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2石油地质学 第2章储盖层

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石油 地质学 盖层
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储集层和盖层(集层和盖层是一对性质相反 ,功能相对 ,在油气运移和聚集中具有重要作用的要素储集层是渗透层•孔隙大,渗透能力强,起输送和储集油气作用盖层是致密层•致密少孔,渗透能力差,起限制和遮挡油气运移的作用储油气层盖层储油气层盖层第三章 储集层和盖层• 第一节 岩石的孔隙性和渗透性• 第二节 碎屑岩储集层• 第三节 碳酸盐岩储集层• 第四节 其它岩类储集层• 第五节 盖层• 岩石的孔渗性是表征岩石储集性能的基本参数第一节 岩石的孔隙性和渗透性孔隙性 反映地层储存流体的能力渗透性 反映流体在岩层内的流动能力一、孔隙性空隙 :岩石中未被固体物质充填的空间:包括狭义的 孔 隙、 洞 穴、裂 缝1. 孔隙类型孔隙溶蚀孔、洞构造裂缝2、孔隙的成因分类原生孔隙次生孔隙孔原生次生洞缝原生次生次生① 超毛细管孔隙: 孔隙直径 >缝宽度 >毛细管孔隙: 孔隙 :缝 :有毛细管力的影响,流体不能自由流动③ 微毛细管孔隙: 孔隙直径 2 多与表生淋滤作用有关缝( 原生、次生原生粒间孔隙铸模孔方解石胶结物被溶解,形成次生粒间溶孔平落二井须二段储层中的裂缝 溶蚀裂缝孔隙二、影响碎屑岩储层储集空间发育的主要因素1)沉积相的影响原生孔隙: 主要受沉积相的控制原生孔隙的破坏和次生孔隙形成: 主要受成岩作用的控制2)成岩作用的影响1、沉积相对储层储集物性的控制沉积储层类型 占探明储量百分比 冲积扇砂砾岩体 6% 河流砂体 ( 包括三角洲平原分流河道砂体 ) 46% 湖相三角洲砂体 42% 湖滩、湖坝砂体 1 . 5% 湖相浊积砂体 4 . 5% 我国不同沉积相的砂体探明储量比例沉积环境不仅决定储层孔隙度和渗透率的发育,而且决定储层厚度和储层的分布范围。沉积相是控制储集层孔隙发育和物性好坏最基本的因素(1)矿物成分(2)岩石结构: 颗粒大小、分选程度、磨圆度、排列方式沉积相对碎屑岩储层物性的影响因素:不同沉积相水动力条件、物源供给条件不同(3)杂基含量储集物性好 :三角洲、滨岸相较好: 扇三角洲,水下扇、重力流中等: 河流差: 冲积扇20孔隙度 (%)河流-冲积扇游动性滨浅湖三角洲分流河道、扇三角洲大型河流三角洲、滨浅湖沉积相ⅣⅢⅡⅠ储层类型松辽盆地白垩系储层类型及物性2.成岩后生作用对储集空间的影响成岩作用对碎屑岩储层储集空间的作用具有多重性,一些作用是导致孔渗性变差,而有些作用则能新生孔隙,形成次生孔隙。破坏或消灭砂岩孔隙的主要成岩后生作用:压实作用胶结作用溶解作用裂缝化作用新生孔隙的成岩后生作用( 1)压实作用颗粒间点接触为主 颗粒间线接触为主颗粒间凹凸接触为主 颗粒间缝合线接触Φ:孔隙度, %;Φ0:原始孔隙度, %;D:埋深, m;c:与压实速率、沉积物粒度等有关的常数。岩石的孔隙度随埋深的加大呈指数形式的下降埋藏越深,孔隙度和渗透率越小 急剧压实稳定压实压实影响小压实作用对孔隙的影响Φ= Φ0e 2)胶结作用① 岩性:质纯,杂基少、成分和结构成熟度高的砂岩影响大② 胶结物的含量③ 胶结物的成分:硅质和钙质胶结的砂岩孔渗性较差泥质胶结的砂岩孔渗性较好。丝状伊利石搭桥石英次生加大连晶方解石胶结方解石 石英( 3)溶解作用可以形成次生孔隙可发生于地层内环境近地表环境① 有机酸和二氧化碳酸性水的溶解作用有机酸来源于有机质生烃中成岩期晚成岩期碳酸盐岩矿物的分解② 表生淋滤作用古地表附近,大气淡水的溶解小结:影响碎屑岩储集空间发育的因素沉积相类型和砂体的成因成岩后生作用的类型及强弱碳酸盐岩油气田往往储量大,单井产能高。世界最大油田沙特阿拉伯的加瓦尔油田,产自碳酸盐岩,可采储量 界上的 8口万吨井都产自碳酸盐岩储层,我国任丘、四川盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地第三节 碳酸盐岩储集层石灰岩储集层白云岩储集层主要包括:一 、 碳酸盐岩储集空间类型原生孔隙 溶蚀孔隙 裂缝第三节 碳酸盐岩储集层有孔虫内的粒内孔隙鲕粒碳酸盐岩的粒间孔隙鲕粒铸模孔隙晶间溶孔古淋溶风化壳溶蚀孔洞网状构造缝一 、 碳酸盐岩储集空间类型① 孔隙型储集层② 溶蚀型储集层③ 裂缝型储集层④ 复合型储集层第三节 碳酸盐岩储集层碳酸盐岩储层按孔隙类型的分类1、沉积环境和岩石类型2、成岩后生作用3、裂缝化程度二、影响碳酸盐岩储集性能的主要因素1、岩石类型、沉积相的影响1)岩石类型鲕粒灰岩、生物碎屑灰岩、砂屑灰岩 粒间孔隙生物灰岩等 粒内孔隙生物礁灰岩 生物格架孔砂糖状白云岩等 晶间孔隙2)沉积环境滨浅海环境、台地、堤岛环境、局部隆起等高能环境有利2、成岩后生作用的影响碳酸盐岩成岩早、成岩快,隙减小)隙增加)粒增大,空隙变大)成次生石灰岩,空隙增加)空隙增大 )成次生孔隙)溶蚀作用与溶洞的形成1)溶蚀作用: 指地表水和地下水对可溶性岩石的破坏和改造过程。包括 溶解、淋滤和岩溶 作用溶解作用:地表水或地下水对碳酸盐岩的化学溶解淋滤作用:是可溶物质被溶解并伴有被溶物渗流而被带出的一种作用岩溶作用:岩溶作用是一系列地质作用的综合,如溶解、淋滤、侵蚀、崩塌、搬运等① 发生在表生环境,与大气淡水的渗流和潜流有关2)溶蚀孔洞发育特点地下水渗流带: 位于潜水面以上,以垂直渗流为主;形成垂直分布的孔洞为主,在地壳上升时期发育地下水潜流带: 位于潜水面以下,以水平潜流为主;形成水平管线状孔洞为主,在地壳稳定时期发育② 溶蚀孔洞的分布及其发育的多层性和多期性溶蚀孔洞发育带主要分布在不整合面以下,厚度可达 100个不整合面可以发育多期 (多层 )岩溶带③ 影响碳酸盐岩溶洞形成的因素碳酸盐岩的溶解度 •其成分的 正比)•其中所含粘土的数量(成反比)•颗粒大小。(颗粒小,溶解度低)地下水的溶解能力是由地下水的性质和运动状态决定的•水 条件容易溶解•地下水的温度地貌、气候和构造的影响决定于岩石本身的溶解度和地下水的溶解能力。•河谷和海、湖岸附近地区•温暖潮湿地区•不整合古风化壳地带•在 断层发育地区•易 产生构造裂缝的构造部位3. 裂缝发育程度裂缝是碳酸盐岩储层的重要储集空间( 1)裂缝的类型成岩裂缝、 压溶裂缝、 溶蚀裂缝等构造裂缝、( 2)构造裂缝发育的影响因素① 岩性的影响白云岩 → 白云质灰岩→ 石灰岩 → 泥灰岩 → 盐岩、石膏② 层厚的影响③ 局部构造因素的影响薄层比厚层裂缝发育地层具有最大曲率的地方 易形成裂缝轴部、端部、翼部、挠曲部位④ 断层附近裂缝发育小结:碳酸盐岩储集空间发育的影响因素岩石类型、沉积环境成岩作用的类型和强弱裂缝的发育程度一、岩浆岩储集层二、变质岩储集层三、泥质岩储集层第四节 其它岩类储集层一、岩浆岩储层包括火山喷发岩和岩浆侵入岩火山岩已经成为重要的油气勘探对象。国内较著名的火成岩油气藏有准噶尔盆地克拉玛依玄武岩油气藏,二连盆地阿北安山岩油气藏,渤海湾盆地辽河东部凹陷欧里坨子、黄沙坨粗面岩油气藏,黄骅坳陷风化店粗面英安岩油藏,济阳坳陷的商 741、罗151辉绿岩油气藏,四川盆地川西周公山玄武岩气藏等 数岩浆岩储层的形成与构造裂缝和风化溶蚀作用有关,松辽盆地徐家围子深层火山岩气田,探明储量上千亿方。徐家围子断陷2006年勘探成果图01.8 井气藏剖面图徐深 1徐深 6芳深 701火山岩的岩相类型与储集性能岩相类型侵出相喷溢相爆发相火山通道相外带亚相中带亚相内带亚相上部亚相中部亚相下部亚相热碎屑流亚相热基浪亚相空落亚相隐爆角砾岩亚相次火山岩亚相火山颈亚相火山 火山岩岩相面孔率统计表 相 亚相 孔隙组合类型 面孔率( % ) 孔隙( % ) 裂缝( % ) 空落亚相 火山碎屑岩的粒间孔、火山角砾岩的基质收缩缝、角砾内原有的孔隙类型及后期的构造裂缝 2. 63 0. 51 2. 12 热基浪亚相 粒间孔、斑晶溶蚀孔、基质内溶蚀孔及后期的构造裂缝 4. 53 1. 32 3. 21 爆发相 热碎屑流亚相 基质收缩缝、斑晶溶蚀孔 7. 01 6. 42 0. 59 上部亚相 原生气孔、杏仁体内孔、石泡空腔孔、斑晶溶蚀孔、基质内溶孔及后生的构造裂缝 12 9. 79 3. 12 中部亚相 流纹理层间孔隙和构造裂缝 4. 26 1. 72 2. 54 喷溢相 下部亚相 次生构造裂缝,另有少量的斑晶溶孔 4. 73 0. 48 4. 25 内带亚相 原生节理缝(珍珠结构、枕状结构的环带状或柱状节理缝)和珍珠岩球或珍珠岩枕之间的松散堆积物间的孔隙 15 10 4. 34 中带亚相 构造裂缝 3. 93 1. 38 2. 55 侵出相 外带亚相 基质收缩缝、变形流纹理层间孔隙、捕虏的角砾或岩块原有的内部孔隙及后期的构造裂缝 0. 95 0. 42 0. 53 火山颈亚相 火山碎屑岩的粒间孔、基质收缩缝及后期的构造裂缝 9. 14 0. 42 0. 53 次火山岩亚相 斑晶溶蚀孔及构造裂缝 0. 85 0. 41 0. 44 火山通道 相 隐爆角砾熔岩亚相 裂缝 14 0. 97 13 爆发相的热碎屑流亚相,喷溢相的上部亚相为储层较好的岩相,物性较好。平均孔隙度(%)基浪亚相爆发相/热碎屑流亚相喷溢相/上部亚相喷溢相/基浪亚相爆发相/热碎屑流亚相喷溢相/上部亚相喷溢相/质岩储层由 变质岩类 构成,并由其中的表生风化或构造破裂形成的 裂缝 作为主要的储集空间和渗滤通道的储集层。变质岩储层储集空间类型◆ 几乎无原生孔隙◆ 储集空间主要为 裂缝有的还有溶蚀孔、洞及微孔隙,但数量较少◆ 变质岩储层常发育于 不整合带和断裂带。分别为溶蚀和裂缝储层。质岩储层• 致密性脆的泥质岩(页岩、钙质泥岩、硅质泥岩),在构造应力作用下形成 裂缝;•也存在成岩过程的收缩缝如柴达木盆地第三系钙质泥岩裂缝性储层◆ 泥质岩中含石膏、盐岩,经地下水溶蚀形成溶孔、溶洞泥质岩储层化的原因火山岩、 侵入岩、变质岩等成为储层,多与溶蚀作用或构造裂缝化作用有关,多伴随于不整合面、断裂带附近分布。小结:其他岩类储集层第五节 盖层盖层:覆盖在储集层之上, 能够阻止油气向上运动的细粒、低渗岩层。盖层是油气藏形成的基本要素储油气层盖层储油气层盖层一个富油气盆地都要存在区域盖层海拉尔盆地悟乌尔逊盆地油气分布一 、 盖层的类型1.按岩性划分① 膏盐类盖层:石膏、硬石膏、盐岩② 泥质岩类盖层:泥岩、页岩;③ 碳酸盐岩类盖层:泥灰岩、泥质灰岩、纯的致密石灰岩④ 特殊盖层:固体水合物、沥青盖2.按分布范围划分① 区域性盖层:指遍布在盆地或拗陷大部分地区,厚度大、面积广且分布稳定的盖层。② 局部性盖层:指分布在盆地的某一部分,或某些局部构造范围的盖层3.按与油气藏位置的关系划分① 直接盖层:紧邻油气层之上的封闭性岩层② 上覆盖层:位于直接盖层之上的所有盖层二、盖层的微观封闭机理1. 毛细管力封闭2. 超压封闭3. 烃浓度封闭1、 毛细管力封闭 ( 论上,与厚度无关( 薄膜封堵 )盖层具有较大的毛细管阻力从而阻止了油气的向上运移。σ最常见的封闭类型封闭能力由储盖层之间的毛细管力差决定主要取决于盖层的致密性,因此,又称 物性封闭 c o  1)作用机理( 2)盖层封闭能力的评价参数: 排替压力排替压力:岩样中非润湿相流体 (油、气 )驱替润湿相流体 (水 )所需要的最小压力。根据排替压力对盖层进行分级:封闭性非常好 >22由于盖层具有高的烃浓度而阻挡或减缓了气藏烃类的扩散损失,这样的封闭作用称为烃浓度封闭天然气从盖层向储层(气藏)扩散,气藏中的天然气被封闭 —— 烃浓度封闭机理3.烃浓度封闭仅当盖层是气源岩时 ,才存在烃浓度封闭的可能三、盖层的封闭性宏观评价1.盖层的岩性页岩、泥岩: 65%泥岩、盐岩、石膏、硬石膏盖层的主要岩性:盐岩、石膏: 33%碳酸盐岩 : 2%2 .韧性盐岩 → 硬石膏 → 石膏 → 富含有机质的泥岩→ 泥岩 → 粉砂质页岩3. 厚度大厚度的盖层对封闭油气是有利的 :① 减小孔隙连通机会,增强封闭性能② 不易被小断层错断而形成连通的裂缝③ 易于形成超压4.盖层的连续性盖层的分布范围 :面积大形成有效封闭的可能性越大四 、 盖层封闭的相对性1) 封闭能力的相对性储盖层的相对差异2)封闭油气水的相对性不同机理封闭效果不同3)封闭性在微观与宏观的差异性不能以点代面整体封闭性 =观局部封闭性 }木桶效应 油气从最薄弱点逸散
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