《石油天然气地质与勘探》第3章储集层和盖层

1、? ?石油天然气地质与勘探石油天然气地质与勘探? ?第第3 3章章 储集层和盖层储集层和盖层(suo)(suo)岩石中相互连通的岩石中相互连通的、且在一定压力差下且在一定压力差下、可以允许流体在其中流动的孔隙体积（即有效可以允许流体在其中流动的孔隙体积（即有效孔隙体积）与岩石孔隙体积）与岩石总总体积的比值。体积的比值。（2 2）有效孔隙度（率）有效孔隙度（率）%100VtVee同一岩石同一岩石的有效孔隙度总是小于总孔隙度的有效孔隙度总是小于总孔隙度。第二节第二节 储集层的岩石物性参数储集层的岩石物性参数一、储集岩层的孔隙性一、储集岩层的孔隙性一、碎屑岩类储集层一、碎屑岩类储集层主主要要储储集集

2、空空间间储储层层连连通通孔孔隙隙（一一）储储集集空空间间： 孔孔隙隙 、裂裂缝缝碎碎屑屑岩岩储储层层的的孔孔隙隙主主要要为为原原生生粒粒间间孔孔隙隙，其其次次为为溶溶蚀蚀孔孔隙隙。第三节第三节 储集层的岩石类型储集层的岩石类型三影响碎屑岩储层储集物性的主要因素三影响碎屑岩储层储集物性的主要因素1）沉积条件沉积条件相同成岩作用下，石英砂岩储性比长石砂岩好。相同成岩作用下，石英砂岩储性比长石砂岩好。相同成岩作用下，石英砂岩储性比长石砂岩好。相同成岩作用下，石英砂岩储性比长石砂岩好。碎屑颗粒的矿物成分：碎屑颗粒的矿物成分：碎屑颗粒的粒度及分选性：碎屑颗粒的粒度及分选性：a.粒度越大，粒度越大，e 、

3、K大；分选程度好，大；分选程度好，e 、K大大粒度一定时，分选越好，物性越好。粒度一定时，分选越好，物性越好。b.分选一定时：分选一定时：K与粒度中值成正比。与粒度中值成正比。1、沉积条件沉积条件碎碎屑屑颗颗粒粒的的排排列列方方式式及及磨磨圆圆度度碎碎屑屑颗颗粒粒的的排排列列方方式式及及磨磨圆圆度度a.理理论论上上：立立方方体体排排列列，堆堆积积越越疏疏松松，、K大大；菱菱面面体体排排列列，堆堆积积越越紧紧密密，、K小小；b.碎碎屑屑颗颗粒粒磨磨圆圆度度越越好好，碎碎屑屑岩岩储储集集物物性性越越好好杂杂基基含含量量多多，孔孔渗渗性性较较低低。杂杂基基含含量量对对砂砂体体原原始始孔孔渗渗性性影影

4、响响总 的 说 来 ，岩岩 石石 颗颗 粒粒 的的 粒粒 度度 适适 中中 、 分分 选选 好好 、 圆圆 球球岩岩 石石 颗颗 粒粒 的的 粒粒 度度 适适 中中 、 分分 选选 好好 、 圆圆 球球度度 较较 高高 ， 杂杂 基基 含含 量量 低低 ， 则则 孔孔 渗渗 性性 较较 好好 。度度 较较 高高 ， 杂杂 基基 含含 量量 低低 ， 则则 孔孔 渗渗 性性 较较 好好 。而 颗 粒 粒 径 、 分 选 、 圆 球 度 和 杂 基 含 量 均受 控 于 沉 积 环 境 和 沉 积 作 用 。水平层理、波状层理水平层理、波状层理粉粉- -细砂岩、泥质岩细砂岩、泥质岩：储集性质差；渗

5、透性具明显方向性，平行于层面储集性质差；渗透性具明显方向性，平行于层面的水平渗透率较大，垂直于层面的垂直渗透率较小。的水平渗透率较大，垂直于层面的垂直渗透率较小。斜层理砂岩：斜层理砂岩：平行于斜层层面方向的渗透率最大，垂直方向的平行于斜层层面方向的渗透率最大，垂直方向的渗透率最小。渗透率最小。平行层理砂岩：平行层理砂岩：物性好。物性好。（5 5）沉积构造）沉积构造2 2、成岩后生作用、成岩后生作用2 2）成成岩岩后后生生作作用用压压实实作作用用压压实实作作用用致致密密、储储性性变变差差。溶溶解解作作用用溶溶解解作作用用次次生生溶溶蚀蚀孔孔隙隙，储储性性好好次次生生溶溶蚀蚀孔孔隙隙，储储性性好好

6、。胶胶结结作作用用胶胶结结作作用用a a. .胶胶结结物物成成分分：泥泥质质、泥泥钙钙质质胶胶结结的的岩岩石石较较疏疏松松，储储性性好好；纯纯钙钙质质、铁铁质质、硅硅质质相相反反。b b. .胶胶结结物物数数量量：较较少少好好；多多差差c c. .胶胶结结类类型型：接接触触式式好好，孔孔隙隙式式中中等等胶胶结结类类型型示示意意图图胶胶结结类类型型示示意意图图3 3成岩环境成岩环境影影响响矿矿物物溶溶解解度度，多数矿物的溶解度随T而；影影响响矿矿物物的的转转化化；影影响响孔孔隙隙流流体体和和岩岩石石的的反反应应，T，成岩反应速率；控控制制有有机机质质的的成成岩岩演演化化。（1 1）地地温温其其中

7、中：沉沉积积物物骨骨架架支支撑撑的的压压力力；S S：静静岩岩压压力力； g g- - -重重力力加加速速度度； H H：上上覆覆沉沉积积物物的的厚厚度度； r r- - -上上覆覆沉沉积积物物的的平平均均总总体体密密度度； Pf：岩岩层层中中孔孔隙隙流流体体压压力力，又又称称地地层层压压力力地地静静压压力力（S S）：是是地地层层剖剖面面中中，某某层层沉沉积积物物受受到到的的由由上上覆覆岩岩层层重重力力负负荷荷引引起起的的压压力力，又又称称上上覆覆岩岩层层压压力力，积积土土压压力力。地层封闭条件下，S由两部分组成：SPf g HrPfZ(m)PHSP（ 2 ）异异常常高高地地层层压压力力地层

8、压力：地层压力：是指作用于地层孔隙空间里流体上的是指作用于地层孔隙空间里流体上的压力，又称压力，又称孔隙流体压力孔隙流体压力或或孔隙压力孔隙压力。静水压力静水压力静水压力静水压力：是是由静水柱重量所造成的压力。即由由静水柱重量所造成的压力。即由连通在地层孔隙中的水柱所产生的压力。连通在地层孔隙中的水柱所产生的压力。P wP w = H= H w w g g式中：p w-静水压力； H-上覆水柱的高度； w-水的密度； g-重力加速度异异常常孔孔隙隙压压力力：高高于于或或低低于于静静水水压压力力值值的的地地层层压压力力。Pf PH：异异常常高高压压，超超压压Pf PH：异异常常低低压压超压通过减

9、缓压实作用，有效保护已形成的孔隙。超压通过减缓压实作用，有效保护已形成的孔隙。2 2）超压对储层物性的影响）超压对储层物性的影响正正常常压压实实带带（NC）和和欠欠压压实实带带（UC）上上伏伏沉沉积积物物负负荷荷压压力力（S）流流体体压压力力（p）及及颗颗粒粒支支撑撑的的有有效效应应力力（）关关系系图图超压可以延缓或抑制石英加大等胶结作用的进行。超压可以延缓或抑制石英加大等胶结作用的进行。流体压力与石英加大的关系（据Osborne MJ等，1999）超压可以导致产生超压裂缝，并维持已有的裂缝，超压可以导致产生超压裂缝，并维持已有的裂缝，为烃类聚集提供良好的渗流通道及储集空间。为烃类聚集提供良好

10、的渗流通道及储集空间。3 3埋藏时代及埋藏史埋藏时代及埋藏史年代效应年代效应砂岩孔隙度随地质年代损失。埋藏史对储层性质的影响埋藏史对储层性质的影响在一定的深度，低热成熟度地区的孔隙度比高热在一定的深度，低热成熟度地区的孔隙度比高热成熟度地区的高得多。成熟度地区的高得多。长期浅埋后期快速深埋的储层可以保存大量的原长期浅埋后期快速深埋的储层可以保存大量的原生孔隙生孔隙。4 4构造因素构造因素（1 1）构造作用控制着沉积环境和成岩作用，宏观）构造作用控制着沉积环境和成岩作用，宏观上控制着岩石的储集性能；上控制着岩石的储集性能；（2 2）构造变动剧烈地区易产生裂隙，有利于储集）构造变动剧烈地区易产生裂

11、隙，有利于储集性能的改善。性能的改善。（3 3）断裂作用对储层的储集性有重要的影响。）断裂作用对储层的储集性有重要的影响。四碎屑岩储层沉积环境及分布四碎屑岩储层沉积环境及分布碎屑岩储层的主体是碎屑岩储层的主体是砂岩体砂岩体砂岩体砂岩体。砂岩体砂岩体砂岩体砂岩体：在某一沉积环境下形成的具有一定形态、在某一沉积环境下形成的具有一定形态、岩性和分布特征，并以砂质为主的沉积岩体。岩性和分布特征，并以砂质为主的沉积岩体。席状、树枝状、带状、豆夹状席状、树枝状、带状、豆夹状A、以以平面形态平面形态为主要依据的为主要依据的砂岩体分类：B、以沉积环境为主要依据的砂岩以沉积环境为主要依据的砂岩体体成因分类成因分

12、类：与油气关系较为与油气关系较为密切的主要为密切的主要为：浊积砂岩体浊积砂岩体滨浅湖砂岩体滨浅湖砂岩体海岸砂岩体海岸砂岩体三角洲砂岩体三角洲砂岩体河流砂岩体河流砂岩体冲积扇砂砾岩体冲积扇砂砾岩体储集空间：孔隙、溶孔洞、裂缝。其中储集空间：孔隙、溶孔洞、裂缝。其中二、碳酸盐岩储集层二、碳酸盐岩储集层一储集空间和渗滤通道一储集空间和渗滤通道孔隙包括溶洞孔隙包括溶洞孔径孔径5mm主要储集主要储集空间空间裂缝裂缝主要渗滤通道主要渗滤通道二二 碳酸盐岩储集物性的影响因素碳酸盐岩储集物性的影响因素1、孔隙（洞）发育的主要影响因素孔隙（洞）发育的主要影响因素（1）原生孔隙）原生孔隙沉积条件（环境）沉积条件（

13、环境）发育与岩性有关。岩性受主要沉积环境控制，发育与岩性有关。岩性受主要沉积环境控制，决定于沉积环境水动力的高低。决定于沉积环境水动力的高低。储性主要取决于储集空间和渗滤通道的发育程度2次生孔隙次生孔隙成岩后生作用成岩后生作用使孔渗性能降低的成岩作用：使孔渗性能降低的成岩作用：胶结作用、压实作用、压溶作用和充填作用胶结作用、压实作用、压溶作用和充填作用有利于孔隙形成的成岩作用：有利于孔隙形成的成岩作用：白云石化作用、溶解作用白云石化作用、溶解作用高压异常同样有利于原生孔隙的保存。高压异常同样有利于原生孔隙的保存。溶蚀作用次生溶孔溶蚀作用次生溶孔A.A.碳酸盐岩溶解度：碳酸盐岩溶解度：a、富含富

14、含富含富含COCO2 2水中水中水中水中，碳酸盐岩溶解度与碳酸盐岩溶解度与Ca2+/Mg2+成正比，成正比，即即石灰岩比白云岩易溶解石灰岩比白云岩易溶解石灰岩比白云岩易溶解石灰岩比白云岩易溶解。富含富含富含富含SOSO4 42 2水中水中水中水中：与上：与上相反相反相反相反。b、质纯者易溶解质纯者易溶解质纯者易溶解质纯者易溶解。B.B.地下水溶解能力：地下水溶解能力：水中富含水中富含CO2或温度升高时，地下水溶解能力增大。或温度升高时，地下水溶解能力增大。C.C.气候、地貌、构造条件：气候、地貌、构造条件：碳酸盐岩出露于气候温暖的河谷近湖（海）岸、剥蚀区、碳酸盐岩出露于气候温暖的河谷近湖（海）

15、岸、剥蚀区、多裂缝或断层区时，更易被溶蚀。多裂缝或断层区时，更易被溶蚀。重结晶作用重结晶作用重结晶作用重结晶作用晶体变粗，孔径增大，使晶间孔隙变大，晶体变粗，孔径增大，使晶间孔隙变大，有利于形成溶蚀孔隙。有利于形成溶蚀孔隙。去白云石化作用：去白云石化作用：去白云石化作用：去白云石化作用：方解石晶粒变粗，孔隙度增大，方解石晶粒变粗，孔隙度增大，但分布较局限。2、碳酸盐岩碳酸盐岩裂缝发育的影响因素裂缝发育的影响因素（1）裂缝发育的岩性因素）裂缝发育的岩性因素内因：岩石的脆性内因：岩石的脆性a a、泥质含量高者脆性小，硅质含量高者脆性大；泥质含量高者脆性小，硅质含量高者脆性大；b b、质纯粒粗者更易

16、产生裂缝；质纯粒粗者更易产生裂缝；c c、层厚者裂缝密度小但规模大，层薄者相反。层厚者裂缝密度小但规模大，层薄者相反。受力强、张力大、受力次数多的构造部位裂缝发育受力强、张力大、受力次数多的构造部位裂缝发育。同一碳酸盐岩同一碳酸盐岩中：常温常压应力环境下裂缝发育，常温常压应力环境下裂缝发育，在高温在高温高压环境下则发育较差高压环境下则发育较差。一次一次受力变形的后期阶段：裂缝密度大、组系多，受力变形的后期阶段：裂缝密度大、组系多，前期阶段前期阶段相应的较小或少。相应的较小或少。（2）裂缝发育的构造因素）裂缝发育的构造因素 盖层：盖层：是指位于储集层上方，能阻止油气是指位于储集层上方，能阻止油气

17、向上逸散的岩层。向上逸散的岩层。细粒、致密、孔渗性差。按岩性按岩性主要有：主要有：泥岩、页岩、膏（盐）岩、致密灰岩泥岩、页岩、膏（盐）岩、致密灰岩另：另：饱水细砂岩、冰冻土层、固态气水合物饱水细砂岩、冰冻土层、固态气水合物按分布范围大小按分布范围大小：区域性盖层区域性盖层、局部性盖层局部性盖层依盖层与油气藏的位置关系依盖层与油气藏的位置关系: : 直接盖层直接盖层 上覆盖层上覆盖层一、一、盖层的盖层的类型类型特殊盖层：特殊盖层： 水合物盖层水合物盖层沥青盖层沥青盖层第四节第四节 盖层的类型及其封盖机制盖层的类型及其封盖机制二、盖层封闭油气的机理二、盖层封闭油气的机理1.毛细管压力封闭：毛细管压

18、力封闭：（物性封闭，薄膜封闭）Capillary seal有些岩石之所以能作为盖层，主要是由有些岩石之所以能作为盖层，主要是由于它于它粒细、致密、孔渗性差、毛细管阻力粒细、致密、孔渗性差、毛细管阻力粒细、致密、孔渗性差、毛细管阻力粒细、致密、孔渗性差、毛细管阻力（PcPcPcPc）大大大大。从排替压力的角度看，即其从排替压力的角度看，即其排替排替排替排替压力（压力（压力（压力（PdPdPdPd）高高高高。)11(2Prprtowdow向向下下储储层层油油要要进进入入盖盖层层必必须须克克服服的的最最小小压压力力:储储层层气气要要进进入入盖盖层层必必须须克克服服的的最最小小压压力力:)11(2Pr

19、prtgwdgw向向下下正常静水条件正常静水条件：盖层所能封住的最大油柱高度为：盖层所能封住的最大油柱高度为：grprtowZowo）（)11(2max)(相同条件下，相同条件下，气藏比油藏对盖层的要求更严格气藏比油藏对盖层的要求更严格气藏比油藏对盖层的要求更严格气藏比油藏对盖层的要求更严格)11(rprtpd盖层孔径越小，盖层孔径越小，越大，越大，越大，越大，封闭能力越强封闭能力越强封闭能力越强封闭能力越强)11(rprtpd盖层孔径越小，盖层孔径越小，越大，越大，越大，越大，封闭能力越强封闭能力越强封闭能力越强封闭能力越强PfPHPfPH时的时的时的时的PfPf异常高孔隙流体压力异常高孔隙

20、流体压力异常高孔隙流体压力异常高孔隙流体压力Pt=PfPt=Pf- -PHPH剩余孔隙流体压力剩余孔隙流体压力剩余孔隙流体压力剩余孔隙流体压力当当PtFPtF浮浮时，即可时，即可对下伏储集层中油气对下伏储集层中油气造成封闭。这就是造成封闭。这就是异异异异常高压封闭常高压封闭常高压封闭常高压封闭。PfZ(m)PHSP一些有一定生气强度的岩层，可以阻滞下伏一些有一定生气强度的岩层，可以阻滞下伏天然气向上扩散迁移，这就是天然气向上扩散迁移，这就是烃浓度封闭烃浓度封闭烃浓度封闭烃浓度封闭。这种封闭形成主要对以扩散方式运移的天然气起这种封闭形成主要对以扩散方式运移的天然气起作用。作用。天然气扩散运移的天然气扩散运移的主要动力是浓度差主要动力是浓度差，即，即由高浓度向低由高浓度向低浓度扩散运移，以求达到浓度平衡浓度扩散运移，以求达到浓度平衡。这种封闭形式这种封闭形式常见于生烃期，并可造成异常高压常见于生烃期，并可造成异常高压，生烃，生烃停止后，这种烃浓度封闭逐渐衰减，异常高压也随之逐渐停止后，这种烃浓度封闭逐渐衰减，异常高压也随之逐渐消失。消失。三三、盖层封闭性的影响因素探讨盖层封闭性的影响因