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第五章 储层特征研究

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第五 特征 研究
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储层→圈闭要素之一、油气藏形成条件之一; 油气勘探、开发的目的层; 与油气储量、产量、产能相关。,储层研究:宏观→微观:几何形态、展布→孔隙结构静态→动态:岩性、相、成岩、孔隙特点→φ、K、So 变化定性→定量:描述→建立储层参数及其三维空间展布,第五章 油气储层,第一节 储层类型 一、按岩石类型分类,碎屑岩储层碳酸盐岩储层其它岩类储层,二、按储集空间储层分类,孔隙型孔缝型裂缝型,缝洞型孔缝洞复合型,三、按岩石物性的储层分类,第二节 储层非均质性研究,一、储集层非均质性的分类二、储层非均质性的研究内容和方法 ★★,储层非均质性:储层由于在形成过程中受沉积环境、成岩作用及构造作用的影响,在空间分布及内部各种属性上都存在的不均匀变化 ★★,一、储集层非均质性的分类,可根据非均质规模大小、成因和对流体的影响程度等来进行分类。目前,较为流行的分类方法基本上都是按规模、大小来分。,(一) Pettijohn分类(1973)(二) Weber分类(1986)(三) 裘亦楠的分类(1987,1989),Pettijohn储层非均质性分类,(一) Pettijohn分类(1973),层系规模 1~10km×100m 砂体规模 100m×10m层理系规模 1~10m2 纹层规模 10~100mm2孔隙规模 10~100μm2,-- Pettijohn对河流储层,按非均质性规模的大小,提出的五种规模储层非均质性:,Weber的储层非均质分类 (1986),Weber根据Pettijohn的思路,不仅考虑非均质性规模,同时考虑非均质性对流体渗流的影响,将储层的非均质性分为7类。,(二) Weber分类(1986),非均质性规模+对渗流影响,⑴ 封闭、半封闭、未封闭断层,是一种大规模的储层非均质属性,断裂的封闭程度对油区内大范围的流体渗流具有很大影响。 ● 断层若封闭(隔断两盘间流体的渗流)→起遮挡作用; ● 断层未封闭→ 则为一个大型的渗流通道。,⑵ 成因单元边界,⑶ 成因单元内渗透层 在成因单元内部,具不同渗透性的岩层在垂向上呈带状分布→因而导致储层在垂向上的非均质性。,河流相砂体,⑷ 成因单元内隔夹层 成因单元内,不同规模的夹层对流体渗流影响很大,→主要影响流体垂向渗流,也影响流体的水平渗流。,⑸ 纹层和交错层理 层理构造内部纹层方向具较大差异,这种差异对流体渗流有较大影响→从而影响注水开发后剩余油的分布。,⑹ 微观非均质性 --是最小规模的非均质性,即由于岩石结构和矿物特征差异导致的孔隙规模的储层非均质性。,⑺ 封闭、开启裂缝 储层中若存在裂缝,裂缝的封闭和开启性质亦可导致储层的非均质性。,(三)裘亦楠的分类 (油田部门),根据我国陆相储层特征(规模)及生产实际,裘亦楠提出了一套较完整且实用的分类方案(国内已普遍采用)。,储层平面上的非均质变化 砂体几何形态、连续性、连通性、平面孔、渗变化和非均质程度、砂体渗透率的方向性等。,(2)平面非均质性,,多个砂层之间的非均质变化,包括层系的旋回性、砂层间渗透率的非均质程度、隔层分布、特殊类型层的分布等。,(1)层间非均质性,,指单油层内部垂向上的非均质性 粒度韵律、渗透率韵律、层理构造渗透率各向差异程度、层内夹层的分布频率和大小,以及全层的水平渗透率与垂直渗透率的比值等。,主要指孔隙、颗粒、填隙物的非均质性, 孔隙、喉道大小及均匀程度,以及孔隙与喉道的配置关系和连通程度。,(4)微观(孔隙)非均质性,,(3)层内非均质性,,二、 层间非均质性,--含油层系中多个油层间的差异性。,多层合采情况下,层位越多、层间差异越大、单井产液量越高→层间干扰越严重 ● 高渗油层:水驱启动压力低,易水驱; ● 较低渗储层:水驱启动压力高,水驱弱甚至未水驱;,一、 层间非均质性,--含油层系中多个油层间的差异性。,--主要包括2个方面:层间隔层研究、层间差异研究,▲ 各种沉积环境的砂体在剖面分布的复杂性 ▲ 砂层间渗透率的非均质程度, 等等; ★★, ▲ 泥质岩类隔层的发育和分布规律--砂体的层间差异,1、分层系数 An --指一套层系内砂层的层数(以平均单井钻遇砂层数表示),nBi --某井的砂层层数n--统计井数,砂岩总厚度一定时,垂向砂层数越多,隔层越多,越易产生层间差异--分层系数越大,层间非均质性愈严重,(一)储层在纵向上分布的复杂程度,2、砂岩密度 Kn (砂岩厚度系数) --指垂向剖面中砂岩总厚度与地层总厚度之比。,(二)砂层间渗透率的非均质程度,Ki--层间某样品的渗透率值,i=l,2,…,n --层间所有样品渗透率的平均值 n—砂层总层数,1、层间渗透率变异系数(VK)所统计的若干数值相对于其平均值的分散程度和变化程度。 ★★,砂层沉积和成岩条件不同,各层渗透率差异,2、 层间渗透率突进系数(TK),最高渗砂层最大渗透率与各砂层平均渗透率的比值。,TK –层间渗透率突进系数Kmax—最大单层渗透率值,当TK<2时 为非均质程度弱当TK为2~3时 为非均质程度中等当TK>3时 为非均质程度强,● JK越大--渗透率的非均质性越强● JK越小--渗透率的非均质性越弱,3、层间渗透率级差(JK) --为砂层间最大渗透率与最小渗透率的比值。,油层渗透率垂向统计分布,A) 隔层研究意义:对研究上下油层的非连通性、划分 开发层系及在同一开发层系内阻挡流体的垂向渗流 等均具有重要意义。,(三)层间隔层,隔层—分隔垂向上不同砂体间非渗透性岩层。 ★,B) 隔层的确定条件--两个标准: ▲ 物性:20~70MPa,地层不透水;K一般<10×10-3μm2 ▲ 厚度:具备一定厚度,一般>5m。,C) 常见的良好隔层(特征): ① 岩性:泥岩、泥质粉砂岩、盐岩、膏岩; ② 分布:一般大于砂层分布范围; ③ 微裂缝、小断层不发育。,D) 隔层主要研究内容: ● 隔层的岩石类型:泥岩、粉砂质泥岩、蒸发岩等。 ● 隔层在剖面上的分布(位置); ● 隔层厚度及其在平面上的变化:隔层等厚图 表示。,● 隔层级别:岩性致密、排替压力大、厚度大、平面分 布稳定,则其封隔能力好;否则,反之。 四个级别:油层组间隔层、 砂层组间隔层、 砂层间隔层、 砂层内薄夹层。,⑵ 层间差异,① 沉积旋回性--储层层间非均质性的沉积成因。② 相关参数计算:分层系数(An),垂向砂岩密度(Kn), 渗透率变异系数、级差、单层突进系数、均质系数 等,③ 主力油层与非主力油层的识别及垂向配置关系: 识别--在平面及层内非均质性研究后,通过各砂层的分布 面积、厚度、储油物性、产能等指标比较后而确定。 主力油层--面积、厚度、he大,φ、K 、So高,Vsh低; 产能大、注入剂量大,生产与研究重点→分层开采; 非主力油层--是开发后期的重要接替资源和挖潜对象。,● 高渗方向油层吸水多,水推快,水洗好,导致 “舌进”。 ● 中、低渗方向,受注水驱动减小,油层吸水少,水推慢,水洗差,降低了水淹面积系数。,三 平面非均质性,平面非均质性---指单一油层的平面差异性,,三 平面非均质性,平面非均质性---指单一油层的平面差异性,包括砂体几何形态、各向连续性、连通性,以及砂体内孔隙度、渗透率的平面变化及方向性。 ★★,1、砂体几何形态2、砂体规模及各向连续性3、砂体的连通性4、砂体内孔隙度、渗透率的平面变化及方向性,1、砂体几何形态,砂体几何形态是砂体各向大小的相对反映,一般以长宽比进行分类。一般,砂体越不规则,非均质性越强。 砂体几何形态受沉积相控制。,① 席状砂体: 长宽比近似于1:1,平面上呈等轴状② 土豆状砂体:长宽比小于3:1③ 带状砂体: 长宽比为3:1~20:1④ 鞋带状砂体:长宽比大于20:1⑤ 不规则砂体:形态不规则,一般有1个主要延伸方向,一般用砂体等厚图来表达,2、砂体规模及各向连续性,重点研究砂体的侧向连续性。 按延伸长度可将砂体分为五级:,实际研究中,往往用钻遇率来表示砂体规模或连续性。钻遇率反映在一定井网下对砂体的控制程度。 钻遇率越高,砂体的延伸性越好。,3、砂体的连通性,--指砂体在垂向上和平面上的相互接触连通。 可用砂体配位数、连通程度和连通系数表示。,⑴ 砂体配位数--指与某一砂体连通接触的砂体数。⑵ 连通程度--指砂层间的连通面积占砂体总面积 的百分比--表示储层纵向上的连通性。,⑶ 连通系数--连通的砂体层数占砂体总层数的百分比。 --也可用厚度来计算,称之为厚度连通系数。,不同砂体间的接触关系,⑷ 连通体:各成因单元砂体在垂向上和平面上相互接触连通所形成的复合体。★★,砂体连通后形成的有以下几种形式, ● 多边式--侧向上相互连通为主; ● 多层式--或称叠加式,垂向上相互连通为主; ● 孤立式--未与其它砂体连通者。,连通体内成因单元个数、连通体的长度、宽度、面积和厚度,4、砂体内孔隙度、渗透率的平面变化及方向性,编制孔隙度、渗透率及其非均质程度的平面等值线图,表征其平面变化。研究的重点是渗透率的方向性。,一般来说,顺古水流的方向,储层渗透率较高,而垂直古水流的方向,储层渗透率相对较低。此外,还应注意由于裂缝大量存在所造成的渗透率方向性。沿裂缝的走向。渗透率高,,四、 层内非均质性,层内非均质性--指一个单砂层规模内垂向上的 储层性质变化。 ★,三、 层内非均质性,层内非均质性--指一个单砂层规模内垂向上的 储层性质变化。 ★,1、粒度韵律,粒度韵律--指单砂层内碎屑颗粒的粒度大小在垂向上的变化←受沉积环境和沉积方式的控制,分4种类型。 正韵律、反韵律、复合韵律、均质韵律,1) 正韵律:粒度自下而上由粗变细;(点坝、分流河道浊积) 常常导致物性(φ、K)自下而上变差; 易出现底部突进、水淹厚度小、驱油效率低。,2) 反韵律:粒度自下而上由细变粗;(前缘砂坝、湖滩) 往往导致岩石物性(φ、K)自下而上变好; 开发注水时,水淹较慢且较均匀、驱油效率较高。,(一)砂体韵律性,3) 复合韵律---正、反韵律的组合。,复合正韵律 复合反韵律 复合正反韵律 复合反正韵律,4) 均质韵律: 颗粒粒度在垂向上变化无韵律者 --不规则序列 或 均质韵律。 开发注水时,水淹厚度大、均匀,驱油效率高。,2、渗透率韵律,(二)、层内渗透率非均质程度,渗透率变异系数VK 、 渗透率突进系数TK 、 渗透率级差JK、 渗透率均质系数KP、……,Ki--层内某样品的渗透率值,i=l,2,…,n --层内所有样品渗透率的平均值 n—层内样品个数,一般:VK<0.5时为均匀型--------表示非均质程度弱 0.5≤VK≤0.7为较均匀型---表示非均质程度中等 VK>0.7时为不均匀型------表示非均质程度强,1)渗透率变异系数(VK) --度量所统计的若干数值相对于其平均值的分散程度和变化程度。 ★★,2) 渗透率突进系数(TK),--砂层中最大渗透率与砂层平均渗透率的比值。,TK --渗透率突进系数Kmax--层内最大渗透率值,当TK<2时 为非均质弱当TK为2~3时 为非均质中等当TK>3时 为非均质强,(二)、渗透率非均质程度,3) 渗透率级差(JK) --为砂层内最大渗透率与最小渗透率的比值。,● JK越大--渗透率的非均质性越强● JK越小--渗透率的非均质性越弱,5) 垂直渗透率与水平渗透率的比值(Ke/KL) 该比值对油层注水开发中的水洗效果有较大影响。 Ke/KL小→说明流体垂向渗透能力相对较低, 层内水洗波及厚度可能较小。,(三)、层内夹层,夹层的成因及稳定性取决于沉积环境。,指分散在单砂体内的、横向不稳定的相对低渗或非渗透层,从单砂层内部看,夹层数及夹层厚度各不相同。如右图,单砂层内夹层数一般介于1~4个,夹层厚度一般在0.2~0.6m。 关键:识别之后,如何进行平面组合--依据相类型及相模式。,1.夹层岩性及产状1)泥质夹层,砂岩中常存在泥岩和泥质粉砂岩夹层,其厚度较小,一般几厘米、几十厘米。成因与产状有3种,a.砂岩中的泥质薄层:平行分布,b.砂体中的泥质侧积层:与砂体斜交。如点坝,c.层理构造中的泥质纹层,,2)成岩胶结胶结作用形成的非渗透带,如钙质条带、硅质条带,a.薄层砂体全胶结型:b.厚层砂体顶底胶结型:c砂体内分散胶结型:,3)沥青条带,曲流河道砂体内部构成及泥质夹层分布模式,成岩胶结,,2.夹层产状:夹层的几何配置关系平行渗流屏障:砂岩中的泥质薄层交织渗流屏障:砂体中的泥质侧积层,层理构造中的泥质纹层,渗流屏障越交织越连续,采油气越难,采收率越低,3.夹层的大小及延伸长度,厚油层中夹层延伸长度越大,开发效果越好,按夹层延伸长度与注采井距关系分三类,a.相对稳定夹层:夹层延伸距离达到一个注采井距以上,b.较稳定的夹层:夹层延伸达到注采井距一半以上,c.不稳定夹层:夹层延伸达到小于一半注采井距,4.夹层出现的频率和密度,夹层出现的频率:每米储层内非渗透性夹层层数。,夹层分布频率越高,层内非均质性就越严重。,夹层密度:砂体中夹层总厚度与统计的砂体(包括夹层)总厚度的比值,夹层分布密度越大,储层的层内非均质性就越强。,绘制夹层频率和密度平面等值线图了解夹层平面分布,(四)渗透率各向异性,由于层理与夹层的影响,油层内部的垂直渗透率与水平渗透率是有差异性,1、层理构造及渗透率各向异性,碎屑岩储层中,层理构造多样: 平行层理、斜层理、波状层理、水平层理 ……★ 层理的方向决定渗透率的方向;,平行层理:水平渗透率高,垂直渗透率低,斜层理:顺层理倾向高,逆层理倾向低。平行纹层方向介于两者之间,交错层理:各向异性复杂,沿纹层方向高垂直纹层方向低,颗粒的排列方向,古水流方向造成了颗粒的排列呈一定的方式。沿古水流方向注水对水流的阻力最小。 对于河道砂体,注入水沿古河道下游方向推进速度快;向上游方向推进速度慢且驱油效果有差异。,2. 夹层对砂体垂直渗透率的影响,夹层不稳定,对流体的垂向渗流不能起完全的封隔作用,但会降低垂向渗流性能。用夹层频率和密度计算砂体垂向渗透率,有效垂直渗透率,均质砂体垂直渗透率,夹层密度,夹层频率,夹层延伸长度,剩余油在孔隙中的分布状态及位置,五 微观非均质性,五 微观非均质性,指孔隙规模的孔隙与喉道、碎屑颗粒及填隙物分布的非均质性。主要包括: ★★ 孔隙、喉道的大小与分布, 孔隙类型、孔隙结构特征、微裂缝, 岩石组分、颗粒排列方式、基质含量及胶结物类型等。 --是了解水驱油效果及剩余油分布的基础。,一) 储集岩孔隙喉道类型 ★★二) 孔隙结构的研究方法 ★,一)储集岩孔隙喉道类型,影响因素: 砂岩储层:与颗粒接触、胶结类型,岩石结构等相关 碳酸盐岩:主要与次生溶解等作用有关, 与岩石结构无关或关系较小。,1、碎屑岩储集层孔隙喉道类型2、碳酸盐岩储层孔隙喉道类型,1、碎屑岩储集层孔隙喉道类型,⑴ 孔隙类型,原生:在沉积和成岩过程中逐渐形成的孔隙-- 粒间孔隙、粒内孔隙、填隙物孔隙、成岩裂隙等。次生:成岩后,由于重结晶、溶解、交代、构造运动、 地表风化等作用形成的孔隙--溶孔、溶洞、裂缝。,● 碎屑岩储集空间中,次生孔隙一般处于次要地位。 ● 在特定条件下,如某些胶结致密的碎屑岩,粒间孔隙不发育,孔隙小且连通性差,这种碎屑岩中裂缝的发育程度则成为影响储集性质的主要因素。,碎屑岩储层原生孔隙,长条状溶蚀粒间孔,港湾状溶蚀粒间孔,特大溶蚀粒间孔,粒内溶蚀孔隙 溶蚀填隙物孔隙 溶蚀裂缝孔隙,原生粒间孔隙,细粒长石砂岩 兰色铸体孔隙多被原始颗粒表面与具次生加大的字形晶面所包围部分长石有溶蚀现象白垩系,大庆油田北1-1-52井1120.5m,细粒长石砂岩 绿色铸体粒间孔隙发育下第三系东营组,辽河油田海26井2385.5m,粒间孔隙东营凹陷沙河街组,长石溶解孔 岩屑砂岩 兰色铸体长石颗粒大部分被溶蚀形成溶蚀孔,中-高产能下第三系沙河街组,辽河油田锦州20-2-3井2084.5m,粒内溶蚀孔隙东营凹陷沙河街组,细粒石英砂岩 兰色铸体溶蚀颗粒以岩屑石炭系,塔里木盆地河1井5481.6m,细粉砂岩 兰色铸体白云石被溶蚀后贯通成溶蚀孔孔内零星分布自形方解石φ=3.2% K=72×10-3mμ2下第三系,江汉油田拖17井3189.1m,超 大 孔,杂基溶孔,粉砂岩 粘土杂基溶蚀形成 大量粒间次生溶孔SEM,×3700Es,中原油田濮115井3228.1m,次生溶孔、溶缝,细粒砂岩 兰色铸体伸长状粒间溶孔,孔隙中有岩屑溶蚀残留侏罗系,吐哈盆地鄯5-9井3075.9~3081.9m,中-细粒砂岩 兰色铸体粒间溶孔相互连接呈网格状侏罗系,吐哈盆地鄯5-9井3075.9~3081.9m,层间收缩缝,泥质粉砂岩 黄色铸体白垩系,二连油田哈315井1658.5m,泥质粉砂岩 黄色铸体低孔、低渗储层白垩系,二连油田哈315井1639.3m,层间收缩缝,微 裂 缝,含泥不等粒石英砂岩 红色铸体裂缝宽0.04mmφ=16.4% K=11×10-3mμ2第三系,玉门油田G236井506.0m,孔隙结构--指岩石所具有的孔隙和喉道的形状、大小、分布及相互连通关系。 ★,⑵碎屑岩孔隙喉道,储集层岩石中孔隙与喉道分布示意图,孔隙形态— 三角形、 多边形、 圆形、 条形 等;,喉道的非均质性明显影响储层渗透率的非均质性。 常见的喉道类型有以下4种:,孔隙缩小型、缩颈型、片状或弯片状、管束状 等。,多发育在以粒间孔为主的砂岩储集岩中,胶结物较少。,多发育在以粒间孔为主的砂岩储集岩中,孔隙较大,喉道变窄。,喉道变化较大,或是小孔极细喉型,受溶蚀作用改造后,亦可是大孔粗喉型。,交叉分布于杂基和胶结物中,微孔隙既是孔隙又是喉道。,大孔粗喉型 大孔细喉型,孔隙缩小型 缩颈状,A、大孔粗喉型:孔喉难区分、喉道是孔隙的缩小部分、孔喉直径比接近1。颗粒支撑,漂浮状,φ、K 较高。,B、大孔细喉型:喉道相对窄、孔喉直径比较大、有些孔隙无效。颗粒点、线接触,φ高,K偏小。,D、微孔管束状喉道型:杂基或胶结物含量较高,原生粒间孔几乎被堵塞,孔喉直径比接近1。杂基或胶结物含量较高,φ较小,K极低;,C、小孔极细喉型:孔隙小、片状或弯片状喉道,喉道是晶间隙,孔喉直径比中等到较大。颗粒呈线、缝合接触;φ、K均低。,片状、弯片状 管束状,Ⅰ级特高孔高渗储层,细粒长石砂岩 兰色铸体杂基少,成岩作用弱;原生粒间孔发育,φ=36.7% K=3459×10-3mμ2,面孔率28%上第三系馆陶组,胜利油田 孤东14井1308.0m,Ⅱ级高孔高渗储层,细粒长石砂岩 填隙物<10%以原生孔隙为主,有少量长石溶孔,φ=28.5% K=1268×10-3mμ2,面孔率28%白垩系,大庆油田 拉193井1059.3m,中孔、高渗储层(粗喉)细粒岩屑长石砂岩 兰色铸体粒间次生孔隙,φ=19.1% K=548×10-3mμ2,下第三系孔店组,大港油田 小13-6-2井2883.9m,骨架扫描 ×100以片状喉道为主,喉道宽10~25μm,长90~180μm,配位数5~6,白色为孔、喉骨架,黑色为被溶蚀掉的颗粒,中孔、中渗储层(中喉)细粒岩屑长石砂岩 兰色铸体以粒间次生孔隙为主,含碳酸盐胶结物φ=17.6% K=231×10-3mμ2下第三系孔店组,大港油田 小7-0井2914.6m,SEM ×100近三角状粒间次生孔隙,中孔、低渗储层(细喉)细粒岩屑长石砂岩 兰色铸体以粒间次生孔隙为主,见粒内溶孔含碳酸盐胶结物φ=15.5% K=11×10-3mμ2下第三系孔店组,大港油田 小11-6-2井2860.8m,SEM ×50不规则粒间次生孔隙,孔--喉不同配置关系与储层性质,喉道的粗细特征,严重影响岩石的渗透率。喉道与孔隙的不同配置关系,可使储集层呈现不同的性质。,砂 岩 储 层 物 性 分 类,五 微观非均质性,一)储集岩孔隙喉道类型 碎屑岩储集层的孔隙喉道类型 碳酸盐岩储层的孔隙喉道类型二) 孔隙结构的研究方法,,与砂岩储集层相比,碳酸盐储集层储集空间类型多、次生变化大,具有更大的复杂性和多样性。 碳酸盐岩储层构成的油气田常储量大、产量高,容易形成大型油气田。,2、碳酸盐岩储层的孔隙喉道类型,1)孔隙类型,通常分为:原生孔隙、溶洞、裂缝 三类。,粒间孔隙、粒内孔隙(生物体腔孔隙)、生物骨架孔隙、生物钻孔孔隙、鸟眼孔隙、晶间孔隙 等类型。原生孔隙的发育:受岩石的结构和沉积构造控制的。,⑴ 原生孔隙的类型及成因,⑵ 次生孔隙及其成因,粒(晶)间溶孔、粒(晶)内溶孔、溶洞、铸模孔、裂缝……由溶解作用、白云化作用、破裂作用、成岩收缩作用等次生作用形成的孔隙。,,原生鲕间孔多孔鲕粒岩 兰色铸体原始颗粒为石英、长石、粘土岩屑、变质岩屑、云母等,这些颗粒绝大多数为包粒,包壳为粘土矿物,同心层多。鲕间全部未被充填、胶结,形成极为发育的粒间孔隙。第四系,青海省台南气田台南5井1700m。,鲕粒间孔亮晶鲕粒灰岩颗粒的核心大多为介形虫碎屑,粒间只有第一世代的马牙状方解石胶结,形成极为发育的鲕间孔隙。下第三系ES,胜利油田管8-4井1815m。,生物碎屑间孔隙亮晶生屑云岩 茜素红染色岩石由管藻屑、腹足类、介形虫等生屑组成,粒间仅有十分薄弱的粒状方解石胶结,孔隙极为发育,部分粒内(螺、藻屑)有溶孔。 胜利油田(ES) 现18井1783.8m。,软舌螺体腔孔 软舌螺云岩 含大量软舌螺个体,呈锥状、椭圆状、长圆状,体腔内被强烈溶蚀珊瑚碎屑内部结构清晰,体腔内全部被溶蚀,但又被白云石晶体不同程度充填。 兰色铸体震旦系灯影组,四川威远威91井3136.4~3136.5m。,珊瑚体腔孔 粉晶角砾云岩珊瑚碎屑内部结构清晰,体腔内全部被溶蚀,造成成排间隔的规则孔隙。φ=4.55% K=2.66×10-3mμ2石炭系黄龙组,四川大池干井构造地7井3269.7m。,生物体腔孔 腹足类灰岩腹足类化石的体腔被溶蚀一空,环壁保留完好,强烈的溶蚀作用使粒间胶结物不复存在,且溶及螺壳。Es河北省西2井潜山西14井1260.0~1276.4m。,生物体腔孔 亮晶腹足类灰岩腹足类的螺环内部被溶成孔,呈斑点状或空环状。Es,河北省任丘油田任108井2898.0~2902.0m。,粒(晶)间溶孔--胶结物或灰泥被选择性溶解;粒(晶)内溶孔--颗粒内部某些组分选择性溶解形成的孔隙;铸模孔--颗粒组分部分或全部溶蚀所形成的孔隙;溶洞--不受岩石组构控制,直径一般>10cm;沟道--地下水活动形成的连通水道,多沿层理分布;晶间孔隙--如重结晶或白云岩化作用形成的晶间孔隙;角砾孔隙--断裂形成的角砾状破裂或岩溶作用形成的垮塌角砾;收缩孔隙--沉积物的收缩作用而形成的孔隙;裂缝--构造裂缝、非构造裂缝。,粒内溶孔、粒间溶孔鲕粒、腹足类灰岩岩石由鲕粒、腹足类生物堆积成格架,鲕粒壳壁内大量溶蚀,一些颗粒被溶蚀成空心状、空环状,一些瓣鳃类的壳壁内被溶一空,形成空棒状、弯弓状;粒间更是无处不溶,上部照片的左下处可见溶蚀残余的鲕壁,大规模溶蚀之后,处于十分封闭的状态,所以胶结物极其微弱,使孔隙得以完全保存。ES,河北省西2井潜山西14井1260.0~1276.5m。,,,,,,,,晶间溶孔 “砂糖状”云岩白云石结晶粗大,自形晶居多,晶间孔隙特别发育,孔壁处多有炭沥青充填,由孔径大大超过白云石晶体可知,晶间孔为溶蚀成因。石炭系黄龙组,四川省长寿双龙双4井4490m。 兰色铸体,晶间溶孔 细晶云岩原岩为海绵骨架结构的生物礁岩,经强烈白云岩化作用,全部变为晶粒结构,晶间大量被溶成孔,并有炭沥青充填; 兰色铸体上二叠统长兴组,四川省长卧卧龙河卧117井3977.2m。,粒模孔 生屑灰岩 兰色铸体岩石由多种生物碎屑组成,有珊瑚、有孔虫、棘皮类等,一些粒屑内全部蚀空,形成典型的粒模孔(照片中、左下方),粒间也有溶蚀作用,造成良好的储集空间。上第三系珠江组,广东省流花油田LH11-1井1226.7m。,鲕模孔 亮晶负鲕粒灰岩标本取自鲕粒滩相,早期暴露,所有鲕粒均被淡水淋滤溶蚀成为空心状,胶结物内却无任何溶蚀作用。Φ=20.0%。 绿色铸体,正交偏光二叠系嘉陵江组,四川省江安桐子园桐1井1668.0~1670.0m。,“炭渣状”溶孔 残余棘屑云岩由棘屑粒间进入溶蚀、扩大,致使原始结构形成“炭渣状”,溶孔多不规则、欠均匀;孔壁处多有炭沥青衬边, Φ=11.46%。 黄色铸体上二叠统长兴组,四川省邻水板东板,东4井3518.4m,溶蚀扩大孔 藻云岩溶液首先从藻类化石体腔内进行溶解,进而扩大至体外,形成发育的溶蚀孔隙,孔壁处多有炭沥青充填。兰色铸体,石炭系黄龙组,四川省威远威117井2984.3~1984.7m,裂缝:是碳酸盐岩储层十分重要的一类储集空间, 同时也是沟通碳酸盐岩各种孔隙、溶洞的通道。,砂质白云岩中发育的裂缝、溶缝(商74-12),成岩裂缝与溶缝,砾间溶沟 残余砾屑云岩成岩晚期溶蚀作用,沿砾屑边缘溶蚀扩大,形成融沟、空洞,孔隙中有石英和萤石矿物半充填。φ=9.12% K=5.06×10-3mμ2。石炭系黄龙组,四川省开江七里7井4944.2m。,缝中溶缝 层纹云岩网状溶缝,白云岩中的干裂纹被方解石充填,方解石再经溶蚀作用,使干裂缝缝中产生溶缝,并有充填矿物的残余,保持了干裂纹的原始面貌。雾迷山组,河北省任丘油田任28井3251.2~3254.0m。,2)喉道类型,① 裂缝型喉道 ② 晶间隙喉型 ③ 孔隙缩小型④ 管状喉道 ⑤ 解理缝型,② 晶间隙型 喉道为白云石或方解石晶体间的缝隙。 与裂缝型喉道相比具有窄、短、平的特点。,按其形态可分为六种类型: 规则型 短喉型 弯曲型 曲折型 不平直型 宽度不等型。,③ 孔隙缩小型--孔隙与喉道无明显界限,缩小的狭窄部分即为喉道(由于孔隙内晶体生长,或其它充填物等各种原因形成)。,⑤ 解理缝型--喉道为沿粗大白云石或方解石晶体解理面裂开或经溶蚀扩大而形成。,④ 管状喉道--孔隙与孔隙之间由细长的管子相连, 其断面接近圆形。,⑤ 解理缝型 ③ 孔隙缩小型 ④ 管状喉道,此外,具有粒间孔的碳酸盐岩的储集特征与碎屑岩相似,其孔喉道亦相似---孔隙缩小型喉道缩颈型喉道片状或弯片状喉道管束状喉道,3)孔隙结构特征,按孔隙结构的特点和对开发效果的影响,可将碳酸盐岩孔隙结构分为以下四种类型: 大缝洞型孔隙结构、 微缝孔隙型孔隙结构 裂缝型孔隙结构、 复合型孔隙结构,⑴ 大缝洞型孔隙结构:以宽度>0.1mm的裂缝为喉道,连通大、中型溶洞所组成的孔隙结构,细分为3种类型: 宽喉均质型、 下洞上喉型、 上洞下喉型,③ 上洞下喉型溶洞上部无连通喉道,下有裂缝喉道与之连通。洞中油气不易采出。,均质型 下洞上喉型 上洞下喉型大缝洞孔隙结构模式图,② 下洞上喉型溶洞上面有裂缝型喉道连通,下面无喉道,该类结构驱油效率不高。,① 宽喉均质型溶洞周围被宽度大致相等的裂缝型喉道连通。喉道宽、连通好。该类结构水驱油效率高。,⑵ 微缝孔隙型孔隙结构:以微裂缝及晶间隙为喉道,连通各种孔隙和小型洞所组成的孔隙结构。主要分为: 短喉型、网格型、细长型 三类:,② 网格型:喉道呈网格状,连通各种晶间孔隙和小的溶蚀孔洞,其储渗能力比短喉型差。,③ 细长型:喉道细长而曲折,孔隙不发育,连通性不好,储集性能差。,⑶ 裂缝型孔隙结构:储集空间和喉道均为裂缝。 储集性能取决于缝宽、裂缝密度、分布均匀与否等。,二)孔隙结构的研究方法,分析方法较多,通常可分为间接和直接分析两大类。,1、铸体薄片图片兰色铸体 长石岩屑砂岩杂基含量<10%,以溶蚀孔隙为主,φ=18% K=(100~250)×10-3mμ2白垩系,二连油田哈8井1475.5m,红色铸体 含泥细粒长石岩屑砂岩填隙物11%,以原生粒间孔、溶扩粒间孔为主;φ=25.6% K=232×10-3mμ2白垩系,大庆油田 升81井1336.4m,,高岭石 蜂巢状蒙脱石 方解石 次生石英孔隙内粘土等矿物类型及产状(桩西油田Z45-1断块),2、扫描电镜图片,利用显微镜直接输入染色环氧树脂体薄片信息,获得岩石铸体薄片的孔隙图象(在屏幕上显示,以颜色识别孔隙)。,3、图像分析法,① 欲使水银(非润湿相)注入岩石孔隙系统,必须克服孔-喉所造成的毛细管阻力Pc--当求出与之平衡的毛细管力和压入岩样内的汞的体积,即可得Pc~含汞饱和度的关系。,② 根据注入水银的毛细管压力就可计算出相应的孔隙喉道半径。,由此,可测定孔隙系统中的2项参数: 各种孔隙喉道的半径、 与其相应的孔隙容积。,4、毛细管压力曲线法 ★,1) 基本原理:,毛细管压力曲线,根据实测的水银注入压力与相应的岩样含水银体积,求取水银饱和度和孔隙喉道半径后,即可绘制毛细管压力、孔隙喉道半径与水银饱和度的关系曲线--“毛细管压力曲线”:反映在一定驱替压力下水银可能进入的孔隙喉道的大小及这种喉道的孔隙容积。,,影响毛细管压力曲线形态特征的主要因素: ▲ 孔隙喉道的集中分布趋势--用孔隙喉道歪度表示, ▲ 孔隙喉道的分布均匀性--用分选系数表征。 粗歪度代表喉道粗; 分选好表示孔隙、喉道均匀。,2) 毛管压力曲线形态分析,典型的理论毛管压力曲线形态示意图(据Chilingar等,1972),典型的理论毛细管压力曲线 形态示意图(据Chilingar等,1972),分选好、粗歪度的储集层 →储渗能力较好;分选好、细歪度的储集层 →孔喉系统较均匀,但孔喉小,渗透性可能很差。,3)毛管压力曲线衍生图件,由毛管压力曲线衍生出的图件如:孔隙喉道频率分布直方图、孔隙喉道累积频率分布图等,用以研究储层的微观孔隙结构。,孔隙、喉道大小的柱状频率分布图(据罗蛰潭、王允诚,1986),★ 束缚水饱和度Swi:当压力达到一定值后,压力再继续升高,非润湿相饱和度增加很小或不再增加,毛管压力曲线与纵轴近乎平行,此时岩样中的剩余润湿相饱和度,一般认为相当于岩样的束缚水饱和度(Smin)。,,4) 孔隙结构参数的定量表征,定量表征孔隙结构的参数很多,主要包括反映孔喉大小、分选、连通性及渗流性能的参数。,Ⅰ) 反映孔喉大小的参数: ★★ 排驱压力Pd、最大连通孔喉半径rd 、饱和度中值压力pc50 、 喉道半径中值r50 、平均孔喉半径孔喉均值rm 、………,Ⅱ) 表征孔喉分选特征的参数: 自学 孔喉分选系数SP、相对分选系数D、均值系数α、偏态SKP、 峰态 Kg、标准偏差σ、变异系数CS、………,Ⅲ) 反映孔喉连通性及渗流性能的参数: 自学 退汞效率We 、迂曲度L、孔喉结构系数Φ、孔隙配位数、……,① 排驱压力Pd:一般是指非润湿相开始进入岩样最大喉道所需的压力(启动压力,也称为阈压或门槛压力)。 ★,② 最大连通孔喉半径rd:与排驱压力相对应的孔喉半径--即非润湿相驱替润湿相时所经过的最大连通喉道半径。 ★,④ 喉道半径中值r50:非润湿相饱和度为50%时,相应的喉道半径,可近似代表样品平均孔喉半径大小。★,③ 饱和度中值压力pc50:指非润湿相饱和度为50%时,相应的注入曲线所对应的毛管压力。pc50愈小,反映岩石渗滤性能愈好。 ★,Ⅱ) 表征孔喉分选特征的参数 (自学) 孔喉分选系数 SP ; 相对分选系数D; 均值系数α; 偏态SKP ; 峰态Kg ; 标准偏差σ; 变异系数CS ……,均值系数α--表征储集岩孔隙介质中每个喉道半径ri与最大喉道半径rmax的偏离程度对汞饱和度的加权。,→水驱油效率也高。,Ⅲ)反映孔喉连通性及控制流体运动特征的参数(自学) 退汞效率; 迂曲度; 孔喉结构系数; 孔隙配位数 ……,Smax--最高压力时累计汞饱和度SR--退汞结束时,残留在孔隙中 的汞饱和度,退汞效率We--在限定的压力范围内,由最大注入压力降至最小压力时,从岩样内退出的水银体积占降压前注入水银体积的百分数,反映非润湿相毛管效应的采收率。,Smax--最高压力时累计汞饱和度SR--退汞结束时,残留在孔隙中 的汞饱和度,退汞效率--在限定的压力范围内,由最大注入压力降至最小压力时,从岩样内退出的水银体积占降压前注入水银体积的百分数。,结果表明:退出效率越大,无水期和最终驱油效率也越大。,(4) 退出效率(We)与水驱油效率,(一) 储层宏观非均质性与油水运动规律 --- 储层宏观非均质性对注水开发的影响,1、层间非均质性导致“单层突进”2、平面非均质性导致“平面舌进”3、层内非均质性导致层内“死油区”,储层宏观非均质性,主要表现为渗透率的非均质性,造成:油田开发中层间、平面、层内矛盾。,1、层间非均质性导致“单层突进”,多层合采情况下,层位越多、层间差异越大、单井产液量越高→层间干扰越严重 ● 高渗油层:水驱启动压力低,易水驱; ● 较低渗储层:水驱启动压力高,水驱弱甚至未水驱; →使部分油层动用不好或基本没有动用,形成剩余油层;部分剩余油→“死油”。,对大庆、胜利油田开发数据统计,随着开发层系油层数增加、有效厚度增加,开发效果变差(采收率明显降低)。,2、平面非均质性导致“平面舌进”,平面上油水分布主要受渗透率的平面差异和油水井点的位置影响---平面非均质性影响水淹面积系数。,⑴ 由于油层的平面非均质性 各单油层在平面呈不连续分布,形成许多面积不大的油砂体。有的小油砂体只被少数井钻到甚至漏掉,造成注水开发时油层边角处的“死油区”和 被钻井漏掉的 “死油区”。,● 高渗方向油层吸水多,水推快,水洗好,导致 “舌进”。 ● 中、低渗方向,受注水驱动减小,油层吸水少,水推慢,水洗差,降低了水淹面积系数。,⑵ 由于油层平面上渗透率差异:,,中部空气渗透率达到800×10-3μm2以上,而边部空气渗透率在200×10-3μm2以下。,3、层内非均质性导致层内“死油区”,油层厚度对注入水波及程度有相当大的影响。,● 油层厚度较小时:垂向韵律不明显,剖面上注入水易洗到, 剖面水洗厚度比例高,油层采收率较高。,
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本文标题:第五章 储层特征研究
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