《储集层已改》PPT课件.ppt

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1、第 三 章储 集 层 和 盖 层,上一章讨论了油气成因问题。油气不断生成之后，因生油岩容纳油气空间有限，将有一部分油气要运移出去，这些离开生油岩的油气，将进入了地下活动空间更为广阔的另一种环境储集层。储集层是本章要讨论的问题之一。储集层是油气聚集的场所，同时也是油气活动更为广阔的空间。油气进入储集层后并不安份，有“力争上游”的趋势，一但有机会就要往高处走，如果不受约束，它将一直“走”到地表，跑到空气中去。那样就无油气藏可言了。要使生成的油气留在地下，聚集起来形成油气藏，盖层条件必不可少。盖层是本章要讨论的另一个问题。,第三章储集层和盖层,第一节 概 述第二节 储集层的物理性质第三节 碎屑岩储集

2、层第四节 碳酸盐岩储集层第五节 储集层研究方法第六节 盖 层 复 习 思 考 题,第一节 概 述,什么是储集层？什么是盖层？储集岩凡是具有一定的连通孔隙，能使流体储存并 在其中渗滤的岩石（层）称为储集岩(层)。孔 隙岩石中未被固体物质占据，而被流体充满的 空间。孔隙包括孔、洞和裂隙。严格地说，地壳上不存在没有孔隙的岩石，各种类型的岩石均具有一定的孔隙。岩石中有彼此连通的孔隙，也有孤立的互不连通的孔隙。石油和天然气就储存在地下岩石的孔隙之中。它们的储集方式就像水充满在海绵里一样。勘探实践表明：地下并不存在“石油河”、“石油湖”之类的东西。,储集层（或称储层）是地下石油和天然气储存的场所，是形成油

3、气藏的基本要素之一。第一章提到，油气存在于地下岩石的孔隙之中。实际上，我们找到的油气是存在于地下储集层的孔隙之中。按照储集层的定义，并非所有的储集层中都储存有油气，储集层只强调了具备储存“流体”和允许流体渗滤的能力。如果 储集层中储存了油气称为含油气层。业已开采的含油气层称为产层。,世界上绝大多数油气藏的含油气层是沉积岩（主要是砂岩、石灰岩和白云岩），只有少数油气层是岩浆岩和变质岩。近年来，随着油气地质理论的发展和油气田勘探技术水平的提高，人们在火成岩、变质岩及泥页岩（非常规储层）中找到油气藏的数量越来越多，相信在不久的将来，人们可望在上述“非常规储层”岩类中找到更多的油气储量。,没有储集层就

4、没有油气藏。储集层的储集性能是控制地下油气分布、油气储量及产能的重要因素。从油气勘探到油气田开发的全过程，实际上就是寻找储层、认识储层、保护储层和改造储层的过程，所以在油气勘探开发中对储集层都十分重视，常设专题进行研究。可见储集层在石油及天然气地质学中占有十分重要的地位。认识和了解储集层的特征，是石油及天然气地质学的一项基本任务。储集层也是油气勘探、开发研究的主要对象。储集层的物理性质通常包括其孔隙性、渗透性、孔隙结构以及非均质性等。其中孔隙性和渗透性是储集层的两大基本特性，也是衡量储集层储集性能好坏的基本参数。,盖层是位于储集层上方，能够阻止油气向上逸散的岩层。盖层也是形成油气藏的基本要素之

5、一。盖层对趋于往高处走的油气主要起垂向上的封闭作用，其封闭作用通常是针对其下伏储集层中的油气。盖层封盖性能的好坏通常是相对于其下伏的储集层而言的。天然气藏对盖层的要求比油藏更严格。盖层对于圈闭的形成具有重要的意义。,第二节 储集层的物理性质,储集层的物理性质通常包括其孔隙性、渗透性、孔隙结构以及非均质性等。其中孔隙性和渗透性是储集层的两大基本特性，也是衡量储集层储集性能好坏的基本参数。储集层是油层物理研究的主要对象,一、储集层的孔隙性 在石油及天然气地质学中，储集层的孔隙性是指储集层的孔隙空间形状、大小、连通性和发育程度。地壳中不存在没有孔隙的岩石，可是不同岩石其孔隙大小、形状和发育程度是不同

6、的。石油和天然气在地下就是储存在岩石孔隙中的。因此，岩石的孔隙发育程度将直接影响岩石中储存油气的数量。孔隙性的度量 为了度量岩石孔隙的发育程度，人们提出了孔隙度(率)的概念。孔隙度是指岩石孔隙体积与岩石总体积之比值（以百分数表示）。根据研究目的不同，孔隙度又分为：绝对孔隙度、有效孔隙度及流动孔隙度。,1.绝对孔隙度 岩石中全部孔隙体积称为总孔隙或绝对孔隙。绝对孔隙度是指岩石中总孔隙（Vp）与岩石总体积（Vt）之比，（以百分数表示）。绝对孔隙度（又称总孔隙度），用t表示。计算公式如下：t=Vp/Vt100%式中：Vp 岩石中全部孔隙体积；Vt 岩石总体积。绝对孔隙度反映储层储集流体的能力。储集岩

7、的绝对孔隙度越大，说明岩石中孔隙空间越多，储集流体的能力越强。绝对孔隙度只反映岩石中孔隙空间总量的多少，它不能说明连通情况及流体能否在其中有效流动等问题。,岩石中孔隙类型、大小不同，对流体（特别是对油气）的储集性能也完全不同。岩石的孔隙系统，按形态分类可分为孔隙和裂缝；按孔隙大小（孔径或裂缝的宽度）可将孔隙分为三种类型（孔隙大小分类）：孔隙类型 孔隙直径 裂缝宽度 特 征超毛细管孔隙 0.5mm 0.25mm 流体可在重力作用下自由流动毛细管孔隙 mm mm 外力大于毛管阻力时液体能流动 微毛细管孔隙 0.0002mm 0.0001mm 液体一般不能在其中移动 孔隙按成因可分为：原生孔隙、次生

8、孔隙,原生孔隙指岩石颗粒沉积的同时所形成并保留下来的孔隙。次生孔隙指岩石在成岩过程中所形成的孔隙。如溶蚀孔隙、构造裂隙等。从实用出发，只有那些彼此连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙才是有效的油气储集空间，即有效孔隙。因为它们不仅能储存油气，而且可以允许油气渗滤；而那些孤立的互不连通的孔隙和微毛细管孔隙，即使其中储存有油和气，在现代工艺条件下，也不能开采出来，所以这些孔隙是没有什么实际意义的。为了研究孔隙对油、气储存的有效性，在生产实践中，人们又提出有效孔隙度（率）的概念。,2.有效孔隙度 有效孔隙度（e）是指岩石中能参与渗流的连通孔隙体积（Ve）与岩石总体积（Vt）的比值（以百分数表示）。可用下式

9、表示：e=Ve/Vt100%显然，同一岩石的绝对孔隙度其有效孔隙度，即t e。对未胶结的砂层和胶结不甚致密的砂岩，二者相差不大；而对于胶结致密的砂岩和碳酸盐岩，二者可有很大的差异。一般有效孔隙度占总孔隙度的40%75%（据F.K.诺斯，1984）。在对含油气层进行评价时，只有有效孔隙度才有真正的意义，因此生产单位一般所用的都是有效孔隙度。习惯上把有效孔隙度简称为孔隙度。,岩石中的连通孔隙虽然彼此相互连通，但是连通的孔隙未必都是有效的。有些孔隙，由于其喉道半径极小，在通常的开采压差下，仍然难以使液体渗过。此外，亲水的岩石孔壁表面常存在着水膜，相应亦缩小了孔隙通道。为此，从油气田开发实践出发，又提

10、出了流动孔隙度的概念。,3.流动孔隙度 流动孔隙度（f）是指在一定压差下，流体可以在其中流动的孔隙体积（Vf）与岩石总体积（Vt）的比值（以百分数表示）。用公式表示为：f=Vf/Vt100%流动孔隙度在概念上不同于连通孔隙度。它不仅不考虑无效孔隙，亦不考虑那些被毛细管所俘留的束缚液体所占据的毛细管孔隙，以及岩石颗粒表面上液体薄膜的体积。此外，流动孔隙度还随地层中的压力梯度和液体的物理-化学性质变化而变化。显然，同一岩石的流动孔隙度大小是不确定的。尽管如此，流动孔隙度在油气田开发工程分析中却具有十分重要的实用价值。,综上所述，显然（同一岩石）绝对孔隙度有效孔隙度流动孔隙度。砂岩储集层的有效孔隙度

11、变化在5-30%之间，一般为10-20%；碳酸盐岩储集层的孔隙度一般小于5%。莱复生按孔隙度的大小将砂岩储集岩分为五级（表）必需指出，孔隙度的大小与孔隙个体的大小是两个截然不同的概念。孔隙度只说明岩石中孔隙或有效孔隙在岩石中所占的比例，并不涉及孔隙本身个体的大小。两块具有相同孔隙度的岩石，其孔隙个体大小可以很不相同。孔隙个体大小对储集岩的储集性能（储存油气的集中程度，储集岩的渗透性）有重要影响。,二、储集层的渗透性 储集层的渗透性是指在一定的压差下，岩石允许流体通过其连通孔隙的性质。换言之，渗透性是指岩石对流体的传导性能。严格地讲，自然界所有岩石都具有相互连通的孔隙，在漫长的地质年代里，在足够

12、大的压差条件下都具有一定的渗透性。通常我们所说的渗透性岩石与非渗透性岩石是相对的。渗透性岩石是指在地层条件下，流体能较快地通过其连通孔隙的岩石，如砂岩、砾岩、裂缝灰岩、白云岩等等。如果流体通过的速度很慢，通过的数量有限，那就叫非渗透性岩石，如泥页岩、石膏、岩盐、致密灰岩等等。,储集层的渗透性决定了油气在其中渗滤的难易程度。它是评价储层产能的主要参数之一。岩石渗透性的好坏是用渗透率来表示的。渗透率是一个具有方向性的向量，也就是说，从不同方向测得的岩石渗透率是不同的。根据生产实践需要，人们提出了绝对渗透率、有效渗透率和相对渗透率的概念。,1.绝对渗透率 当岩石被某一单相流体饱和时，岩石与流体之间不

13、发生任何物理-化学反应，在一定压差下，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。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，遵循达西直线渗滤定律（图），其表达式如下：式中：Q液体的体积流量；K渗透率；F岩样的横截面积；P岩样两端压差；液体粘度；L岩样的长度。因此有：,Q,F,P,L,达西渗虑定律实验示意图,返回,对于气体而言，由于气体的体积流量随温度和压力的变化而变化。因此，用达西公式计算气测渗透率时要作适当的变换。若假定气体是在恒温情况下通过岩样的，则岩石气测渗透率的表达式为：式中，P1岩样进口处压力；P2岩样出口处压力；Q2通过岩样后，在出

14、口压力（P2）下，气体的体积流量；g气体的粘度；F和L分别为岩样的横截面积和长度。,单位：在法定计量(SI)单位（国际单位制）中，渗透率的单位为微米平方(m2)。按照K=QL/FP定义，Q（流量）=1m3/s，（粘度）=1PaS，L（长度）=1m，F（截面积）=1m2，P（压力差）=1Pa时，K=1m2=1012m2。在公制（CGS）单位中，渗透率的单位是达西（D），并规定：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

15、千分之一作单位，称为毫达西（mD）。按上述规定，1达西（D）=0.987m2；1毫达西（mD）=0.98710-3m2。,理论上，岩石的绝对渗透率只反映岩石本身的特性，而与测定所用流体性质及测定条件无关。但在实际测定工作中，人们发现同一岩样，同一种气体，在不同平均压力下，所测得的绝对渗透率不同。同一岩样在相同的平均压力下，用不同气体测得的绝对渗透率也不同。通常用密度大的气体测得的渗透率值偏低；用液体为介质测得的渗透率总是低于用气体测得的渗透率（据戴启德等，1996）。目前主要用空气或氦气测定岩石的绝对渗透率，故又称气体渗透率。储集层的渗透率无论在垂向上或横向上都有很大差别，一般变化在0.001

16、-1m2之间，最高可达几个m2。（1983）按渗透率大小将储集层分为7级（表）。,2.有效渗透率和相对渗透率 前面我们讨论了岩石孔隙中只有单相流体充满时岩石的渗透率。但在自然界，储集层孔隙中的流体往往不是单相的，而是两相（油-气、油-水、气-水），甚至三相（油-气-水）同时存在。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。为此，又提出了有效渗透率和相对渗透率的概念。有效渗透率是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，又称相渗透率。分别用Ko、Kg、Kw表示油、气、水的有效渗透率。,相对渗透率是指岩石中多相流体共

17、存时，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。通常用Ko/K、Kg/K、Kw/K分别表示油、气、水相的相对渗透率。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。故其相对渗透率总是变化在0-1之间。有效渗透率和相对渗透率不仅与岩石的结构有关，而且还与流体性质和饱和度有密切关系。一般地说，每一相流体发生渗流时都有一个临界饱和度值，当其饱和度低于其临界饱和度时，不发生渗流，有效渗透率和相对渗透率为零；当其饱和度达到临界值时，才能渗流，且随着饱和度的增加，其有效渗透率和相对渗透率也增加，直到全部被它饱和，有效渗透率等于绝对渗透率，相对渗透率等于

18、1为止（图）。,3、渗透率的影响因素 1）岩石孔隙度，特别是有效孔隙度与渗透率呈正相关关系 2）岩石的性质（结构、构造、成分）及胶结物的含量。3）流体的性质及数量（对有效渗透率和相对渗透率的影响）4）喉道（连通孔隙间的狭窄部分）对渗透率的影响，越细越复杂，渗透率越低。5）孔隙、喉道的复杂程度，即孔隙结构对渗透率的影响。4、孔隙度与渗透率的关系 1）岩石的绝对孔隙度与渗透率之间通常没有严格的函数关系，如粘土岩的绝对孔隙度可以很大，但渗透率却很小；裂缝灰岩的绝对孔隙度很小，但渗透率却很大。裂缝对渗透率有很大影响 2）岩石的有效孔隙度通常与渗透率呈正相关关系。,三、储集层的孔隙结构 孔隙性和渗透性是

19、储集层的两大基本特性。也是决定储集层储集性能好坏的两个基本因素，但是孔、渗间并非简单的正相关关系，这主要与岩石的孔隙结构有关。储集层的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道的大小、几何形状、分布及其相互连通情况（图）。岩石的孔隙系统由孔隙和喉道两部分组成。孔隙：指岩石空隙空间系统中的膨大部分；喉道：连通孔隙的细小部分（通道）称为喉道（图）。,油气水在储集层复杂的孔隙系统中渗流时，将要经过一系列交替的孔隙与喉道。无论在二次运移中石油驱替岩石中的水，还是在开采过程中石油从孔隙介质中被排驱出来，其渗流均受到通道中狭窄部分（即喉道）的控制。显然，喉道的大小和分布，以及它们的几何形态是影响储集岩的储集能力和

20、渗透特征的主要因素。孔隙结构实质上是岩石的微观物理性质。它能较深入而细致地揭示岩石的储渗特征。确定喉道的大小和分布是研究岩石孔隙结构的中心问题。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。目前我国主要采用压汞法，并取得了较好的效果。,由于岩石孔喉细小，当两种或两种以上互不相溶的流体同处于岩石孔隙系统中，或通过岩石孔隙系统渗流时，必然会发生毛细管现象，产生一个指向非润湿相流体内部的毛细管压力，毛细管压力（Pc）的大小与毛细管（喉道）半径（rc）、界面张力（）和润湿角（）有关，简单数学表达式：（图）Pc=2cos/rc 压汞法就是根据这种毛细管现象的原

21、理设计的。在不同的压力下，把非润湿相的汞压入岩石孔隙系统中，根据所加压力（相当于毛细管压力）与注入岩石的汞量，绘出压力与汞饱和度关系曲线，该曲线称为毛细管压力曲线或压汞曲线（图）。再按上述公式可计算岩石孔喉等效半径，结合事先测得的岩石总孔隙度资料，就可作出孔喉等效半径分布图（图）。,定量描述岩石孔隙结构和用之进行储层分类的主要参数有：（1）排驱（替）压力（Pd）：是指压汞实验中汞开始大量注入岩样的压力。即非润湿相开始注入岩样中最大的连通喉道的毛细管压力。岩石排驱压力越小，说明大孔喉越多，孔隙结构越好；反之，孔隙结构就越差。（2）孔喉半径集中范围与百分含量：利用孔隙等效半径分布图，可计算出孔喉半

22、径集中范围的百分含量。在毛细管压力曲线上，曲线平坦段位置越低，说明集中的孔喉越粗；平坦段越长，说明集中的孔喉百分含量越大。孔喉半径集中范围与百分含量反映了孔喉半径粗细程度和分选性。孔喉越粗，分选性越好，孔隙结构越好。（3）饱和度中值压力（Pc50）：是指非润湿相饱和度为50%时对应的毛细管压力。与（Pc50）对应的喉道半径，称为饱和度中值喉道半径（r50），简称中值半径。Pc50越低，r50越大，则岩石孔隙结构越好；反之，则越差。（4）最小非饱和孔隙体积百分数（Smin%）：当注入汞的压力达到仪器的最高压力时，仍没有被汞侵入的孔隙体积百分数，称为最小非饱和孔隙体积百分数。Smin%测试值（条件

23、不同）可在0-100%间变化。为了便于对比，一般将小于0.04m的孔隙都称为束缚孔隙，束缚孔隙一般为水所占据。束缚孔隙含量愈小，孔隙结构越好。,孔喉分布大小均有，无分选性，储层物性较差,孔喉半径较小,分选好细歪度,储层物性较差,孔喉较细分选差，细歪度，储层物性较好,孔喉大小分布呈双峰态，分选较好，储层物性较好,典型毛细管压力曲线,汞饱和度（）,压 力,压 力,汞饱和度（）,汞饱和度（）,汞饱和度（）,汞饱和度（）,压 力,压 力,压 力,孔喉半径较大,分选好粗歪度，储层物性好,孔隙结构的应用 1）用于对储层进行分类评价。例如用毛细管压力曲线特征参数和曲线形态划分储层类型；用结构参数划分储层下限

24、，用于储量计算和资源量评价等。排替压力越低，孔喉半径越大，分选性越好，束缚孔隙百分含量越低，则说明岩石的孔隙结构越好，有利于油气的储集和渗滤；反之，孔隙结构越差，不利于油气渗滤。2）孔隙结构与油气采收率关系密切。储层中不连续油滴出现，将导致油井水淹和死油区，残余油的分布与储层孔喉大小、形态和分布有关，因为不同孔隙结构决定了毛细管压力和流体粘滞力。,四、储集层的非均质性 1、概念及分类 储层非均质性是指储集层的基本性质（包括岩性、物性、电性、含油气性及微观孔隙结构等）在三维空间上分布的不均一性（戴启德等，1995）。无论是碎屑岩储层还是碳酸盐岩储层，其非均质性都是普遍存在的。研究储层非均质性，实

25、际上就是要研究储层的各向异性，从而为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规律，提高油田采收率有重要的意义。分类：不同学者由于研究目的不同，对储层非均质性的规模和内容的研究也不相同。因而其分类方案也就不同。常见的储层非均质性的分类方案有：,2）按储层非均质性的规模大小划分。1973年由Pettijohn等提出了一个储层非均质性分类方案。这个分类方案是一个由大到小的储层非均质性类型谱系图（右图），这个谱系图比较实用。,1）按储层非均质性内容划分：可分为储层岩石非均质性和流体非均质性两种。

26、这两者是相互联系又相互制约的，但岩石非均质性是首要的、主导的因素。,图 储层非均质性分类（规模划分）,3）按储层非均质性的规模及成因划分。在Pettijohn等(1973)划分方案的基础上，Weber根据储层非均质性的规模及成因划分了八种类型：封闭、未封闭、半封闭断层引起的非均质性。成因单元边界引起的非均质性。成因单元内部渗透带的变化引起的非均质性。成因单元内部隔层的存在引起的非均质性。层理的变化引起的非均质性。孔隙类型和孔隙间相互关系引起的微观非均质性。封闭、开启裂缝造成的非均市。此外还有：原油的粘度变化和沥青垫引起的非均质性。,图 储层非均质分类,4）Haldorsen的分类：在河流沉积学

27、领域内近年出现的结构要素分析方法中所采用的界面系列分析法，把砂体层内非均质性和平面非均质性分成若干小的级别，其中各级别间有界面分开。Haldorsen把与孔隙平均值有关的体积分布分成四个级别。即微观非均质性(Microscopic即孔隙和砂颗粒规模)；宏观非均质性(Macroscopic，即传统的岩芯规模)；大型非均质性(Megascopic，即模拟模型中的大型网块)和巨型非均质性)Gigascopic即整个岩层或区域规模）。,图 与孔隙平均状况有关的四级非均质性分类,5）裘亦楠的分类 裘亦楠（1987，1989）把碎屑岩储层非均质性由小到大分成五级，即微观非均质性；基本岩性物性非均质性；层内

28、非均质性；平面非均质性；层间非均质性。这种分类方案与Pettijohn等（1973）的分类方案类似，但更加详细、全面和明确，适合在生产中应用。此外，还有宏观非均质性（Macroscopic Heterogeneities），中观非均质性（Mesoscopic Heterogeneities）和微观非均质性（Microscopic Heterogeneities）；以及大型的（Largescal）中等的（Medium Scale）和小型的（Smallscale）非均质性等分类方案。总之，规模大小是非均质性分类最重要的一个方面，这也是由非均质性与均质性的相对性决定的。,2、储层非均质性的研究方法及

29、内容 定量描述储层非均质性十分重要而又很困难的。薛培华(1991)曾对河流点砂坝相储层的非均质性及储层模式作过详细论述。Scheak（1992）认为直接测定孔隙形态、孔隙度和渗透率及其变化是描述碳酸盐岩储层流体流动非均质性的有效方法。储层非均质性研究内容有：层内非均质性；层间非均质性；平面非均质性和三维非均质性等。储层非均质性的影响因素主要有：沉积因素，成岩因素和构造因素等。,总之，储层非均质性无论对油气勘探和开发均具有十分重要的影响。我国陆相油气砂岩储层占有重要地位。同海相沉积的碎屑岩储层相比较，陆相河湖相沉积条件，由于盆地规模相对较小，物源区近且多物源，一般不存在相对洁净的石英砂岩或长石石

30、英砂岩，而主要类型是岩屑长石杂砂岩或岩屑长石砂岩，并且砂岩体的非均质性比海相砂岩要强（胡见义等，1991）。因此，开展储层非均质性研究，定性定量描述储层非均质性，已是摆在石油地质工作者面前十分重要的任务。,五、储集层的类型划分 世界上已知油气储集层的岩石类型很多，迄今为止，在组成地壳的沉积岩、火成岩和变质岩中都发现有油气田。但勘探实践表明，世界上绝大多数油气藏的含油气层是沉积岩层，其中又以碎屑岩和碳酸盐岩最为重要，只有少数油气储集在其它岩类中。储集层的分类（依据不同）可有 按岩石类型 按储集空间类型 按孔隙度和渗透率 碎屑储集层 孔隙型储集层 常规储集层 碳酸盐岩储集层 裂缝型储集层 低渗透储

31、集层 其它岩类储集层 裂缝-孔隙型储集层 致密储集层,第三节 碎屑岩储集层,碎屑岩储集层是目前世界上各主要含油气区的重要储集层之一。许多特大油气田，如科威特的布尔甘油田、委内瑞拉的波利瓦尔湖岸油田、荷兰的格罗宁根气田以及俄罗斯西西伯利亚含油气区等，我国大庆、胜利、大港、克拉玛依、吐哈油田等，其储集层都是碎屑岩储集层。碎屑岩储集层包括砂砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩以及没有胶结或胶结很松散的砂层。其中以中、细砂岩和粉砂岩储集层分布最广，储油物性亦好。附：岩石碎屑大小粒级划分标准（曾允孚等）大于2mm 砾；20.05mm 砂；0.050.005mm 粉砂；小于0.005mm 泥,一、碎屑岩储

32、层的孔隙类型 碎屑岩储层的孔隙，按成因可分为原生孔隙、次生孔隙和混合孔隙。1.原生孔隙 原生孔隙是指在沉积时期形成的、经成岩作用仍保留下来的孔隙。原生孔隙主要是粒间孔隙。所谓粒间孔隙是指碎屑颗粒支撑的碎屑岩，在碎屑颗粒之间未被杂基充填，胶结物含量少而留下的原始孔隙（图)。粒间孔隙在砂岩储层中最普遍，分布较稳定。具粒间孔隙的砂岩储集层其孔隙度为5%-40%，后者几乎是未固结的松散砂层。（照片）。,2.次生孔隙 次生孔隙是在成岩作用过程中或成岩后生期产生的孔隙。砂岩的次生孔隙主要是其非硅酸盐组分（以碳酸盐矿物为主）溶解的产物。形成溶解孔隙的可溶物质可呈三种结构形式：沉积的物质（颗粒和杂基）、自生胶

33、结物以及自生交代产物。岩石组分的破裂和收缩也可使砂岩产生重要的次生孔隙，不过，通常在数量上都是居于次要地位。按次生孔隙的成因，可划分为五种基本类型（图）。,3.混合孔隙 指既有原生孔隙又有次生孔隙组成的孔隙系统。例如，砂岩颗粒边缘遭受溶蚀形成的次生孔隙与原生孔的组合；砂岩发生不完全的胶结作用，胶结物溶解形成的次生孔隙与原生孔隙的组合；砂岩颗粒边缘的交代物溶解形成的次生孔隙与原生孔隙的组合等。以上这些孔隙都是混合成因的（图）。它们可以具有次生孔隙的所有结构方式，但混合孔隙中原生孔隙和次生孔隙的相对含量往往难于估计。,二、影响碎屑岩储层储集物性的主要因素 影响碎屑岩储层储集物性的主要因素有:1.沉

34、积作用对储层物性的影响 沉积作用主要通过沉积水动力条件和沉积物成分对储层物性产生影响。沉积作用对碎屑岩的矿物成分、岩石结构（粒度、分选、磨圆、填集的杂基含量）等方面都起着明显的控制作用。而这些因素对储层物性都有不同程度的影响。,（1）碎屑岩的矿物成分 碎屑岩的矿物成分以石英和长石为主，它们对储层物性的影响不同。一般说来，石英砂岩比长石砂岩储集物性好。原因在于：（吸附强、易风化）长石的亲水性和亲油性比石英强，当被油或水润湿时，长石表面所形成的液体薄膜（吸附作用）比石英表面厚，通常该液体薄膜是不能移动的（类似固体）。这就意味着减少了孔隙的流动截面积，导致岩石孔、渗变小。长石较石英的抗风化能力弱，颗

35、粒表面常有次生高岭土和绢云母，可增加对油气有吸附作用，同时吸水膨胀还会堵塞孔隙和喉道。（石英抗风化能力强，颗粒表面光滑，油气易通过）因而长石砂岩比石英砂岩储集物性差（不绝对）。,（2）岩石结构 碎屑岩沉积时所形成粒间孔隙的大小、形态和发育程度主受碎屑岩结构（粒径、分选、磨圆和填集程度等）的影响。在假定碎屑岩碎屑颗粒为等大球体的前提下，碎屑岩的孔隙度值只与球体的排列方式有关，而与球体的大小无关。其绝对孔隙度（t）可用公式表示：理想球体紧密排列的端元形式有两种（图）：a.立方体排列，堆积最疏松，孔隙度最大，其理论孔隙度为 47.6%，孔径大，渗透率也大。b.菱面体排列。排列最紧密，孔隙度小，其理论

36、孔隙度为 25.9%，孔径小，渗透率低。这种理想情况在自然界是不存在的。自然界的实际情况比这种理想情况要复杂得多。,大量研究表明：碎屑岩储层储集物性不仅与粒径有关，而且与岩石颗粒的分选程度也有很大的关系。一般来说，细粒碎屑磨圆度差，呈棱角状，颗粒支撑时比较松散，它比圆度好的较粗的砂质沉积物可能有更大的孔隙度。然而，细粒沉积物（易压实）孔喉小，毛细管压力大，流体渗滤的阻力大，因此细粒沉积物的渗透率比粗粒的小（图）。砂岩储集层的孔隙度与渗透率间有较好的正相关关系（图）,（3）杂基含量 杂基是指颗粒直径小于0.0315mm的非化学沉淀颗粒。杂基含量是沉积环境能量最重要标志之一。一般杂基含量高的碎屑岩

37、，分选差，平均粒径较小，喉道也小，孔隙结构复杂，储集物性差。因此，杂基含量是影响孔隙性、渗透性的重要因素之一；也是与沉积作用有关的影响碎屑岩储层物性的诸因素中最为重要的因素。,2.成岩后生作用对储层物性的影响 成岩后生作用对碎屑岩储层的物性影响很大。它可以改造碎屑岩中的原生孔隙系统，其改造可以是堵塞这些原生孔隙甚至使原生孔隙完全消失；也可以是溶蚀可溶矿物成分形成次生溶蚀孔隙。在漫长的成岩历史过程中，这种改造可以反复进行。碎屑岩的成岩后生作用是相当复杂的（沉积岩石学中有章节专门论述），这里仅就对储层物性影响较大的成岩后生作用（分建设性和破坏性）进行一些讨论。,（1）压实和压溶作用 压实作用和压溶

38、作用使碎屑岩储层的孔隙度和渗透率降低（破坏性）。所谓压实作用就是沉积物在上覆负荷压力作用下脱出孔隙水的成岩作用。在此过程中孔隙缩小，渗透性降低。压实作用主要发生在成岩作用的早期，3000m之上压实作用的效果特别明显。从成岩作用现象上来讲，压实作用可以造成泥岩和页岩等泥质岩屑假杂基化，火山岩岩屑等软颗粒塑性变形，还可以造成石英和长石等刚性颗粒破裂和粒间接触程度提高。压实作用使岩石的孔隙度迅速减小，但不同类型的砂岩，其孔隙度衰减的速率不同。粘土杂基含量高的砂岩，其孔隙度衰减速率大，而纯净砂岩的孔隙度衰减速率小。,压溶作用是指发生在颗粒接触点上，即在压力传递点上的固态溶解作用，造成颗粒间互相嵌入的凹

39、凸接触和缝合线接触（压溶现象）。由于碎屑颗粒在压力作用下溶解，使得Si、Al、Na、K等造岩元素转入溶液（成为胶结作用的物质来源之一），引起物质再分配，造成在低压处石英和长石颗粒的次生加大形式的胶结。据费希特鲍尔对含油区砂岩的研究，石英在500-1000m埋深就开始次生加大，并随着埋深的增加，次生加大的石英颗粒增多。石英次生加大对岩石孔隙度有可观的影响（破坏），有时可以占满全部孔隙。,（2）胶结作用 胶结作用是松散的碎屑沉积物颗粒相互粘接固结成岩的成岩作用。胶结作用是储层物性变差的重要因素（破坏性）。碎屑岩胶结物成分是多种多样的，有泥质、钙质、硅质、铁质、膏质等。一般说来，泥质、钙-泥质胶结的

40、岩石较疏松，储油物性较好；纯钙质、硅质、硅-铁质或铁质胶结的岩石致密，储油物性较差。据松辽盆地储集层钙质含量的统计资料，钙质含量大于5%，其储油物性明显下降。不同粘土矿物对岩石孔隙度和渗透率的影响是不同的。埋藏初期，从富含粘土质的孔隙水中沉淀出高岭石、绿泥石或伊利石形成碎屑颗粒周围的粘土膜，或充填孔隙。在酸性孔隙水中长石更易高岭石化。高岭石主要降低岩石的孔隙度；伊利石主要降低渗透率。,（3）溶解作用 溶解作用是由于地下孔隙水成分及物化条件的改变，导致可溶性物质（长石、火山岩屑、碳酸盐岩屑和方解石、硫酸盐等胶结物）溶解的成岩作用。溶解作用常形成次生溶蚀孔隙，增加储层孔隙空间。这种次生溶蚀孔隙对改

41、善碎屑岩储层物性的重要性已受到愈来愈多的重视。,影响碎屑岩溶解作用的因素有：粒度大小（粗）、孔-渗性（好）、可溶性物质含量（多）、地下水pH值（酸性）等。加之具有一定流动速度的地下水对次生空隙的形成是有利的。其中尤以酸性水的形成最为重要。普遍认为：干酷根热演化早期释放出大量CO2，以及有机质演化成烃过程中形成的有机酸，是地下形成酸性水的重要原因，此外，在较高温度下，碳酸盐矿物之间的无机反应，也能生成CO2；硫酸盐在脱硫菌和有机质参与下能生成H2S也有利于提高硫酸盐的溶解能力。必须指出，只有溶解物质不断被带走的条件下，才能使溶蚀作用朝有利于形成次生孔隙的方向发展。否则，随着溶质增加，溶蚀作用会减

42、弱；在达到过饱和时还可以再沉淀，堵塞孔隙（在同一储层内甲地溶解，乙地沉淀，正负相抵）。,三、碎屑岩储集层的沉积环境及分布 碎屑岩储层的主体是砂岩体，研究碎屑岩储层必须从砂岩体着手。所谓砂岩体是指在某一沉积环境下形成的、具有一定形态、岩性和分布特征，以砂质岩为主的沉积岩体。砂岩体的分布及特征受沉积环境控制。国内外研究发现，除冰川堆积的砂砾岩体尚未见到油气外，其它类型的砂岩体都已见到数量不等的油气。与油气关系较密切的砂岩体有：冲积扇砂砾岩体(图)；河流砂岩体(图)；三角洲砂岩体(图)；扇三角洲砂岩体；海岸砂岩体；湖泊砂岩体；浊积砂岩体(图)。其中以海岸带附近的各种类型砂岩体与油气关系最为密切。,1

43、.冲积扇砂砾岩体 冲积扇是指在干旱、半干旱气候地区，山间河流携带大量碎屑物质进入平原，在出山口处因流速变小，能量降低，而使碎屑物沉积下来形成的扇形锥积体。冲积扇中的砂砾岩体称为冲积扇砂砾岩体。冲积扇在平面上的形态为扇形或圆锥形（图），多个扇体在平面上组合形成裙边状碎屑堆积体。冲积扇主要由砾、砂和泥质组成的混杂堆积，粒度粗，分选差，成分复杂，圆度不好。但在冲积扇的中部有储集物性较好的辫状河道砂砾岩体，邻近若有油源，油气一般可以在此聚集。如我国新疆准噶尔盆地西北缘的克拉玛依油田三叠系储油层就是冲积扇砂砾岩体。,2.河流砂岩体 在长期沉降的气候潮湿区。河流发育。由河流成因的砂岩体称为河流砂岩体。河流

44、的主要类型有辫状河和曲流河，其沉积模式如图所示。,河流砂岩体包括砾、砂、粉砂和粘土等各类碎屑沉积物，但以砂质为主，成分复杂，分选差至中等。河流砂岩体的形态极不规则，多呈带状，树枝状或网状，边缘呈锯齿状。古河道砂岩体以河床中的边滩和心滩砂岩的储油物性最好。目前世界范围内已发现了不少以古河道砂岩体为储集层的油气藏，如美国堪萨斯州的布什城油田（图）、加拿大阿尔伯达省的贝尔希油田、利比亚苏尔特盆地的Sarir油田和我国的长庆油田等。,3.三角洲砂岩体 随着油气勘探工作的深入，日益证明世界上许多大油气田与三角洲砂岩体有着密切的联系。如科威特的布尔甘油田，西非尼日利亚尼日尔河三角洲发现许多大油田（如图）、

45、我国的大庆长垣三角洲、东营凹陷的东辛、胜坨三角洲等。三角洲是河流入海（湖）处，由于坡度减缓，流速突然降低，水流分散，河流所携带的砂泥在河口附近堆积下来，形成平面上略似尖顶朝向陆地的三角形沉积体。根据河流、波浪和潮汐能量的强弱，三角洲可分为河控三角洲、浪控三角洲和潮控三角洲等类型。大的河流三角洲规模可以很大，面积可达几十至几万平方公里。三角洲可进一步划分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲等亚环境。各个亚环境的沉积物特征是不同的。三角洲平原中的分流河道砂岩体，三角洲前缘的水下分流河道砂岩体、河口坝砂岩体、远砂坝砂岩体以及前缘席状砂体都是常见的良好的储集层。,4.扇三角洲砂岩体 扇三角洲是指冲积扇或

46、辫状河直接进入水体形成的一类砂体（据Galloway，1983）。盖洛韦等人（1983）按水体能量条件将扇三角洲分为湖泊扇三角洲、波浪改造的扇三角洲和潮汐改造的扇三角洲。其中湖泊扇三角洲受波浪和潮汐改造较弱，呈扇形。我国陆相沉积，特别是东部的断陷湖盆常常是长条状的箕状凹陷。在湖盆的短轴方向上，坡度陡，物源近，很难形成源远流长的曲流河。辫状河直接进入浅湖形成的扇三角洲，称为辫状河三角洲。孙永传等曾将冲积扇进入浅湖形成的扇形碎屑岩体称为水下冲积扇。而纪友亮等却仍将其归属于扇三角洲。扇三角洲可以划分出如下微相：,扇三角洲平原与正常三角洲平原有较大的差别。实际上扇三角洲水上平原属于近山口的冲积扇环境。

47、扇三角洲的分流河道砂体、水下分流河道砂体、河口坝砂体及前缘席状砂构成了扇三角洲的主要储集层。右图为扇三角洲沉积体系的示意图：,5.海岸砂岩体 海岸环境又称滨岸环境，它位于海水浪基面以上紧邻陆地的滨浅海地带。由于在地质历史中反复的海进和海退，因此，海岸沉积物是一个很宽的带。海岸地带由于波浪、沿岸流、潮汐以及风的作用，可以破坏附近的三角洲沉积而形成一系列海岸砂岩体，主要有海滩砂、砂坝、堤岛、风成砂丘等。海岸砂岩体一般呈带状或串珠状沿岸线分布，由于它们经受反复的冲洗和簸扬，一般分选好，圆度大，岩性以中细砂岩为主，较疏松，孔隙度和渗透率都较高，有良好的储油性能，是油气聚集的良好场所。海岸砂岩体包括海进

48、砂岩体和海退砂岩体。海退砂岩体下伏暗色海相页岩，生油条件好；而海进砂岩体下伏三角洲平原或其它海岸沉积物，生油条件差，故目前世界上发现的海岸砂岩体油气田多属海退型砂岩体。如美国堪萨斯州格林乌德县契洛鞋带状油田就是一例（如下图）。,美国堪萨斯州格林乌德县契洛期鞋带状油田平面图图中1mm=1609m（据Cadman，1927，转引自潘钟祥，1986）,6.湖泊砂岩体 湖泊是陆地上水流汇集的地方。由于它距物源近，大量碎屑物质在湖泊中堆积，使湖泊砂岩体很发育。湖泊的水动力条件和沉积过程与开阔的浅海相似，同样有波浪和沿岸流作用。在湖浪、湖岸流以及河流的地质作用下，湖泊砂岩体的类型是多种多样的，包括洪积成因

49、的湖边扇砂砾岩体、湖成三角洲砂岩体、滨浅湖的湖滩砂岩体、水下隆起上的浅滩砂岩体、深湖的湖底扇砂岩体等。其中以滨浅湖的湖滩砂岩体和湖成三角洲砂岩体最为发育，储集物性亦好，可作为良好的储集层。我国大部分油气田成生在陆相沉积盆地之中，湖泊砂岩体就成为主要的储集层。例如大庆油田的主要产层属于下白垩统湖成三角洲砂岩复合体。大港部分油田的产层属于下第三系滨浅湖滩砂岩体（沿岸砂坝）。下辽河盆地和泌阳盆地的部分油田的产层属于下第三系湖底扇砂岩体。,7.浊积砂岩体 浊积砂岩体是由于地震、海啸等因素的影响，把河流携带至海岸带堆积的大量未固化的沉积物，以悬浮的高密度底流的方式沿海底峡谷搬运至深海堆积而成的砂岩体。这

50、种高密度流称之为浊流。由浊流形成的砂岩体称为浊积砂岩体。它的平面形态经常是扇形，又称海底扇或深海扇（图）。浊流也经常在湖泊中发生，它所形成的扇形砂岩体称湖底扇。,浊积砂岩体由根部至前缘、由下部至上部，沉积物一般由粗变细，分选由差变好，扇体的扇中部分一般有分选较好的砂质沉积，可构成良好的储集层。由于浊积砂岩体发育在深水泥岩之中，这些泥岩既可作为生油岩又可作为封闭层，因此，浊积砂岩体不仅含油气丰富，而且也是地层、岩性油气藏发育的有利地区。如北海地区的米勒（Miller）油田和阿尔巴（Alba）油田，以及美国加利福尼亚州文图拉盆地的第三系油田和洛杉矶盆地的威明顿（Wilmington）油田等，后者的