采油地质工基础知识

（1）相对渗透率 有效渗透率与绝对渗透率的比值称为相对渗透率。 注水开发的油田，油层中的含油饱和度逐渐减少， 含水饱和度不断增加，因此随含水上升，油的相对 渗透率逐渐下降，水的相对渗透率逐渐上升。相对 渗透率曲线很好地说明油层开采过程中油和水相对 渗透率的变化。
岩石孔隙中的含油体积 含油饱和度 100 ％ 岩石孔隙体积 含水饱和度 岩石孔隙中的含水体积 100 ％ 岩石孔隙体积



2、搬运作用 母岩风化剥蚀的产物除少部分残留在原地外，大 部分要在流水、风、冰川等自然运动的介质携带下， 离开原地向他处迁移，这个过程称为搬运作用。 一般情况下，碎屑物质和新生成的矿物呈碎屑状态搬 运，这种搬运称为机械搬运。而溶解物质成真溶液或 胶体溶液搬运称为化学搬运。 机械搬运的营力有流水、风、冰川及湖、海等。碎屑 物质在机械搬运过程中进行着显著的分异作用和磨圆 作用。分异作用主要表现在颗粒随着搬运距离的远近 出现有规律的变化，即碎屑颗粒顺着搬运方向逐渐变 小，磨圆度与搬运距离以及碎屑本身的大小、密度、 硬度等有关。总的趋势是：随着搬运距离增加，圆度 将逐渐增高。
二、沉积岩


（一）、沉积岩的概念 沉积岩是各种地质作用所形成的沉积物组成的岩 石。在外力地质作用下，在地壳发展过程中，在 地表层条件下（即常温常压下），主要由母岩的 风化产物，经过搬运、沉积及成岩作用而形成的 一类岩石。 （二）沉积岩的分类 沉积岩一般可分为以下三大类。 （1）碎屑岩：以碎屑物质为主要成分的岩石。根 据碎屑颗粒的大小，碎屑岩又分为砾岩、砂岩和 粉砂岩。其中砂岩和粉砂岩可以形成储藏油气的 储集层。


（2）泥质结构：由极细小的碎屑和粘土矿物 组成的、比较均匀致密的、质地较软的结构。 具有这种结构的岩石叫泥质岩或粘土岩。 （3）化学结构和生物结构：是由化学成因形 成的（如粒状或鲕状等）和生物遗体所构成的 （如贝壳结构、珊瑚结构等）结构。具有这种 结构的岩石，叫化学岩或生物化学岩。





2、沉积岩的构造 （1）层理：沉积岩中由于不同成分、不同颜色、不 同结构构造等的渐变，相互更替或沉积间断所形成的 成层性质，称为层理。层理是沉积岩最重要的构造特 征之一。根据形态和成因，常见的层理可分为以下几 种： ①水平层理 ②斜层理和交错层理 ③波状层理 （2）层面构造：在沉积岩层面上的一些痕迹，它常 常标志着岩层的特性，并反映岩石形成的环境。 ①波痕②雨痕③干裂④结核⑤冲刷痕迹及侵蚀下切现 象 （3）其他构造： ①斑点构造②斑块状构造③水下滑动构造④叠锥构造 ⑤缝合线




（2）绝对渗透率 在一定压差下单相流体在岩石孔隙中流动，并 且流体与岩石间没有物理、化学作用，这时求 得的岩石孔隙的渗透率叫绝对渗透率。它只代 表流体通过岩石的能力，表明岩石的一种特性， 测定时流体一般用空气，所以绝对渗透率又叫 空气渗透率。 （3）有效渗透率 在岩石孔隙中同时有两相以上的流体时，岩石 孔隙只允许某一相通过的渗透率，称为某相的 有效渗透率。它不但与岩石本身性质有关，而 且与孔隙中的流体性质和它们的数量比例有关。
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芦红燕
第一章 储集层与油气藏
第一节 储集层的性质
一、储集层的概念 储集层：能够储存和渗滤液体的岩层。 储集层的两个基本特征：孔隙性和渗透性。 孔隙性的好坏直接决定着储集层储存油气的数 量（能力），渗透性的好坏则控制着储集层内 所含油气的产能。 虽然储集层的含义强调了具备储存油气和允许 储集层的岩石基本类型，通常分为砂 油气渗滤的能力，并不是意味着其中一定储存 （砾）岩储集层、碳酸盐岩储集层、岩 了油气。如果储集层中含有了油气，则该储集 层就称为含油气层——油层（气层、油气层） 浆岩和变质岩及泥页岩储集层三大类。


2）化学沉积作用 化学搬运的溶解物质按溶解度大小依次沉积称化学沉积。 溶解度小的先沉积，溶解度大的后沉积。 3）生物沉积作用 生物遗体的沉积。 4、成岩作用阶段 由松散沉积物变为坚硬沉积岩的过程叫做成岩作用。成岩作 用主要包括以下三种： （1）压固脱水作用：使松散沉积物紧密结合从而失去水分的 作用叫做压固脱水作用。 （2）胶结作用：充填在沉积物孔隙中的矿物质将松散的颗粒 粘结在一起的作用叫做胶结作用。 （3）重结晶作用：使松软的沉积物变为固结的沉积物。 经过上述种种作用后，沉积物就形成了沉积岩。在沉积物成 岩过程中上述作用不是孤立存在的，而是相互影响和密切联 系的。




3、沉积岩的颜色 1）、沉积岩颜色的成因类型 沉积岩的颜色根据成因可分为继承色、原生色和次生 色。 （1）继承色：继承色决定于岩石中所含矿物碎屑的 颜色，这种颜色常是碎屑岩所具有的。而碎屑颗粒是 母岩机械风化的产物，颜色与母岩的组成矿物相同， 故由碎屑颗粒组成的碎屑岩继承了母岩的颜色。 （2）原生色：是沉积和成岩阶段自生矿物造成的颜 色。 （3）次生色：次生色的颜色取决于后生矿物的颜色。 把继承色和自生色统称为原生色，次生色又称为后生 色。
（P 1 P2） * A QK* *L

Q－单位时间内液体通过岩石的流量，cm3/s A－液体通过岩石的截面积，cm2 µ－液体的粘度，mpa· s L－岩石的长度，cm （P1-P2)－液体通过岩石前后的压差，大气压。

式中比例系数K即为岩石的渗透率，它表示了在一 定的压差下，液体能够通过岩石的能力。
Q* *L K A* (P 1P 2)


当液体的粘度µ为1mpa· s，压差（P1-P2）为一个大 气压，岩石截面积A为1cm2，岩石长度为1cm，此时 所通过的液体的体积流量正好为1cm3/s时，该岩石 的渗透率K的大小为1达西（D)。一般常取其千分之 一作单位，称为毫达西（mD）。 储集层的孔隙度与渗透率之间通常有较密切的关系， 一般有效孔隙度增高，渗透率增大。
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（三）沉积岩的形成过程 沉积岩的形成可以分为破坏、搬运、沉积和成 岩四个阶段。 1、破坏阶段 引起岩石破坏的有风化作用和剥蚀作用。 1）风化作用：构成地壳的岩石暴露地表，在 大气、温度、水和生物的共同影响下，使原来 岩石的物理性质或化学成分发生改变。这种现 象称为风化。引起岩石风化的地质作用称为风 化作用。风化作用是一个复杂的地质过程，按 其性质可分为三种类型：物理风化作用、化学 风化作用和生物风化作用。




（2）粘土岩：主要由粘土矿物组成的岩石。 其主要矿物成分为高岭石、蒙脱石、水云母等。 粘土岩的分布范围广泛，约占沉积岩总量的30%，粘 土岩既能作为生油层又能作为盖层。 （3）碳酸盐岩：以碳酸盐类矿物为主要成分的岩石。 它的化学成分主要是CaO、MgO、CO2，根据矿物成分 可分为石灰岩和白云岩两大类。另外由生物分泌物 及残体组成的岩石称生物岩，也包含石油在碳酸盐 岩类。 碳酸盐岩和石油的关系密切，它既可以生油也可以 储油。目前世界上发现的油气田中，碳酸盐岩类型 的油气田占很大的比例，就储量来说，碳酸盐岩类 约占世界总量的50%；就产量来说，约占石油总量的 60%。



（1）物理风化作用：是指地壳表层岩石，即母 岩的一种机械破坏作用。没有显著的化学成分 变化。岩石发生机械破碎主要原因是由温度变化及 由此而产生的水的冻结和融化、风的作用、海洋 （湖泊）的作用等所引起的。 （2）化学风化作用：岩石在水、氧气、二氧化碳 等作用下发生化学分解而产生新的矿物的作用。 （3）生物风化作用：是指由于生物的活动而对岩 石所产生的破坏作用。一方面可引起岩石的机械破 坏，如植物根系的生长，可劈开岩石；另一方面也 可引起岩石的化学分解，如定居在岩石表面的细菌、 苔藓等，经常分沁出有机酸，分解岩石，吸取养料。 风化作用的结果是形成三种性质不同的产物：碎屑 物质、新生成的矿物和溶解物质。
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一、岩石的分类及其概念 岩石是在各种不同地质作用下所产生的，由一种或多 种矿物有规律组合而成的矿物集合体称为岩石。 根据其成因，岩石可分为三大类：即岩浆作用形成的 岩浆岩、由外力作用所形成的沉积岩和变质作用形成 的变质岩。 其中沉积岩的分布面积最广，约占地表岩石面积的 75%，蕴藏着极为丰富的矿产，尤其是被誉为工业血 液、黑色金子和石油就生成于沉积岩中，而且绝大多 数都储集在沉积岩中。
（四）沉积岩的结构、构造、颜色





1、沉积岩的结构 沉积岩的结构按其成因分类，可分为碎屑结构、泥质 结构、化学结构和生物岩结构。 （1）碎屑结构：由碎屑物质被胶结物胶结而成的一 种结构，具有这种结构的岩石叫碎屑岩，碎屑岩结构 包括颗粒大小、颗粒形状、胶结形式等。 碎屑颗粒大小（粒级）：按碎屑颗粒大小可分为：粒 径大于2mm称为砾状结构，粒径2~0.05mm称为砂状结 构，粒径0.05~0.005mm称为粉砂结构。 碎屑颗粒形状：反映岩石生成的环境和条件。可分为 五级：棱角状、次棱角状、次圆状、圆状、极圆状。 胶结形式：可分为基底胶结、孔隙胶结、接触胶结。




相对渗透率曲线：相对渗透率曲线就是把某相的 相对渗透率与饱和度的关系用曲线表示出来 从曲线中可以看出：随着某相流体饱和度的增加，其 有效渗透率和相对渗透率均增加，直到全部为该种单 相流体的饱和度，此时其有效渗透率等于绝对渗透率， 相对渗透率等于1。 四、孔隙度与渗透率的关系 孔隙度与渗透率是储集层岩石的两个基本属性，它们 之间没有严格的函数关系，因为影响它们的因素很多， 一般来说有效孔隙度大，则绝对渗透率也高，在有效 孔隙度相同的条件下，孔隙直径小的岩石比直径大的 岩石渗透率低，孔隙形状复杂的岩石比形状简单的岩 石渗透率低。




3、沉积作用阶段 随着搬运介质动力条件和化学条件的改变，被搬运的 物质在适当的场所（如湖泊、海洋）按一定的规律和 先后的顺序沉积下来，称为沉积作用。 根据沉积物沉积的地区不同，分为海洋沉积和陆相沉 积两类。 沉积的方式有机械沉积、化学沉积和生物化学沉积三 种。 1）机械沉积作用 是在碎屑的重力大于水流的搬运力时发生的。按颗粒 大小、密度、形状依次沉积。颗粒大、密度大、粒状 的先沉积；颗粒细、密度小、片状的后沉积。
三、储集层的渗透性

（1）达西公式


在一定的压差下，岩石本身允许流体（油、气、水）通过的性能 叫渗透性。渗透性是决定油层产油能力最重要的因素。 渗透性的好坏可用渗透率来表示，渗透率的数值是用达西定律求 得的。通过大量的实验，发现在单位时间内通过岩石截面积的液 体流量与压力差和截面积的大小成正比，而与液体通过岩石的长 度及液体的粘度成反比。 即

二、储集层的孔隙性



储集层的孔隙性实质是储集岩中未被固体物质所填充的空间部分。 它包括粒间孔隙、粒内孔隙、裂缝、溶洞等各种类型。 （一）孔隙的大小 根据孔隙的直径和裂缝宽度以及对流体的作用将孔隙的大小划分 3种类型。 （1）超毛细管孔隙：孔隙直径大于0.5mm或裂缝宽度大于0.25mm。 其中流体在重力作用下可以自由流动，服从水动力学一般规律。 （2）毛细管孔隙：孔隙直径在0.5~0.0002mmm之间或裂缝宽度在 0.25~0.0001mm之间。孔隙中的流体和孔隙壁之间都处于分子引 力的作用下，所以流体已不能在其中自由流动，只有当外力大于 毛细管阻力时，流体才能在其中流动。 （3）微毛细管孔隙：孔隙直径小于0.0002mm或裂缝宽度小于 0.0001mm。孔隙中的流体内及流体和孔隙壁之间都处在相当大的 分子引力作用下，所以在地层条件下，流体已不能在其中自由流 动。 上述3种孔隙中只有前两者对油气的储集才有意义。
（二）孔隙度




孔隙度是为了衡重岩石孔隙体积的大小以及孔 隙的发育程度而提出的概念，分为绝对孔隙度、 有效孔隙度、流动孔隙度。 （1）绝对孔隙度：孔隙度是指岩石中所有孔隙 的总体积在该岩石中所占的比例，一般以百分 数表示，也称为绝对孔隙度。 （2）有效孔隙度是指流体可以在其中流动的、 相互连通的孔隙的总体积在该岩石中所占的比 例。是油层储油好坏的重要标志之一，它被用 于计算地质储量。 （3）流动孔隙度：这是各油田在开发实际需要 提出的概念，即在一定条件下，流体可以在岩 石中流动的孔隙体积与该岩石（样）总体积的 比值，称为该岩石（样）的流动孔隙度。