第三章 储集层和盖层

(Chapter3 reservoir bed and cap formation)

学时：6 学时

基本内容：

① 储集层的物性参数及常规的研究方法。

② 碎屑岩储集层的储集空间类型及影响储集特征的因素、分布特征。

③ 碳酸盐岩储集层的空间类型及影响储集特征的因素、分布特征。

④ 盖层的类型及封闭机理。

教学重点与难点：碎屑岩和碳酸盐岩储集层的储集空间类型及影响储集特征的因素。

教学内容提要：

第一节 储集层的物性参数

储集层：凡具有一定的连通孔隙，能使液体储存，并在其中渗滤的岩层，称为储集层。储集层中储集了油气称含油气层。投入开采后称产层。

一、储集层的孔隙性

绝对孔隙度：岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积的比值。

                  P_t=V_p/V_t*100%

有效孔隙度：指彼此连通的，且在一般压力条件下，可以允许液化在其中流动的超毛细管孔隙和毛细管孔隙体积之和与岩石总体积的比值。

           P_e=V_e/V_t*100%    

二、储集层的渗透性

渗透性：指在一定的压差下，岩石允许流体通过其连通孔隙的性质。

达西定律：

  K：为岩石的渗透率，其大小与岩石本身的性质有关。

绝对渗透率：单相液体充满岩石孔隙，液体不与岩石发生任何物理化学反应，测得的渗透率称为绝对渗透率。

有效渗透率：储集层中有多相流体共存时，岩石对每一单相流体的渗透率称该相流体的有效渗透率。油气水分别用Ko、Kg、Kw表示。

相对渗透率：对每一相流体局部饱和时的有效渗透率与全部饱和时的绝对渗透率之比值，称为该相流体的相对渗透率。油气水分别表示为Ko/K、Kg/K、Kw/K。

三、储集层的孔隙结构

1. 概念

孔隙结构：指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布以及相互关系。

2. 研究方法

① 孔隙铸体薄片法：把岩石切片，孔隙注入红颜色的胶体，制成薄片，在镜下观察其孔隙及喉道的类型、形状、大小等特征。

② 扫描电镜：放大倍数增大。

③ 压汞曲线法

四、流体饱和度

流体饱和度：油、气、水在储集岩孔隙中的含量分别占总孔隙体积的百分数称为油、气、水的饱和度。

第二节 碎屑岩储集层

碎屑岩储集层的岩类包括：砾岩，含砾砂岩，中、粗砂岩，细砂岩及粉砂岩，其中物性最好的是中—细砂岩和粗粉砂岩。

一、碎屑岩储集层的孔隙类型

①粒间孔隙

②特大孔隙

③铸模孔隙

④组分内孔隙

⑤裂缝

二、影响碎屑岩储集层储集性的因素 （本节重点）

1．沉积作用是影响砂岩储层原生孔隙发育的因素

矿物成分：矿物的润湿性强和抗风化能力弱，其物性差。

岩石结构：包括大小、分选、磨圆、排列方式。当分选系数一定时，粒度越大，有效空隙度和渗透率越大；粒度一定时，分选好，孔渗增高 立方体排列，孔隙度最大，渗透率最高。

杂基含量：含量高，多为杂基支撑，孔隙结构差；以泥质、钙泥质胶结的岩石，物性好。

2．成岩后生作用是对砂岩储层原生孔隙的改造及次生孔隙形成的因素

压实作用结果使原生孔隙度降低；胶结作用使物性变差；溶解作用的结果，改善储层物性。

三、碎屑岩储集层的形成环境及分布（难点）

砂岩体：是指在一定的地质时期，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。

碎屑岩储集层多分布在陆相沉积环境，从剥蚀区开始的冲积扇环境到深湖中的浊积扇环境均有良好的储集砂体。

1．冲积扇砂砾岩体：孔隙结构中等，各亚相带的岩性特征有差别，因此其渗透性和储油潜能也有变化。以扇中的辫状河道砂砾岩体物性较好。

2．河流砂岩体：边滩砂岩体中部储油物性较好，向上、向两侧逐渐变差。河床砂砾岩体平面呈狭长不规则条带状，剖面上呈透镜状，顶平底凸，物性一般中部好，向顶、向两侧变差。

3．三角洲砂岩体：有三角洲平原的分流河道砂岩体，三角洲前缘的水下分流河道、河口砂坝、远砂坝，前三角洲的席状砂。以前缘带的砂坝砂岩体和前三角洲的席状砂岩体，分选好，粒度适中，为三角洲储集层最发育的相带。

4．湖泊砂岩体：集中于滨湖区和浅湖区，粒度适中，分选、磨圆好，胶结物多为泥质，浅湖区为泥质和钙质混合，相对来讲，浅湖区砂体物性优于滨湖区。

5．滨海砂岩体：有超覆和退覆砂岩体、滨海砂洲、走向谷砂岩体，滨海砂岩体，岩性以中、细砂为主，分选磨圆好，松散，物性好。

6．浊流砂岩体：由根部→前缘，由下部→上部，物性变好，前方和上部可构成良好的储集层。

7．风成砂岩体：由成份纯，圆度好，分选佳，胶结弱的砂粒组成，孔隙渗透性好，最有利的碎屑岩储集体。

第三节 碳酸盐岩储集层

一、碳酸盐岩储集层的孔隙类型

1. 原生孔隙：⑴粒间孔隙，包括遮蔽孔隙；⑵粒内孔隙：①生物体腔孔隙，②鲕内孔隙；⑶生物骨架孔隙；⑷生物钻孔孔隙；⑸鸟眼孔隙。

2. 次生孔隙：⑴晶间孔隙；⑵角砾孔隙；⑶溶蚀孔隙：①粒内溶孔或溶模孔，②粒间溶孔，③晶间溶孔，④岩溶溶孔洞；⑷裂缝：①构造裂缝，②非构造裂缝：成岩裂缝，风化裂缝，压溶裂缝。

在实际工作中，常把裂缝性碳酸盐岩储层的孔隙空间系统分为：

裂缝孔隙系统：油气渗流通道，是成为高产井的重要条件之一。

基块孔隙系统：是油气的主要储集空间，也是获得稳产的关键。

二、 碳酸盐岩储集层的类型

1. 孔隙型储集层（包括孔隙—裂缝性）

2. 溶蚀型储集层

3. 裂缝型储集层

4. 复合型储集层

三、影响碳酸盐岩储集层的因素及分布规律（本节重点）

1．影响孔隙型储集层发育的因素及分布规律

影响因素：沉积特征（沉积环境），即其孔隙度、渗透率大小与粒度、分选、磨圆、杂基含量以及造礁生物发育程度。

分布规律：分布在高能环境或有利生物礁形成的环境，能形成好的粒间—晶间孔隙。

   2．影响溶蚀型储集层发育的因素及分布规律

影响因素：⑴碳酸盐岩溶解度：与成分、结构有关。

⑵地下水的溶蚀能力：取决于地下水的PH值、CO₂含量、SO₄²含量、温度、压力。

分布规律：⑴ 受岩性因素控制：主要分布在厚层、质纯、粗结构的碳酸盐岩层段，特别是白云岩；⑵ 受地下水活动的控制：发育于富含CO₂的地下水活动地带，主要在古风化壳带（古岩溶带）；⑶ 受构造因素控制：在构造裂缝发育的部位，为溶蚀裂缝的主要分布区。

3．影响裂缝型储集层发育的因素及分布规律

影响因素：⑴ 岩性控制因素；⑵ 构造的控制作用；⑶ 地下水的控制作用。

分布规律：在质纯、脆性大，构造强烈的部位，以及地下水活跃的地区。

四、碳酸盐岩与碎屑岩储层的区别

1. 碳酸盐岩储集层储集空间的大小、形状变化很大，其原始孔隙度很大而最终孔隙度却较低。因易产生次生变化所决定。

2. 碳酸盐岩储集层储集空间的分布与岩石结构特征之间的关系变化很大。

以粒间孔等原生孔隙为主的碳酸盐岩储层其空间分布受岩石结构控制，而以次生孔隙为主的碳酸盐岩储层其储集空间分布与岩石结构特征无关系或关系不密切。

3. 碳酸盐岩储集层储集空间多样，且后生作用复杂。

构成孔、洞、缝复合的孔隙空间系统。

4. 碳酸盐岩储集层孔隙度与渗透率无明显关系。孔隙大小主要影响孔隙容积。

总之，碳酸盐岩储层的主要特点：储集空间发育具不均一性或突变性，也称各向异性。

第四节  其它岩类储集层（简介）

一、火山岩储集层

二、结晶岩储集层：

三、泥质岩储集层

第五节 盖层

一、盖层的概念

盖层：指在储集层的上方，能够阻止油气向上逸散的岩层。

常见的盖层： 石膏、盐岩 占33%

泥岩、页岩 占65%

致密灰岩 占2%

二、盖层的封闭机制

1. 盖层较致密：岩石孔径小，渗透性差。

2. 无或少开启裂缝：即使产生裂缝，由于其可朔性较好，也容易弥合成为闭合裂缝。

3. 盖层具较高的排替压力

排替压力：是指某一岩样中的润湿相流体被非润湿相流体开始排替所需的最低压力。

   4. 异常压力带阻止油气向上逸散而成为盖层

三、盖层的研究方法

① 气体吸附法：测定微孔隙结构特征。

② 压汞法

③ 盖层扩散系数的测定

④ 生储盖组合的研究

主要参考书或建议阅读的书籍:

1、柳广弟主编．石油地质学（第四版）——第二章．石油工业出版社．2009年3月．

2、张厚福主编．石油地质学（第三版）——第三章．石油工业出版社．1999年．

3、陈荣书主编．石油及天然气地质学——第三章．中国地质大学出版社．1994年．

4、潘钟祥主编．石油地质学——第四章．地质出版社．1986年．

5、冯增昭主编．沉积岩石学（下册）——第二十章、二十三章、二十四章．1993．石油工业出版社．

6、裘亦楠，薛叔浩等编著．油气储层评价技术．1997．石油工业出版社．