石油天然气地质学 第4章储层孔隙结构新进展

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四、应用孔隙结构参数对储层评价
1.根据毛管压力曲线形态对储层定性分类 （1）大孔粗喉型储层 （2）小孔粗喉型储层 （3）大孔细喉型储层
（4）小孔细喉型储层 2.根据毛管压力曲线参数对储层定量评价
目前国内外还没有统一的评价标准， 主要由于储层类型不同， 孔洞缝的成因不同，岩性不同等等，评价参数的界限值的变化幅 度较大。
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三、孔隙结构研究实验方法
3 毛管压力分析--压汞法（mercury injection）
2 cos 0.75 Pc Rc Rc
参数：反映喉道的分布及不同喉道 大小连通的孔隙体积分布情况。
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三、孔隙结构研究实验方法
4 扫描电镜（Scanning Electronic Microscope—SEM） 研究孔隙表面形态。
第四章
第一节 第二节
储层研究方法
储层孔隙结构概述 碎屑岩类储层孔隙类型
第三节
第四节 第五节
碳酸盐岩储层微观结构特征
压汞数据的孔隙结构研究进展 PIA技术的孔隙结构研究进展
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基本概念
一、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）以储集岩为主的一套岩层组合。
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。
二、储层地质学
储层地质学（Reservoir Geology）：研究储层成因类型、特性 、形成、演化、几何形态、分布规律，及储层的研究方法、描述 技术和储层评价和预测的综合性地质学科。
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第二节
碎屑岩类储层孔隙类型
一 原生孔隙（primary porosity）
1、粒间孔隙（intergranular porosity） 2、杂基内原生孔隙
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第二节
碎屑岩类储层孔隙类型
一 原生孔隙（primary porosity）
1、粒间孔隙（intergranular porosity）
（4）膏化：石膏、硬石膏交代其他矿物—膏化作用；石膏、 硬石膏被其他矿物交代—去膏化作用。
（5）热液作用：伴生成岩矿物搬运，－热液矿化作用。
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3 双重影响作用
（1）硅化：我国非常发育，华北的寒武系和奥陶系，华南的 石炭、二叠系。形成硅质岩。
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3 双重影响作用
（2）重结晶：尤其是白云岩的重结晶，晶粒变粗，孔隙喉道 增大且规则，增加有效孔隙，储集性能变好。也可发展到晶 间孔基本填满，孔隙度大大降低。
薄片镜下鉴别砂岩次生孔隙的岩石学标志：
1 部分溶蚀作用；
3 排列不均一性； 5 伸长状孔隙；
2 印模；
4 特大孔隙； 6 溶蚀的颗粒边缘；
7 组分内孔隙；
8 破裂的颗粒；
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二、次生孔隙（secondary porosity）
形成时期：一般后生阶段中期可以形成大量次生孔隙（溶蚀孔隙）
后生阶段晚期主要为裂缝。
(二)饱和中值压力(Pc50) 它对应的孔喉半径称为中值孔喉半径(r50) (三)最小非饱和孔隙体积百分数 束缚水饱和度(Swi)
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二、毛管压力曲线常规定量分析
(四)孔隙－喉道分选性
75% 总饱和度下的压力 PTS 25% 总饱和度下的压力
(五)储层级别(Reservoir grade)
1 建设性成岩作用
（1）白云石化：华北、四川地区，晶粒大，孔隙度高。以“ 砂糖状”白云岩孔隙性最好。
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1 建设性成岩作用
（2）古岩溶：在长期沉积间断面发生大规模岩溶作用，形成 孔洞发育的侵蚀面，具良好的储集空间。一般顺缝、顺层、 沿风化壳分布。
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1 建设性成岩作用
（3）岩溶：沉积物固结成岩后，暴露在大气环境中，易发生 溶蚀作用，空隙周围无充填物，形态不规则，较严格受岩性 控制。
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第三节
碳酸盐岩储层微观特征
二、碳酸盐岩的储集空间类型
1 孔或洞：长宽比1:1～1:10。
粗孔：D=2~0.1mm；细孔：D=0.1~0.01mm；微孔：D<0.01mm
大洞：D>10mm；中洞：D=10~5mm；小洞：D=5~2mm；
2 裂缝：长宽比大于1:10。
大缝：D>3mm；中裂缝：D＝1~3mm； 小裂缝：D=0.1~1mm；微裂缝：D<0.1mm
3.相对分选系数(Dr)
5.孔隙结构系数(Gs)
4.特征结构系数(1/DrP)
孔喉分选性则是指孔喉大小分 布的均一程度
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第四节
压汞数据的孔隙结构参数研究进展
二、毛管压力曲线常规定量分析
(一)排驱压力(displacement pressure) Wardlaw和Taylor(1976) :取饱和度为20%时对应的压力为排驱压力。
Schowalter(1979):把汞饱和度在10%的压力定义为排驱压力。 在毛管压力曲线上, 沿着曲线的平坦部分作切线与纵轴相交的压力 值就是排驱压力(Pd)。
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第一节
储层孔隙结构概述
一、孔隙结构的基本概念及组成
1、孔隙结构： 指储集层岩石中的孔隙和喉道的几何形状、 大小、分布及相互连通配置关系。
2、储集层岩石内部的组成
（1）岩石的骨架颗粒 （2）孔隙:颗粒间的空隙部分 （3）喉道:连接孔洞缝的狭窄部分 （4）填隙物：充填在孔洞缝和喉道中
的沉积物（基质）和成岩物（胶结物）。
(一)孔隙和喉道大小与毛管压力的关系
孔喉半径：
4 cos Pc PHg P V d 2 cos
rc pc
0.75 rc Pc
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一、毛管压力曲线的定性分析
(二)毛管压力曲线的形态分析 毛管压力曲线的形态主要受孔 喉分布的歪度(又称偏斜度)及 孔喉分选性两个因素所控制。 歪度就是指孔喉大小分布中偏 于粗孔喉或细孔喉
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二、次生孔隙（secondary porosity）
2、破裂孔隙－裂缝（fracture）
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二、次生孔隙（secondary porosity）
2、破裂孔隙－裂缝（fracture）
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二、次生孔隙 （secondary porosity）
3、晶间孔隙 ---重结晶作用晶间孔为主
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二、次生孔隙（secondary porosity）
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六、我国碳酸盐岩储层特点
1 油气层多：以年代老的层系为主，古生界居多，中 生界和元古界次之，新生界居末位； 2 海陆相兼具：以海相居多，元古界和古生界的碳酸盐岩储 层均属海相沉积，中生界以海相为主，新生界以陆相为主；
3 岩类多样：以质纯、具颗粒、骨架、藻粘结、晶粒较大等结 构的碳酸盐岩最为重要；
易溶解矿物：方解石 白云石 菱铁矿 长石 岩屑
形成机制：大量酸性水介质来源于 （1）有机质热成熟作用产生大量油气、CO2和水，进而产生大量 HCO3-，有助颗粒溶解； （2）混层粘土矿物转化生成大量层间水，正是次生孔隙发育带。 （3）粘土与碳酸盐反应产生CO2； （4）不整合带长石易风化成高岭石，产生大量HCO3- ；
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二、次生孔隙（secondary porosity）
1、溶蚀孔隙 （1）粒间溶孔
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二、次生孔隙（secondary porosity）
（2）粒内溶孔
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二、次生孔隙（secondary porosity）
（2）粒内溶孔
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二、次生孔隙（secondary porosity）
2、破裂孔隙－裂缝（fracture）
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第一节
储层孔隙结构概述
2、储集层岩石内部的组成
Wardlaw(1990)对孔隙、喉道的观点：
应将两连通孔隙之间最窄的部位称为喉道, 而介于最狭窄部 位左右部分均称为孔隙。 喉道：仅仅指某一点处的通道大小, 它没有长度和体积概念 , 只有面积概念。喉道可用直径确定。 孔隙：可用直径和体积确定。 实际上流体在孔隙系统中流动关键就在于必须克服这个喉道 大小产生的毛细管阻力。
参数：孔洞缝的类型、形状、大小及与喉道的配置，估算 面孔率、孔喉配位数。
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三、孔隙结构研究实验方法
2 图象分析法（Petrographic Image Analysis，PIA）
参数：定量计算分析面积内的总孔个数，总孔面积，每个 孔的六个参数（面积，周长，长轴，短轴，长短轴比，等 效园面积），计算面孔率，作出孔分布直方图。
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二、储集层的孔隙结构
1、储集空间类型： 控制孔洞缝的大小、形状、分布。 （1）原生孔隙（primary porosity）：沉积时保留下来 （2）次生孔隙（secondary porosity）：成岩次生作用形成 （3）裂缝
2、喉道类型
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三、孔隙结构研究实验方法
1、铸体薄片分析（cast thin section）
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RG为毛管压力曲线以下的面积占总坐标轴范围面积的百分数
(六)用图解法求特征参数 (前提：服从正态分布）
1.中值(D50) 2.平均值(DM) 3.峰值(Dm) 4.孔喉分选性(SP) 5.歪度(SKP- 6.峰态(KP) )
(七)用矩法确定特征参数 （地质混合经验分布）
1.均值(X） 2.标准差()（又称为孔喉分选系数） 3.变异系数(C) 4.歪度(SK)
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1 建设性成岩作用
（3）构造应力：地层褶皱断裂和岩浆活动，产生大量的构造 缝。
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2 破坏性成岩作用
（1）世代胶结：胶结物取决于水化学成分和浓度。
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2 破坏性成岩作用
（2）空隙充填：充填物有内源物和外来物。
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2 破坏性成岩作用
（3）压实、压溶作用：孔隙度变小，厚度变薄。
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2 破坏性成岩作用
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二、毛管压力曲线常规定量分析
(八)反映孔喉大小分布百分数的参数 美国岩心实验室
1.大孔喉(>1.5m)的孔隙体积百分数;
2.粗微孔喉(0.5～1.5m)的孔隙体积百分数; 3.细微孔喉(<0.5m)的孔隙体积百分数。
4.极细微孔喉(<0.1m)的孔隙体积百分数。（新增）
(九)其他组合参数 1.结构优度(GG) 2.孔隙结构系数(P)
地球物理响应特征： 声波测井和地震波传播速度显示低速异常－有效方法。
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第三节
一、总的特征
碳酸盐岩储层微观特征
1、储集空间类型多 2、成岩次生变化大 3、孔洞缝在纵横向上具有突变性
在纵向上：没有固定的产层层位 在横向上：高产井、低产井、干井交叉出现，井间干扰十分明显。
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成岩作用对储层物性的影响
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三、碳酸盐岩的孔隙成因类型及特征
1．原生孔隙
（1）粒间孔 （2）粒内孔 （3）生物骨架孔 （4）生物钻孔 （5）鸟眼孔隙
2．次生孔隙
（1）粒内溶孔 （2）粒间溶孔 （3）其它溶孔溶洞
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四、碳酸盐岩储层的喉道类型
1 颗粒碳酸盐岩的喉道类型：与砂岩储层类似
2 碳酸盐岩基块的喉道类型：管状喉道 孔隙缩颈喉道 片状喉道
五、碳酸盐岩储层的孔隙结构
1 孔隙空间由孔隙及相当孤立的近乎狭窄的连通喉道组成。 2 孔隙空间的缩小部分为连通喉道，喉道变宽即成孔隙。 3 孔隙由细粒孔隙性连通带所连通，镜下可见连通支脉。 4 孔隙系统在白云岩的主体或胶结物的颗粒之间发育，孔隙大 部分反映了颗粒外形。 5 孔隙主要由裂缝沟通。 6 由两种以上基本孔隙结构构成。
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第二节
1、溶蚀孔隙 （1）粒间溶孔
碎屑岩类储层孔隙类型
二、次生孔隙（secondary porosity）
（2）wk.baidu.com内溶孔
（3）填隙物内溶孔
注意：目前人们已认识到 次生孔隙在砂岩孔隙中占 较大比例，至少有1/3是 次生的。
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二、次生孔隙（secondary porosity）
1、溶蚀孔隙
（1）粒间溶孔
表生作用阶段，风化剥蚀和大气渗水的淋滤可形成区域性分 布的风化壳次生孔隙发育带。（不整合面下，断裂带附近
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二、次生孔隙（secondary porosity）
粘土矿物迅速转化带属成岩后生作用中期，恰与生油窗、 压实突变、泥岩脱水排烃时期对应，是次生孔隙总量占优势的发 育阶段，对油气运移、聚集十分有利。 预测： 故：综合成岩作用、有机质成熟度、混层粘土矿物转化、 泥岩压实作用、泥岩脱水等资料，可预测砂岩次生孔隙发育带的 纵向分布。
4 成岩作用强：储渗空间以次生孔隙为主。 5 空隙类型多样：储层结构复杂，常常是孔洞缝兼具，成因各 异，多种组合类型，储渗体形态多样。 6 岩块基质物性差：裂缝起重要作用，储层非均质性强； 7 具生成油气的能力：形成自生自储的油气层。
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第四节
压汞数据的孔隙结构参数研究进展
一、毛管压力曲线的定性分析