉道。
孔隙－喉道的 分选性
不同孔隙结构的毛细管 压力曲线/压汞曲线
某一阶段进汞量/总进汞量 =SHg%
不同类型孔隙结构的毛细管压力曲线
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
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
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
水下扇 南堡冀东(Es)、黄骅羊二庄、沈青庄、北塘(Es) 百万—千万吨级
滩、坝 东濮文留(Es)、黄骅南大港(Es)、东营平方王(Es) 千万吨级
冲(洪)积扇
准噶尔西北缘克拉玛依(T)、鸭儿峡
亿吨级
湖底扇
辽河(Es)、黄骅大港(Es)、东濮白庙(Es)
千万吨级
二．碳酸盐岩储集层
（一） 孔隙空间特征
连通孔隙/有效孔隙
③ 微毛细管孔隙（d＜2 m）
有效孔隙度 （φe）：
e
Ve Vt
100 %
砂岩：φe=5～30%，一般10～20%；
碳酸盐岩，φe＜5%。
裂缝系统
砂岩储层的孔隙度评价分级
级别 1 2 3 4 5
砂岩孔隙度（％） 20－25 15－20 10－15 5－10 ＜5
评价等级 很好 好 中等 差
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
0.2—4
1—6
中
粒间孔、溶蚀孔隙
10—20 0.3—20
3—15
6—40
低
杂基内微孔隙
16—23 60—1000 0.2—1
1—6
中
粒间孔、杂基内微孔隙
7—16 0.3—40
2—7
15—50 无自然产能
杂基内微孔隙
5—9 ＜0.1—5
7—10 9—14
30—50 40—90
产微气
晶间孔
15—45
＞100
定形态、岩性和分布特征，并以砂质岩为主的沉 积岩体，其形状有席状、带状和树枝状等。
各种沉积环境分布示意图
从成因看，与油 气有关的常见类型有：
1．河流砂岩体
平面常呈带状， 可分叉，剖面上呈下 凹上凸形状，规模可 大可小。
河流相
2．三角洲砂岩体 三角洲平原：分
流河道砂岩体； 三角洲前缘：水
下分流河道、河口坝、 远坝、前缘席状砂等 砂岩体；
特征 沉积物原始
孔隙度
岩石的最终 孔隙度
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；
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