石油地质学-第三章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,石 油 地 质 学,Petroleum Geology,第三章 储集层和盖层,第三章 储集层和盖层,岩石的孔隙性和渗透性,碎屑岩类储集层,碳酸盐岩类储集层,其它岩类储集层,盖层的类型及其封盖机理,内容提要,第三章 储集层和盖层,由上章可知，石油和天然气生成于富含有机质的暗色粘土岩、碳酸盐岩等类型的烃源岩中。那么：,这些源源不断生成的大量石油,储存在哪里,呢?,哪些岩石,能作为,储集油气,的场所?,它们,为什么,能够储集油气?,哪些岩石,能作为,盖层,?,它们,为什么,能盖住油气而不会跑掉?等等,就是本章要阐述的主要内容。,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,一、基本概念：,（一）,储集层,（reservoir rock）,：,凡是能够,储存,和,渗滤,流体的岩层。（但不一定含有油气）,（二）,含油气层,（oil-bearing rock）,：,储集层中储集了一定数量的石油或者天然气，称含油气层。,（三）,产层,（,pay,）：已经开采的具有工业价值的含油气层。,研究意义,：,储集层的岩性、层位、类型、发育特征、内部结构、分布范围、物性及变化规律等,直接控制,着地下,油气的分布状况,、油气层的,储量,和,产量,大小，在油田开发过程中，,油气层的改造,，变低产为高产的,增产措施,必须搞清楚储集层的发育特征及分布规律。故，,储集层研究,是油气勘探开发过程中非常重要的研究课题之一。,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,二、储集层的基本特征,油气储集层共同具有,孔隙性,和,渗透性,两个基本特征。,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,（一）储集层的孔隙性与孔隙度,孔隙,：指岩石中未被固体物质所充填的空隙体积空间。,孔隙+裂缝+溶洞,。,总孔隙度,：又称绝对孔隙度（absolute porosity），岩样中所有孔隙空间总体积与该岩样中总体积的比值，以百分数表示。,有效孔隙度,（effective porosity）：又称连通孔隙度，指岩样中,相互连通,的，且在,一定压力下,允许流体在其中,流动,的孔隙总体积与该岩样总体积的比值。,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,（2）按,孔隙的大小,或,裂缝的宽度,，以及它们储存和渗滤流体的能力分为：,A,超毛细管孔隙,（supercapillary pore）：孔隙直径0.5mm，裂缝宽度0.25mm，其中的流体在重力作用下可以自由流动。疏松砂岩中的孔隙（未胶结的大溶洞、大裂缝属此类）,B,毛细管孔隙,（capillary pore）：孔隙直径5000.2 um，裂缝宽度2500.1um。由于毛管阻力大，流体在其中不能自由流动，须在外力作用下克服毛细管阻力才能实现。一般砂岩孔隙属此类。,C,微毛细管孔隙,（,microcapillary pore,）：孔隙直经,0,.,2um,，裂缝宽度,0,.,1um,。欲使流体在其中流动，必须施加非常高的压力，在油层条件下难以达到，故流体在这类孔缝中无法流动。泥岩、页岩中的孔隙属此类。,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,（二）储集层的渗透性和渗透率,1、基本概念：,（1）,渗透性,：指储集层在一定的压力条件下，岩石允许流体通过孔隙的能力。它是衡量油气在岩石中的流动难易程度或传导性大小，是评价储层产能大小的主要参数。,（2）渗透率（permeability）：衡量流体在岩石中渗滤能力的大小的参数。,A,绝对渗透率,：指单相流体（油、气或水）通过孔隙介质沿孔洞缝呈层状流动时，服从,达西直线渗滤定律,。,B,相渗透率,（有效渗透率）,-,多相流体,指岩石孔隙中有多相流体共存时，岩石对其中每一相流体的渗透率称相渗透率,（有效渗透率），分别用,Ko,、,Kg,、,Kw,表示。,影响,相渗透率的,因素,：岩石本身的性质，流体的性质，流体的饱和度。,C,相对渗透率,（,relative permeability,）,指岩石对每一单相流体局部饱和时的有效（相）渗透率与全部饱和时的绝对渗透率的比值。,影响相对渗透率的因素：a、岩石本身的性质；b、流体的性质及其饱和度。,含油、气、水、疏松砂实测油气、油水饱和度与相对渗透率值的变化曲线。,（A）当含油饱和度60%），则只允许气体在孔洞缝中渗滤而油不能流动。为什么?,油润湿相饱和度太低，几乎被砂岩颗粒吸附，故无法流动。,气非润湿相饱和度高，故可以流动。,（,B,）两条曲线相交处，说明油和气的相对渗透率相等，故二者均可顺利流动。,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,孔隙度和渗透率之间的关系,一般情况下，储层的孔隙度越大，则渗透率也越高。,但是，目前研究结果发现，二者之间没有固定的函数关系。,例如：,粘土岩,:孔隙度较大而渗透率极低；,裂缝性灰岩,:孔隙度很小而,K,很大。,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,（三）、应用孔隙度和渗透率值对储层评价,中国石油天然气总公司储层分类标准（适用于砂岩）,储 层 类 别,孔 隙 度（%）,渗透率（10,-3,m,2,）,特高孔隙度特高渗透率储层,大于30,大于2000,高孔隙度高渗透率储层,25-30,500-2000,中等孔隙度中等渗透率储层,15-25,100-500,低孔隙度低渗透率储层,10-15,10-100,特低孔隙度特低渗透率储层,5-10,1-10,非 储 集 层,小于5,小于1,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,三、,储层的孔隙结构,（pore structure）,1、孔隙结构概念,：指储集层岩石中的孔洞缝的大小，形状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,由无机矿物颗粒构成，是储集层岩石的骨架结构，对孔洞缝起支撑作用。,（2）,孔隙,储集岩的储集空间，指孔洞缝，是颗粒与颗粒之间的空隙部分，是油气的储集空间。,（3）,喉道,连接孔洞缝的狭窄部分，是油气渗滤的通道。,（,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）。,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,3、储集层的孔隙结构,1）、储集空间类型,孔隙（pore）,A 原生孔隙：,沉积时颗粒之间未充填满的保留部分,特点：形状规则，大小相近，分布均匀。,B 次生孔隙：成岩作用过程中，颗粒、胶结物、基质被溶解后形成的粒间溶孔、粒内溶孔、胶结物内溶孔。,裂缝：成岩作用或构造作用下形成的。,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,2、喉道类型,（1）、喉道（throat）的概念,：指连通孔隙与孔隙之间的狭窄部分。,（2）喉道的类型,根据喉道的形成和对渗透率作用的大小划分为五种类型。,A、,缩颈喉道,：喉道直经略小于它所连接的孔隙直径，长度较短，有时很难区分孔隙和喉道。由于喉道直径较宽，长度较短，流体在其中通过时，毛管阻力小，渗透率较高。,B、,点状喉道,：孔隙与孔隙之间的缩小部分很短且狭窄，喉道直径比孔隙直径小的多，具有较高的毛管阻力，流体通过喉道流动需要较高的压力差才能流动。,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,C、,片状喉道,：喉道直径狭窄且长度较长，流体所受的毛管阻力更大，流体通过时所需的压力差更大才能流动。,D、,弯片状喉道,：在片状喉道的基础上，喉道更加狭窄、更长且发生弯曲，流体流动更加困难，不仅克服毛管阻力还要克服流体改变运动方向而产生的磨擦力。,E、,管束状喉道,：这类喉道多分布在杂基内微孔或由于高岭石晶间孔所形成的孔隙内。由于粒间孔隙之间的狭窄部分充填有高岭石及杂基，高岭石的晶间微孔中又被杂基充填形成数量众多的毛细管交叉网络。,流体流动性强弱次序：,缩颈喉道和点状喉道,片状喉道和弯片状喉道,管束状喉道,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,4、孔隙结构参数及其测量方法,（1）,铸体薄片分析,（cast thin section）,（2）,图象分析法,（petrographic image analysis，PIA）,（,3,）毛管压力分析,压汞法,（,mercury injection,）,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,（1）,铸体薄片分析,（cast thin section）,A、原理及方法,将染有一定颜色的有机玻璃（环氧树脂）注入储层岩样孔隙系统中，待注入物固化后，将岩样磨制成薄片，在显微镜下直接观察孔隙、喉道、裂缝的大小、形状、成因、分布进行统计，还可以观察颗粒的成分、形状、大小以及胶结类型。,B,、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。,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,（2）,图象分析法,（petrographic image analysis，PIA）,A、原理及方法,应用储层岩样的铸体薄片通过摄像装置，把图像送入计算机（图像分析仪）进行计算和分析。,B,、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。这种方法将孔隙结构的研究由定性向定量发展。,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,（3,）毛管压力分析,压汞法,（,mercury injection,）,A、原理,：模拟地层条件下，油气的运移是非润湿相流体（油气）不断排驱储层孔洞缝中的润湿相流体（水）的过程。,B、测量方法,：在实验室中，把非润湿相的汞（水银）应用提高压力的方法把汞注入岩样中，排驱岩样中的汞蒸气，测定压汞过程的各种数据，根据公式：,Pc=,式中,为表面张力（surface tension forces）；,为润湿角（wetting angle）；,Pc 为注入压力（injection pressure）；,Rc 为毛细管半径。,在实验中，,和,固定不变，则,Pc,与,Rc,呈反比。,记录 Pc（注入压力）Rc（孔喉半径）Shg（进汞量）,Pc1 Rc1 Shg1,Pc2 Rc2 Shg2,Pci Rci Shgi,根据记录的数据，作出压汞曲线。,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,C、毛管压力曲线孔隙结构参数,1）衡量,孔隙大小,参数,a、全孔喉平均半径（Dm）,b、喉道均值半径（Rm）,c、最大连通孔喉半径（Rd）,d、饱和度中值半径（Rc50）,2）衡量,孔喉分选性,参数（孔喉大小的均匀程度）,a、孔喉分选系数（SP）：,描述孔喉大小分布的均匀程度。,b、歪度（SKP）：,指孔喉大小分布偏粗（大孔喉为主），,偏细（小孔喉为主）。,c、峰态（KP）：,指储集层岩石最常出现的半径频率曲线峰。,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,3）衡量,孔喉连通性,参数,a、,排驱压力,（Pd）,指压汞过程中非润湿相流体开始大量排驱孔喉中润湿相流体所需的最低压力 Pd（曲线水平段与陡段的拐点位置）。与排驱压力Pd相对应的孔喉半径即是最大孔喉连通半径Rd。,b、,饱和度中值压力,（Pc50）,指进汞饱和度达到50%时，相对应的注入压力。该值的大小既能反映孔喉的连通性好坏，又能反映储集层产油能力的大小。,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,c、,最大进汞饱和度,SHgmax,指当岩样的注入压力Pc达到仪器最高压力时，注入岩样水银的最终饱和度值。,d、,退出效率,We,又称退汞效率，它代表了在压力降低时进入岩样水银的退出量占进汞量的百分数。该参数不仅能反映储层孔喉连通性的好坏，而且能反映储层产能的大小、采收率的高低。,e、,束缚水饱和度,（Swi）,注入压力无论加多大，汞都不能再进入岩样的孔隙中的剩余饱和度（被束缚水充填部分）称束缚水饱和度。在毛管压力曲线中，平行于纵坐标所指的饱和度。,第一节 岩石的孔隙性和渗透性,5、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,特点,：孔隙个体大，喉道粗，分选连通好，孔隙度、渗透率均好。,（2）,小孔粗喉型储层,特点,：喉道粗，孔隙个体小，分选连通较好，孔隙度低-中，渗透率中等-低。,（3）,大孔细喉型储层,特点,：孔隙个体大，喉道偏细，孔隙度中等，渗透率偏低。,（4）,小孔细喉型储层,特点,：孔隙个体小，喉道偏细，孔隙度低，渗透率低。,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。,第二节 碎屑岩类储集层,一、重要性,世界上储量1亿bbl的油气田546个,我国200多个油气田,碎屑岩,57.1%（个数百分比）,70.5%,碳酸盐岩,42.7%,28.7%,其它岩类,0.2%,0.12%,Knebel等（1956）对236个主要油田储量统计（1吨=7.3桶，1亿桶=1370万吨）：,砂岩油层：59%碳酸盐岩：40.2%其它：0.8%,例如：大庆K，胜利N,1,，辽河N,1,，中原N,1,，南阳J,3,，长庆J,1,，克拉玛依T,3,，吐哈J,3,以上油气田的产层均为碎屑岩类。,（流体包裹体）,第二节 碎屑岩类储集层,二、碎屑岩（clastic rock）类储集层岩石类型,主要有 砂岩 砂砾岩 砾岩 部分粉砂岩。,三、碎屑岩类储层基本特征,1、,储集空间：,一般以原生粒间孔隙为主，具有一定数量的次生孔隙，孔分布较均一，,有效孔隙度较高1025%,，随埋深增加孔隙度略有降低，但幅度不大。,2、,渗透率：,一般较好，几十 几百10,-3,m,2,孔隙度与渗透率一般表现为粗略的正相关关系。,3、除,原生粒间孔隙,外，常伴有部分,次生溶孔和裂缝,，使储层的非均质性加强，孔隙结构更加复杂化。,4、,成岩作用,对储层具有一定的改造作用，但不如碳酸盐岩储集层明显。,上述四条特点可归纳以下几句话：,孔渗较好,分布均一,原生为主,改造次要,具体分析,莫要乱套,第二节 碎屑岩类储集层,四、碎屑岩类储层孔隙类型,1、,原生孔隙,（primary porosity）,1）、粒间孔隙（intergranular porosity）,2）、杂基内原生孔隙,2、,次生孔隙,（secondary porosity）,1）、溶蚀孔隙（solution porosity）,A粒间溶孔 B粒内溶孔 C填隙物内溶孔,2）、破裂孔隙（fracture）,A颗粒破裂缝 B岩石裂缝,3）、晶间孔隙（intercrystalline porosity）重结晶作用晶间孔为主,第二节 碎屑岩类储集层,五、影响碎屑岩类储集层储油物性的因素,1、,碎屑颗粒的矿物成分,矿物颗粒的坚硬程度和遇水溶解及膨胀程度,矿物颗粒与流体的吸附力大小，即憎油性和憎水性,常见矿物为：石英、长石、云母及重矿物。,一般性质坚硬、遇水不溶解不膨胀、遇油不吸附的碎屑颗粒组成的砂岩，储油物性好。,长石颗粒表面的液膜厚度大于石英，对渗透率影响较大润湿性；石英抗风化力强，颗粒表面较光滑；而长石不耐风化，颗粒表面常有一层高岭土或绢云母（吸附油气、吸水膨胀，降低渗透率）。,颗粒粗：K；颗粒细：K,第二节 碎屑岩类储集层,2、胶结物特征,1）胶结物的成分：,泥质、钙质、硅质和铁质,。,相对而言，泥质胶结的砂岩较为疏松，渗透性好，其它的则差。,因此，岩石渗透性：疏松泥质钙质硅、铁质,2）胶结物含量,：愈少愈好。,其中，泥质含量：愈少愈好胶结物充填粒间孔,第二节 碎屑岩类储集层,3）胶结类型：,接触胶结孔隙胶结基底、充填胶结,基底胶结：碎屑颗粒相互不接触，均匀分布于胶结基底上。,凝块胶结：类似于基底胶结，但颗粒分布不均匀，呈凝块状聚集。,孔隙胶结：颗粒相互接触，胶结物充填颗粒间的孔隙中。,接触胶结：颗粒相互接触，胶结物仅分布于颗粒接触点上。,充填胶结：孔隙胶结的胶结物被淋滤，又被次生胶结物充填。,第二节 碎屑岩类储集层,胶结类型,接触式,孔隙-接触式,孔隙式,孔隙-胶结式,基底式,孔隙度，%,2934,2530,2428,19,斜方体菱面体,5、,成岩作用,（diagenesis）,1）、压实作用 包括：机械压实、化学压实,作用结果,：以缩小孔隙为主,2）、胶结作用,作用结果,：以充填孔隙为主（cementation）,3）,、溶解作用,作用结果,：增大孔隙,第二节 碎屑岩类储集层,六、碎屑岩储集层的发育分布,砂岩体,：指某一,沉积环境,内形成的，具有一定,形态、岩性和分布,特点，并以,砂质,为主的沉积岩体。,砂岩体是研究和划分碎屑岩类储集层的基本单元。,第二节 碎屑岩类储集层,1、,洪积冲积扇砂砾岩体,（fan-shaped sandstone）,（1）形成条件：干旱 半干旱气候 洪水期,（2）分布范围：盆地边缘 老山出口处 与平原交汇处,（3）规模大小：平面上,扇状,，纵剖面呈楔状，横剖面呈透镜状,（4）岩性特征：A、粗而杂，由砂岩、砾岩、泥岩混杂堆积,B、粒度粗，分选差，磨园差,C、成分复杂，物性变化大。扇中最好，扇缘泥为主，扇顶砾为主，分选差。,（5）油田实例：,克拉玛依 T（三叠）克拉玛依组油层,储集层为洪积相砂砾岩体，由七个冲积锥体组成，,岩性以中细砾岩为主，夹大量砾状砂岩和中粗,砂岩。它们沿老山前缘分布，成为裙带状，扇的,中部发育连片的河床砂砾岩层，物性最好，含油,性也最好。,第二节 碎屑岩类储集层,2、,河流砂岩体,（Fluvial sandstone）,（1）形成条件：河流搬运过程中，由于河道弯曲摆动形成的边滩、心滩、河床及决口扇等。,（2）规模大小：河床砂体呈不规则细长形，长度可达几十几百，甚至上千公里。厚度由几米几十米。,（3）岩性特征：结构、粒度变化大，分选差、非均质性严重。,（4）分布：,A、形态极不规则，平面上呈条带状 蛇曲状 树枝状 网状、,B、剖面上，呈顶平底凸的透镜状，底砾顶泥的二元结构,C、边滩、心滩及决口扇剖面上呈透镜状。,（5）油田实例：,鄂尔多斯盆地马岭油田,储集层为侏罗系延安统砂岩,油气分布严格受河道砂体控,制，构成了鄂尔多斯盆地油,气富集的特点。,渤海湾盆地及其周缘地区,沙河街组、东营组以及上,第三系中均发现以河流相,砂体为主的油气田。,第二节 碎屑岩类储集层,3、,三角洲砂岩体,（Deltaic sandstone）,（1）形成地区：河流入海处,（2）亚相带：A、三角洲平原亚相 B、三角洲前缘亚相分流河道、前缘砂体物性最好 C、前三角洲亚相,（3）砂岩体类型,三角洲平原亚相：河道砂岩体（Channel）决口扇砂岩体,三角洲前缘亚相：鸟足状（bird-foot）指状（finger-shaped）席状砂岩体（blanket sands）,前三角洲亚相：透镜状砂岩体（lenticular sandstong body）,（4）砂岩体特征：质纯 分选好 磨园好 储集物性好，垂直岸带分布,（5）油田实例（易形成大型，特大型油气田）,松辽盆地,大庆长垣 油田（地质储量大于44亿吨）,科威特,布尔干油田（世界第二特大油田）,委内瑞拉,波利瓦尔油田（第三特大油田）,尼日利亚,尼日尔河三角洲,第二节 碎屑岩类储集层,4、,沿岸堤坝砂岩体,（shoreline sands body）,（1）形成地区：海、湖 沿岸地带,（2）岩性特点：由于海浪、湖浪的淘洗作用，颗粒纯净，分选、磨园均好。,（3）砂岩体类型：岸外砂坝（offshore sand bar）堤坝（levee）、堤岛（障壁岛barrier island）,（4）分布特点：平行岸带分布,平面上呈：狭长带状 串珠状,剖面上呈：底平顶凸的透镜状,（5）油田实例,美国 东得克萨斯油田,蒙达纳州 钟溪油田 堤坝、砂坝砂岩体。,第二节 碎屑岩类储集层,5、,浊流砂岩体,（重力流砂岩体，turbidity currents）,（1）分布范围：深湖 或 深海 称湖（海）底扇,（2）形成原因：,A、强裂的构造运动地震 滑坡形成。,B、岸带陡段沉积物跨塌泥石流重力分异沿斜坡形成扇形-形成鲍玛序列。,（3）砂岩体特点：,平面上：可分扇根、扇中、扇缘三个亚相，扇中亚相是储集油气有利地带、,剖面上：由下向上，沉积物由粗变细，油源丰富。,（4）油田实例：中国 大港油田,第二节 碎屑岩类储集层,6、,风成砂岩体,（eolian sandstone body）,（1）分布范围：干旱沙漠区及海、湖滨岸区,（2）砂岩体特点：连片广泛分布，砂粒分选、磨园度较好，质纯，不含泥质。,（3）油田实例：欧洲北海油田 P,1,第三节,碳酸盐岩储集层,一、碳酸盐类储集层在油气储量产量中的地位,世界上已经发现储量1亿桶的油田有546个，碳酸盐岩类储集层占,42.7%,。,我国已发现的大油气田有200多个，占,28.7%,。,其中：四川 J（大安寨）T,c,（嘉陵江）P（阳新统）C（川东）震旦系（威远）,陕甘宁盆地 O,2,石灰岩 产天然气,塔里木盆地 O S C 石灰岩,任丘 震旦亚界 雾迷山组 灰岩,二、岩石类型,石灰岩,白云岩,白云质灰岩,生物灰岩,礁灰岩,第三节,碳酸盐岩储集层,三、碳酸盐岩储集层特征,1、储集空间类型多,与砂岩储集层相比较，孔洞缝形成复杂而且类型多。,（1）孔隙,A、原生孔隙 a、粒间 b、粒内 c、遮蔽孔 d、生物骨架孔,B、次生孔隙 a、粒间溶孔 b、粒内溶孔 c、白云化晶间孔 d、重结晶晶间孔,（2）裂缝 A、成岩裂缝 B、构造裂缝 C、风化裂缝,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。,第三节,碳酸盐岩储集层,砂 岩,碳 酸 盐 岩,原始沉积孔隙度,一般：25-40%,一般：40-70%,最终孔隙度,多为原始的一半，,储层：12-30%,可保存原始的很小部分，,储层：5-15%,原始孔隙类型,几乎全为粒间孔,粒间孔较多但其它孔也重要,最终孔隙类型,几乎全为粒间孔,原始孔：0-1/4，溶洞、裂缝发育,孔隙大小,与颗粒大小及分选密切相关,粒径及分选影响不大，次生影响大,孔隙形状,主要决定于颗粒形状,次生影响极大,孔隙度与渗透率,相关性较好,相关性很差,孔隙结构,非均质性一般,非均质性极强,四、碳酸盐岩的孔隙,1、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）晶间孔。,2）次生孔,（1）粒内溶孔；（2）粒间溶孔；（3）其它溶孔溶洞。,2、孔隙发育的控制因素,1）原生孔隙发育的控制因素,浅水、高能沉积环境结构较粗，原生孔发育。相反则差。,2）溶蚀孔隙发育的控制因素,（1）岩石溶解度,（2）地下水的溶解能力（CO,2,含量高者溶解能力强）,（3）地貌、气候、构造因素的影响,3）,白云岩化作用,重结晶作用,形成晶间孔,第三节,碳酸盐岩储集层,第三节,碳酸盐岩储集层,五、碳酸盐岩的裂缝,（一）碳酸盐岩的裂缝类型,1成岩缝；2构造缝；3溶蚀洞缝；4压溶裂缝。,（二）碳酸盐岩裂缝发育的控制因素,1岩性因素（脆性）,（,1）岩石成分：脆性由大到小：白云岩、泥质白云岩石灰岩、白云质灰岩泥灰岩,（2）岩石结构：质纯粒粗的碳酸盐岩脆性大，易产生裂缝。,（3）厚度及组合：厚度小裂缝发育，薄互层也易产生裂缝。厚层碳酸盐岩缝少但缝大。,2构造因素,（1）局部构造上裂缝的分布,（2）向斜地带裂缝的分布,（3）断层带裂缝的分布,四川局总结出了构造裂缝油气田裂缝分布规律：“一占三沿”的钻井方案：,占高点,沿长轴,沿扭曲,沿断裂,第三节,碳酸盐岩储集层,六、碳酸盐岩储集层的类型,（一）孔隙型碳酸盐岩储集层,岩性：鲕粒灰岩，生物碎屑灰岩，生物灰岩，礁灰岩,裂缝和溶蚀孔洞不占主导地位，原生孔为主。,沙特：加瓦尔（Q,可,：107亿，世界第一）砂屑灰岩，钙藻、有孔虫，21%，K4000。川中J,2,大安寨，介壳灰岩,（二）裂缝型碳酸盐岩储集层,裂缝发育，主要渗滤通道。,伊朗：加奇沙兰（阿斯马利灰岩，单井日产1.3万吨）。,四川：川南 T、P 灰岩低孔低渗,（三）溶蚀型碳酸盐岩储集层,常分布在不整合及大断裂附近，地下水渗透淋滤。放空，井喷。,任丘：1000t/d,（四）复合型碳酸盐岩储集层,裂缝孔隙型储层：裂缝成组，张开缝为主。,裂缝,洞隙型（缝洞型）,P Tc,1,第四节 其它岩类储集层,一、火山岩储集层,（一）火山岩储集层岩性,1火山喷发岩：玄武岩、安山岩、流纹岩连通孔隙不发育,2火山碎屑岩：火山角砾岩、火山凝灰岩、集块岩具一定原生孔和裂缝,（二）火山岩储层的储集空间,1孔隙,（1）原生孔隙：气孔、粒（砾）间孔,（2）次生孔隙：溶蚀孔、晶间孔,2裂缝：构造缝、风化缝、成岩缝（收缩碎裂缝）,（三）油田实例,（1）新疆：最多，克拉玛依 石炭系 3个,（2）内蒙、辽河、胜利,（3）国外：美、苏、南美、利比亚、日本、印尼、,油藏特点,：油井产量高，产量下降快，见水，水淹快,裂缝渗流,第四节 其它岩类储集层,二、结晶岩储集层,基岩风化壳、潜山、构造破碎带,辽河：东胜堡，太古界鞍山群浅粒岩。,胜利：王庄变质岩油藏,酒泉：鸭儿峡油田基岩油藏：志留系变质岩（基岩），板岩、千枚岩及变质砂岩，裂缝发育成为储集层,新疆：七中佳木河,三、泥质岩储集层,柴达木：油泉子油田，第三系，钙质泥岩，裂缝发育形成（少见）,俄罗斯：西西伯利亚，巴任诺夫层，海相黑色泥页岩，有机质含量高，裂缝发育，压力温度均为高异常，高产井初产可达200t/d左右，产量递减快，相邻井产量差异大，裂缝特征明显。,第五节 盖层的类型及其封盖机制,一、,盖层定义及特征,盖层,（cap rock）：位于储层之上，能封隔储集层中流体，免于向上逸散的岩层。,盖层特征,：封隔性,（1）岩性致密，细粒，无裂缝，渗透率极低,（2）具较高的排驱压力,盖层的概念和渗透率一样是相对的。一定岩性、一定厚度的岩层在一定的油气藏能量下能充当盖层，但在油气藏能量更高的情况下则有可能被穿透，不能作盖层。从这一点出发也可说盖层的毛细管压力能够抗住穿越它的流体的置换力，贯穿力和渗透力。,第五节 盖层的类型及其封盖机制,二、盖层岩性,1、页岩、泥岩：与碎屑岩储集层互层共生,2、盐岩（salt rock）、石膏（gypsum）、硬石膏（anhydrite）：多在碳酸盐岩剖面,3、致密灰岩、泥灰岩：碳酸盐岩剖面,据克莱姆（1977年）统计，世界上334个大油气田的盖层为：,页岩、泥岩 占65%,盐岩、石膏 占33%,致密灰岩 占2%,三.盖层分类,局部：含油气盆地愉局部隆起上,按分布规模,区域：含油气盆地全区覆盖,相对均质盖层（其它岩性夹层25）,按成分,不均质盖层（其它岩性夹层25）,陆源成因：含泥质、粉砂质盖层,化学成因：含岩盐、石膏硬石膏,按成因 冰冻成因：含冰冻砂、粉砂,混合成因：灰泥、膏盐、灰盐、膏灰、,泥冰,第五节 盖层的类型及其封盖机制,第五节 盖层的类型及其封盖机制,1.泥质（页）岩类盖层,特点：分布广、数量多、最常见，几乎产于各种沉积环境中。,影响该类盖层的因素：,泥岩中膨胀性矿物（尤其是蒙脱石）越多，盖层质量就越好，遮挡力越强，对保存油气藏所需的厚度越小。反之，则要很大厚度来补偿。,泥质盖层与其粒度组分有密切关系。,一般说来，分散性（粉碎程度）越高，其渗透率就越低，因此，遮挡能力就越强。,含砂质、粉砂质等杂质会大大降低泥质盖层的遮挡能力,矿物成份：蒙脱石吸收容量大，因此遮挡力强；交换络合物中Na,+,高的其膨胀性、塑性、吸水性增大，毛管压力和渗透性降低。,第五节 盖层的类型及其封盖机制,2.岩盐、石膏（硬石膏）类盖层,该类盖层是高质量的盖层，可遮挡高压气藏。它们所遮挡的油气藏的充填程度最为饱满（常达80100）油气藏高度大。含盐岩层随深度增大塑性增大，由于“流动效应”，它们能愈合裂缝、断裂，使油气不致流失。,单独由石膏（特别是硬石膏）组成的盖层，其遮挡能力不如盐岩。石膏与岩盐塑性是硬石膏的三倍，所以由硬石膏组成的盖层的油气藏油气柱高度不大，油气充满系数小。只有石膏与岩盐结合或成互层，才能大幅度提高遮挡能力,。,第五节 盖层的类型及其封盖机制,3.碳酸盐类盖层,通常是指碳酸盐岩占半数至纯由碳酸盐岩组成的一些非渗透性岩石，如泥质石灰岩、硫酸盐化灰岩、石灰岩等。,4.砂岩盖层,：,致密砂岩或饱含水砂岩,。,5.冰冻成因盖层,：,见于永久冻土,带。,盖层遮挡能力排序：,岩盐含盐的混合岩类泥（页）岩石膏（硬石膏稍次）砂质泥岩泥灰岩泥质灰岩及硫酸盐化石灰岩石灰岩含少量泥质）泥质粉砂致密砂岩冰冻岩。,第五节 盖层的类型及其封盖机制,四、盖层封隔性与厚度的关系,依诺泽姆采夫研究了古比雪夫地区C油藏之上厚薄不等的盖层对石油的影响。,（1）.石油密度随盖层厚度增加而减小。但只说明25M不足以保护，厚度达一定值之后，密度再不增大，说明油藏已得到充分保护。,（2）.溶解气组分变化,25M内甲烷含量随厚度减小而增大，线性关系。25M时不再影响。,（3）.重烃随厚度上升而上升，到25M时不变。,说明，25M是理想厚度，但是并不是所有地区都应具有25M的理想厚度才能作盖层。,如：松辽（泥岩）：20m；高木顶气田：10 m（石膏）,第五节 盖层的类型及其封盖机制,库晓夫斯卡亚气田的阿普第阶泥岩厚18M，气藏高度为193M，每米厚保住了10M高的气藏，推论：5-10M泥岩盖层可挡住50-60M高的气藏。,若把盖层下限降至5-6M，则油气勘探领域将大大扩大，具很大实际意义。,结论：厚度不是决定因素。厚度与油气藏高度无对比关系。,一般认为，盖层厚度与封闭能力之间，没有绝对关系。涅斯捷洛夫对盖层的厚度问题进行了实验和理论计算后指出，只要有1米厚的粘土层作盖层，就能起到封闭油气的作用。如果再加上时间因素，也只需要几米厚就足够了。,列别托对西高加索区下白垩统油层的盖层进行了统计和分析，认为埋深在1200-3000米范围内，5-10米厚的泥岩可封闭。,以上是对泥岩而言，对化学岩却无人涉足。,第五节 盖层的类型及其封盖机制,五、盖层遮挡能力与深度的关系,盖层遮挡性能除与岩性、厚度有密切关系外，还与埋藏深度有关。影响因素有：,（1）、岩石孔隙增加，岩石的压缩作用增强岩石密度增大，体积缩小，孔隙管道结构发生变化，孔隙管道截面积变小，增强了盖层遮挡能力。,当深度不大，约1000M时，泥质盖层中粉砂质含量的多寡对其影响较大。含量上升，遮挡下降。,当深度达3000M或更深时，压实作用强烈，导致孔隙度大大减小，使泥质粉砂岩与粉砂质泥岩的遮挡能力变得很相近。,第五节 盖层的类型及其封盖机制,（2）高温高压,泥岩在高温高压下发生压缩、脱水作用，变成硬泥岩（泥板岩），其塑性降低，岩性变脆，并出现裂隙。若裂隙不是孤立的，则会显著降低泥岩的遮挡能力。E.M.乌斯（苏.高加索天研所)认为:泥岩在后成作用的早期是流体挡板，进入深处（4000-6000M）后会开裂变成渗透层。,对西西伯利亚中生界剖面的研究，泥质盖层在15002500M深度性能最佳。,第五节 盖层的类型及其封盖机制,六、盖层封闭油气层机理,1、毛管压力封闭,（1）岩性致密，无裂缝，毛管阻力 浮力；,（2）排驱压力Pd极高，封存压力大，,能遮挡游离状态的烃,。,（3）,对于石油比天然气更重要，所以气易溶于水,（4）在泥岩压实阶段的晚期更为重要,第五节 盖层的类型及其封盖机制,2、异常高压封闭,巨厚泥岩层在压实过程中，水不能顺利排出，造成泥岩中部滞留水形成异常高压（欠压实,undercompaction,结果），形成巨大的孔隙流体压力可以封闭油气。,可以封闭任何相态的烃类,对天然气的封闭作用比对石油更重要,在泥岩压实阶段的中期更重要,3、烃浓度封闭,具有一定生烃能力的地层，以较高的烃浓度阻止下伏油气向上扩散运移。,第五节 盖层的类型及其封盖机制,七、影响盖层封闭性的因素,1、岩性：泥质含量增加会降低岩石的渗透率。,2、韧性：岩盐硬石膏富含有机质页岩页岩粉砂质页岩钙质页岩等,3、厚度,4、连续性,第五节 盖层的类型及其封盖机制,1、,评价盖层遮挡能力的一些常用参数指标,（1）,厚度：泥岩厚25m为理想厚度,在某些情况下（P,K,值较高、Na,+,含量高、膨胀性矿物含量高，裂隙少时）56M厚的泥岩也可成为工业油气藏的盖层。,对于石膏、硬石膏层、某些油区资料20M厚才可靠。,（2）贯穿压力（P贯）与贯穿压差（贯）,贯气体贯穿饱和煤油的岩石所需压力。,盖层贯穿时其上、下之压力差。,这两个数值越大，盖层遮挡能力越强。,（3）渗透率K,对于储层，一般小于1md就不再分析具体数值了。而对于盖层，其渗透率精度则要求达到10,-6,md，数值越小，说明遮挡能力越强。一般大于0.01md的岩石就被认为无遮挡能力，不能作盖层,。,（4）遮挡系数 1/K,K的倒数1/K，因为K太小（0.10.001md）使用不方便，1/K则为整数，数值越大，遮挡越强。,八、盖层的分类评价,第五节 盖层的类型及其封盖机制,（5）孔隙管道的直径(d),可根据N.N.涅斯切罗夫公式来估算，由一定粒级的均匀颗粒组成的孔隙管道直径：,式中：n泥质颗粒面积,m孔隙度,d孔隙管道的平均直径,一般说来，d越小，盖层遮挡能力就越强。,第五节 盖层的类型及其封盖机制,（6）泥岩中膨胀性矿物的含量,蒙脱石含量越高，遮挡能力越强，对盖层厚度的要求相应可以降低。,（7）泥质盖层的砂质、粉砂质,百分含量及泥质系数呈夹层或杂质形式出现于泥质盖层中的砂、粉砂含量越高，遮挡力越差。泥质系数-泥岩总厚度/盖层总厚度。系数越大，遮挡能力越强。,（8）盖层中交换Na,+,含量,Na,+,含量高，则膨胀性、吸水性、塑性都好，遮挡能力强（此指标尚有争议）,。,（9）盖层的分散度,分散度（粉碎程度）越高，其渗透率就越小。,（10）盖层岩石塑性,：塑性大，盖层好。,（11）孔隙毛细压力,（P,K,）,P,K,越大，遮挡越强。,盖层毛细压力储层毛细压力油藏能量，则油藏就能保存下来。,第五节 盖层的类型及其封盖机制,2、盖层的分类评价,（,1）.A.A.哈宁的盖层分类评价,哈宁根据实验数据编制了一个泥质岩评价表。这是对盖层所作的首次划分尝试。,分类依据：孔隙直径、渗滤性质、气体贯穿压力。,存在问题：用煤油饱和岩样与地层条件根本不同。地层条件下作为盖层的泥岩虽然与油气直接接触，但盖层中通常含有水，这种水处于毛管中，是难以置换出来的。,第五节 盖层的类型及其封盖机制,泥岩遮挡能力评价表（哈宁）,组,气体绝对渗透率,(MD),通过饱和煤油岩石的气体,贯穿压力(Kg/cm,2,),遮挡能力,A,10,-6,120,非常高,B,10,-5,80,高,C,10,-4,55,中,D,10,-3,30,偏低,E,10,-2,5,低,F,10,-1,0.01,无遮挡能力,此外，有些研究学者认为哈宁的评价表划分过细。A、B两类泥质盖层在饱和水的情况下，其气体贯穿压差过大，在自然条件下实际上碰不到；E类和F类的渗透率为0.010.1mD，对泥岩不典型，是致密砂岩和粉砂岩常有的渗透率值。,第五节 盖层的类型及其封盖机制,2、R.A皮利普建议的岩石遮挡能力评价表,类,气体绝对渗透率,(MD),遮挡系数(1/K),通过饱和水岩石的气体贯穿压力差,P(Kg/c,2,),遮挡能力,10,-5,10,5,400,高,10,-5,-10,-3,10,5,-10,3,150-400,中,10,-3,10,3,150,低,第五节 盖层的类型及其封盖机制,九、生储盖组合,1概念,剖面上紧密相邻的包括生油层、储集层、盖层的有规律的组合，称,生储盖组合,。,2基本类型,（1）正常式：下生、中储、上盖（我国多数油田）,（2）侧变式：生储同层，低生侧储上盖（克拉玛依乌尔禾系）,（3）顶生式：顶生底储、生盖同层（任丘）,（,4,）自生自储自盖式（川南二迭系石灰岩的某些气藏）,