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第三章-储集层和盖层复习

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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he of he of 能使流体储存并在其中渗滤的岩石 ( 层 ) 称为储集岩 ( 层 ) 。储集层是构成油气藏的基本要素之一 。储集层的研究在石油地质学中占有十分重要的地位 。孔隙性 (与渗透性 (储集层最基本和最重要的两个特性储集层是连接油气田勘探与开发的纽带in 四川盆地罗家寨构造飞仙关组碳酸盐岩)2. 管形孔隙直径大于 流体可在重力作用下自由流动。岩石中的大裂缝、溶洞及未胶结的或胶结疏松的砂岩的孔隙大多属于此类。2 管形孔隙直径介于 缝宽度介于 由于毛细管力的作用,流体不能自由流动。只有在外力大于毛细管阻力的情况下,液体才能在其中流动。微裂缝和一般砂岩的孔隙多属此类。3) 管形孔隙直径小于 裂缝宽度小于 由于流体与周围介质分子之间的引力很大,在地层条件下一般不能沿微毛细管孔隙移动。泥页岩中的孔隙一般属于此类型。Φ) 岩石中全部孔隙体积和岩石总体积 。 Φe )岩石中参与渗流的连通孔隙总体积与岩石总体积的比值 。 Φf )指在一定压差下 , 流体可以在其中流动的孔隙体积与岩石总体积的比值 。3. 岩石允许流体通过其连通孔隙的性质 。 渗透性决定了油气在其中渗滤的难易程度 , 是评价储层产能的主要参数之一 。 岩石渗透性的好坏用渗透率来表示 。 渗透率是一个具有方向性的向量 , 从不同方向测得的岩石渗透率是不同的 。 岩石与流体之间不发生任何物理 在一定压差作用下 , 流体呈水平线性稳定流动状态时所测得的岩石对流体的渗透率 , 称为该岩石的绝对渗透率 。大量实验研究表明 , 当单相流体通过多孔介质沿孔隙通道呈层状流动时 , 遵循直线渗滤定律 , 享利 ·达西 ( 1856) 首先建立了这一定律 , 其简单表达式如下:式中比例系数 ΔР为岩样两端的压差; μ 为液体的粘度; 分别为岩样的横截面积和长度。粘度为 1厘泊的均质液体,在压力差为 1个大气压下,通过横截面积为 1平方厘米,长度为 1厘米的孔隙介质,液体流量为 1立方厘米 /秒时,这种孔隙介质的渗透率就是1达西( D)。 由于用达西作为含油气层岩石渗透率的单位有时太大,故一般取其千分之一作单位,称为毫达西( 1D=10 指储集层中有多相流体共存时 , 岩石对其中每一单相流体的渗透率 。 油 、 油 气 甚至三相 ( 油水 ) 同时存在时 。 各相流体之间存在着互相干扰和影响 , 因而岩石对其中每一相流体的渗流作用 , 与单相流体饱和时的渗流作用有很大区别 。 岩石对某一相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率之比值 。、 、 由于岩石中有多相流体渗流时 , 必然会相互影响和干扰 , 因此 , 岩石的有效渗透率总是小于绝对渗透率 。油水油水饱和度与相对渗透率的关系曲线相对渗透率0 30 40 50 60 70 80 10090含水饱和度 %影响它们的因素很多 。 岩石的渗透率除受孔隙度的影响外, 还受孔道截面大小 、 形状 、 连通性以及流体性能的影响 。例如 , 粘土岩的绝对孔隙度可以很大 ( 30 , 但其渗透率却可以很低;裂缝发育的致密灰岩虽然其绝对孔隙度较低, 但它却可以有很高的渗透率 , 以致常成为高产油气层 。大量实际资料表明:有效孔隙度与渗透率的关系更为密切 。 1967, 转引自潘钟祥, 1986)φ(%)5050005001001000100000 5 10 15 20 25 30 0 5 15 2510 20 30上石炭统砂岩道格统 道的大小和分布 , 以及 孔隙与喉道的几何形态 。孔隙结构 是影响储集岩的储集能力和渗透特征的主要因素 。孔隙结构代表了岩石的微观物理性质 。测定岩石孔隙结构的方法很多 , 有压汞法 、 孔隙铸体法 、 半渗透隔板法 、 离心机法 、 蒸气压力法等等 。δ驱(替)压力( 喉半径集中范围与百分含量饱和度中值压力( 小非饱和孔隙体积百分数( 孔喉越粗,分选性越好,其孔隙结构越好一般将小于 )压力越低,孔喉半径越大,分选性越好,束缚水孔隙度越低,则说明岩石的孔隙结构好,有利于油气的储存和渗滤 ;反之,孔隙结构则差,不利于油气渗滤。5. of 实际上就是研究储层的各向异性 。定性定量地描述储层特征及其空间变化规律 , 为油藏模拟研究提供精确的地质模型 。 储层非均质性的研究对油气田勘探和开发具有指导作用 , 尤其是对弄清油气水的运动与分布规律 , 提高油田采收率 、 开发方案调整 、 剩余油分布等有重要的意义 。to ①微观非均质性;②基本岩性物性非均质性;③层内非均质性;④ 层间非均质性;⑤ 平面非均质性 。二 to 造作用粒间孔隙 溶蚀孔隙裂缝孔隙储集物性1、 on 水动力强度 、 地形 、 物源 、 气候等沉积环境对储层类型起决定性作用 。碎屑岩是机械沉积 , 强调 矿物成分 、 岩石 结构 、 粒度 、 分选 、 磨圆 、 填集的杂基含量 等方面 对储层物性的影响 。碳酸盐岩是化学岩更强调 沉积条件 。on 实及压溶作用、胶结作用、重结晶作用、白云石化作用、溶解作用、方解石化作用、硅化作用、硫酸盐化作用 等。• 碎屑岩 强调 压实、胶结、压溶、溶解、次生加大作用等• 碳酸盐岩更强调 白云石化、溶解、重结晶作用 等3、 更重要的是油气渗滤的重要通道 ,不同类型的裂缝其成因不同 。根据成因可将裂缝划分为 构造裂缝 和 非构造裂缝 两类 。对储层物性有重要影响的主要是构造缝 。构造裂缝受构造因素控制 , 构造因素包括 构造作用力的强弱 、 性质 、 受力次数 、 变形环境 和 变形阶段 等 。三 、 集层的层位 、 厚度 、 类型 、 形态 、 分布 、内部结构和储集物性的变化规律控制着地下油气藏的类型 、 分布和生产能力 。储集层研究在油气勘探和开发工作中具有十分重要的意义 。000 750后飞仙关组不连续中强振幅相区: 1500后飞仙关组连续强振幅相区: 3750二维地震 800600探井 6口研究测礁体海 槽34#/2, 白色溶孔云岩中的缝洞系统。( 6#/2( 59),溶孔云岩,云化彻底,孔隙发育,呈炭渣状。( 124~ 心+ 6心 2筒,进尺 长 要为溶孔云岩。 14#/2, 孔云岩,云化彻底,孔隙发育,局部呈炭渣状、蜂窝状。( 5984米,细晶云岩中的晶间溶孔,晶间孔中可见沥青充填。单偏光。5985米;鲕粒,粒间世代胶结物,晶间孔充填沥青。单偏光。5999米,白云石晶间溶孔,晶间孔充填沥青。单偏光。见鲕粒和白云石晶间溶孔19#/2, 粒云岩,晶间孔,晶间溶孔发育,沥青充填。(-)( 1054#/1, 粒云岩,晶间孔,晶间溶孔、溶洞发育,沥青充填。(-)( 22#/2, 粒云岩,晶间孔,晶间溶孔育,沥青充填。(-)( 39#/1, 粒云岩,晶间孔,晶间溶孔育,沥青充填,见生屑幻影。(-)( 储层在 2类储层厚 3类储层 性分析 45个,孔隙度 渗透率 品编 号井 深m 岩 性岩 石密 度g/体渗透率均值1 质云岩 孔云岩 孔云岩 孔云岩 孔云岩 孔云岩 孔云岩 孔云岩 质云岩 0 质云岩 1 质云岩 2 质云岩 3 屑灰质云岩 4 屑灰质云岩 5 云质灰岩 6 云质灰岩 7 质白云岩 8 质白云岩 9 屑云岩 0 粒溶孔云岩 1 粒溶孔云岩 2 粒溶孔云岩 3 粒溶孔云岩 4 粒溶孔云岩 5 粒溶孔云岩 6118~ 尺 长 2类储层厚 类储层 隙度 渗透率 岗2 井岩心储层分布直方图012345678Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类(m)现非均质性。孔隙度(%)渗透率( 号 顶深( m) 底深( m)单层有效厚( m)孔隙度( %) 渗透率( 水饱和度( %) 解释结论飞仙关1 5954 5959 层2 967 层3 5982 层4 003 水层5 6004 层6 层加权平均 兴1 136 18 层2 6136 水层3 6158 气水层4 6169 气水层5 气水层6 层7 0 层加权平均 段储层,有效储层厚 均孔隙度 有 3个气层 个气水层 2个水层 兴组 7段储层,有效储层厚 均孔隙度 顶部 1个气层 18m, 1个气水层 9m, 3个含气水层 2个水层 10m;隙度 渗透率 含水饱和度 累计厚度Ⅰ 类储层(Φ≥ 类储层(Φ≥ 类储层(Φ≥ 0厚度加权(Φ≥ 隙度 渗透率 含水饱和度 累计厚度Ⅰ 类储层(Φ≥ 类储层(Φ≥ 类储层(Φ≥ ≥ 兴组储层分类统计表飞仙关储层底龙岗20 15058005850590059506000605061006150620062506300635064002 2000002 390 4020 2000000 150龙岗10 150585059005950600060506100615062006250630063506400645020 390 402 2000002 200000龙岗30 1502 20000020 402 30 15055505600565057005750580058505900595060006050610061502 200000龙岗20 15058005850590059506000605061006150620062506300635064002 2000002 390 4020 2000000 150龙岗10 150585059005950600060506100615062006250630063506400645020 390 402 2000002 200000龙岗30 1502 20000020 402 30 15055505600565057005750580058505900595060006050610061502 200000龙岗20 15058005850590059506000605061006150620062506300635064002 2000002 390 4020 2000000 150龙岗10 150585059005950600060506100615062006250630063506400645020 390 402 2000002 200000龙岗30 1502 20000020 402 30 15055505600565057005750580058505900595060006050610061502 200000飞仙关长兴832、 3井地层、储层海拔对比§ 5 能够阻止储集层中的烃类流体向上逸散的岩层 。盖层的好坏及分布 , 直接影响着油气在储集层中的聚集和保存 , 决定了含油气系统的有效范围 , 是含油气系统重要组成部分 。按照产状和作用可将盖层分为 3类 ( 据陈荣书 , 1994) :定覆盖在油气田上方的区域性非渗透岩层 。 区域盖层可以遍布凹陷或盆地的大部分地区 , 具有厚度大 、 分布面积广 、 横向稳定性好等特点 。 区域盖层一般与圈闭储集层不直接接触 , 它的作用是将油气运移限制在一定的地层单元内 , 对盆地或地区的油气聚集起着十分重要的作用 , 在很大程度上决定着盆地的含油气丰度与油气性质 。接位于圈闭储集层上面的非渗透岩层 。 它对圈闭中的油气起着直接的封盖作用 。 圈闭盖层又称局部盖层 ,简称盖层 。在于圈闭内 , 对油气有封隔作用的非渗透岩层 。 它影响着油气藏中的油气以及压力的分布规律 。按岩性特征盖层可分为 泥页岩类 、 蒸发岩类和致密灰岩 3种 。 常见盖层的岩石类型有 泥岩 、 页岩 、 石膏和硬石膏 、 盐岩 、 含膏或含盐的软泥岩与泥岩 、 泥灰岩和泥质灰岩 、 泥质细粉砂岩 以及 致密灰岩 等 。 在特殊情况下致密砂岩和粉砂岩也可作为盖层 。 但就整体而言 , 泥页岩和蒸发岩类盖层最为重要 。 泥 、 页岩盖层常与碎屑岩储集层相伴生 , 盐岩 、 石膏等蒸发岩类盖层则多发育在碳酸盐岩剖面中 。据克莱姆 ( 1977) 对世界上 334个大油气田的统计表明 , 以泥页岩类为盖层的占 65%( 储量 ) ,以蒸发岩为盖层的占 33%, 盖层为致密灰岩的仅占 2%。我国绝大多数油气田的盖层为泥页岩 。 如松辽盆地大庆油田的萨尔图 、 葡萄花 、 高台子油层的盖层;吐 温吉桑油气田的盖层都是泥页岩 。 其次是蒸发岩 , 如川南三叠系以碳酸盐岩为产层的气田 , 盖层是石膏层 。从 排驱压力 的观点出发,盖层和储集层之间并不存在确定的界限,只要两者的孔径存在一定的差别,足以封闭一定高度的烃柱,就可以起盖层作用。二 、 of 过去曾单纯地认为盖层之所以具有封隔性 , 是由于盖层岩性致密 、 无裂缝 、 渗透性差所致 。 现在从盖层的微观性质研究发现: 盖层能封隔油气的重要原因之一是盖层具有较高的排驱压力 。 目前已公认盖层的封闭机理有物性封闭 、 超压封闭及烃浓度封闭 (张厚福 , 1998) , 但以物性封闭最为常见 。1. 盖层的物性封闭实际上是通过盖层的毛细管压力 ( 或排驱压力 ) 来封闭的 。 地下的岩石大多是被水润湿的 , 作为盖层的岩石又大多是岩性致密 ,颗粒极细 , 孔喉半径很小 , 渗透性很差的岩石 。 油气要通过盖层进行运移 , 必须首先排驱其中的水 , 才能进入其中 。 若驱使油气运移的动力未达到进入盖层的排驱压力 , 则油气就被封隔于盖层之下 。• 岩石排驱压力的大小与岩石的孔径及流体的性质有密切关系。岩石孔喉半径越大,排驱压力越小;反之,排驱压力就越大。一般泥页岩、蒸发岩、致密灰岩的孔喉半径小,因此具有较高的排驱压力。• 排驱压力的大小还与流体的性质有关,在亲水岩石中,油水界面张力小于气水界面张力,所以在孔喉半径相同的情况下, 石油比天然气更易排驱岩石中所含的水 。单从这个角度来讲,油藏对盖层的要求似乎比气藏更严格。但应该注意到,由于气水之间的密度差远远大于油水之间的密度差,在油柱与气柱高度相同的情况下,水对气的净浮力远远大于对油的净浮力,加之天然气分子直径较小,扩散能力比石油强,因此,实际上 气藏对盖层的要求比油藏更为严格。2. 轻的沉积盆地中分布十分广泛 , 它主要与快速沉积的厚层泥质岩有关 。随着埋深的增加 , 泥岩中的流体被排出 , 岩石孔隙度变小 , 岩石变得致密 。 但若在压实过程中流体不能有效地排出 ,泥岩处于 “ 欠压实 ” 状态 , 泥岩中的流体部分地承受上覆岩层的压力 , 这样泥岩中流体压力就超过正常的静水压力 , 从而形成异常高压 ( 超压 ) 。 正是因为泥岩中这种超压的存在使其下伏油气层中的油气不能向上逸散 , 形成盖层的超压封闭 。此外 , 还有盖层的 自封闭 及 烃浓度封闭 等 , 由于研究还不深入 , 这里不作进一步论述 。三 、 自七十年代以来 , 特别是对天然气藏的深入研究表明 , 盖层对油 、 气藏的形成是一个很重要的因素 , 才逐渐开展盖层的定量评价研究 , 目前正处于由定性评价向定量评价转变的阶段 。 盖层评价的参数主要有以下几个方面 :(1) 因为孔隙大小既是影响排驱压力的重要参数 , 也是制约石油及天然气扩散的重要参数 。涅斯捷洛夫 ( Не с т е л о в , 1975) 根据盖层孔径的大小 , 把盖层分为三个等级:① 岩石孔径小于 5× 10 可作油层或气层的盖层; ② 岩石孔径在 5× 1010 只能作油层的盖层 , 不能作为气层的盖层;③ 岩石孔径大于 2× 10 油气均可逸散 , 一般不能作为盖层 。泥质岩和泥质、细砂岩封盖能力评价等级表(据王少昌等, 1987简化;转引自陈荣书, 1994)等级封闭能力绝对 (空气 )渗透率( μ 排驱压力(巴) 主要岩性空气煤油 水Ⅰ 最好100170~90750380~200泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、Ⅱ 较好 107 同 上Ⅲ 一般 106 12 100 泥质粉、细砂岩Ⅳ 差 101 0 泥质细砂岩(2) 据实验室测定的数据对泥质类盖层封闭能力的评价分级如表 :(3) 即盖层厚度是否存在可以定量确定的下限? 大量事实表明 , 这与盖层岩性 、 孔隙结构 、 破裂情况及横向稳定性有密切关系 。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:油气通过 1米厚的粘土盖层所需油藏压力差达 120× 101325约 120, 因此 , 从理论上推算只要 1米厚的粘土层就足已能起到封闭油气的作用 。 如果考虑地质时间漫长 , 也只需几米厚就足够了 。据松辽盆地的经验,泥岩厚度小于 20米者,一般不能作为盖层;而川南三叠系气藏的石膏盖层厚度一般仅 20米左右,在长垣坝和高木顶两个气田,6此可见, 厚度对盖层的封隔作用不是主要的 , 起主导作用的是排驱压力的大小和裂缝(特别是开启裂缝)的发育程度 。当岩层的排驱压力足够大,又无开启裂缝,即使其厚度不大也可成为良好的盖层。(4) 其压实程度增高, 孔隙度 、 渗透率随之减小 , 排驱压力增大 , 其封闭性能也不断增高 。在埋深一定阶段时 , 蒙脱石向伊利石转化 , 析出大量的层间水或结晶水 。 在厚层泥岩的顶 、 底与砂岩相邻的部分 , 首先被压实排出孔隙水 , 形成致密带 , 使其中间的泥岩具有较高的孔隙流体异常压力 , 此时泥岩的封闭程度最高 , 封闭能力最强 。随着埋深的进一步增加 , 泥岩在较高的温度 、压力作用下 , 脱水明显 , 岩性变脆 , 可塑性降低 ,易于产生裂缝 , 这在很大程度上可能降低泥岩的封闭能力 。据 Пр о з о р о в и ч等研究认为: 泥岩在1500000泥石 储集层和盖层的一个有规律的组合 , 称为一个生储盖组合 。 在任何一个地区 , 正确划分生储盖组合 , 对于预测可能的油气藏类型 , 指出有利的勘探地区具有重要的意义 。根据生油层 , 储集层和盖层三者在时间上和空间上的相互配置关系 , 可将生储盖组合划分为 四 种类型 。 生 、 储 、 盖层表现为由下而上的正常分布关系 , 即 生油层位于组合下部 , 储集层位于中部 , 盖层位于上部的组合形式 。 在正常式生储盖组合中油气从生油岩向储集层运移以垂向运移为主 。 岩相在空间上的变化而导致生 、 储 、 盖层在横向上发生变化而形成的组合形式 。 这种组合多发育在 坳陷内生油凹陷向边缘斜坡过渡带或隆起的斜坡上 。 以生油层 、 储集层同属一层为主要特征 , 油气以横向的同层运移为主 。 而储集层位于其下的组合类型 。 储集层和盖层都属同一地层的组合类型 。of 根据生油层与储集层的时代关系 ,还可划分出 新生古储 、 古生新储 和 自生自储 三种型式 。新生古储是指较新地层中生成的油气储集在相对较老的地层中 。 古生新储是指较老地层中生成的油气运移到较新地层中聚集 。 而自生自储是指生油层与储集层都属于同一层位 。 以上三种组合型式的盖层都比储集层新 。
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