石油天然氣地質3-2碎屑巖、碳酸鹽儲集層.ppt

石油天然氣地質與勘探,主講人：張傳河 中國石油大學勝利學院,第三章 儲集層和蓋層,第一節(jié) 儲集層的巖石物性參數(shù) 第二節(jié) 碎屑巖儲集層 第三節(jié) 碳酸鹽巖儲集層 第四節(jié) 特殊巖類儲集層 第五節(jié) 蓋層的類型及其封蓋機制,第二節(jié) 碎屑巖儲集層,一、碎屑巖儲層儲集空間類型 二、影響碎屑巖儲層儲集物性的主要因素 三、碎屑巖儲集體類型,類型：砂巖、礫巖、粉砂巖,第二節(jié) 碎屑巖儲集層,占世界總儲量的60左右 我國多為碎屑巖儲層。中、細砂巖常見。,一、儲集空間類型 按形態(tài)：孔、縫、洞三大類。 按孔隙成因：原生孔隙和次生孔隙兩大類 原生粒間孔隙為主，其次為溶蝕孔隙。,原生孔隙：粒間（內）孔隙、礦物解理縫、層理層間縫等，以粒間孔隙為主。 次生孔隙：粒間溶孔、組分內溶孔、鑄?？?、超?？?、晶間孔等；構造裂縫、成巖裂縫、溶洞等。,碎屑巖儲層孔隙類型及其特征,1. 碎屑巖原生孔隙類型,2.砂巖次生孔隙 二十世紀七十年代以前，一般認為砂巖孔隙主要是原生的，現(xiàn)在認為，砂巖中的孔隙至少三分之一是次生的。 次生孔隙與原生孔隙在結構上很相似，常錯把次生孔隙當成原生的。,4000,原生孔隙,次生孔隙,壓縮原生孔隙,膠余原生孔隙,混合孔隙,東營凹陷次生孔隙縱向分布,孔隙正常演化趨勢,膠結物含量,次生孔隙,車鎮(zhèn)東部,溶解作用:非硅酸鹽組分（以碳酸鹽礦物為主）溶解。 巖石組分的破裂和收縮。,（1）次生孔隙的形成機制,使砂巖產生次生孔隙的成巖作用,溶解作用主要包括三種: （1）有機酸的對巖石組分的溶解:有機酸經脫羧產生CO2，溶于水形成碳酸，從而使碳酸鹽溶解；二是有機酸解離出的H+對碳酸鹽發(fā)生溶解作用。 （2）碳酸對巖石組分的溶解 （3）大氣降水的淋濾作用:CO2形成H2CO3，土壤中還含有草酸；不整合帶砂巖中的長石易風化成高嶺石，也可產生大量HCO3-。大氣水具很強溶解能力.,形成砂巖次生孔隙的溶解作用主要包括三種: （1）有機酸對巖石組分的溶解 （2）碳酸對巖石組分的溶解 （3）大氣降水的淋濾作用,幾乎在任何成巖后生環(huán)境中，都可以發(fā)生砂巖次生孔隙的形成、保存、變化和破壞。不同成巖后生階段所形成的次生孔隙，在數(shù)量上很不一樣： 一般后生階段的中期可以形成大量次生孔隙，后生階段的早期和晚期則形成較少。晚期主要為裂縫，中期主要是溶蝕孔隙。 表生作用階段也是次生孔隙形成的重要階段，風化剝蝕和大氣滲水的淋濾作用可形成區(qū)域性分布的風化殼次生孔隙發(fā)育帶。,后生階段的中期形成大量溶蝕孔隙,早期和晚期形成較少。晚期主要為裂縫。 表生作用階段是次生孔隙形成的重要階段，風化剝蝕和大氣滲水的淋濾作用可形成區(qū)域性分布的風化殼次生孔隙發(fā)育帶。,（2）鑒別砂巖次生孔隙的巖石學標志,砂巖次生孔隙的識別標志（據(jù)G.Shanmugam，1985）,具次生孔隙的砂巖，由于次生孔隙性質的不同，可以呈現(xiàn)高于或低于具相同原生孔隙體積砂巖的滲透率。 當次生孔隙的喉道較大，形狀更適于增進孔隙的連通性時，滲透性則較高；相反，假若次生孔隙主要是像顆粒印模和原來基質團塊印模等孤立的孔隙，滲透性則較低。,二、碎屑巖儲集層的喉道類型,孔隙喉道的大小及形態(tài)主要取決于顆粒的接觸類型和膠結類型以及砂巖顆粒本身的形狀、大小、圓度等。,二、影響碎屑巖儲層儲集物性的主要因素,1、沉積條件,相同情況下，石英砂巖儲性比長石砂巖好,（1）碎屑顆粒的礦物成分：,礦物顆粒的耐風化性，堅硬程度和遇水溶解及膨脹程度； 礦物顆粒與流體的吸附力大小,（2）碎屑顆粒的粒度及分選性,a.粒度粗，K大；分選程度好，K大。 粒度一定時，分選越好，物性越好。 b.分選一定時：K與粒度中值成正比。,分選一定時：K與粒度中值成正比。,粒度粗，K大；分選程度好，K大。 粒度一定時，分選越好，物性越好。,（3） 碎屑顆粒的排列方式及磨圓度,顆粒形狀不規(guī)則，堆積時相互鑲嵌，粒間孔隙減小，物性差。,碎屑顆粒磨圓度越好，碎屑巖儲集物性越好。,立方體排列，堆積越疏松，K大； 菱面體排列，堆積越緊密，K??；,2、成巖后生作用,（1）壓實作用：,巖層由松散致密、儲性變差。,（2）溶解作用,碎屑顆?；蚰z結物溶解次生溶蝕孔隙，儲性好。,（3）膠結作用,泥質、泥鈣質膠結的巖石較疏松，儲性好； 純鈣質、鐵質、硅質較差。,.膠結物數(shù)量：,較少：好；多：差。,（3）膠結作用,膠結類型,成巖作用受巖性、流體、溫度和壓力等介質及環(huán)境的影響。,3成巖環(huán)境,影響礦物溶解度，多數(shù)礦物的溶解度隨T而； 影響礦物的轉化； 影響孔隙流體和巖石的反應，T，成巖反應速率； 控制有機質的成巖演化。,（1）地溫,地溫梯度對孔隙度的影響 （Wilson，1994）,具有較高地溫梯度的井相對較低地溫梯度的井孔隙度低，在7000ft深度，二者孔隙度相差10,超壓減緩壓實作用，有效保護已形成的孔隙。,（2）超壓對儲層物性的影響,超壓可延緩或抑制石英加大等膠結作用的進行。,流體壓力與石英加大的關系（據(jù)Osborne MJ等，1999）,超壓可產生裂縫，并維持已有的裂縫。,流體壓力與壓實作用的關系,年代效應砂巖孔隙度隨地質年代增大而降低。 埋藏史對儲層性質的影響 相同深度，低熱成熟度地區(qū)的孔隙度比高熱成熟度地區(qū)的高。 長期淺埋后期快速深埋的儲層可以保存大量的原生孔隙。,（3）埋藏時代及埋藏史,埋藏史與孔隙演化（Bloch,1994）,構造變動劇烈地區(qū)易產生裂隙，有利于儲集性能的改善。 斷裂作用對儲層的儲集性有重要的影響。,（4）構造因素,控制碎屑巖儲集性能的最主要的地質因素是沉積因素，其次是成巖作用（在部分儲層中可以成為主要控制因素），而構造改造作用的影響相對較小。,三、碎屑巖儲集體類型,砂巖體：在某一沉積環(huán)境下形成的具有一定形 態(tài)、巖性和分布特征，并以砂質為主的沉 積巖體。,席狀、樹枝狀、帶狀、豆夾狀,2、以沉積環(huán)境為主要依據(jù) 的砂巖成因分類：,1、以平面形態(tài)為主要依據(jù) 的砂巖體分類：,濁積砂巖體 濱淺湖砂巖體 海岸砂巖體 三角洲砂巖體 河流砂巖體 沖積扇砂礫巖體,砂巖儲集體形成環(huán)境與基本特征,是在干旱、半干旱氣候區(qū)，當山區(qū)河（洪）流攜帶大量砂、礫、泥質碎屑物進入平原時，在出口處堆積的扇形沉積體。 主要是由砂、礫、泥質組成的混雜堆積、粒粗、分選差、物性變化大，橫向連續(xù)性差。 扇中常有儲性較好的辮狀河道砂礫巖體。,（1）沖積扇砂礫巖體：,長期沉降的氣候潮濕區(qū)，河流發(fā)育并橫向擺動，形成廣闊的沖積平原，河流砂巖體發(fā)育，平面上呈帶狀，剖面上下凸上平。 沉積物以砂質為主，其次為礫、粉砂、粘土，分選中等為主，為較好儲集體。 以河床邊灘和心灘砂巖分選好，物性好，為良好儲層。 例：孤東Ng膠吉疏松的河流砂巖體。,（2）河流砂巖體,（3）三角砂巖體,A中的分流河道砂巖體，B中的河口壩、遠砂壩、水下分流河道、前緣席狀砂等砂巖體，都是常見的良好儲層,我國最重要，物性最好的一種砂巖體。,三角洲是河流入海（湖）處由于坡度減緩，沉積速度突降，水流分散，河流所攜帶的砂、泥在河口附近堆積下來，形成平面上略似尖頂朝向陸地的三角洲沉積體，大者可達幾十km2甚至幾萬km2。進一步可分為三個亞環(huán)境：,A、三角洲平原；.B、三角洲前緣；C、前三角洲,例：大慶油田主力儲層。東營ES2儲層。,在海岸帶（波浪基準面之上）由于反復海進海退，可破壞附近三角洲沉積而形成一系列海岸砂巖體，一般呈帶狀或者串珠狀沿海岸線分布，因它們經過了反復沖洗，一般 分選磨圓好，巖性以中細砂巖為主，較疏松、孔滲高，儲性好。 它包括海退砂巖體和海進砂巖體，前者下伏海相頁巖生油條件好；后者下伏三角洲平原或者其它海岸沉積物，生油條件差。 故目前世界上發(fā)現(xiàn)的海岸砂巖體油氣田多屬海退型砂巖體。,（4）海岸砂巖體,（5）濁積砂巖體,在海岸或者濱淺湖堆積的大量未固結的砂泥沉積物，在地震、海嘯等突發(fā)因素作用下，以懸浮的高密度底流的方式順坡搬運至深湖或者較深海堆積起來，形成濁積巖。這種高密度流即濁流，所形成的砂巖體稱濁積砂巖體。 平面上：扇形，又稱湖底扇、海底扇。沿濁流前進方向，分扇根、扇中、扇端三部分，沉積由粗細。 由于濁積砂巖發(fā)育在深水泥質巖中，有豐富的油源，因此盡管有時面積很小，但油層厚，儲量豐度大。 例：東營凹陷梁家樓油田。,包括 湖成三角洲砂巖體、濱淺湖砂巖體、 近源湖邊扇砂礫巖體、深湖湖底扇砂巖體 以礫質砂砂巖為主，分選磨圓中等較好，儲性較好。包括湖灘砂巖體和水下隆起上的淺灘砂巖體。 例：大港部分油田產層：下第三系濱淺湖湖灘砂巖體,（6）濱淺湖砂巖體,三角洲和濱淺湖砂巖體最重要。,沙三中低位扇群沉積相模式,扇三角洲近岸濁積扇沉積模式,第三章 儲集層和蓋層,第一節(jié) 儲集層的巖石物性參數(shù) 第二節(jié) 碎屑巖儲集層 第三節(jié) 碳酸鹽巖儲集層 第四節(jié) 特殊巖類儲集層 第五節(jié) 蓋層的類型及其封蓋機制,第三節(jié) 碳酸鹽巖儲集層,一、儲集空間類型 二、 碳酸鹽巖儲集物性的影響因素 三、碳酸鹽巖儲層類型,碳酸鹽巖油氣儲層在世界油氣分布中占有重要地位，油氣儲量約占全世界油氣總儲量的50，油氣產量達全世界油氣總產量的60以上。 碳酸鹽巖儲集層構成的油氣田常常儲量大、單井產量高，容易形成大型油氣田，世界上共有九口日產量曾達萬噸以上的高產井，其中八口屬碳酸鹽巖儲集層。 世界許多重要產油氣區(qū)的儲集層都是以碳酸鹽巖為主的。在我國，碳酸鹽巖儲集層分布也極為廣泛。,第三節(jié) 碳酸鹽巖儲集層,孔隙、溶孔（洞）、裂縫。,第三節(jié) 碳酸鹽巖儲集層,一、儲集空間類型,孔隙、溶洞（孔徑5mm）儲集空間 裂縫滲濾通道,砂巖與碳酸鹽巖儲集空間比較（據(jù)Choquette和Pray，1970 修改）,碳酸鹽巖儲層孔隙類型表,1、孔隙類型,粒間孔隙：顆粒之間的孔隙，與顆粒大小、分選程度、灰泥基質含量和亮晶膠結物的含量有關。 粒內孔隙(生物體腔孔隙)：顆粒內部的孔隙，生物灰?guī)r常具有這種孔隙。 生物骨架孔隙：由原地生長的造礁生物骨架之間所留下的孔隙，在骨架之間構成疏松多孔的結構。 鳥眼孔隙：鳥眼構造留下的孔隙，多發(fā)育在潮上或潮間帶，在成巖后期，由于氣泡、干縮或藻席溶解而成，是網(wǎng)格狀或窗孔狀孔隙的一種類型。透鏡狀或不規(guī)則狀孔隙，常成群出現(xiàn)，平行于紋層或層面分布。 晶間孔隙：礦物晶體之間的孔隙,（1）原生孔隙發(fā)育主要受沉積條件的控制,晶間孔,（2）次生孔隙：溶孔 包括溶蝕孔隙和溶洞、重結晶孔隙、白云巖化孔隙等，其中以溶蝕孔隙和溶洞最發(fā)育。 溶蝕孔隙：碳酸鹽礦物或伴生的其它易溶礦物被地下水、地表水溶解后形成的孔隙，包括粒內溶孔、 鑄?？紫?、粒間溶孔、溶溝、溶洞。 在溶孔或溶洞的內壁上，常沉淀有晶簇狀的方解石或其它礦物的晶體，因此又稱為晶洞孔隙。,（）構造裂縫：構造應力超過巖石彈性限度后破裂而成的裂縫，是最主要的裂縫類型。邊緣平直、延伸較遠、具有一定的方向和組系。 （）成巖裂縫：由于上覆巖層壓力和本身失水收縮、干裂或重結晶等形成的裂縫。分布受層理限制，不穿層，多平行層面，縫面彎曲，形狀不規(guī)則。 （）壓溶裂縫：上覆地層靜壓力下，富CO2的地下水沿裂縫或層理流動時對成分不均的石灰?guī)r選擇性溶解而成，如縫合線。,2、裂縫類型,3、碳酸鹽巖儲層的喉道類型,碳酸鹽巖儲層喉道類型,二、 碳酸鹽巖儲集物性的影響因素,1、孔隙（洞）發(fā)育的主要影響因素,（1）原生孔隙沉積條件（環(huán)境）,發(fā)育與巖性有關。巖性受主要沉積環(huán)境控制，決定于沉積環(huán)境水動力的高低 粒間孔隙發(fā)育在顆粒石灰?guī)r中，同砂巖相似，其孔滲性與顆粒大小，分選程度正相關，與基質含量負相關； 晶間孔隙大小與晶粒大小及均勻性關系密切； 各種生物孔隙的大小與生物個體大小和排列狀況有關。,1、孔隙（洞）發(fā)育的主要影響因素,（2）次生孔隙成巖后生作用,次生溶孔溶蝕作用,、富含CO2水中，碳酸鹽巖溶解度與Ca2+/Mg2+成正比。即 石灰?guī)r比白云巖易溶解。而在富含SO42水中則相反。 、質純者易溶解。,A.碳酸鹽巖溶解度：,儲集層巖相沉積環(huán)境與平均滲透率關系圖（野外露頭） （Magoon，1994）,碳酸鹽巖出露于氣候溫暖的河谷近湖（海）岸、剝蝕區(qū)、多裂縫或斷層區(qū)時，更易被溶蝕。,1、孔隙（洞）發(fā)育的主要影響因素,次生溶孔溶蝕作用,B.地下水溶解能力：,水中富含CO2、或溫度升高時，地下水的溶解能力增大。,C.氣候、地貌、構造條件：,其它次生孔隙白云巖化、重結晶作用,碳酸鹽巖成巖作用與孔隙演化 （馬永生，1999）,半對數(shù)圖解上孔隙度變化趨勢（據(jù)Brown,1997）,壓實作用對顆?；?guī)r、白云巖影響較小，而對泥灰?guī)r等細粒巖石的影響大。,2、裂縫發(fā)育的影響因素,裂縫發(fā)育的巖性因素： 內因：巖石的脆性,脆性由大到小順序： 白云巖或泥質白云巖石灰?guī)r、白云質灰?guī)r 泥灰?guī)r鹽巖石膏 A、泥質含量高者脆性小，硅質含量高者脆性大； B、質純、粒粗者更易產生裂縫； C、層厚者裂縫密度小但規(guī)模大，層薄者相反。,受構造位置、作用力性質、強弱、受力次數(shù)、變形環(huán)境、階段等影響。 受力強、張力大、受力次數(shù)多的構造部位裂縫發(fā)育，相反則差。 在常溫常壓的應力環(huán)境下裂縫發(fā)育，在高溫高壓環(huán)境下則發(fā)育較差。,2、裂縫發(fā)育的影響因素,裂縫發(fā)育的構造因素,裂縫發(fā)育的構造背景（Selly,1998）,（1）孔隙型儲層 儲集空間以各類原生