第七講 儲(chǔ)集層與蓋層

第三章儲(chǔ)集層和蓋層第二章油氣成因與烴源巖思考題：

1．評(píng)價(jià)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(chǔ)集層的孔隙性及滲透性等

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

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

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

蓋層是位于儲(chǔ)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(chǔ)存在一些巖石的孔、洞、縫之中的，其儲(chǔ)集方式與水充滿在海綿里有一定相似之處。第一節(jié)

儲(chǔ)集層的巖石物性參數(shù)

儲(chǔ)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(chǔ)量及產(chǎn)量的主要因素。第三章儲(chǔ)集層與蓋層

兩個(gè)基本特征:

孔隙性-滲透性-具有能夠儲(chǔ)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(guò)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(chǔ)層巖石體積之比，它是一個(gè)無(wú)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(guò)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(guò)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(duì)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(dòng)。

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(dòng)。

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(dòng)。

束縛孔隙第三章儲(chǔ)集層與蓋層指儲(chǔ)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(dòng)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(chǔ)集層與蓋層根據(jù)孔隙度的大小儲(chǔ)集層分級(jí)表級(jí)別砂巖孔隙度（%）評(píng)價(jià)1234520-3015-2010-155-100-5很好好中等差無(wú)價(jià)值碳酸鹽巖，φe＜5%常簡(jiǎn)稱為“孔隙度”

儲(chǔ)量計(jì)算的重要參數(shù)儲(chǔ)集層大多在10－20％第一節(jié)儲(chǔ)集層孔隙度的實(shí)驗(yàn)室測(cè)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(guò)其連通孔隙的性質(zhì)。對(duì)于儲(chǔ)集層而言，指在地層壓力條件下，流體的流動(dòng)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(chǔ)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(duì)的)F－液體通過(guò)巖石的截面積ΔP－液體通過(guò)巖石前后的壓差μ－液體的粘度L－巖石的長(zhǎng)度第一節(jié)儲(chǔ)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(shí)，流體的流量（Q）只與孔隙介質(zhì)對(duì)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(wú)關(guān)。故也常稱為固有滲透率（intrinsicpermeability）K＝(P1－P2)FQLN2/HeQP1P2滲透率的測(cè)定K＝2g*P2*Q*L(P12-p22)*F第三章儲(chǔ)集層與蓋層級(jí)別滲透率（10-3μm2）評(píng)價(jià)油層氣層1>1000極好常規(guī)儲(chǔ)層21000-500好3500-100中等4100-10較差510-1差-可能低滲透儲(chǔ)層61-0.1不滲透7<0.1致密儲(chǔ)層儲(chǔ)集層滲透率分級(jí)(據(jù)Калинко,1983;轉(zhuǎn)引自陳榮書(shū)，1993)

絕對(duì)滲透率：?jiǎn)蜗嘁后w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(cè)得的滲透率稱為絕對(duì)滲透率。

有效滲透率：儲(chǔ)集層中有多相流體共存時(shí)，巖石對(duì)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(duì)滲透率：對(duì)每一相流體局部飽和時(shí)的有效滲透率與全部飽和時(shí)的絕對(duì)滲透率之比值，稱為該相流體的相對(duì)滲透率。油氣水分別用Ko/K、Kg/K、Kw/K表示。

第三章儲(chǔ)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(duì)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(duì)滲透率，即相對(duì)滲透率等于1。第三章儲(chǔ)集層與蓋層油—?dú)怙柡投扰c相對(duì)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(duì)滲透率隨有效孔隙度的增大而增大。碎屑巖：絕對(duì)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(chǔ)集層的孔隙度與滲透率無(wú)明顯的關(guān)系。三、儲(chǔ)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(chǔ)集層與蓋層巖石孔隙系統(tǒng)示意圖1、概念三、儲(chǔ)集層的孔隙結(jié)構(gòu)

第三章儲(chǔ)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?？紫吨饕饍?chǔ)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(chǔ)集層儲(chǔ)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(chǔ)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(guò)巖石孔隙系統(tǒng)滲流時(shí)，必然發(fā)生毛細(xì)管現(xiàn)象，產(chǎn)生一個(gè)指向非潤(rùn)濕相流體內(nèi)部的毛細(xì)管壓力Pc。第三章儲(chǔ)集層與蓋層pc—毛細(xì)管壓力；θ—水對(duì)管壁的潤(rùn)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(rùn)濕相流體（油氣）不斷排驅(qū)儲(chǔ)層孔洞縫中的潤(rùn)濕相流體（水）的過(guò)程。

壓汞法的方法：對(duì)巖石而言，如欲把非潤(rùn)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(shí)測(cè)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(shí)測(cè)的水銀注入壓力（pc）與相應(yīng)的巖樣含水銀體積（VHg），經(jīng)計(jì)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?jī)?chǔ)集巖的孔隙結(jié)構(gòu)壓汞曲線法

方法：在實(shí)驗(yàn)室中，把非潤(rùn)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(cè)定壓汞過(guò)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(chǔ)集層與蓋層壓力表高壓管線真空計(jì)真空泵觀察孔水銀室測(cè)微手輪樣品室（剖視）測(cè)量螺桿(a)(b)(c)水銀飽和度可以通過(guò)水銀體積計(jì)算得到：SHg=VHg/фVf毛細(xì)管壓力方程：

壓汞曲線：根據(jù)實(shí)測(cè)的水銀注入壓力（pc）與相應(yīng)的巖樣含水銀體積（VHg），經(jīng)計(jì)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(duì)應(yīng)的毛細(xì)管壓力。是非潤(rùn)濕相流體開(kāi)始連續(xù)進(jìn)入巖樣驅(qū)替孔隙中潤(rùn)濕相流體時(shí)的壓力。與之相對(duì)應(yīng)的是最大連通孔隙喉道半徑（Rd）。一般來(lái)說(shuō)，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(rùn)濕相流體飽和度為50%時(shí)對(duì)應(yīng)的毛細(xì)管壓力。與之相對(duì)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(shí)，仍沒(méi)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(shuō)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(gè)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(chǔ)集巖中，粗歪度表明儲(chǔ)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(tái)就越平越長(zhǎng)；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(shuō)明集中的孔喉越粗；平坦段越長(zhǎng)，說(shuō)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(chǔ)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