储层孔隙结构

储层孔隙结构
前言
孔隙结构是指岩石内的孔隙和喉道类型，大小，分布以及相互联通关系。

孔隙为岩石颗粒包围着的较大空间，喉道为两个较大孔隙空间之间的连通部分。

孔隙是流体存在于岩石的基本储集空间，而喉道则是控制流体在岩石中渗流的重要的通道。

流体在自然界复杂的孔隙系统中流动时，都要经历一系列交替着的孔隙和喉道。

无论是油气在二次运移过程中油气驱替孔隙介质中所充满的水时，还是在开采过程中油气从孔隙介质中被驱替出来时，都受流动通道中最小断面（即喉道直径）所控制。

所以研究储层孔隙结构，对油气田的开采，开发都具有重大意义。

1.储层岩石的孔隙及其类型
岩石颗粒间未被胶结物质或其他固体物质占据的空间统称为空隙。

地球上没有空隙的岩石是不存在的，只是不同岩石的孔隙大小，形状和发育程度不同而已；除砂岩颗粒间存在空隙外，碳酸盐岩中可溶成分受地下水溶蚀后形成空隙；火成岩由于成岩时气体占据而形成孔隙；各种岩石在地应力，构造应力及地质作用后产生裂缝（微裂缝）形成另一类形式的孔隙。

空隙按照几何尺寸大小或现状可分为孔隙（一般指砂岩），空洞（一般指碳酸盐），和裂缝。

由于孔隙是最普遍的形式，所以常笼统地将空隙统称为孔隙。

岩石颗粒间未被胶结物质充满或未被固体物质占据的空间统称为孔隙。

所谓的胶结是指将沉积物压在一起的过程中，受压力的作用，岩石的一些矿物慢慢溶解在水里，于是含有矿物的水溶液就会渗入沉积物颗粒间的孔隙中。

当含有矿物的水溶液中的矿物结晶时，沉积物颗粒被晶体粘在一起就叫做胶结。

胶结物就是指成岩期在岩石颗粒之间起粘连作用的化学沉淀物。

根据不同研究目的，孔隙分类方案也有所不同。

归纳起来大体有三种分类方案：（1）按孔隙成因的分类，将孔隙分为原生，次生两大类，每一类型又进一步细分为若干次一级类型；（2）按孔隙产状分类（所谓产状是指岩石结构面的空间几何形态，包括走向，倾向和倾角三个要素），如将碎屑岩孔隙分为粒间孔隙，粒内孔隙，微孔隙；（3）按孔隙大小分类，将孔隙分为超毛细管孔隙，毛细管孔隙和微毛细管孔隙等。

其中，按孔隙成因分类有利于研究孔隙分布规律和孔隙预测，按产状和孔隙大小分类则有利于研究岩石的渗流性能。

由于我们的专业是油气田开发，对地质方面了解较少，需要补充这方面的相
关知识。

根据导师建议，这篇文章着重从地质方面介绍孔隙类型。

考虑到不同岩类的孔隙特征有较大差异，在此分岩类进行介绍。

1.1碎屑岩孔隙产状与成因类型
按碎屑岩孔隙的产状，可将其分为两大类，即狭义的孔隙和裂缝。

进一步分为四小类：粒间孔隙，粒内孔隙，填隙物内孔隙和裂缝。

按成因将其分为原生孔隙和次生孔隙两大类，然后按产状和几何形状进一部分类。

（1）粒间孔隙
粒间孔隙为颗粒之间的孔隙，包括原生粒间孔隙，粒间溶孔，铸模孔和超粒孔等。

原生粒间孔隙：指在沉淀时期形成的颗粒之间的孔隙。

在成岩演化过程中，原生粒间孔隙由于正常压实和胶结作用会减少。

为此，岩石中的原生孔隙可分为两类：正常粒间孔隙空间（由于压实作用而缩小但无任何填充物的孔隙），残余粒间孔隙（受到胶结但未完全堵塞的原始粒间孔隙）。

粒间溶孔：指颗粒之间的溶蚀再生孔隙，主要是颗粒边缘以及粒间胶结物和杂基大部溶解所形成的分布于颗粒之间的孔隙。

所谓的溶蚀是指，地表水和地下水相结合，对以碳酸盐为主的可溶性岩石化学溶解和侵蚀作用。

这种溶孔，形态多种多样，有港湾状，伸长状等。

粒间溶孔往往是在原生粒间孔隙或其他孔隙的基础上发展起来的。

因此，广义的讲，岩石中所见的粒间溶孔均是原生和次生的混合孔隙。

一般的，若粒间溶孔中次生溶蚀部分大于原生孔部分，则称之为次生粒间溶孔。

铸模孔：指颗粒，碎屑，或胶结物等被完全溶解而形成的孔隙，其外形与原组分外形特征相同。

（碎屑是指陆源区的母岩经过物理风化作用或机械破碎所形成的碎屑物质）。

超粒孔：指孔径超过相邻颗粒直径的溶孔。

在超粒孔范围内，颗粒，胶结物均被溶解，一般是在原生粒间孔隙的基础上形成的，其次生部分多于原生部分。

（2）粒内孔隙
颗粒内部的孔隙包括原生粒内孔，矿物解理缝，粒内溶孔。

原生粒内孔：主要为岩屑内的粒间微孔或喷出岩屑内的气孔。

粒内溶孔：颗粒内部由于溶解作用而形成的溶蚀孔隙，常沿解理缝发生溶解作用。

（所谓的解理是指矿物晶体受力后常沿一定方向的平面破裂，这种现象称为解理。

）
（3）填隙物内孔隙
填隙物内孔隙包括杂基内微孔隙，胶结物内溶孔等。

（所谓杂基是碎屑岩中与粗碎屑一起沉积下来的细粒填隙组分，它们是机械沉积产物而不是化学沉淀成分。

粒度小于0.05mm，不同的岩类其粒度不同。

碎屑岩中杂基的粒度要比砂岩粒度大。

）
杂基内微孔隙：为粘土杂基和碳酸盐泥中存在的微孔隙。

这种孔隙极为细小，在所有的碎屑岩储集岩中都或多或少存在这种微孔隙。

这种孔隙虽可形成百分之几十的孔隙度，但由于孔隙半径小，渗透率往往很低。

这类孔隙的成因有两类：其一为沉积杂基内的原始微孔隙；其二为杂基遭受部分溶解作用形成的溶孔。

胶结物内溶孔及晶间孔：为胶结物内发生溶解作用形成的溶孔及胶结物晶体之间的残留孔隙。

（4）裂缝
裂缝包括沉积成因的层面缝以及成岩和构造作用形成的裂缝。

1.2碳酸岩盐孔隙产状与成因类型
与碎屑岩相比，碳酸岩盐的储集空间更为复杂，不仅有狭义的孔隙，而且还有裂缝和溶洞，储集空间的大小和变化很大，既可以和岩石组构有关，又可以与岩石组构无关。

下面依次介绍。

(1)粒间孔隙
碳酸盐岩的粒间孔隙是指碳酸岩颗粒之间的孔隙。

包括：
原生粒间孔隙:在颗粒含量高，颗粒呈支撑状时粒间未被灰泥和胶结物填充的部分。

灰泥，又称灰泥基质，是碳酸盐岩基本组成成分之一。

粒间溶孔：由于颗粒之间的灰泥或胶结物受溶解和颗粒边缘被选择性溶解所形成的孔隙。

(2)粒内孔隙
碳酸盐岩的粒内孔隙指碳酸盐岩颗粒内部的原生孔隙和粒内溶孔。

原生粒内孔隙：通常指生物体腔孔隙，即生物死亡后，软体部分腐烂溶解，体腔未被全部填充而保存下来的孔隙。

张力孔隙连通性差，有效孔隙度不高，但常与生物碎屑粒间孔隙伴生，形成较好的储层。

粒内溶孔：粒内溶孔是指各种碳酸盐岩颗粒内部由于选择性溶解，颗粒被局部溶蚀而形成的孔隙。

当溶蚀作用扩展到整个颗粒，形成与原颗粒形状，大小完全一致的铸模时，可称为颗粒铸模孔隙。

(3)基质内孔隙
所谓基质，是指有些岩石的矿物颗粒大小悬殊，大的颗粒散布在小的颗粒之中，地质学中把大的矿物叫斑晶，小的矿物叫基质。

基质内孔隙包括灰泥内孔隙，胶结物孔隙等。

灰泥内孔隙：为碳酸盐灰泥中存在的微孔隙。

这种孔隙极为细小，由于孔隙半径中，渗透率往往很低。

胶结物内溶孔：为胶结物内发生溶解作用形成的溶孔及胶结物晶体之间的残留孔隙。

(4)晶间孔隙
晶间孔隙是指碳酸盐岩矿物晶体之间的孔隙，大部分是由于白云岩成岩作用形成的。

白云岩是一种沉积碳酸盐岩，主要是由白云石组成，呈灰白色，性脆，硬度小。

主要是由白云石构成的岩石，但其中也含有方解石及粘土矿，具有晶粒结构，残余结构和碎屑结构，由于其孔隙度较大，常为石油或地下水的理想储层。

白云岩中晶间孔隙的发育主要是白云岩晶体之间未被置换的碳酸钙或石膏溶解所致。

(5)晶内溶孔和晶体铸模孔隙
晶内溶孔为晶体内部被溶蚀而形成的孔隙。

若整个晶体被溶蚀，形成了与原晶粒形状，大小相同的铸模时，则称为晶体铸模孔隙。

若整个晶体被溶蚀，形成了与原晶粒形状，大小相同的铸模时，则称为晶体铸模孔隙。

(6)通道孔隙
通道孔隙是指横向连续好且呈板状或扁平状通道的孔隙，为溶解作用成因。

(7)裂缝
裂缝是指碳酸盐岩中十分重要的一类储集空间，同时也是沟通碳酸盐岩中各种孔隙，溶洞的通道。

(8)溶洞
溶洞是指不受岩石组构控制有溶解作用形成的较大的储集空间，这类孔隙形态不规则，大小不一，连通性各异。

下面详细说明。

晶洞：也称孔洞，为直径小于1cm的溶洞。

小洞：为大于1cm但小于1m的溶洞。

大洞：为大于1m的溶洞。

有的溶洞可以很大，可达1.5-2m甚至更大。

2喉道类型
喉道为连通两个孔隙的狭窄通道。

每一个喉道可以连通两个孔隙，而每一个孔隙则可以和三个以上的喉道相连接，有的甚至和6-8个喉道相连接。

影响储层渗透能力的主要是喉道。

而喉道的大小和形态主要取决于岩石的颗粒接触关系，胶结类型以及颗粒本身的形状和大小。

下面说明喉道类型：
2.1孔隙缩小型喉道
喉道为孔隙的缩小部分，这种喉道类型往往发育于以粒间孔隙为主的储集层岩石中，其孔隙和喉道较难区分。

岩石结构多以颗粒支撑，胶结物较少甚至没有。

孔隙结构属于大孔粗喉，孔喉直径必接近与1。

岩石孔隙基本为有效孔隙。

2.2缩颈型喉道
喉道为颗粒间可变断面的收缩部分。

当颗粒被压实而排列比较紧密或颗粒边缘被衬边式胶结是，虽保留下来孔隙可以比较大，但颗粒间喉道却大大变窄。

此时，储集岩可能有较高的孔隙度，但渗透率却可能较低。

2.3片状喉道
片状喉道呈片状或弯片状，为颗粒之间的长条状通道，可分为窄片状和宽片状两种类型。

这种孔隙结构变化较大，可以是小孔极细喉道，受溶解改造作用也可以是大孔粗喉型。

2.4管状喉道
孔隙与孔隙之间由细而长的管子相连，其断面接近圆形，一般是由溶蚀作用而形成的，在缝洞性碳酸盐岩中也可发育此类喉道。

2.5裂缝
在裂缝性储层中，裂缝相当于较长的板状通道，连接孔隙或溶洞。

3孔喉的大小和分布
3.1孔隙和喉道的大小
（1）超毛细管孔隙或喉道
孔隙半径或喉道半径大于250um。

流体在其中可自由流动，受毛细管力的影响很小。

（2）毛细管孔隙或喉道
孔隙半径（喉道半径）介于250——0.1um。

流体在孔隙内受毛细管力的影响。

因此，只有在外力克服本身的毛细管力时，流体才能在其中流动，并遵循渗流力学一般规律。

（3）微毛细管孔隙或喉道
孔隙半径(喉道半径)小于0.1um，可称为微孔，微喉。

孔隙内分子间引力（毛细管力）很大，在正常地层条件下，流体难于克服这种力而在其中发生流动。

因此，对于油气运移和开采而言，微毛细管孔隙为无效孔隙。

泥岩，砂岩杂基，碳酸盐岩基质内一般发育这种孔隙。

3.2孔隙和喉道分布
(1)峰型或模态
a.单峰型
单峰型在孔喉半径频率分布曲线上只有一个峰值，孔喉半径呈近正态分布。

b．双峰或多峰型
双峰型或多峰型在孔喉半径频率分布曲线上有两个或多个峰，反应岩石具有两个或多个峰值。

(2)分选型
分选性反应孔喉大小偏离某一标准值（中值或最大值）的程度。

偏离越小，孔喉分布越均一；反之，偏离越大，孔喉分布越不均一。

孔喉分选性越好，越有利于流体渗流。

3.3孔喉连通性
(1)孔喉配位数
孔喉配位数是连接每一个孔隙的喉道数量，通常以统计结果的平均数来表示。

这是反应孔隙联通状况的重要参数.
(2)孔喉平均直径比
孔喉平均直径比为孔隙平均直径与喉道平均直径的比值，反映孔隙和喉道之间的大小差别，也是孔隙连通程度的一种反映。

本文粗浅谈论了储层孔隙结构方面的知识，主要从地质的角度，从岩石分类来分析储层孔隙结构，这是这一阶段以来学习的一个汇报，如有不足，恳请指正。

参考文献
[1]杨胜来,魏俊之.油层物理学[M].石油工业出版社
[2]吴胜和储层表征与建模[M]石油工业出版社 2010.
[3]李国蓉. 从成岩角度看鄂尔多斯马家沟组碳酸盐岩中的裂缝及其储集意义[J]. 岩相古地理, 1997,(03)
[4] 石发展，罗静兰. 鄂尔多斯盆地下古生界成岩后生作用及储集性[J]. 西北大学学报(自然科学版), 1996,(06) .
[5]蒲秀刚,漆智先,郑晓玲,韩德馨. 盐间非砂岩油藏基本石油地质特征及资源潜力[J]. 石油勘探与开发, 2002,(05)
[6]姚凤英, 张昌民. 相控储层建模在潜北东区滚动勘探中的应用[J]. 石油天然气学报, 2006,(03)
[7]邓宏文，王宏亮，祝永军，等.高分辨率层序地层学原理及应用.北京：地质出版社.2002
[8] 陈开远,孙爱霞,杜宁平. 成油体系中的层序地层学[J]. 石油与天然气地质, 1998,(03)
[9] 李国蓉,司俊霞,石发展. 鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组储渗空间类型与形成机制[J]. 成都理工学院学报, 1997,(01)
[10]何更生.油层物理[M].石油工业出版社.。