第七講 儲集層與蓋層

第三章儲集層和蓋層第二章油氣成因與烴源巖思考題：

1．評價生油巖質(zhì)量的主要指標(biāo)。

2.干酪根成烴演化機(jī)制？有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)的成熟度。一、生物化學(xué)生氣階段二、熱催化生油氣階段三、熱裂解生凝析氣階段四、深部高溫生氣階段教學(xué)目的與教學(xué)思路

掌握儲集層的孔隙性及滲透性等

教學(xué)重點難點分析儲集層的孔隙性和滲透性第三章儲集層和蓋層（重點）第一節(jié)儲集層的巖石物性參數(shù)（重點）第二節(jié)碎屑巖儲集層（重點）第三節(jié)碳酸鹽巖儲集層第四節(jié)其它巖類儲集層第五節(jié)蓋層第一節(jié)儲集層的基本特征一、孔隙性（重點）二、滲透性（重點）三、儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)

四、壓汞法研究儲集巖的孔隙結(jié)構(gòu)（重點）五、流體飽和度第三章儲集層與蓋層

儲集層：凡具有一定的連通孔隙，能使流體儲存，并在其中滲濾的巖層（石），稱為儲集層（巖）。儲集層中儲集了油氣稱含油氣層。投入開采后稱產(chǎn)（油氣）層。

蓋層是位于儲層上方，能夠阻止油氣向上逸散的巖層，主要起遮擋或封閉作用。油氣在地下是儲存在一些巖石的孔、洞、縫之中的，其儲集方式與水充滿在海綿里有一定相似之處。第一節(jié)

儲集層的巖石物性參數(shù)

儲集層的基本特征是具孔隙性和滲透性，其孔隙滲透性的好壞、分布規(guī)律是控制地下油氣分布狀況、油氣儲量及產(chǎn)量的主要因素。第三章儲集層與蓋層

兩個基本特征:

孔隙性-滲透性-具有能夠儲存油氣的孔隙空間的性質(zhì)在有壓差存在的條件下,巖石本身容許流體通過的性能

度量參數(shù):孔隙性滲透性孔隙度滲透率一、孔隙度

孔隙度反映巖石中孔隙的發(fā)育程度，是指孔隙體積與儲層巖石體積之比，它是一個無量綱的值，可用小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示。

廣義的孔隙是指巖石中的空隙空間，即未被固體物質(zhì)所充填的空間。它包括孔隙（狹義）、溶洞、裂縫。狹義的孔隙是指巖石中顆粒（晶粒）間、顆粒（晶粒）內(nèi)和填隙物內(nèi)的空隙。巖石中的孔隙1.分選良好，排列疏松的砂2.分選良好排列緊密的砂3.分選不良的，含泥、砂的礫石4.經(jīng)過部分膠結(jié)的砂巖5.具有結(jié)構(gòu)性孔隙的粘土6.經(jīng)過壓縮的粘土7.具有裂縫的巖石8.具有溶隙及溶穴的可溶巖1.孔隙的類型按成因分為原生孔隙和次生孔隙；按孔隙相互之間的關(guān)系分為相互連通的孔隙和孤立的孔隙。一、孔隙度

絕對孔隙度：巖樣中所有孔隙空間體積之和與該巖樣總體積的比值。是衡量巖石孔隙的發(fā)育程度。

Φt=（∑Vp）/Vt×100%

按巖石孔隙大小，有超毛細(xì)管孔隙、毛細(xì)管孔隙和微毛細(xì)管孔隙三類。

1.超毛細(xì)管孔隙：直徑>0.5mm，相應(yīng)裂縫寬度>0.25mm，液體在重力作用下自由流動。

2.毛細(xì)管孔隙：直徑0.5～0.0002mm，裂縫寬度0.25～0.0001mm，由于毛細(xì)管力的作用，液體不能自由流動。

3.微毛細(xì)管孔隙：直徑<0.0002mm，裂縫寬度<0.0001mm，液體在非常高的剩余流體壓力梯度下流動。

束縛孔隙第三章儲集層與蓋層指儲集層中孔隙空間的形狀、大小、連通性與發(fā)育程度?？偪紫抖?/p>

有效孔隙度：指彼此連通的，且在一般壓力條件下，可以允許液體在其中流動的超毛細(xì)管孔隙和毛細(xì)管孔隙體積之和與巖石總體積的比值。

Φe=（∑Ve）/Vt×100%第三章儲集層與蓋層根據(jù)孔隙度的大小儲集層分級表級別砂巖孔隙度（%）評價1234520-3015-2010-155-100-5很好好中等差無價值碳酸鹽巖，φe＜5%常簡稱為“孔隙度”

儲量計算的重要參數(shù)儲集層大多在10－20％第一節(jié)儲集層孔隙度的實驗室測定抽提烘干稱重量取總體積(Vt)飽和煤油(Wa)在煤油中稱重(Wk)根據(jù)阿基米德原理,有:Vm*dk=Wa

–Wk即Vm=(Wa

–Wk)/dk

(Vm為巖樣的顆粒骨架體積,Vm*dk為巖樣在煤油中所受到的浮力)則巖樣的孔隙度為:=(Vt

–

Vm)/Vt飽和煤油法

滲透性：指在一定的壓差下，巖石允許流體通過其連通孔隙的性質(zhì)。對于儲集層而言，指在地層壓力條件下，流體的流動能力。其大小遵循達(dá)西定律。

F·ΔPQ=K·

μ·L

二、滲透性第三章儲集層與蓋層一般情況下，砂巖、礫巖、多孔的石灰?guī)r、白云巖等都是滲透性巖石；而泥巖、膏鹽、泥灰?guī)r等則屬于非滲透性巖石。(相對的)F－液體通過巖石的截面積ΔP－液體通過巖石前后的壓差μ－液體的粘度L－巖石的長度第一節(jié)儲集層滲透率的單位：

m2(平方微米)以往的文獻(xiàn)中常以達(dá)西（D）或毫達(dá)西（md）為單位。三者的關(guān)系為：1D＝0.986923

m21

m2

1D＝1000md1md110-3

m2

其他條件給定時，流體的流量（Q）只與孔隙介質(zhì)對流體的傳道性能（用滲透率K

表示）有關(guān)。K只反映孔隙介質(zhì)固有的特性，與流體性質(zhì)無關(guān)。故也常稱為固有滲透率（intrinsicpermeability）K＝(P1－P2)FQLN2/HeQP1P2滲透率的測定K＝2g*P2*Q*L(P12-p22)*F第三章儲集層與蓋層級別滲透率（10-3μm2）評價油層氣層1>1000極好常規(guī)儲層21000-500好3500-100中等4100-10較差510-1差-可能低滲透儲層61-0.1不滲透7<0.1致密儲層儲集層滲透率分級(據(jù)Калинко,1983;轉(zhuǎn)引自陳榮書，1993)

絕對滲透率：單相液體充滿巖石孔隙，液體不與巖石發(fā)生任何物理化學(xué)反應(yīng)，測得的滲透率稱為絕對滲透率。

有效滲透率：儲集層中有多相流體共存時，巖石對每一單相流體的滲透率稱該相流體的有效滲透率/相滲透率。油氣水分別用Ko、Kg、Kw表示。

相對滲透率：對每一相流體局部飽和時的有效滲透率與全部飽和時的絕對滲透率之比值，稱為該相流體的相對滲透率。油氣水分別用Ko/K、Kg/K、Kw/K表示。

第三章儲集層與蓋層

某相有效滲透率的大小與該相流體的飽和度（流體體積與孔隙體積之比）成正相關(guān)系。飽和度增加，其有效滲透率和相對滲透率均增加，直到全部為某一相流體飽和，其有效滲透率等于絕對滲透率，即相對滲透率等于1。第三章儲集層與蓋層油—氣飽和度與相對滲透率的關(guān)系曲線2.孔隙度與滲透率之間的關(guān)系一般情況下，絕對滲透率隨有效孔隙度的增大而增大。碎屑巖：絕對滲透率與有效孔隙度有較好的正相關(guān)關(guān)系。滲透率隨孔隙度的增加而增加，大體上呈指數(shù)關(guān)系。碳酸鹽巖：儲集層的孔隙度與滲透率無明顯的關(guān)系。三、儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)

孔隙結(jié)構(gòu)：指巖石所具有的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布以及相互關(guān)系。

第三章儲集層與蓋層巖石孔隙系統(tǒng)示意圖1、概念三、儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)

第三章儲集層與蓋層1、概念巖石的孔隙結(jié)構(gòu)由孔隙和喉道組成。孔隙主要起儲存流體的作用，而喉道主要影響巖石的滲透性。

孔隙（pore）：是孔隙系統(tǒng)中的膨大部分。決定了孔隙度大小。

喉道（porethroat）：連通孔隙中的細(xì)小部分。決定了儲集層儲集能力和滲透特征。①孔隙鑄體薄片法：把巖石切片，孔隙注入紅顏色的膠體，作成薄片，在鏡下觀察其孔隙及喉道的類型、形狀、大小等特征。②掃描電鏡：放大倍數(shù)增大。

③壓汞曲線法

第三章儲集層與蓋層2、研究方法壓汞曲線法

原理：由于孔喉細(xì)小，當(dāng)兩種或兩種以上互不相溶的流體同處于巖石孔隙系統(tǒng)中或通過巖石孔隙系統(tǒng)滲流時，必然發(fā)生毛細(xì)管現(xiàn)象，產(chǎn)生一個指向非潤濕相流體內(nèi)部的毛細(xì)管壓力Pc。第三章儲集層與蓋層pc—毛細(xì)管壓力；θ—水對管壁的潤濕角；r—毛管半徑；σ—水的表面張力。模擬地層條件下，油氣的運(yùn)移--是非潤濕相流體（油氣）不斷排驅(qū)儲層孔洞縫中的潤濕相流體（水）的過程。

壓汞法的方法：對巖石而言，如欲把非潤濕相的汞壓入巖石孔隙系統(tǒng)中，必須克服孔隙喉道所造成的毛細(xì)管阻力。因此，可實測得到不同的毛細(xì)管力（pc）以及與之相應(yīng)的巖樣含水銀體積（VHg）。壓汞曲線：根據(jù)實測的水銀注入壓力（pc）與相應(yīng)的巖樣含水銀體積（VHg），經(jīng)計算求得水銀飽和度（SHg）和孔隙喉道半徑（r）之后，繪出毛細(xì)管壓力、孔隙喉道半徑與汞飽和度之間的關(guān)系曲線。1.壓汞法的基本原理及壓汞曲線四、壓汞法研究儲集巖的孔隙結(jié)構(gòu)壓汞曲線法

方法：在實驗室中，把非潤濕相的汞（水銀）應(yīng)用提高壓力的方法把汞注入巖樣中，排驅(qū)巖樣中的汞蒸氣，測定壓汞過程的各種數(shù)據(jù)，根據(jù)根據(jù)所加壓力與注入巖石的汞量，繪出壓力與飽和度關(guān)系曲線，稱為毛細(xì)管壓力曲線或壓汞曲線。第三章儲集層與蓋層壓力表高壓管線真空計真空泵觀察孔水銀室測微手輪樣品室（剖視）測量螺桿(a)(b)(c)水銀飽和度可以通過水銀體積計算得到：SHg=VHg/фVf毛細(xì)管壓力方程：

壓汞曲線：根據(jù)實測的水銀注入壓力（pc）與相應(yīng)的巖樣含水銀體積（VHg），經(jīng)計算求得水銀飽和度（SHg）和孔隙喉道半徑（r）之后，繪出毛細(xì)管壓力、孔隙喉道半徑與汞飽和度之間的關(guān)系曲線。2.孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)：①排驅(qū)壓力（Pd）與最大連通孔隙喉道半徑（Rd）：排驅(qū)壓力是孔喉系統(tǒng)中最大連通孔隙所對應(yīng)的毛細(xì)管壓力。是非潤濕相流體開始連續(xù)進(jìn)入巖樣驅(qū)替孔隙中潤濕相流體時的壓力。與之相對應(yīng)的是最大連通孔隙喉道半徑（Rd）。一般來說，孔隙度高、滲透率好的巖樣，排驅(qū)壓力值越低。②飽和度中值毛細(xì)管壓力（Pc50）與孔隙喉道半徑中值（R50）：飽和度中值壓力是指注入非潤濕相流體飽和度為50%時對應(yīng)的毛細(xì)管壓力。與之相對應(yīng)的是孔隙喉道半徑中值（R50）。毛細(xì)管壓力中值（Pc50）越低，孔隙喉道半徑中值（R50）越大，孔隙結(jié)構(gòu)越好。③最小非飽和的孔隙體積百分?jǐn)?shù)（Smin%）：當(dāng)注入水銀的壓力達(dá)到儀器的最高壓力時，仍沒有被水銀侵入的孔隙體積百分?jǐn)?shù)。最小非飽和的孔隙率（Smin%）越小，束縛孔隙越少，孔隙結(jié)構(gòu)越好。3.孔隙喉道的頻率分布直方圖與孔隙結(jié)構(gòu)孔隙喉道分布直方圖可以反映孔喉的大小和分布，孔喉半徑越大，分布越集中，說明巖石孔隙結(jié)構(gòu)越好。4.毛細(xì)管壓力曲線形態(tài)毛細(xì)管曲線呈多種形態(tài)，主要取決于歪度和孔隙喉道的分選性兩個因素：歪度是指孔喉分布中以粗孔喉為主還是以細(xì)孔喉為主。在儲集巖中，粗歪度表明儲集性好；孔喉的分選性是指孔喉大小分布的均一程度。巖石的分選性越好，巖石的孔隙結(jié)構(gòu)越均勻，毛細(xì)管壓力曲線平臺就越平越長；分選差則呈斜線?？缀泶郑诌x好，其孔隙結(jié)構(gòu)好。毛細(xì)管壓力曲線上，曲線平坦段位置越低，說明集中的孔喉越粗；平坦段越長，說明巖石的分選性越好，巖石的孔隙結(jié)構(gòu)越均勻。五、流體飽和度1.流體飽和度的概念

油、氣、水在儲集孔隙中的含量分別占總孔隙體積的百分?jǐn)?shù)稱為油、氣、水的飽和度（So