储集层孔隙结构研究方法及其应用
石油地质学 第二章 储集层及盖层之一
1000
渗透率（10-3 μm2 ）
孔隙度（%）
100 10 1 0.1
陕北斜坡某油田长6油层组孔—渗关系
0.01 0.001 0 5 10 15 20 25 30
孔隙度（%）
陕北斜坡某油田延9油层组孔—渗关系
四、孔隙度与渗透率的关系
一般地，孔隙度相同时，孔、喉小的比孔喉大的渗透率 低，孔喉形态简单的比复杂的渗透率高。 从孔隙和喉道的不 同配置关系，可使储层呈现不同的性质，主要有： ①孔隙较大，喉道较粗，一般表现为孔隙度大，渗透率高； ②孔隙较大，喉道较细，一般表现为孔隙度中等，渗透率低； ③孔隙较小，喉道较粗，一般表现为孔隙度低～中等，渗透 率中等一偏低；
主要与岩石本身有关。
2、绝对渗透率（absolute permeability）：K
从理论上讲，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。一般来 说，孔隙直径小的岩石比孔隙直径大的岩石渗透率低， 孔隙形状复杂的岩石比形状简单的岩石渗透率低。这是 因为孔隙直径越小，形状越复杂，单位面积孔隙空间的 表面积越大，则对流体的吸附力、毛细管阻力和流动摩 擦力也越大。
第二章 储集层和盖层
刚才我们讲到油储存在储层中，由于油气的密度较小， 会受到浮力的作用，有向上流动的趋势，这时候如果没有 岩层阻止其向上流动，我们可以想象一下会发生什么情况？ 会一直逸散到地表，所以，要想让油能储集在储集层中， 必要要有能够阻止其向上逸散的岩层，这就是接下来要介 绍的盖层所行使的职能。 所谓的盖层就是位于储集层的上方、能够阻止油气向 上逸散的细粒、致密岩层叫做盖岩，也习惯地叫做（封） 盖层。通常会见到那些岩石能作为盖层呢？一般一些致密 的粉砂质泥岩、泥岩、盐岩、膏岩等常常作为盖层。
储集层的论述及方法
摘要储集层和盖层是油气聚集成藏所必需的两个基本要素。
从理论上讲，任何岩石都可以作为油气储层，在组成地壳的沉积岩、火成岩和变质岩中都已发现有油气田，但99％以上的油气储量集中在沉积岩中，其中又以砂岩和碳酸盐岩储集层为主。
这些具有一定储集空间，能够储存和渗滤流体的岩石均称为储集岩。
由储集岩所构成的地层称为储集层，简称储层。
油气储层是油气藏的核心，储集层的层位、类型、发育特征、内部结构、分布范围以及物性变化规律等，与油气储量、产能、产量密切相关，直接影响到油气勘探、开发的部署。
覆盖在储集层之上能够阻止油气向上运动的细粒、致密岩层称为盖层，它之所以能够封盖油气，是由于它们具备相对低的孔隙度和渗透率。
盖层的类型、分布范围对油气聚集和保存有重要控制作用。
所以，盖层研究同样是油气勘探开发工作中的重要课题。
关键词: 储集层,岩石物性,碎屑岩,碳酸岩,渗透特性第一章石油的形成和储集层的概念一.什么是石油石油是一种黑色、呈粘稠状的可流动液体，它是由碳(C)、氢(H)和少量的氧(0)、硫(S)、氮(N)等元素构成的一种复杂的有机化合物。
在岩层的孔隙内，经常以液体或气态存在，有时部份凝结成固态。
石油三相态的相对体积，随着地下温度和压力的不同而有所变化。
当石油以气态存在，称为“天然气”，主要成份为每个分子含3个碳原子以下的碳氢化合物，如甲烷、乙烷、丙烷、并有少量含4个碳原子以上的碳氢化合物。
液态石油的主要成份为含碳原子在4到3O个之间的碳氢化合物。
而固态的石油以含高碳的石腊及沥青为主。
二.石油的形成人类对于石油生成的认识，是在勘探和开发石油矿藏的实践中逐步加深的。
从18世纪7O年代到现在，人们对石油生成问题，先后提出了几十种假说。
按照生成石油的物质的不同，可以把许多种假说归纳为两大学派，即无机生成学派和有机生成学派。
无机学派认为层。
石油是无机物变成的。
有机学派则认为石油是有机物变成的，即由动物和植物的尸体在适当的环境下变成的。
低渗透储层的微观孔隙结构分类及其储层改造技术的探讨
[收稿日期]2009-01-18 [作者简介]宋周成(1966-),男,1989年大学毕业,高级工程师,博士生,现主要从事油气田开发方面的研究工作。
低渗透储层的微观孔隙结构分类及其储层改造技术的探讨 宋周成 (西南石油大学石油工程学院,四川成都610500;塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000)[摘要]讨论了低渗透油层的空隙、喉道结构,几何形态、孔隙系统、孔隙喉道组合;低渗储层自然产能高低不一,一般需要压裂改造才能获得有效产能,其储层微孔隙发育,存在储层伤害因素,在此类油气藏的勘探开发过程中,需要进行配套的大型油层改造措施攻关,要注意油层改造过程中的油层保护工作,以提高油气井产能。
具体工艺措施如下:钻井、固井、射孔、油层改造、采油等技术处理。
[关键词]低渗透储层;孔隙类型;压裂改造;油层保护;工艺技术[中图分类号]TE384[文献标识码]A [文章编号]1000-9752(2009)01-0334-03我国低渗透储层在油气勘探中占有十分重要的地位,约有214×109t 以上的低渗透油藏,占总探明储量比例高达47%。
因此,研究低孔隙度、低渗透率储层的形成原因及其优质储层的形成与分布规律,可以提高低渗透率储层的勘探效率。
但是低渗透油层由于孔喉细小,结构复杂,渗流阻力大,固液表面分子作用强烈,贾敏效应显著,使其渗流特性与中高渗透油层有很大的不同,具有启动压力梯度,加上配套工艺的适应性差,造成这些单井产能很低,开发动用难度大。
随着对低渗透油藏渗流规律认识的不断进步以及开采工艺技术的提高,低渗透油藏逐渐成为油田实现稳产目标的主力军。
和其他油藏一样,低渗透油藏的开发也存在递减阶段,过去大家偏重于对递减规律的研究[1],而忽略了对递减影响因素的分析。
低渗透油藏渗流特征研究是开发低渗透油气田所需要解决的重要问题,也是现在渗流力学的前沿研究方向之一。
笔者就此讨论了低渗透油层的空隙、喉道结构,几何形态、孔隙系统、孔隙喉道组合,及其储层改造技术。
石油天然气地质学 第4章储层孔隙结构新进展
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二、毛管压力曲线常规定量分析
(四)孔隙－喉道分选性
75% 总饱和度下的压力 PTS 25% 总饱和度下的压力
(五)储层级别(Reservoir grade)
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二、次生孔隙（secondary porosity）
2、破裂孔隙－裂缝（fracture）
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二、次生孔隙（secondary porosity）
2、破裂孔隙－裂缝（fracture）
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二、次生孔隙 （secondary porosity）
3、晶间孔隙 ---重结晶作用晶间孔为主
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二、次生孔隙（secondary porosity）
2 碳酸盐岩基块的喉道类型：管状喉道 孔隙缩颈喉道 片状喉道
五、碳酸盐岩储层的孔隙结构
1 孔隙空间由孔隙及相当孤立的近乎狭窄的连通喉道组成。 2 孔隙空间的缩小部分为连通喉道，喉道变宽即成孔隙。 3 孔隙由细粒孔隙性连通带所连通，镜下可见连通支脉。 4 孔隙系统在白云岩的主体或胶结物的颗粒之间发育，孔隙大 部分反映了颗粒外形。 5 孔隙主要由裂缝沟通。 6 由两种以上基本孔隙结构构成。
孔喉分选性则是指孔喉大小分 布的均一程度
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第四节
压汞数据的孔隙结构参数研究进展
二、毛管压力曲线常规定量分析
(一)排驱压力(displacement pressure) Wardlaw和Taylor(1976) :取饱和度为20%时对应的压力为排驱压力。
Schowalter(1979):把汞饱和度在10%的压力定义为排驱压力。 在毛管压力曲线上, 沿着曲线的平坦部分作切线与纵轴相交的压力 值就是排驱压力(Pd)。
煤中储集层的孔隙特征
煤中集气层孔隙的特征煤中储集层的孔隙特征摘要：煤层气储集层即煤层本身, 它是一种双孔隙岩石, 由基质孔隙和裂隙组成, 二者对煤层气赋存、运移和产出起决定作用.关键词：煤层气基质孔隙裂隙1 煤中孔隙研究概况煤层既是煤层气的源岩, 又是其储层. 作为储层, 它有着与常规天然储层明显不同的特征. 最重要的区别在于煤储层是一种双孔隙岩石, 由基质孔隙和裂隙组成, 二者对煤层气的赋存、运移和产出起不同作用. 因此系统研究和正确认识煤中的孔隙, 对煤层气的勘探开发至关重要. 从人们认识到煤中裂隙的存在, 至今已有百余年. 在这一漫长的历史进程中, 煤中裂隙的研究逐渐分化为两个领域: 煤田地质学领域和煤层气领域. 这两个领域因研究的出发点和目的不同而各具特色.2 煤中孔隙的分类与成因作为煤层气储集层的煤层是一种双孔隙岩石, 由基质孔隙和裂隙组成. 所谓裂隙是指煤中自然形成的裂缝. 由这些裂缝围限的基质块内的微孔隙称基质孔隙. 裂隙对煤层气的运移和产出起决定作用, 基质孔隙主要影响煤层气的赋存.2. 1 基质孔隙的分类基质孔隙可定义为煤的基质块体单元中未被固态物质充填的空间, 由孔隙和通道组成. 一般将较大空间称孔隙, 其间连通的狭窄部分称通道.基质孔隙可根据成因和大小进行分类. 按成因可将孔隙区分为气孔、残留植物组织孔、溶蚀孔、晶间孔、原生粒间孔等. 可按多孔介质孔隙大小进行的分类虽有多种方案. 但因研究对象、目的不同而有所差别, 分类方案如表1 所示.表1 煤孔隙分类方案中孔大孔研究者微孔小孔小孔(或过度孔)< 100 100～1 000 1 000～10 000 > 10 000B. B. 霍多特(1961)Gan 等(1972) < 12 12～300 > 300抚顺所(1985) < 80 80～1 000 > 1 000Girish 等< 8 (亚微孔) 8～20 (微孔) 20～500 > 500 (1987)其中Girish 等人的分类是依据煤的等温吸附特性进行的, 并得到国际理论与应用化学联合会的认可. 霍多特的分类是依工业吸附剂研究提出的, 认为微孔构成煤的吸附容积, 小孔构成煤层气毛细凝结和扩散区域, 中孔构成煤层气缓慢层流渗透区域, 而大孔则构成剧烈层流渗透区域, 这是目前煤层气领域普遍采用的方案.2. 2 基质孔隙的影响因素2. 2. 1 煤化程度煤的基质孔隙特征与煤化程度有着密切关系. 随煤化程度升高, 基质孔隙的总孔容、孔面积和孔径分布出现有规律的变化. 在Romax < 1. 5 %时, 该阶段内随煤化程度升高, 总孔容、孔面积和各级孔隙体积均急剧下降, 尤其是大中孔隙体积减小更为迅速. 在Romax = 1. 0 %～ 5. 0 %时变动较大, 可能是煤中内生裂隙发育的影响. 在Romax = 1. 5 %～5. 0 %时, 该区间内小孔体积和微孔体积随Romax 增高而增大. 在Romax = 5. 0 %时形成第2 高峰, 但大、中孔的关系体积仍持续下降. 在Romax > 5. 0 %时,小孔、微孔面积、孔面积又开始下降, 大、中孔体积持续缓慢下降.煤的基质孔隙结构特征的变化, 是煤在温度、压力作用下长时间内部结构物理化学变化的结果.因此, 其变化与煤化作用跃变有着良好的对应关系. 这种现象可从煤在外部因素作用下, 内部分子结构重组变化的角度来解释。
石油地质学3. 储集层
页岩储层
蜂窝状小孔洞
页岩储层
第一节 储集层的物理性质
一、储集层概述
储集层是指具有一定连通孔隙，能够使流体存储，并在其中渗透的岩层。 从这一定义中可以看出，储集层并不一定储存油气。 储存了油气的储集层称之为含油气层，或含油层、含气层。 对业已开采的含油气层则称之为产油气层或生产层。 储集层的研究对于油田工作来说是首当其冲的。
第二节 碎屑岩储集层
碎屑岩储集层包括砂砾岩、砂岩、粉砂岩 以及未有胶结好的砂层，其中又尤以中细粒砂 岩和屑岩储集层的孔隙类型
碎屑岩储集层的孔隙类型以粒间孔隙为主，所谓粒间孔隙是指具有颗粒支 撑的碎屑岩在碎屑颗粒之间未被杂基充填、胶结物含量较少而留下的原始孔隙 。
二、储集层的特性
世界上绝大多数油气藏的储集层是沉积岩，只有少数油气藏的储集层是岩 浆岩和变质岩。
储集层具有孔隙性和渗透性两大基本特性。这两大特性是衡量储集层性能 好坏的基本参数。
1、储集层的孔隙性 储集层的孔隙是指岩石中未被固体物质充填的空间。 地壳中没有孔隙的岩石是不存在的，只是不同的岩石的孔隙大小、形状和 发育程度不同而已。
而把每一相流体局部饱和时的有效渗透率与全部饱和时的绝对渗透率之比值 ，称为相对渗透率。并分别以Ｋg／Ｋ、ＫＯ／Ｋ、Ｋw／Ｋ表示气、油、水的相对 渗透率。
实验表明：某一相流体的有效渗透率与其饱和度（某一相流体体积与 孔隙体积之比）成正相关的关系。
在水饱和度未达到20％时，水不渗透，只有油渗透；当油饱和度低于15%时, 只有水通过岩石，油不渗透。在两曲线交叉点,油、气相对渗透率相等。
Г.И.捷奥多 罗维奇按渗 透率大小将 储集层分为 五级：
自然界中，储集层的渗透非常复杂，储集层内常有两相甚至三相（油、气、 水）。岩石对其中每种相的渗透作用与单相渗透有很大区别，为此提出了有效渗 透率和相对渗透率的概念。
镇泾油田延9储层岩石孔隙结构的分形研究
平均孔隙半径 r
(Λ m) 32. 8 10 21. 1 55. 5 8 . 88 14. 1 14. 5 9 . 14 12. 3 4 . 2 42
图 1 试样数据的面积—周长双对数图
从图 1 中可以看出这些离散点数据具有很好的 线性关系 , 也就是说 , 图形中孔隙的等效面积和周长 具有对数相关性 , 说明了延 9 储层砂岩的微观结构 中的孔隙形态具有分形特征。 令y= log ( Pe rim e ter ) , x = log (A rea ) , 建立孔隙等效周长与等效面积的关 系式为 y = 1. 3554x + 0. 8983, 由此可以根 据式 (3) 计算延 9 储层砂岩孔隙形态的分形维数。 4 应用实例及结果 镇泾油田延 9 碎屑岩储层的矿物组成主要为石 英、 长石、 岩屑、 云母及填隙物 , 随着沉积环境和成岩 作用条件的改变, 各层系的矿物组份也发生相应的 变化。 依据录井描述、 薄片鉴定、 扫描电镜等成果 , 延 9 储层砂岩岩性主要为浅灰色中、 细粒石英砂岩 , 石 英成分含量在 75% 左右; 长石含量 15% 左右; 岩屑含 量 15% 左右 , 成分以沉积岩、 变质岩为主, 含部分火 成岩。 储层孔隙类型主要为原生粒间残余孔和次生 溶孔 , 平均孔隙半径变化在 10. 34～ 41. 22Λ m , 主要 分布区间为 10 ～ 30Λ m , 平均 20. 5Λm ; 平均喉道半径 0. 1～ 6. 46Λ , 分布区间呈双峰态 , 主分布区间在 0. m 1 ～ 0. 30Λm 和 1. 62～ 3. 88Λ m , 平均 1. 34 Λ m。微观结 构评价属于中小孔隙细喉型储层 , 孔喉分选及连通 较长 6 储层好, 通过对储层物性的综合分析 , 可以得 出以下结论: 延 9 储油层属于低孔、 低渗、 中小孔隙 细喉型储层, 孔喉分选及连通性差。 在三维欧氏空间中孔隙结构的分形维数是介于 〔2〕 2 和 3 之间的分数 , 分形维数越接近 2, 即分形维数 越小 , 均质性较强, 岩石的储集性能越好; 反之, 分形 维数越接近3, 即分形维数越大, 储集性能越差, 表明 该分形结构的复杂程度越大 , 非均质性越强。 根据这 一性质, 对不同低渗透岩石的岩样进行了研究。表 1 是根据前述方法计算出来的储层岩石的孔隙分形维
储层岩石微观孔隙结构的实验和理论研究
储层岩石微观孔隙结构的实验和理论研究张雁(大庆石油学院地球科学学院黑龙江大庆163318)【摘要】储层岩石的微观孔隙结构直接影响着储层的储集渗流能力,并最终决定油气藏产能分布的差异。
因此,对其详细地研究,探寻各种储层岩石的微观孔隙结构的特点及其分布规律,从而为油气藏的勘探、开发及准确确定注水开发油田不同开发阶段剩余油分布提供科学的依据,具有重要的研究意义。
本文介绍了实验上和理论上研究储层岩石微观孔隙结构的方法及进展,并且对其研究的发展趋势和用纳米科技关键仪器-扫描探针显微镜表征储层岩石微观孔隙结构进行了展望。
【关键词】储层岩石;微观孔隙结构;扫描探针显微术大量的勘探开发实践表明,储层岩石的微观孔隙结构直接影响着储层的储集渗流能力,并最终决定着油气藏产能的差异分布。
不同类型的储层具有不同的微观孔隙结构特征,储层岩石孔隙结构参数、含油气性是储层评价的重要指标,如何客观地确定这些参数,是很多石油学家一直努力解决的问题。
储层岩石的微观孔隙结构不仅对油气储量,而且对油气井的产能和最终采收率都有影响。
详细研究储层的微观孔隙结构特征,有利于对储层进行合理的分类评价,有助于查明储层的分布规律,从而为油气藏的勘探开发提供科学的理论依据。
在油气田开发后期,储层的渗流能力的强弱直接受微观孔隙结构特征及其分布规律的影响,因此,确定储层内部微观孔隙结构的特征及分布对了解剩余油形成机理,查明剩余油分布规律具有极为重要的意义。
1.岩石孔隙结构特征的描述方法孔隙结构是岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系的总和。
孔隙反映了岩石对流体的储集能力,而喉道的形状、大小、孔喉比则控制了孔隙对流体的储集和渗透能力。
由于不同沉积相的水动力条件不同,导致砂体的粒度、分选、组成以及发育程度的差异性,加之后期成岩作用对沉积物原始孔隙改造强烈,因此,微观孔隙结构具有复杂多样性。
尤其对于孔渗性差、非均质性强的储层而言,详细研究微观孔隙结构特征一方面有利于经济有效地开发低渗透油气资源,另一方面在开发后期的油气挖潜工作中,有助于查明剩余油分布规律,设计提高采收率方案。
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三、储集层的孔隙类型
图4-3 砂岩内溶孔的典型特征示意图
测定岩石孔隙结构的方法很多，有压汞 法、孔隙铸体法、图像分析法、半渗透 隔板法、离心机法、蒸汽压力法等等。 最有效的是压汞法和图像分析法相结合。
四、压汞法原理
原理：采用压汞法注入水银时，因为水 银是非润湿相液体，欲进入孔隙系统， 需要克服表面张力所产生的毛细管阻力。 控制水银进入孔隙系统的是喉道大小而 不是孔隙大小，所以在测量过程中求得 与毛细管阻力平衡的外力的大小，以及 压入岩样内的水银体积，就能求出与注 入量对应的喉道大小。
二、储集层的孔隙结构
储集层的孔隙结构：指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、 分布及其相互连通关系。 岩石的孔隙系统由孔隙和喉道两部分组成。 孔隙：系统中的膨大部分。 喉道：连通孔隙的细小部分。 喉道指某一点处的通道大小，它没有长度和体积概念， 只有面积概念。 喉道可用直径确定，孔隙可用直径和体积确定。
四、压汞法原理
当给一定的外加压力而将水银注入岩样，则可根据平 衡压力计算出相应的孔隙吼道半径值。
在这个平衡压力下进入岩样孔隙系统中的水银体积， 应是这个压力下的相应孔隙喉道的孔隙体积。 孔隙喉道越大，毛管阻力将越小，注入水银的压力也 小。因此，再注入水银时，随注入压力的增高，水银 将由大到小逐次进入其相应喉道的孔隙体系中去。
一、岩石的孔隙类型
1、广义的孔隙：岩石中未被固体物质充填的空间。 2、狭义的孔隙：岩石中的颗粒（晶粒）间、颗粒（晶粒） 内的充填物内的空隙。 根据孔隙的成因分类 原生孔隙：指沉积作用过程中碎屑颗粒与颗粒之间的 支撑作用形成的孔隙，如粒间孔隙。 次生孔隙：指在成岩作用过程中或成岩以后形成的孔 隙，如溶蚀孔隙。
五、毛细管曲线特征
压汞曲线形态主要受孔隙分布的歪度及分选性 两个因素控制。 歪度：指孔、喉大小分布偏于粗孔喉或细孔喉， 偏于粗孔喉的称粗歪度，反之称为细歪度。 分选性：指孔喉大小、分布的均一程度。大小、 分布愈集中，表明分选性愈好，毛管曲线上就 会出现一平台；当孔喉分选差时，毛管曲线是 倾斜的。
孔隙的大小及其分布主要决定了岩石孔隙度的大小。 喉道大小及其分布主要控制了岩石渗透率的大小。
二、储集层的孔隙结构
图3-1 储集层岩石中孔隙与喉道分布示意图（据张厚福等，1999）
三、储集层的孔隙类型
储集层中主要存在着四种基本孔隙类型： 1、粒间孔；2、溶蚀孔；3、微孔隙；4、裂隙。
前三种类型与岩石结构有关而且可以作为三角分类图的端点。裂隙则可与其 它任何孔隙共生。
1、粒间孔隙：砂岩为颗粒支撑或杂基支撑，含少量胶结 物，在颗粒、杂基及胶结物间的孔隙称为粒间孔隙。 2、溶蚀孔隙：溶蚀孔隙是由碳酸盐、长石、硫酸盐或者 其它可溶组分溶解形成。 3、微孔隙：包括泥状杂基沉积石化时收缩形成的孔隙及 粘土矿物重结晶晶间隙。
三、储集层的孔隙类型
图4-1 粒间孔隙的镜下素描图
五、毛细管曲线特征
图5-1 典型毛细管压力曲线
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