石油与天然气地质学 储集层和盖层
石油地质学第二章储集层及盖层之二
颗粒溶解之外的岩石总体积的减小.
① 颗粒间接触由点 线,随深度加大而变紧密.
表 现
② 塑性变形.火山岩屑、泥质岩屑、云母等柔性组分
形 式
变形呈假杂基挤入颗粒空间.
③ 破裂.刚性颗粒发生破裂,出现小裂缝.
④ 颗粒定向排列,石英拉长具优选方位.
压溶作用
压溶是指在压应力作用下,由骨架颗粒在接触点的 溶解所引起的岩石总体积的减小过程.
a 石英自生加大
b 颗粒呈凹凸、缝合接触
石英自生加大
颗粒呈凹凸、缝合接触
2〕成岩后生作用
②溶解作用：
使物性变好,可产生溶蚀孔隙. 特别是有机质热成熟产生的有机 酸和CO2可使储集层中的碳酸盐 胶结物及铝硅酸盐颗粒大量溶解, 从而有助于次生孔隙的形成.
2、影响碎屑岩储层储集物性的主要因素
1〕物源和沉积条件 ——微观因素的控制〔包括：岩石的成分、结构和构造〕 ①碎屑颗粒的矿物成分： 相同成岩作用下,石英砂岩 储集性比长石砂岩好.原因： a长石的润湿性比石英强； b长石比石英的抗风化能力弱.
②碎屑颗粒的粒度及分选性：
粒度越大,φ、K大；分选 程度好, φ、K大. a. 粒度一定时,分选越好, 物性越好. b.分选一定时,K与粒度 呈正比.
第二节 储集层的岩石类型
目前发现的含有油气的储集层可归为三类：
碎屑岩类储集层：砂岩、砾岩、粉砂岩 碳酸盐岩储集层：灰岩、白云岩、礁灰岩 其他岩类储集层：岩浆岩、变质岩、裂缝性泥岩
据世界546个大中型油气田的统计,碎屑岩类和碳酸盐岩类储集 层所储油气占总量99.8%,其中碎屑岩中的储量占57.1%,碳酸盐 岩中占42.7%.其中,碎屑岩储集层是我国目前最重要的储集层类 型.
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。
大型油气藏形成的基本地质条件
大型油气藏形成的基本地质条件石油和天然气在形成初期呈分散状态，存在于生油气地层中，它们必须经过迁移、聚集才能形成可供开采的工业油气藏。
这就需要具备一定的地质条件。
这些条件概括为：“生、储、盖、圈、运、保”六个字。
生油气层：是指具备生油条件的含油气的地层。
它富含有机质，是还原环境下沉积的，结构细腻、颜色较深，主要由泥质岩类和碳酸盐类岩石组成。
生油气层可以是海相的，也可以是陆相的。
另外生油气层迁必须具备一定的地质作用过程，即达到成熟，才能有油气的形成。
储层：就是能储存石油和天然气，又能够输入油气的岩层，它具备较好的空隙度和渗透率，通常由砂岩、石灰岩、白云岩及裂隙发育的页岩、火山岩及变质岩形成。
盖层：指覆盖于储油气层之上、渗透性差、油气不易穿过的岩层，它起着遮挡作用，以防油气外逸。
页岩、泥岩、蒸发岩等是常见的盖层。
glycol：就是储集层中的油气在运移过程中，碰到某种遮盖物，并使其无法稳步向前运动，而在储层的局部地区涌入出来，这种涌入油气的场所就叫做glycol。
例如岩体、穹隆glycol，或断层与单斜岩层形成的glycol等(图10-2)。
运移：指油气在生油气层中形成后，因压力作用、毛细管作用、扩散作用等，使之转移到有孔隙的储油气层中，一般认为转移到储油气层的油气呈分散状态或胶状。
由于重力作用，油气质点上浮到储油气层顶面，但还不能大量集中，只有当构造运动形成圈闭时，储油气层的油、气、水在压力、重力以及水动力等作用下，继续运移并在圈闭中聚集，才能成为有工业价值的油气藏。
留存：油气必须留存，必须存有适合的条件。
只有在构造运动不频繁、岩浆活动不频密，变质程度不浅的情况下，才有利于油气的留存。
恰好相反，张性脱落大量发育，风蚀深度小，甚至岩浆活动的地区，油气就是无法留存的。
油气在地壳中聚集的基本单位。
圈闭内聚集了一定数量的油气后而形成。
一个油气藏存在于一个独立的圈闭之中，具有独立压力系统和统一的油-水(或气-水)界面。
石油天然气地质学
第14页
06:19:59
石油天然气地质学
三、馏分、组分和化合物组成三者的关系
第15页
06:19:59
石油天然气地质学
四、石油的分类 石油的分类方法常因目的而异，地球化学家 和地质学家注重原油组成及其与生油岩和演 化作用的关系。代表性的分类方案是Tissot 和Welte(1978)提出的，该分类采用三角图 解，以烷烃、环烷烃、芳烃＋N、S、O化 合物作为三角图解的三个端元。以饱和烃含 量50%为界把三角图分为两大部分，在饱和 烃含量＞50%的区域内，再根据石蜡烃含量 50%、40%处建立次一级分类界线，将饱和 烃＞50%区域分为三种基本类型：石蜡型、 环烷型和石蜡环烷型。在芳烃＋N、S、O 化合物大于50%的区域内，以石蜡烃含量 10%建立分类界线，将石蜡烃含量＞10%的 区域作为芳香-中间型原油，而石蜡烃＜ 10%为重质降解原油。在重质降解原油中， 以环烷烃含量25%处建立分类界线，将环烷 烃含量＞25%的称芳香-环烷型，而＜25% 的称芳-香沥青型。
第12页
06:19:59
石油天然气地质学
3、环烷烃 由许多围成环的多个次甲基（-CH2-）组成。组成环的碳原子数可以是大于3的任何数， 相应称为三员环、四员环、五员环等。石油中的环烷烃多为五员环或六员环。 其含量与成熟度有关：成熟度低→高，由多环→单、双环。一般，单、双环占环烷烃的 50.5%；三环占环烷烃的20%；四、五环占环烷烃的25%。 原油中大于四环的环烷烃一般具有很高的旋光性，所以没成熟的原油旋光性高。多环环 烷烃与四环的甾族化合物和五环的三萜稀类化合物很相似，被作为有机成因的主要证据 之一。 4、芳香烃
根据主峰碳数位置及形态，可将正烷烃分布曲线分为三种基本类型：
A、主峰小于C15，且主峰区较窄，表明低分 子正烷烃高于高分子正烷烃，代表高成熟原油； B、主峰大于C25，主峰区较宽，奇数和偶数 碳原子烃的分布很有规律，二者的相对含量接 近相等，代表未成熟或低成熟的原油； C、主峰区在C15～C25之间，主峰区宽，代 表成熟原油。正烷烃分布特点与成油原始有机 质、成油环境和成熟度有密切关系，因此这些 特征已被广泛用于鉴别生油岩和研究石油的成 熟度。
石油地质基础
石油地质基础
石油地质基础涉及了石油的形成、富集和运移等方面的知识。
以下是关于石油地质基础的一些重要信息：
1. 石油的形成：石油是在地球深部的有机质受到高温和高压作用后形成的。
这些有机质主要来源于海洋生物残骸和植物残体。
2. 石油富集地带：在地壳深处，存在着一种特殊的地质构造，被称为石油富集地带。
这些地带通常由含有大量有机质的沉积岩层和具有较好的储集条件的岩石层组成。
3. 储层与盖层：石油富集地带中的储集石油的层位被称为储层。
储层通常由多种类型的岩石组成，包括砂岩、碳酸盐岩和页岩等。
而覆盖储层的岩石层被称为盖层，它可以有效地封闭储层中的石油。
4. 地层与油气系统：地层是地球表面以下一定范围内的地质层序。
石油地质研究常常以地层为基本单位。
油气系统是一个包括源岩、储集岩和运移通道等要素的综合体系，通过源岩中的有机质热解产生石油，然后通过运移通道富集到储集岩中。
5. 地震勘探：地震勘探是石油地质研究中常用的一种探测方法。
通过在地表放置震源和地震接收器，利用地震波在不同地层中的传播速度和反射特性来确定地下结构，从而找到潜在的石油储集层。
6. 钻探技术：钻探技术是石油勘探与开发中的重要环节。
通过
在地表钻探井眼，获取地下岩石样本和地层数据，可以判断地下是否存在石油资源，并评估其潜力和可开发性。
7. 石油地质资源评价：石油地质资源评价是对潜在石油资源进行评估和分级的过程。
通过对地质数据和地球物理数据的综合分析，可以确定石油地质资源的储量、潜力和开发难度等。
以上是关于石油地质基础的一些重要内容，它们对于石油勘探与开发具有重要的指导意义。
石油地质学第3章
§1油气盖层及 其封闭机理
三、封闭性影响因素
2、岩石的韧性强弱影响裂隙形成： 同时岩石的韧性强弱也会对盖层封闭性造成影响，其 本质是通过影响断裂与裂缝形成的难易程度来间接控 制盖层封闭性。一般来说，韧性岩层要比脆性岩层更 容易产生断裂和裂缝，可见韧性的强弱对盖层封堵油 气非常重要。
§1油气盖层及 其封闭机理
一、盖层的定义及类型
局部盖层只控制油气的局部分布格局，不利于 形成大面积的油气分布，油气保存条件较差。 局部盖层的形成与分布受控于盆地的沉积旋回 性，与生油岩相的配合可有效控制盆地内烃类 的相态和储量分布。
§1盖层类型及 其封闭机理
一、盖层的定义及类型
根据盖层的岩石特征可以分为泥页岩类、蒸发岩类和 致密灰岩类。常见的盖层主要有泥页岩类、蒸发岩类， 如泥岩、页岩、石膏、硬石膏、盐岩、含膏或含盐的 软泥岩与泥岩。致密碳酸盐岩、致密砂岩类盖层相对 较少，也有一些特殊盖层，如铝土岩盖层、冰成盖层、 煤层、侵入岩体和喷出岩体等。
§1油气盖层及 其封闭机理
二、盖层封闭油气的机制
3）其他特殊封闭机理
当早期油藏发生了破坏，或油气向地表运移过程中， 在储层上方由于氧化或降解作用形成沥青，从而对下 伏储层中油气形成封闭。如加利福尼亚州圣华金河谷 Coalinga东部油田的Temblor砂岩油藏，产油砂岩层 从上倾方向到露头的短距离范围内充满了沥青，从而 形成有效的沥青封盖聚集。
§1油气盖层及 其封闭机理
四、盖层的分级评价
表3-2 盖层的分级标准
分类 1
分类 2
级别 封闭的油柱高度/m 级别
特征
A
>300
最好
没有来自油藏的烃类渗入
B
150~300
石油地质学课件——第三章 储集层和盖层
孔喉越粗；平坦段越长，说明孔喉的百分含量越大。
孔隙结构定量评价
③饱和度中值压力：非润湿 相饱和度为50%时对应的毛细管 压力（Pc50%），与之对应的喉 道半径称为饱和度中值喉道半径 (r50）。Pc50%越低，r50越大， 则孔隙结构好。
④最小非饱和的孔隙体积百 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。 一般将小于0.04μm的孔隙称为 束缚孔隙。束缚孔隙含量愈大， 储集层渗透性能越差。
Pt=Vp/Vt*100% 按岩石孔隙大小，有超毛细 管孔隙、毛细管孔隙和微毛细 管孔隙三类。 有效孔隙度：指彼此连通的， 且在一般压力条件下，可以允许 根据孔隙度的大小可将砂岩储集层进行分级 液体在其中流动的超毛细管孔隙 和毛细管孔隙体积之和与岩石总体积的比值。
Pe=Ve/Vt*100%
(一) 岩石孔隙大小分类
渗透率与孔隙度的关系图
孔隙度与渗透率之间的关系
碳酸盐岩储集层：孔隙度 与渗透率无明显的关系。孔隙 大小主要影响其孔隙容积。因 为碳酸盐岩储集空间的分布与 岩石结构特征之间的关系变化 很大，不一定以原生孔隙为主， 有时可以是次生孔隙占主要的。
渗透率与孔隙度的关系图
五、流体饱和度
流体饱和度：油、气、水在储集岩孔隙中的含 量分别占总孔隙体积的百分数称为油、气、水的 饱和度。 在油藏中的油、水分布反映出毛细管压 力同油、水两相压力差相平衡的结果，在油藏的 不同高度上的油、水饱和度是变化的。
岩石结构对原生孔隙的影响
分选：粒度中值一定时：分选差的岩石，小颗粒充填大孔隙， 使孔隙度、渗透率降低；分选好的岩石，孔渗增高。孔隙度、渗 透率随着分选系数趋于1而增加，分选系数So<2时，各种粒径的砂 岩孔隙度、渗透率都随So增大而降低；分选系数So>2时，中细粒 砂岩，孔隙度随So增大而缓慢下降；粗粒和极细粒砂岩，So增加 时，孔隙度基本不变。
石油天然气地质与勘探 (2)
石油天然气地质与勘探：矿床学的一个分支。
其主要任务是阐述石油和天然气在地壳中的形成过程、产出状态和分布规律，以及油气勘探方法和程序。
石油（天然气）：是地下岩石空隙中天然生成的，以液（气）态烃为主要化学成分的可燃有机矿产。
物性参数：渗透性，空隙性。
粘滞性：流体受力发生流动时，其内部分子间有一种内摩擦力组织分子间的相对运动。
正烷烃分布曲线：不同碳原子数的正烷烃的相对含量成一条连续的曲线，称为正烷烃分布曲线。
生物标志化合物：是指来源于生物体，基本保持了原始组分的碳骨架，记载了原始生油母质特殊分子结构信息有机化合物。
荧光性：石油在紫外光的照射下，由于不饱和烃及其衍生物的存在而产生荧光的特性。
旋光性：偏振光通过石油时，石油能使其振动面片转一个角度，这种特性称为荧光性石油沥青类：天然气、石油及石油的固态衍生物，统称为石油沥青类固体沥青、石油固态衍生物：石油在热力和氧化、细菌生物化学作用下发生物理分异、化学分化及变质等次生变化的产物，包括地蜡、地沥青、石沥青等，又叫固体沥青。
气藏气：圈闭中具有一定规模的单独天然气聚集，即纯气藏中的气体，基本不与石油伴生。
气顶气：指与石油共存于油气藏中，呈游离气顶状态的天然气。
凝析气：当地下温度、压力超过临界条件后，液态烃逆蒸发而形成的气体。
煤层气：指煤层吸附气或者游离状态的自生自储的天然气，是煤化作用的产物。
主要成分为甲烷，也称为煤层甲烷（煤层瓦斯）。
溶解气：油溶气、水溶气。
固态/天然气水合物：在特定的低温和高压条件下，甲烷等气体分子天然地被封闭在水分子扩大的晶格中，形成似冰状的固态水合物，也叫天然气水合物。
饱和蒸汽压力：某一温度下，将气体液化石所需施加的最低压力油藏饱和压力：在地层条件下，原油中溶解气开始析离出来的压力饱和油藏：若有藏饱和压力与地层压力相等，即油内溶解气刚好饱和，压力稍低，就会有气体析出。
此时的油藏成为饱和油藏。
油田水：广义油田水指油气田区域（含油构造）内的地下水，包括油层水和非油层水。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
缝）原生孔隙 沉积颗粒间：粒间孔、晶间孔等等
（2）次生孔隙 ①溶蚀、淋滤作用： 溶蚀孔、洞
②构造作用：构造裂缝
孔隙按大小的分类
①超毛细管孔隙：孔隙直径>0.5mm，裂缝宽度>0.25mm
流体可在其中自由流动
②毛细管孔隙：孔隙:0.5-0.0002mm，裂缝:0.25-0.0001mm，
盖层
储油气层
第三章 储集层和盖层
• 第一节 岩石的孔隙性和渗透性 • 第二节 碎屑岩储集层 • 第三节 碳酸盐岩储集层 • 第四节 其它岩类储集层 • 第五节 盖层
基本概念
储集岩与储层
1．储集岩： 具有孔隙空间并能储渗流体的岩石。 2．储层：凡是能够储存和渗滤流体的岩层（reservoir rock）。（ 但不一定含有油气） 3．含油气层 ：储集层中储集了一定数量的石油或天然气， 称含油气层（oil-bearing rock）。 4．产层（pay） ：已经开采的具有工业价值的含油气层。
当单相液体呈层状流通过孔隙性介质时，在单位时间内
通过岩石截面积的流量与岩样两端的压力差和截面积成正比，
而与液体通过岩石的长度和液体的粘度成反比。
几种渗透率的概念
1）绝对渗透率（absolute permeability）：
当岩石中只有单相流体存在，并且流体与岩石不发生任何的物 理和化学反应，此时岩石对流体的渗透率称为绝对渗透率。
100 %
有效孔隙度：岩样中互相连通的，流体能够 通过的孔隙体积之和与岩样体积的比值
e
Ve Vr
100 %
3、有效孔隙度的评价指标
特高孔隙度
Фe≥30％
高孔隙度
25％≤Фe＜30％
中孔隙度
15％≤Фe＜25％
低孔隙度
10％≤Фe＜15％
特低孔隙度
Фe＜10％
一般：5%～30%，常见：10%～25%
统计规律
Oe(%)
40
35
30
粉砂岩
25
细砂岩
20
粗-中粒砂岩
15
10
5
0 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0
Kg
五、储层的岩类 任何岩类,只要有孔渗性就可以
成为储层
碎屑岩储层 碳酸盐岩储层 特殊岩性储层
砾岩储层 砂岩储层 粉砂岩储层
灰岩储层
白云岩储层 岩浆岩储层 变质岩储层
2）相渗透率（phase permeability) 有效渗透率(effective permeability）
当多相流体并存时，岩石对其中某一相流体的渗透率，称为 岩石对该相流体的相渗透率，也称为有效渗透率
3)相对渗透率（relative permeability）：
有效渗透率与绝对渗透率的比值。 Ko/K、Kg/K、Kw/K 相对渗透率无单位
储集层和盖层
(reservoir and caprock)
• 储集层和盖层是油气聚集成藏 所必需的两个基本要素。
盖层
储层 盖层 储层
储集层和盖层是一对性质相反,功能相对,在 油气运移和聚集中具有重要作用的要素
储集层是渗透层 •孔隙大，渗透能力强，起输送和储集油气作用
盖层是致密层 •致密少孔，渗透能力差，起限制和遮挡油气运移的作用
二、渗透性 1. 渗透性
渗透性是指在一定的压力差下，岩石允许流体通 过的能力 。
岩石渗透性与非参透性是相对的：
渗透性岩石：
在地层压力条件下，流体能较快地通过其连通孔隙 的岩石。如：砾岩、砂岩、多孔石灰岩、白云岩
非透性岩石：泥岩、盐岩、石膏
2. 渗透率(permeability)
L
反映流体的渗透能力
三、孔隙结构研究实验方法
2 图象分析法（Petrographic Image Analysis，PIA）
参数：定量计算分析面积内的总孔个数，总孔面积，每个 孔的六个参数（面积，周长，长轴，短轴，长短轴比，等 效圆面积），计算面孔率，作出孔分布直方图。
三、孔隙结构研究实验方法
3 毛管压力分析--压汞法（mercury injection）
P1
S
P2
达西定律：Q K P1 P2 S
L
Q 为单位时间内流体通过岩石的流量，厘米3/秒；
S 为流体通过岩石的截面积，厘米2；
μ为流体的粘度， 10-3Pa.s ；
L 为岩石的长度，厘米；
(P1-P2) 为流体通过岩石前后的压差，105Pa；
K为渗透率 单位 m 2
渗透率K
K
QL
P1 P2 S
具有毛细管力的影响，流体不能自由流动
③微毛细管孔隙：孔隙直径<0.0002mm，裂缝<0.0001mm
通常压力下流体不能在其中流动
2. 孔隙度(porosity)
或 (%)
孔隙度是衡量岩石孔隙发育程度的一个参数
总孔隙度：岩样中所有孔隙空间的体积之和 （孔隙总体积)与岩样体积的比值
t
VP Vr
1、排驱压力 2、孔喉半径集中范围与百分含量 3、饱和度中值压力 4、最小非饱和孔隙体积百分数
三、孔隙结构研究实验方法
4 扫描电镜（Scanning Electronic Microscope—SEM） 研究孔隙表面形态。
四、孔隙度与渗透率的关系
岩石的孔隙度与渗透率之间通常没有严格的函数关系
一般是有效孔隙度越大，其渗透率越高，
喉道（throat）：连通较大孔隙空间之间的狭窄连通部分。 喉道：控制储层渗滤流体的能力
孔隙结构（pore texture） 孔隙和喉道的几何形状、大小、 分布及其相互连通关系
三、孔隙结构研究实验方法
1、铸体薄片分析（cast thin section）
参数：孔洞缝的类型、形状、大小及与喉道的配置，估算 面孔率、孔喉配位数。
第一节 岩石的孔隙性和渗透性
• 岩石的孔渗性是表征岩石储集性能的基 本参数
孔隙性反映地层储存流体的能力 渗透性反映流体在岩层内的流动能力
一、孔隙性
1. 孔隙及其类型
（孔
砂隙
广义的孔隙是指岩石中未被固 体物质所充填的空间，又称空
岩－ 铸蓝 体色
隙。
薄的 片部
包括狭义的孔隙、洞穴和裂缝
）分
构
溶
造
洞
裂
相对渗透率影响因素：
①相对渗透率与绝对渗透率有关 ②相对渗透率与流体性质有关 ③相对渗透率的大小与流体饱和度有关。只有流体的饱和度 达到一定量时，才有相对渗透率。
临界饱和度
3、绝对渗透率（空气渗透率）评价指标：
（×10-3μm2）
三、孔隙结构（pore texture）
孔隙（pore）：岩石颗粒包围着的较大空间。 孔隙：控制储层储存流体的能力