油气田地下地质学课件 第5章地下储层研究

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庄 1 井 4371.28m J1s2 杂基被溶、粒内被溶
庄 1 井 4331.82m J1s2 粒内溶孔 、 粒间孔
孔隙类型以原生粒间孔和粒间溶孔为主(准噶尔盆地 )
图 5-11 溶蚀作用产生的粒间溶孔（左）和粒内溶孔（右）（铸体照片×120 J1b1）
图 5-12 长石颗粒强烈被溶，仅剩残余或铸模孔状 （铸体照片 左：J1b1-3947.22m ×120；右：J1s21-3621.04m ×10）
2．沉积构造
在碎屑岩储层中，层理是常见的沉积构造， 有平行层理、斜层理、交错层理、波状层理、 递变层理、块状层理、水平层理等。层理类型 受沉积环境和水流条件的控制，层理的方向决 定渗透率的方向。因此，需要研究各类纹层的 岩性、产状、组合关系及分布规律，以便了解 渗透率的方向性。
3．渗透率韵律
渗透率在纵向上 的变化受韵律性的控 制，不同的韵律层具 有不同的渗透率韵律。 同粒度韵律一样，渗 透率韵律可分为正韵 律、反韵律、均质韵 律和复合韵律等。
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4．垂直渗透率与水平渗透率的 比值Ke/K1
这一比值对油层注水开发中的水洗效果 有较大的影响。
Ke/K1小，说明流体垂向渗透能力相对较 低，层内水洗波及厚度可能较小。
5．渗透率非均质程度
（1）渗透率变异系数Vk
n
(ki k)2 / n
i 1 —
k
一般当Vk＜0.5时为均匀型；当0.5＜Vk＜0.7时为 较均匀，当Vk＞0.7时为不均匀型。
油气田地下地质学
subsurface Geology of Oil and Gas Fields 第三章
油气田地下储层研究
Reseach on the reservoirs of oil and gas fields
第三章 油气田地下储层研究
Reseach on the reservoirs of oil and gas fields
Research on the heterogeneity of reservoirs
1. 概念
所谓储层非均质性是指油气储层在沉积、成岩及后 期构造作用的综合影响下，储层的空间分布及内部属性 的不均匀变化。
岩石的非均质性主要是在原始沉积过程中形成的，也 可能是后来的成岩作用、构造变动造成的。可以说沉积 环境主要控制着储层岩石非均质性，而岩石的非均质性 又进而控制着储层孔隙空间中流体的非均质分布和流动。
孔隙度和渗透率的大小
常规储集层
Conventional reservoir
低渗透储集层
low-permeabiliy reservoir
致密储集层
Tight reservoir
分类 特高 高 中 低 特低
碎屑岩孔隙度(%) ≥30
≥25～<30 ≥15～<25 ≥10～<15
<10
非碎屑岩基质 孔隙度(%) －
凡是具有一定的连通孔隙，能使流体储存并在其中渗滤 的岩石（层）称为储集岩（层）。
如果储集层中储存了油气称为含油气层，业已开采的含 油气层称为产层。
世界上绝大多数油气藏的含油气层是沉积岩（主要是砂 岩、灰岩和白云岩），只有少数油气藏的含油气层是岩浆岩 和变质岩。
储集层是形成油气藏最具价值的地质实体之一。没有储 集层就没有油气藏。储集层的特性是控制地下油气分布状况， 油气储量及产能的重要因素；也是油气田勘探、开发的基础 资料之一。
次生孔隙是指在沉积期后发生的，受成岩后生作用控制的 孔隙，它包括晶间孔隙和溶孔、溶洞和裂缝。次生孔隙是 碳酸盐岩储层重要的储集空间。
储层的孔隙类型和孔喉分布特征
庄 1 井 4334.74m J1s2 粒间孔，局部溶蚀 50 ×
庄 1 井 4372.24m J1s2 粒间孔 120×
庄 1 井 4335.54m J1s2 粒模孔（粒内被溶） 120×
非构造裂缝(atectonic fracture)两大类。非构 造裂缝又可分为成岩裂缝、风化裂缝和压溶裂缝3 类。
溶蚀作用在纵向上 具有明显的分带特征， 结合本区奥陶系碳酸盐 岩溶蚀缝洞发育的特征， 在纵向上划分为三个分 带：
裂 缝 (Fracture)
构造裂缝和非构造裂缝两大类。非构造裂缝又可分为成岩 裂缝、风化裂缝和压溶裂缝3类。
渗透率均质系数Kp
K K p Kmax
显然值小于1，越接近1，均质性越好。
6．夹层的分布频率和分布密度
泥质夹层的分布是不稳定的，它可造成 油层剖面上垂直和水平方向上的渗透率变化。
（1）夹层分布频率：即每米储层内非渗 透性泥质夹层的个数（个/m）。
压溶裂缝 成分不太均匀的碳酸盐岩，在上覆地层静 压力作用下，富含二氧化碳的地下水沿裂缝或层理流动， 发生选择性溶解而形成，常见的是缝合线。缝合线中常残 留有许多泥质和沥青，其作为油气储集空间意义不大，但 对油气的渗滤有一定的作用。
沙47井，5443米，构造裂隙半充填泥质，示渗流带岩溶特征
第二节 储层非均质性研究
(1) 微观孔隙非均质性，包括孔喉分布、孔隙类型、粘土基 质等；
(2) 层内非均质性，包括粒度韵律性、层理构造序列、渗透 率差异程度及高渗段位置、层内不连续泥质夹层分布频率和大 小，以及其他不渗透隔层特征、全层规模的垂直渗透率与水平 渗透率比值等；
(3) 平面非均质性，包括砂体成因单元连通程度、平面孔隙 度和渗透率的变化及非均质程度、渗透率的方向性；
2．储层非均质性的分类
Ha1dorsen(1983) 提出的四个级别，即 微观非均质性(孔隙 和砂粒规模)、宏观 非均质性(通常的岩 心规模)、大型非均 质性(模拟网格规模) 和巨型非均质性(地 层或区域规模)。
2．储层非均质性的分类
裘亦楠(1987，1989年)根据我国陆相储层特征及生产实践， 把碎屑岩储层的非均质性由小到大分成四级，即：
虽然储层的许多性质(如厚度、孔隙度、渗 透率、孔隙结构、共存水饱和度等)都是非均 质的，但是在油田开发地质研究中，把渗透 率视为非均质性的集中表现，因为渗透率的 各向异性和空间位置组合是决定储层采收率 的主要因素(Weber，1986年)，这是对储层 非均质性本质的揭示。
2．储层非均质性的分类
储层的非均 质性可以根据非 均质规模大小、 成因和对流体的 影响程度来进行 分类。目前较为 流行的多种分类 方法基本上都是 按规模大小来分 的。A.Pettjohn等 (1973)提出的储层 非均质性分类
(4) 层间非均质性，包括层系的旋回性，砂层间渗透率的非 均质程度、隔层分布，特殊类型层的分布，层组和小层划分等。 这一分类方案目前国内已普遍采用。
3．研究储层非均质性的意义
1989年6月在美国Da11as举行的第二届国际储 层表征技术研讨会上，大量论文都涉及到储层非均 质性问题。目前国内外已投入开发的大量油田都已 进入中高含水期和产量递减阶段，大量可动原油还 采不出来，人们寄希望于通过对储层非均质性的深 入研究达到提高采收率的根本目的。
≥10
≥5～<10
≥2～<5
<2
分类
空气渗透率(md)
特高
≥1000
高
≥500～<1000
中
≥50～<500
低
≥5～<50
特低
<5
孔隙成因类型 Genetic types of pores
根据孔隙的形成时间及成因，将其分为原生孔隙(primary porosity)和次生孔隙(secondary porosity)两大类。
（1）正韵律：颗粒粒度自下而上由粗变细，常常导致物性自下 而上变差。
（2）反韵律：颗粒粒度自下而上由细变粗，往往导致岩石物性 自下而上变好。
（3）均质韵律：颗粒粒度在垂向 上变化无韵律或均质韵律。
（4）复合韵律：即正、反韵律的 组合。正韵律的叠置称为复合 正韵律，反韵律的叠置称为复 合反韵律。上下粗，中间细者 称为正反复合韵律。上下细， 中间粗者称为反正复合韵律。
（2）渗透率突进系数Tk
砂层中最大渗透率与砂层平均渗透率 的比值。
K m ax K
当Tk＜2为均匀型，当Tk为2～3时为较 均匀型，当Tk＞3时为不均匀型。
（3）渗透率级差Jk
层内最大渗透率与最小渗透率的比值。
JK
K m ax K m in
渗透率级差越大，反映渗透率的非均 质性越强，反之非均质性越弱。
构造裂缝 (Tectonic fracture) 系指在构造应力作用下， 构造应力超过岩石的弹性限度，岩石发生破裂而形成的裂缝。 它的特点是边缘平直，延伸远，成组出现，具有明显的方向性。
成岩裂缝 (Diagenetic fracture) 它是指沉积物在石化 过程中被压实、失水收缩或重结晶等情况下形成的一些裂缝。 裂缝一般受层理限制，不穿层，多数平行层面，裂缝面弯曲、 形状不规则，有时有分枝现象。
3．研究储层非均质性的意义
在制定开发方案时，必须充分考虑储层的基本 形态、大小规模、流体的分布、主力层与非主力层 等。在注水开发中，关键是解决好开发中表现出的 层间、层内和平面矛盾，而储层的层间、层内和平 面非均质性正是导致这三大矛盾的根本原因。同时， 储层非均质性直接影响水驱采收率的大小。微观非 均质性直接影响驱油效率的高低，层内和层间非均 质性直接影响厚度波及系数的大小，而平面非均质 性直接影响着面积波及系数的大小。在搞清储层各 种非均质性的前提下，才能提出针对性强的调整方 案与增产挖潜的各种措施，提高采收率。
第一节 储集层的类型
按岩石类型常将储集层分为:
碎屑岩储集层 Clastic reservoir 碳酸盐岩储集层 Carbonate reservoir 其它岩类储集层 Reservoirs of other rocks
主要储集空间类型
孔隙型储集层 Porous reservoir 裂缝型储集层 Fractured reservoir 溶洞型储集层 cavernous reservoir 复合类型 composite reservoir
庄 1 井 4366.89m J1s2 粒间伊利石
溶洞和裂缝 Vugs and fractures
溶洞和溶孔之间没有严格的区别，一般孔径大于 2mm者称溶洞，小于此者称溶孔。
孔径2～10mm为小型溶洞； 10～500mm为中型溶洞； 而孔径大于500mm者称洞穴。 溶洞多半发育在厚层质纯的石灰岩和白云岩中。 古岩溶分布的地区和层段形成了良好储层。 储层裂缝分为构造裂缝(Tectonic fracture)和
庄 1 井 4372.63 mJ1s2 粒表分布绿泥石、自生石英， 粒间充填沸石
庄 1 井 4365.93m J1s2 长石溶蚀，形成次生孔
庄 1 井 4382.41m J1s2 粒表石英、绿泥石
庄 1 井 4331.05m J1s2 长石溶蚀，形成次生孔.
庄 1 井 4384.23m J1s2 粒间孔
二、层内非均质性
层内非均质性是指一个单砂层在垂 向上的储层性质变化，包括层内垂向上 渗透率的差异程度、高渗透率段所处的 位置、层内粒度韵律、渗透率韵律及渗 透率的非均质程度、层内不连续的泥质 薄夹层的分布。
1．粒度韵律
单砂层内碎屑颗粒的粒度大小在垂向上的变化称为粒度韵 律，它受沉积环境和沉积方式的控制。
风化裂缝 又称溶蚀裂缝，它是指古风化壳由于地表 水淋滤和地下水渗滤溶蚀所形成或所改造的裂缝，此类裂 缝大小不均、形态奇特、缝隙边缘具有明显的氧化晕圈。 这类裂缝发育深度视潜水面的深度而异。由于淋滤和溶蚀 作用形成的裂缝网对液体流动不会产生什么阻力，因此， 具风化裂缝的岩层渗透率比周围致密岩层要高得多。
原生孔隙主要是指在沉积时期形成的与岩石组构有关的孔 隙，它们在成岩期可以发生一些变化。原生孔隙包括粒间
孔隙、粒内孔隙、生物骨架孔隙、生物体腔孔隙、遮蔽孔 隙、鸟眼孔隙和生物潜穴等。
粒间孔隙(Intragranular porosity)：是指碎屑颗粒
或粒屑之间未被基质填积和胶结物充填的原始孔隙空间。
庄 1 井 4332.17m J1s2 粒内溶孔， 120×
庄 1 井 4743.44m J1b1 局部发育的裂缝 50×
庄 1 井 4744.69m J1b1 局部长石颗粒受溶蚀 100×
影响储层物性的主要因素
溶
蚀
作
用
对
储
层
条
庄 1 井 4743.44m J1b1 局部长石受溶蚀
庄 1 井 4373.16m J1s2 粒内溶孔、超大溶孔 120×