能源地质学(1)_化石能源矿产地质载体

秦 勇, 139********@ 吴财芳, caifangwu@, 138******** 何金先, he2003jin@, 138********
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地质2012级(资源勘查工程)
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第三部分:
化石能源矿产地质载体
盆地 → 储盖 → 含矿性 → 矿藏 化石能源矿产如何富集？
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化石能源成矿要素系统
固体矿产 (煤/油页岩) 流体矿产 (石油/天然气) 生成 储集 封盖 运移 聚集 保存
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能源矿产来源与成因 沉积盆地及其构造控制 沉积层序与生储盖组合 盆地演化与油气聚集 盆地改造与能源矿产保存

二.能源储层关键物性
• • • • • 能源储层孔隙-裂隙性 能源储层流体饱和度 能源储层渗透性 能源储层吸附性 能源储层流体压力
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油气储集岩：具有一定储集空间，能存储和渗滤流体的岩石 油气储集层：由储集岩所构成的地层，简称储层 油(气)层：含有工业价值油(气)流的储集层(岩) 储集体 产层：投入开采的油(气)层 储集方式：岩石的孔隙、裂缝、洞穴中，类似“海绵吸水” 五个关键物性： 孔隙裂隙性 渗透性 吸附性 油气饱和度 储层压力
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储集空间 的大小 储集油气 的数量 油气渗流 的难易
油 气 井 产 能

2.1 能源储层孔隙-裂隙特性
岩石孔隙： 狭义：岩石中颗粒(晶粒)间、颗粒(晶粒)内和填隙物内的空隙 广义：未被固体物质充满的空间，包括孔隙(狭义)、溶洞和裂缝 储集空间 储层孔隙(狭义) 储层裂缝(洞隙) 有机储层(煤层) 混合储层(页岩或泥页岩) 无机储层(砂岩) 无机储层(碳酸盐岩及其它储层)
储层孔隙
储层裂隙
岩溶裂隙
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1) 储层孔隙发育特征
孔隙结构：孔隙的几何形状、大小、分布、相互连通情况，以及 孔隙与喉道间的配置关系等 孔隙特性： 2 1 → 孔隙形态与类型 → 孔喉与孔隙连通性 → 孔隙体积与孔隙度 未分选 分选好 → 孔径结构及其分布(孔喉分选性) 孔径分布及孔喉分选性示意图 → 孔比表面积 描述方法： 直接观测法 铸体薄片法，扫描电镜法，图像分析法 间接分析法 压汞法(常用)，液氮吸附法(常用)，半渗隔板法， 毛细管压力法 离心机法，动力学法，……
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孔隙形态与成因类型
成因类型分为两类： 原生孔隙：与岩石本身同时生成，包括陆源碎屑颗粒之间的粒间 孔隙，层理、层面之间的孔隙，喷发岩气孔等。 次生孔隙：岩石形成后，由次生作用形成的孔隙，如淋滤作用、 溶解作用、交代作用、重结晶作用等孔隙，及构造作用裂缝。 砂岩储层中常见孔隙：
绿泥石膜和少量石英加 大胶结后的剩余粒间孔 粒间溶孔与长石粒内溶孔
粒间孔：颗粒、杂基及胶结物 之间的孔隙
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溶蚀孔隙：由于填隙物、骨架颗粒或交代 物等可溶物质的迁移而形成的孔隙

高岭石晶间孔
沿孔隙内壁生长自生石英
晶间孔：成岩作用形成，常出现粘土 矿物集合体内或其它晶粒状矿物间
与岩层层理方向平行的 微裂缝
铸模孔：具碎屑矿物颗粒外形并与颗 粒等大的碎屑溶孔
石英颗粒破裂缝
微裂隙：沉积作用控制的岩性裂隙， 构造作用控制的构造裂隙等
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破裂孔：压实作用造成的刚性颗粒破 裂，增加次生孔隙形成所需通道

分选良好，排列疏松的砂
分选良好，排列紧密的砂
分选不良，含泥、砂的砾
经过部分胶结的砂岩
具有结构性孔隙的粘土
经过压缩的粘土
岩石中的各类孔隙 (迈因策尔分类)
具有裂隙的岩石 具有溶隙和溶穴的可溶岩
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孔喉与孔隙连通性
据孔隙空间不同部位在流体储存 和流动过程所起作用： 孔隙：空隙中粗大部分，影响岩 石储集流体的数量及渗流能力 孔喉：沟通孔隙的通道，主要影 响岩石渗流的能力
孔隙 喉道
颗粒
孔隙
胶结物
根据岩石中孔隙的大小及作用： 超毛细管孔隙(重力流动)：孔隙直径>0.5mm，或裂缝宽度 >0.25mm，流体在其中可以自由流动。 毛细管孔隙(毛管流动)：孔径0.5-0.0002mm，或裂缝宽0.250.0001mm，当外力大于毛细管阻力时，流体才能在其中流动。 微毛细管孔隙/束缚孔隙(范德华力)：孔隙直径<0.0002mm，或裂 缝宽度<0.0001mm，通常温压条件下，流体在其中不能流动。
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喉道是孔隙 的缩小部分
喉道是可变断 面收缩部分 毛细管压力曲线
片状喉道
弯片状喉道
管束状喉道
100 主要流动孔喉范围
0.075
10
中值压力
0.75
1
排驱压力
最大孔喉直径
7.5
0.01 100
汞饱和度(%)
50
0
孔隙连通性(程度或能力)： ― 孔喉半径越大，孔隙空间的连 通性越好，地层流体在孔隙系 统中的渗流能力就越强。 ― 地层流体的流动条件，取决于 孔隙喉道的结构，包括孔喉数 量、半径大小、截面形状、液 体与岩心的接触面大小等。
毛细管压力 (*0.1MPa)
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孔喉直径 (μm)