地下地質(zhì)-第5章儲(chǔ)層研究

油氣田地下地質(zhì)學(xué)subsurfaceGeologyofOilandGasFields

第三章

油氣田地下儲(chǔ)層研究Reseachonthereservoirsofoilandgasfields

第三章

油氣田地下儲(chǔ)層研究Reseachonthereservoirsofoilandgasfields

凡是具有一定的連通孔隙，能使流體儲(chǔ)存并在其中滲濾的巖石（層）稱為儲(chǔ)集巖（層）。

如果儲(chǔ)集層中儲(chǔ)存了油氣稱為含油氣層，業(yè)已開(kāi)采的含油氣層稱為產(chǎn)層。世界上絕大多數(shù)油氣藏的含油氣層是沉積巖（主要是砂巖、灰?guī)r和白云巖），只有少數(shù)油氣藏的含油氣層是巖漿巖和變質(zhì)巖。儲(chǔ)集層是形成油氣藏最具價(jià)值的地質(zhì)實(shí)體之一。沒(méi)有儲(chǔ)集層就沒(méi)有油氣藏。儲(chǔ)集層的特性是控制地下油氣分布狀況，油氣儲(chǔ)量及產(chǎn)能的重要因素；也是油氣田勘探、開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)資料之一。

第一節(jié)儲(chǔ)集層的類型

按巖石類型常將儲(chǔ)集層分為:碎屑巖儲(chǔ)集層Clasticreservoir碳酸鹽巖儲(chǔ)集層Carbonatereservoir其它巖類儲(chǔ)集層Reservoirsofotherrocks主要儲(chǔ)集空間類型孔隙型儲(chǔ)集層Porousreservoir裂縫型儲(chǔ)集層Fracturedreservoir溶洞型儲(chǔ)集層cavernousreservoir復(fù)合類型compositereservoir孔隙度和滲透率的大小常規(guī)儲(chǔ)集層Conventionalreservoir低滲透儲(chǔ)集層

low-permeabiliyreservoir致密儲(chǔ)集層Tightreservoir分類碎屑巖孔隙度(%)非碎屑巖基質(zhì)孔隙度(%)特高≥30－高≥25～<30≥10中≥15～<25≥5～<10低≥10～<15≥2～<5特低<10<2分類空氣滲透率(md)特高≥1000高≥500～<1000中≥50～<500低≥5～<50特低<5孔隙成因類型

Genetictypesofpores根據(jù)孔隙的形成時(shí)間及成因，將其分為原生孔隙(primaryporosity)和次生孔隙(secondaryporosity)兩大類。原生孔隙主要是指在沉積時(shí)期形成的與巖石組構(gòu)有關(guān)的孔隙，它們?cè)诔蓭r期可以發(fā)生一些變化。原生孔隙包括粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙、生物骨架孔隙、生物體腔孔隙、遮蔽孔隙、鳥(niǎo)眼孔隙和生物潛穴等。粒間孔隙(Intragranularporosity)：是指碎屑顆?；蛄Ｐ贾g未被基質(zhì)填積和膠結(jié)物充填的原始孔隙空間。次生孔隙是指在沉積期后發(fā)生的，受成巖后生作用控制的孔隙，它包括晶間孔隙和溶孔、溶洞和裂縫。次生孔隙是碳酸鹽巖儲(chǔ)層重要的儲(chǔ)集空間。儲(chǔ)層的孔隙類型和孔喉分布特征影響儲(chǔ)層物性的主要因素溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層條件的改善起到了重要作用

孔隙類型以原生粒間孔和粒間溶孔為主(準(zhǔn)噶爾盆地

)溶洞和裂縫

Vugsandfractures溶洞和溶孔之間沒(méi)有嚴(yán)格的區(qū)別，一般孔徑大于2mm者稱溶洞，小于此者稱溶孔?？讖?～10mm為小型溶洞；10～500mm為中型溶洞；而孔徑大于500mm者稱洞穴。溶洞多半發(fā)育在厚層質(zhì)純的石灰?guī)r和白云巖中。古巖溶分布的地區(qū)和層段形成了良好儲(chǔ)層。儲(chǔ)層裂縫分為構(gòu)造裂縫(Tectonicfracture)和非構(gòu)造裂縫(atectonicfracture)兩大類。非構(gòu)造裂縫又可分為成巖裂縫、風(fēng)化裂縫和壓溶裂縫3類。

溶蝕作用在縱向上具有明顯的分帶特征，結(jié)合本區(qū)奧陶系碳酸鹽巖溶蝕縫洞發(fā)育的特征，在縱向上劃分為三個(gè)分帶：裂縫(Fracture)

構(gòu)造裂縫和非構(gòu)造裂縫兩大類。非構(gòu)造裂縫又可分為成巖裂縫、風(fēng)化裂縫和壓溶裂縫3類。構(gòu)造裂縫

(Tectonicfracture)

系指在構(gòu)造應(yīng)力作用下，構(gòu)造應(yīng)力超過(guò)巖石的彈性限度，巖石發(fā)生破裂而形成的裂縫。它的特點(diǎn)是邊緣平直，延伸遠(yuǎn)，成組出現(xiàn)，具有明顯的方向性。

成巖裂縫(Diageneticfracture)

它是指沉積物在石化過(guò)程中被壓實(shí)、失水收縮或重結(jié)晶等情況下形成的一些裂縫。裂縫一般受層理限制，不穿層，多數(shù)平行層面，裂縫面彎曲、形狀不規(guī)則，有時(shí)有分枝現(xiàn)象。

風(fēng)化裂縫又稱溶蝕裂縫，它是指古風(fēng)化殼由于地表水淋濾和地下水滲濾溶蝕所形成或所改造的裂縫，此類裂縫大小不均、形態(tài)奇特、縫隙邊緣具有明顯的氧化暈圈。這類裂縫發(fā)育深度視潛水面的深度而異。由于淋濾和溶蝕作用形成的裂縫網(wǎng)對(duì)液體流動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生什么阻力，因此，具風(fēng)化裂縫的巖層滲透率比周圍致密巖層要高得多。

壓溶裂縫成分不太均勻的碳酸鹽巖，在上覆地層靜壓力作用下，富含二氧化碳的地下水沿裂縫或?qū)永砹鲃?dòng)，發(fā)生選擇性溶解而形成，常見(jiàn)的是縫合線?？p合線中常殘留有許多泥質(zhì)和瀝青，其作為油氣儲(chǔ)集空間意義不大，但對(duì)油氣的滲濾有一定的作用。

沙47井，5443米，構(gòu)造裂隙半充填泥質(zhì)，示滲流帶巖溶特征

所謂儲(chǔ)層非均質(zhì)性是指油氣儲(chǔ)層在沉積、成巖及后期構(gòu)造作用的綜合影響下，儲(chǔ)層的空間分布及內(nèi)部屬性的不均勻變化。巖石的非均質(zhì)性主要是在原始沉積過(guò)程中形成的，也可能是后來(lái)的成巖作用、構(gòu)造變動(dòng)造成的?？梢哉f(shuō)沉積環(huán)境主要控制著儲(chǔ)層巖石非均質(zhì)性，而巖石的非均質(zhì)性又進(jìn)而控制著儲(chǔ)層孔隙空間中流體的非均質(zhì)分布和流動(dòng)。第二節(jié)儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究Researchontheheterogeneityofreservoirs1.概念

雖然儲(chǔ)層的許多性質(zhì)(如厚度、孔隙度、滲透率、孔隙結(jié)構(gòu)、共存水飽和度等)都是非均質(zhì)的，但是在油田開(kāi)發(fā)地質(zhì)研究中，把滲透率視為非均質(zhì)性的集中表現(xiàn)，因?yàn)闈B透率的各向異性和空間位置組合是決定儲(chǔ)層采收率的主要因素(Weber，1986年)，這是對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性本質(zhì)的揭示。

儲(chǔ)層的非均質(zhì)性可以根據(jù)非均質(zhì)規(guī)模大小、成因和對(duì)流體的影響程度來(lái)進(jìn)行分類。目前較為流行的多種分類方法基本上都是按規(guī)模大小來(lái)分的。A.Pettjohn等(1973)提出的儲(chǔ)層非均質(zhì)性分類2．儲(chǔ)層非均質(zhì)性的分類2．儲(chǔ)層非均質(zhì)性的分類Ha1dorsen(1983)提出的四個(gè)級(jí)別，即微觀非均質(zhì)性(孔隙和砂粒規(guī)模)、宏觀非均質(zhì)性(通常的巖心規(guī)模)、大型非均質(zhì)性(模擬網(wǎng)格規(guī)模)和巨型非均質(zhì)性(地層或區(qū)域規(guī)模)。

裘亦楠(1987，1989年)根據(jù)我國(guó)陸相儲(chǔ)層特征及生產(chǎn)實(shí)踐，把碎屑巖儲(chǔ)層的非均質(zhì)性由小到大分成四級(jí)，即：

(1)微觀孔隙非均質(zhì)性，包括孔喉分布、孔隙類型、粘土基質(zhì)等；

(2)層內(nèi)非均質(zhì)性，包括粒度韻律性、層理構(gòu)造序列、滲透率差異程度及高滲段位置、層內(nèi)不連續(xù)泥質(zhì)夾層分布頻率和大小，以及其他不滲透隔層特征、全層規(guī)模的垂直滲透率與水平滲透率比值等；

(3)平面非均質(zhì)性，包括砂體成因單元連通程度、平面孔隙度和滲透率的變化及非均質(zhì)程度、滲透率的方向性；

(4)層間非均質(zhì)性，包括層系的旋回性，砂層間滲透率的非均質(zhì)程度、隔層分布，特殊類型層的分布，層組和小層劃分等。這一分類方案目前國(guó)內(nèi)已普遍采用。2．儲(chǔ)層非均質(zhì)性的分類

1989年6月在美國(guó)Da11as舉行的第二屆國(guó)際儲(chǔ)層表征技術(shù)研討會(huì)上，大量論文都涉及到儲(chǔ)層非均質(zhì)性問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外已投入開(kāi)發(fā)的大量油田都已進(jìn)入中高含水期和產(chǎn)量遞減階段，大量可動(dòng)原油還采不出來(lái)，人們寄希望于通過(guò)對(duì)儲(chǔ)層非均質(zhì)性的深入研究達(dá)到提高采收率的根本目的。

3．研究?jī)?chǔ)層非均質(zhì)性的意義3．研究?jī)?chǔ)層非均質(zhì)性的意義

在制定開(kāi)發(fā)方案時(shí)，必須充分考慮儲(chǔ)層的基本形態(tài)、大小規(guī)模、流體的分布、主力層與非主力層等。在注水開(kāi)發(fā)中，關(guān)鍵是解決好開(kāi)發(fā)中表現(xiàn)出的層間、層內(nèi)和平面矛盾，而儲(chǔ)層的層間、層內(nèi)和平面非均質(zhì)性正是導(dǎo)致這三大矛盾的根本原因。同時(shí)，儲(chǔ)層非均質(zhì)性直接影響水驅(qū)采收率的大小。微觀非均質(zhì)性直接影響驅(qū)油效率的高低，層內(nèi)和層間非均質(zhì)性直接影響厚度波及系數(shù)的大小，而平面非均質(zhì)性直接影響著面積波及系數(shù)的大小。在搞清儲(chǔ)層各種非均質(zhì)性的前提下，才能提出針對(duì)性強(qiáng)的調(diào)整方案與增產(chǎn)挖潛的各種措施，提高采收率。二、層內(nèi)非均質(zhì)性

層內(nèi)非均質(zhì)性是指一個(gè)單砂層在垂向上的儲(chǔ)層性質(zhì)變化，包括層內(nèi)垂向上滲透率的差異程度、高滲透率段所處的位置、層內(nèi)粒度韻律、滲透率韻律及滲透率的非均質(zhì)程度、層內(nèi)不連續(xù)的泥質(zhì)薄夾層的分布。1．粒度韻律

單砂層內(nèi)碎屑顆粒的粒度大小在垂向上的變化稱為粒度韻律，它受沉積環(huán)境和沉積方式的控制。（1）正韻律：顆粒粒度自下而上由粗變細(xì)，常常導(dǎo)致物性自下而上變差。（2）反韻律：顆粒粒度自下而上由細(xì)變粗，往往導(dǎo)致巖石物性自下而上變好。（3）均質(zhì)韻律：顆粒粒度在垂向上變化無(wú)韻律或均質(zhì)韻律。（4）復(fù)合韻律：即正、反韻律的組合。正韻律的疊置稱為復(fù)合正韻律，反韻律的疊置稱為復(fù)合反韻律。上下粗，中間細(xì)者稱為正反復(fù)合韻律。上下細(xì)，中間粗者稱為反正復(fù)合韻律。

2．沉積構(gòu)造

在碎屑巖儲(chǔ)層中，層理是常見(jiàn)的沉積構(gòu)造，有平行層理、斜層理、交錯(cuò)層理、波狀層理、遞變層理、塊狀層理、水平層理等。層理類型受沉積環(huán)境和水流條件的控制，層理的方向決定滲透率的方向。因此，需要研究各類紋層的巖性、產(chǎn)狀、組合關(guān)系及分布規(guī)律，以便了解滲透率的方向性。

3．滲透率韻律

滲透率在縱向上的變化受韻律性的控制，不同的韻律層具有不同的滲透率韻律。同粒度韻律一樣，滲透率韻律可分為正韻律、反韻律、均質(zhì)韻律和復(fù)合韻律等。

4．垂直滲透率與水平滲透率的比值Ke/K1這一比值對(duì)油層注水開(kāi)發(fā)中的水洗效果有較大的影響。Ke/K1小，說(shuō)明流體垂向滲透能力相對(duì)較低，層內(nèi)水洗波及厚度可能較小。

5．滲透率非均質(zhì)程度

（1）滲透率變異系數(shù)Vk

一般當(dāng)Vk＜0.5時(shí)為均勻型；當(dāng)0.5＜Vk＜0.7時(shí)為較均勻，當(dāng)Vk＞0.7時(shí)為不均勻型。

（2）滲透率突進(jìn)系數(shù)Tk

砂層中最大滲透率與砂層平均滲透率的比值。

當(dāng)Tk＜2為均勻型，當(dāng)Tk為2～3時(shí)為較均勻型，當(dāng)Tk＞3時(shí)為不均勻型。

（3）滲透率級(jí)差Jk

層內(nèi)最大滲透率與最小滲透率的比值。滲透率級(jí)差越大，反映滲透率的非均質(zhì)性越強(qiáng)，反之非均質(zhì)性越弱。

滲透率均質(zhì)系數(shù)Kp顯然值小于1，越接近1，均質(zhì)性越好。

6．夾層的分布頻率和分布密度

泥質(zhì)夾層的分布是不穩(wěn)定的，它可造成油層剖面上垂直和水平方向上的滲透率變化。（1）夾層分布頻率：即每米儲(chǔ)層內(nèi)非滲透性泥質(zhì)夾層的個(gè)數(shù)（個(gè)/m）。（2）夾層分布密度Dk指每米儲(chǔ)層內(nèi)非滲透性泥質(zhì)夾層的厚度。

Dk＝Hsh/H三、平面非均質(zhì)性

平面非均質(zhì)性是指一個(gè)儲(chǔ)層砂體的幾何形態(tài)、規(guī)模、連續(xù)性以及砂體內(nèi)孔隙度、滲透率的平面變化所引起的非均質(zhì)性。

砂體幾何形態(tài)是砂體各向大小的相對(duì)反映。砂體幾何形態(tài)的地質(zhì)描述一般以長(zhǎng)寬比進(jìn)行分類。一般情況下，砂體越不規(guī)則，其非均質(zhì)性越強(qiáng)。一般以砂體的長(zhǎng)寬比分為四類：(1)席狀砂體：長(zhǎng)寬比近于1，平面上呈等軸狀；(2)土豆?fàn)钌绑w：長(zhǎng)寬比小于或等于3，形狀似“土豆”；(3)條帶狀砂體：呈帶狀分布，若長(zhǎng)寬比為3－20。(4)鞋帶狀砂體：長(zhǎng)寬比大于20。(5)不規(guī)則狀砂體：形態(tài)不規(guī)則，一般有一個(gè)主要延伸方向，但在其他方向也有一定的延伸。1．砂體幾何形態(tài)2．砂體規(guī)模及各向連續(xù)性

重點(diǎn)研究砂體的側(cè)向連續(xù)性。一般砂體的規(guī)模大、連續(xù)性強(qiáng)，則均質(zhì)性較弱。按延伸長(zhǎng)度可將砂體分為以下五級(jí)：

一級(jí)：砂體延伸大于2000m，連續(xù)性極好；

二級(jí)：砂體延伸1200－2000m，連續(xù)性好；

三級(jí)：砂體延伸600—1200m，連續(xù)性中等；

四級(jí)：砂體延伸300－600m，連續(xù)性差；

五級(jí)：砂體延伸小于300m，連續(xù)性極差。實(shí)際研究中往往用鉆遇率來(lái)表示。鉆遇率反映在一定井網(wǎng)密度下對(duì)砂體的控制程度。鉆遇率越高，砂體的延伸性越好。

鉆遇率＝(鉆遇砂層井?dāng)?shù)/總井?dāng)?shù))×100％

3．砂體的連通性

指砂體在垂向上和平面上的相互接觸連通，可用砂體配位數(shù)、連通程度和連通系數(shù)表示。（1）砂體配位數(shù)：與某一個(gè)砂體連通接觸的砂體數(shù)。（2）連通程度：指連通的砂體面積占砂體總面積的百分?jǐn)?shù)。（3）連通系數(shù)：連通的砂體層數(shù)占砂體總層數(shù)的百分比。連通系數(shù)也可以用厚度來(lái)表示，稱為厚度連通系數(shù)。砂體孔隙度、滲透率的平面變化及方向性通過(guò)編制孔限度、滲透率的平面等值線圖來(lái)反映其平面變化，重點(diǎn)是研究滲透率的方向性。

四、層間非均質(zhì)性

層間非均質(zhì)性是指一套含油層系內(nèi)的砂層非均質(zhì)性，即砂體的層間差異。屬層系規(guī)模的儲(chǔ)層描述，包括各種沉積環(huán)境的砂體在剖面上交互出現(xiàn)的規(guī)律性，以及隔層的發(fā)育和分布規(guī)律。

1.分層系數(shù)An:某一層段內(nèi)砂層的層數(shù)，以單井的鉆遇率表示。2．砂層密度Sn:指剖面上砂巖總厚度與地層總厚度之比，也稱為砂地比，以百分?jǐn)?shù)表示。3．隔層:是指油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)流體運(yùn)動(dòng)具有隔擋作用的不滲透巖層,是非均質(zhì)多油層油田正確劃分開(kāi)發(fā)層系，進(jìn)行各種分層工藝措施時(shí)必須考慮的一個(gè)重要因素。

五、微觀孔隙非均質(zhì)性

儲(chǔ)層的微觀非均質(zhì)性是指微觀孔隙內(nèi)影響流體流動(dòng)的地質(zhì)因素，主要包括孔隙、喉道的大小、分布、配置及連通性，以及巖石的組分、顆粒排列方式、基質(zhì)含量及膠結(jié)物的類型等。這些因素直接影響注入流體驅(qū)替原油的效率。因此，油層微觀非均質(zhì)性的研究是了解水驅(qū)油效果及剩余油分布的基礎(chǔ)。

1．喉道的非均質(zhì)性

對(duì)于油層開(kāi)采而言，油層的滲透率對(duì)油氣的產(chǎn)能影響極大，而喉道的大小及形狀又會(huì)形成不同的毛細(xì)管壓力，進(jìn)而影響滲透率。因此，喉道的非均質(zhì)性又明顯地影響儲(chǔ)層滲透率的非均質(zhì)性。根據(jù)顯微鏡下觀察，每一喉道可以連通兩個(gè)孔隙，而每一個(gè)孔隙至少和三個(gè)以上的喉道相連通，有的甚至和多個(gè)喉道相連通。這種連通的形式與巖石顆粒的接觸關(guān)系、顆粒大小、形狀及膠結(jié)類型有關(guān)。

孔隙喉道的類型（a）喉道是孔隙的縮小部分；（b）可變斷面收縮部分是喉道（c）片狀喉道；（d）彎片狀喉道；（e）管束狀喉道

2．儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)

所謂儲(chǔ)集巖的孔隙結(jié)構(gòu)是指巖石的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、配置及其相互連通關(guān)系?？紫督Y(jié)構(gòu)的分析方法較多，通常可分為間接和直接分析兩大類。目前，國(guó)內(nèi)使用的間接分析為測(cè)量毛細(xì)管壓力法，包括半滲隔板法、離心機(jī)法、壓汞法和動(dòng)力學(xué)法，但常用壓汞法。另一類為直接觀測(cè)，包括鑄體薄片、掃描電鏡和圖像分析。當(dāng)前進(jìn)行孔隙結(jié)構(gòu)的定量描述主要是應(yīng)用壓汞法及鑄體法求得的參數(shù)。

3．粘土雜基

粘土雜基指作為雜基充填于碎屑巖儲(chǔ)層孔隙內(nèi)的粘土礦物，包括碎屑的和自生的。由于存在較大的表面積和極強(qiáng)的活性(如吸附能力、對(duì)外來(lái)流體的敏感性等)，對(duì)各種注入劑的注入能力、吸附及改性都有很大影響，加上它本身的變化，極大地影響著驅(qū)替效果，因此它是油藏微觀規(guī)模描述的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

(1)粘土礦物的成分與含量。碎屑巖儲(chǔ)層中常見(jiàn)的粘土礦物有高嶺石、伊利石、蒙脫石、綠泥石、伊利石蒙脫石混層、綠泥石蒙脫石混層等。這些粘土礦物由于其物理化學(xué)性質(zhì)的不同，對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性和產(chǎn)能的影響也不同。所以，在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)中需要具體確定儲(chǔ)層孔隙中所含的粘土礦物的成分、總含量及各類粘土礦物相對(duì)含量的大小。

(2)粘土礦物的產(chǎn)狀。有研究認(rèn)為，粘土礦物產(chǎn)狀對(duì)儲(chǔ)層性能的影響，超出了粘土礦物含量的影響。因此在研究中必須用掃描電鏡直接觀察樣品中孔隙內(nèi)粘土礦物的賦存形式，確定其產(chǎn)狀。

(3)粘土礦物對(duì)流體的敏感性。

砂巖儲(chǔ)油層孔隙中的基質(zhì)主要是粘土礦物。這些粘土礦物的成分、含量和產(chǎn)狀對(duì)砂巖儲(chǔ)層，特別是對(duì)低滲透性砂巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)滲性能和產(chǎn)能有明顯的影響。

(1)粘土礦物成分的影響蒙脫石在掃描電鏡下常呈蜂窩狀、網(wǎng)狀和絮狀，包圍在顆粒表面，構(gòu)成孔隙內(nèi)襯層。富含蒙脫石的儲(chǔ)層常見(jiàn)的問(wèn)題是：①遇淡水膨脹，如鈉蒙脫石可膨脹至原體積的10倍(Davies，1680)。吸水膨脹極易產(chǎn)生孔喉的堵塞，從而降低或者喪失了儲(chǔ)層的滲透性，即具有強(qiáng)的水敏性。②作為孔隙襯里的蒙脫石在膨脹過(guò)程中易于破碎、松散和遷移，并堵塞喉道，從而起微粒運(yùn)移而對(duì)儲(chǔ)層帶來(lái)更大的傷害。③具有很高的比表面和蜂窩狀、網(wǎng)狀形態(tài)，可以吸附大量表面活性劑，給三次采油造成一定困難。

伊利石在掃描電鏡下常見(jiàn)的形態(tài)有片狀和絲狀，通常作為孔隙內(nèi)襯層或孔隙橋塞存在。在砂巖中引起的主要問(wèn)題是造成微孔隙和高的束縛水飽和度，在淡水作用下叢生在一起，使?jié)B透率降低，在液體流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生細(xì)粒遷移，成為擋板堵塞喉道。高嶺石晶體形態(tài)為六方板狀，其集合體為書頁(yè)狀，蠕蟲狀等。常作為粒間孔隙的充填物。它所產(chǎn)生的工程問(wèn)題主要是“微粒運(yùn)移”。因?yàn)楦邘X石晶體大，而且與骨架顆粒附著力差，由高速流體所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力能使高嶺石片從襯基石脫落、遷移，作為擋板堵塞喉道。

伊利石與蒙脫石混層，其性質(zhì)介于蒙脫石和伊利石之間，主要問(wèn)題也是遇淡水膨脹，且混層膨脹后也會(huì)引起微粒運(yùn)移。綠泥石與蒙脫石混層，一是易引起膨脹，二是易產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀。綠泥石的形態(tài)多樣。掃描電鏡下綠泥石的形態(tài)和鐵的含量有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系。綠泥石在生產(chǎn)中帶來(lái)的主要問(wèn)題是具有很強(qiáng)的酸敏性。綠泥石遇酸液后會(huì)釋放出鐵，并產(chǎn)生膠狀體沉淀而堵塞儲(chǔ)層孔喉，引起油層損害。因此，對(duì)于富含綠泥石的儲(chǔ)層進(jìn)行酸化時(shí)要特別注意酸液的配方，以防止或減少地層損害。

(2)粘土礦物含量的影響

隨著砂巖儲(chǔ)層中粘土礦物含量增加，儲(chǔ)層的儲(chǔ)滲性能變差，產(chǎn)能降低，這是普遍存在的規(guī)律。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，粘土含量達(dá)4％－5％時(shí)就會(huì)對(duì)砂巖性質(zhì)產(chǎn)生影響，含有8％的自生粘土，孔隙空間就有明顯的體積被堵塞，如果膨脹的話，差不多有20％的孔隙空間被占據(jù)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蒙脫石含量為10％的砂巖，膨脹后其滲透率降低90％以上，甚至使?jié)B透能力完全喪失。還有研究表明，泥質(zhì)含量增大時(shí)，油層水相滲透率會(huì)降低，影響油層的吸水能力，從而影響注水驅(qū)油效果。粘土礦物的類型及各類粘土礦物的相對(duì)含量，通常要由能譜、X射線衍射分析等來(lái)確定。

根據(jù)自生粘土礦物在砂巖中的分布特征及其與砂巖骨架顆粒的相互關(guān)系，可將自生粘土礦物在砂巖孔隙中的產(chǎn)狀分為分散質(zhì)點(diǎn)式、薄膜式和搭橋式三種基本類型，它們對(duì)油層產(chǎn)能有不同的影響。(3)粘土礦物產(chǎn)狀的影響1)分散質(zhì)點(diǎn)式：

粘土礦物以分散質(zhì)點(diǎn)式的形式充填在砂巖的粒間孔隙中，其中以自生高嶺石最典型。高嶺石呈完整的假六邊形自形晶體，或者由這些自形晶體組成書頁(yè)狀、蠕蟲狀等各種形態(tài)的集合體充填于砂巖的粒間孔隙中。

分散粘土質(zhì)點(diǎn)在砂巖粒間孔隙的充填，對(duì)油層可能帶來(lái)兩個(gè)方面的影響：①由于粘土質(zhì)點(diǎn)在粒間孔隙的充填，不僅減小了砂巖的孔隙度，而且使原始粒間孔隙變成被許多松散粘土質(zhì)點(diǎn)分割的微細(xì)孔隙，從而降低了巖石的滲透性。②由于充填在孔隙中的粘土質(zhì)點(diǎn)是松散的，它與碎屑顆粒的附著力很差。因此，在油層改造和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，這些質(zhì)點(diǎn)可能隨注入流體的流動(dòng)在孔隙中運(yùn)移，并可能堵塞孔隙喉道。

2)薄膜式：粘土礦物在顆粒表面呈定向排列，構(gòu)成連續(xù)的粘土薄膜貼附在孔隙壁上或顆粒表面。因此，也有人把這種產(chǎn)狀稱孔隙襯層或顆粒套膜。這種粘土產(chǎn)狀最常見(jiàn)的是蒙皂石、綠泥石、伊利石和混合層粘土礦物。它們絕大多數(shù)都是垂直顆粒表面(即孔壁)平行排列，厚度一般小于5um。薄膜式粘土對(duì)油層的可能影響是：①粘土薄膜的存在大大減小了孔隙的有效半徑，并且常常造成孔隙喉道的堵塞。因此，這類粘土產(chǎn)狀的砂層滲透性較差，一般低于粘土呈分散質(zhì)點(diǎn)式充填的砂巖。②在鉆井、完井以及油層改造和注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中，注入油層的流體首先與粘土薄膜起反應(yīng)，而這時(shí)砂巖中碎屑顆粒卻是穩(wěn)定的，或者很少與流體起反應(yīng)。因此粘土礦物薄膜的化學(xué)組成和物理性質(zhì)將直接影響上述各項(xiàng)操作的效果，如果在施工前未加考慮，就可能對(duì)油層造成危害。

3)搭橋式：粘土礦物晶體自孔隙壁向孔隙空間生長(zhǎng)，最終可直達(dá)孔隙空間的彼岸，形成粘土橋。最常見(jiàn)的是各種條片、纖維狀的自生伊利石，它們?cè)诳紫吨行纬删W(wǎng)絡(luò)狀的分布。蒙脫石和混合層粘土礦物也可于孔隙喉道處形成粘土橋，而高嶺石的粘土橋比較少見(jiàn)。

搭橋式粘土，特別是纖維狀伊利石在孔隙中的分布，使砂巖原來(lái)的粒間孔隙被肢解切割，變得迂回曲折，成為粘土礦物晶粒之間的微細(xì)孔隙。實(shí)際上，這些孔隙大多數(shù)為束縛孔隙，多數(shù)樣品的空氣滲透率都小于10×10-3um2。由于纖維狀伊利石具有很大的比表面，在砂巖孔隙中形成一個(gè)比表面積很大的吸水區(qū)，所以具有較高的含水飽和度和較低的電阻率，在電測(cè)解釋時(shí)易將油層認(rèn)為水層，并易吸附各種處理劑。

（4）粘土礦物對(duì)流體的敏感性

粘土礦物與原始油層中的流體通常處于平衡狀態(tài)，當(dāng)不同流體進(jìn)入時(shí)，它們的平衡會(huì)遭受破壞。由于這些流體與儲(chǔ)層流體和儲(chǔ)層礦物不匹配而導(dǎo)致儲(chǔ)層滲流能力下降，這就是對(duì)流體的敏感性。粘土礦物對(duì)流體敏感性的研究包括速敏、水敏、酸敏、鹽敏、堿敏等試驗(yàn)。

速敏性；指因流體流動(dòng)速度變化引起地層微粒運(yùn)移，堵塞通道，導(dǎo)致滲透率下降的現(xiàn)象。水敏性：儲(chǔ)層中的粘土礦物在接觸低鹽度流體時(shí)可能產(chǎn)生水化膨脹，從而降低儲(chǔ)層的滲透率。酸敏性：是指酸液進(jìn)入儲(chǔ)層后與儲(chǔ)層中的酸敏性礦物發(fā)生反應(yīng)，沉淀或釋放出顆粒，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲透率下降的現(xiàn)象。鹽敏性：指儲(chǔ)集層在系列鹽液中，由于粘土礦物的水化、膨脹而導(dǎo)致滲透率下降的現(xiàn)象。堿敏性：指堿性液體進(jìn)入地層后與地層中的堿敏性礦物及地層流體發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致滲透率下降的現(xiàn)象。第三節(jié)縫洞儲(chǔ)層研究

在油氣儲(chǔ)層中，除了各類孔隙外，裂縫和溶洞也可以作為重要的儲(chǔ)集和滲流通道，特別是一些碳酸鹽巖中，基質(zhì)孔隙極不發(fā)育，次生溶洞和裂縫發(fā)育是構(gòu)成油氣儲(chǔ)層的關(guān)鍵。顯然搞清楚裂縫和溶洞的性質(zhì)、類型、特征及其分布，裂縫溶洞對(duì)油、氣、水運(yùn)動(dòng)的控制作用，才能進(jìn)行正確的油氣勘探和開(kāi)發(fā)部署，才能采取有效的油氣層改造措施（酸化、壓裂、注水等），以保證油氣井的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。對(duì)于以孔隙為主的碎屑巖油氣層，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到裂縫作為油氣滲濾通道的作用。因此，裂縫溶洞研究是油氣田勘探與開(kāi)發(fā)工作中的重要課題之一。

1．裂縫類型

當(dāng)?shù)貙訋r石在某種應(yīng)力作用下，產(chǎn)生形變、破裂形成裂縫。裂縫可看成是巖層中失去結(jié)合力的表面。它與斷層是有區(qū)別的，斷層是在裂縫基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，可看成是發(fā)生了相對(duì)位移的裂縫。裂縫通常按地質(zhì)成因、力學(xué)性質(zhì)及幾何形態(tài)(產(chǎn)狀和寬度)、充填情況和滲流性質(zhì)等進(jìn)行分類。（1）地質(zhì)成因分類，即按形成裂縫的地質(zhì)因素來(lái)劃分構(gòu)造裂縫沉積—構(gòu)造裂縫非構(gòu)造裂縫（2）力學(xué)性質(zhì)分類，按使巖石發(fā)生破裂的應(yīng)力性質(zhì)來(lái)劃分

一類為張性裂縫，是張應(yīng)力超過(guò)巖石的抗張強(qiáng)度時(shí)形成的裂縫。這種縫往往是張開(kāi)的，縫面粗糙不平，其上沒(méi)有擦痕。張性縫對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)滲條件有很大影響。

另一類為剪切裂縫，又稱扭裂縫，是剪應(yīng)力（扭應(yīng)力）超過(guò)巖石的抗剪強(qiáng)度時(shí)形成的縫，一般呈共軛縫組出現(xiàn)。這種縫經(jīng)改造可成為張扭性和壓扭性縫，前者使儲(chǔ)層有良好的滲透性。（3）產(chǎn)狀分類，按裂縫與巖心橫截面的夾角α來(lái)分高角度縫：α>75°斜交縫：α=15°～75°低角度縫：α<15°不規(guī)則縫：α變化不定，如樹(shù)枝狀縫、網(wǎng)狀縫等。（4）大小分類，即按裂縫寬度來(lái)劃分大裂縫：寬度大于3㎜中裂縫：寬度1～3㎜小裂縫：寬度0.1～1㎜微裂縫：寬度小于0.1㎜（5）充填程度分類即按裂縫空間被方解石、白云石、瀝青等的充填情況來(lái)分張開(kāi)縫：基本無(wú)充填物半充填縫