石油天然气地质3-1储集层的岩石物性参数ppt课件.ppt

石油天然气地质与勘探石油天然气地质与勘探任课人：逄 雯山东胜利职业学院石油天然气地质与勘探石油天然气地质与勘探 2第一节第一节 储集层的岩石物性参数储集层的岩石物性参数第二节第二节 碎屑岩储集层碎屑岩储集层第三节第三节 碳酸盐岩储集层碳酸盐岩储集层第四节第四节 特殊岩类储集层特殊岩类储集层第五节第五节 盖层的类型及其封盖机制盖层的类型及其封盖机制孔隙性：孔隙性： 储存流体的数量储存流体的数量渗透性：渗透性： 流体的渗滤能力流体的渗滤能力 具有一定储集空间，能够储存和渗滤流体具有一定储集空间，能够储存和渗滤流体的岩石称为的岩石称为储集岩储集岩。由储集岩所构成的地层称为由储集岩所构成的地层称为储集层储集层，简称储层。，简称储层。 v基本基本特性：特性：储集岩储集岩( (层层) )若储集层中含有商业数量的油气含油气层含油气层；或简称油层、气层已投入开采的含油气层产层产层。 v按岩类分为：按岩类分为： 碎屑岩储层、碎屑岩储层、 碳酸盐岩储层、碳酸盐岩储层、 特殊岩类储层特殊岩类储层（岩浆岩、变质岩、泥质岩等岩浆岩、变质岩、泥质岩等）v按储集空间类型分为：按储集空间类型分为： 孔隙型储层、裂缝型储层、孔洞型储层、孔隙型储层、裂缝型储层、孔洞型储层、 缝洞型储层、孔缝型储层、孔缝洞复合型储层缝洞型储层、孔缝型储层、孔缝洞复合型储层v按渗透率的大小分为：按渗透率的大小分为： 高渗储层、中渗储层、低渗储层高渗储层、中渗储层、低渗储层储集层的分类储集层的分类 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。 在油气进入储集层之前，其孔隙（或裂缝）空间首先是被地下水饱和的，由于石油天然气通常比油气田水的密度小，在地下岩石孔隙中，由于油气与水存在密度差而产生净浮力，在静水条件下净浮力驱使油气向上方运移，若储集层上方存在致密岩层，则油气向上的渗透逸散将被阻止。 覆盖在储集层之上能够阻止油气向上运动覆盖在储集层之上能够阻止油气向上运动的细粒、致密岩层称为的细粒、致密岩层称为盖层盖层。 盖层之所以能够封盖油气，是由于它们盖层之所以能够封盖油气，是由于它们具备相对具备相对低的孔隙度和渗透率低的孔隙度和渗透率。 蒸发岩类、泥页岩类。蒸发岩类、泥页岩类。 盖层盖层 储集层储集层和和盖层盖层是油气聚集成藏所必需的两个是油气聚集成藏所必需的两个基本要素。基本要素。 从理论上讲，任何岩石都可以作为油气储层，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，但现有油气田，但9999以上的油气储量集中在沉积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。岩中，其中又以砂岩和碳酸盐岩储集层为主。第一节第一节 储集层的岩石物性参数储集层的岩石物性参数 储集岩必备的两个特性为孔隙性和渗透性。储集岩必备的两个特性为孔隙性和渗透性。反映岩石反映岩石储存流体和运输流体的能力的重要参数。储存流体和运输流体的能力的重要参数。 岩石孔隙性的好坏直接决定岩层储存油气的数量；岩石孔隙性的好坏直接决定岩层储存油气的数量； 渗透性的好坏则控制了储集层内所含油气的产能，渗透性的好坏则控制了储集层内所含油气的产能， 流体饱和度是反映储层有效性和油气储量计算的重要参数流体饱和度是反映储层有效性和油气储量计算的重要参数之一。之一。 因此，在油气勘探和开发过程中，潜在储集层的因此，在油气勘探和开发过程中，潜在储集层的孔隙性、孔隙性、渗透性、含油（气）饱和度渗透性、含油（气）饱和度是必须要研究的几个方面，也是石是必须要研究的几个方面，也是石油地质学研究的重要课题。油地质学研究的重要课题。 第一节第一节 储集层的岩石物性参数储集层的岩石物性参数一、储集岩（层）的孔隙性一、储集岩（层）的孔隙性二、储集岩（层）的渗透性二、储集岩（层）的渗透性三、三、 岩石孔隙度与渗透率的关系岩石孔隙度与渗透率的关系四、流体饱和度四、流体饱和度五、储集层的孔隙结构五、储集层的孔隙结构 一、储一、储集岩（层）的孔隙性集岩（层）的孔隙性1.1.岩石中的孔隙岩石中的孔隙： 广义：广义：岩石中未被固体物质充满的空间。岩石中未被固体物质充满的空间。包括包括孔隙（狭义）、孔洞和裂缝。孔隙（狭义）、孔洞和裂缝。 狭义：狭义：岩石中颗粒（晶粒）间、颗粒（晶粒）岩石中颗粒（晶粒）间、颗粒（晶粒）内和填隙物内的空隙。内和填隙物内的空隙。 岩石中的孔隙，有大孔隙也有小孔隙；孔隙的形状有的岩石中的孔隙，有大孔隙也有小孔隙；孔隙的形状有的很简单、有的很复杂。很简单、有的很复杂。 第一节第一节 储集层的岩石物性参数储集层的岩石物性参数 孔隙孔隙（Pore）：孔隙系统中的膨大部分，既影响储存流体的数量，也影响岩石渗滤能力； 喉道喉道（Throat）连通孔隙的细小部分，主要影响岩石渗滤流体能力。PoreThroatPore 根据不同部位在流体储存和流动过程所起作用的差异将孔根据不同部位在流体储存和流动过程所起作用的差异将孔隙系统分隙系统分：孔隙孔隙 和和 喉道喉道 油气水在储集层的油气水在储集层的复杂孔隙系统中渗流时，复杂孔隙系统中渗流时，要经历一系列交替着的要经历一系列交替着的孔隙和喉道，但主要受孔隙和喉道，但主要受流通通道中流通通道中最小的喉道最小的喉道控制。显然，喉道的大控制。显然，喉道的大小、分布及其几何形状小、分布及其几何形状是影响储集层储集能力是影响储集层储集能力和渗透特征的主要因素。和渗透特征的主要因素。原生孔隙原生孔隙在沉积成岩过程中与岩石本身同时生成的在沉积成岩过程中与岩石本身同时生成的孔隙。孔隙。包括粒间孔隙、岩层层理、层面间的层间孔隙和喷发包括粒间孔隙、岩层层理、层面间的层间孔隙和喷发岩中的气孔等。岩中的气孔等。 碎屑岩类储层主要储集空间碎屑岩类储层主要储集空间。次生孔隙次生孔隙沉积成岩之后的后生变化过程中，由于化沉积成岩之后的后生变化过程中，由于化学、物理等作用，使岩石组分溶解、收缩、破裂等产生的孔学、物理等作用，使岩石组分溶解、收缩、破裂等产生的孔隙。隙。 溶蚀孔隙、收缩孔、裂隙。溶蚀孔隙、收缩孔、裂隙。 2、孔隙的类型孔隙的类型（1 1）根据成因：）根据成因：粒间孔隙、粒内孔隙、微孔隙粒间孔隙、粒内孔隙、微孔隙1 1）大部分粒间孔隙是原生孔隙）大部分粒间孔隙是原生孔隙2 2）大部分粒内孔隙为次生孔隙）大部分粒内孔隙为次生孔隙3 3）微孔隙就是小孔隙，包括杂基内的微孔隙和）微孔隙就是小孔隙，包括杂基内的微孔隙和与粘土矿物等自生矿物相关的晶间孔隙。与粘土矿物等自生矿物相关的晶间孔隙。 2、孔隙的类型孔隙的类型砂岩储集层：砂岩储集层： 2、孔隙的类型孔隙的类型据孔隙相互间关系：据孔隙相互间关系：相互连通的孔隙相互连通的孔隙孤立的孔隙孤立的孔隙超毛细管孔隙超毛细管孔隙孔隙直径大于0.5mm，裂缝宽度大于0.25mm，重力 作用下流体在其中自由流动。毛细管孔隙毛细管孔隙 孔径0.5-0.0002mm，裂缝宽0.25-0.0001mm，外力大于毛细管阻力时，流体可流动。 微毛细管孔隙微毛细管孔隙 孔径小于0.0002mm，裂缝宽度小于0.0001mm，流体在其中不能流动。（2 2）根据岩石中孔隙的大小）根据岩石中孔隙的大小： 根据岩石中的孔隙大小及其对流体作根据岩石中的孔隙大小及其对流体作用的不同，将孔隙分为三种类型：用的不同，将孔隙分为三种类型： (1) (1) 超毛细管孔隙超毛细管孔隙 孔 隙 直 径孔 隙 直 径 0 . 5 m m 0 . 5 m m ， 裂 缝 宽 度， 裂 缝 宽 度0.25mm0.25mm。在自然条件下，流体在其中。在自然条件下，流体在其中可以可以自由流动自由流动。岩石中一些大的裂缝、。岩石中一些大的裂缝、溶洞及胶结疏松的砂层孔隙属此类型。溶洞及胶结疏松的砂层孔隙属此类型。 根据岩石中的孔隙大小及其对流体作根据岩石中的孔隙大小及其对流体作用的不同，将孔隙分为三种类型：用的不同，将孔隙分为三种类型： (2) (2) 毛细管孔隙毛细管孔隙 孔隙直径介于孔隙直径介于0.50.50.0002mm0.0002mm之间，之间，裂缝宽度介于裂缝宽度介于0.250.250.0001mm0.0001mm之间。之间。受毛细管力的作用，流体在这种孔隙中受毛细管力的作用，流体在这种孔隙中不能自由流动，只有在不能自由流动，只有在外力大于毛细管外力大于毛细管阻力阻力的情况下，流体才能在其中流动。的情况下，流体才能在其中流动。一般砂岩中的孔隙多属此类型。一般砂岩中的孔隙多属此类型。 根据岩石中的孔隙大小及其对流体作根据岩石中的孔隙大小及其对流体作用的不同，将孔隙分为三种类型：用的不同，将孔隙分为三种类型： (3) (3) 微毛细管孔隙微毛细管孔隙 孔隙直径孔隙直径0.0002mm0.0002mm，裂缝宽度，裂缝宽度0.0001mm200020005005002000200010010050050010101001001010孔隙度（）孔隙度（）30302525303015152525101015151010图：图： 砂岩有效孔隙度与气体渗透率的关系图砂岩有效孔隙度与气体渗透率的关系图 1-粉砂岩，粉砂岩，2-细砂岩，细砂岩，3-粗粗-中粒砂岩中粒砂岩2 2、碳酸盐岩储层、碳酸盐岩储层 一般孔隙度与渗透率无明显关系； 缝洞不发育者的颗粒碳酸盐岩缝洞不发育者的颗粒碳酸盐岩（如颗粒灰岩、晶粒白云岩），以粒间孔隙为主，以粒间孔隙为主， ee，K K 。v 裂缝发育者裂缝发育者（如泥灰岩、致密石灰岩），裂缝比裂缝比孔隙对孔隙对 K K 的影响大。的影响大。 三、孔隙度与渗透率的关系三、孔隙度与渗透率的关系3.3.岩浆岩、变质岩储层岩浆岩、变质岩储层 储集空间以溶蚀孔、裂缝为主，裂缝的储集空间以溶蚀孔、裂缝为主，裂缝的影响较大，影响较大，孔隙度与渗透率孔隙度与渗透率相关性差。相关性差。 裂缝发育，渗透率很高裂缝发育，渗透率很高 裂缝不发育，为特低孔渗性储层裂缝不发育，为特低孔渗性储层 三、孔隙度与渗透率的关系三、孔隙度与渗透率的关系四、流体饱和度四、流体饱和度 储层岩石孔隙空间中，一般为水和烃类等流体所储层岩石孔隙空间中，一般为水和烃类等流体所占据。油、气、水在储层孔隙中的含量分别占总孔占据。油、气、水在储层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。隙体积的百分数称为油、气、水的饱和度。 在油藏投入开发之前，所测得油层岩石孔隙空间中的流体饱和度称之为原始含油、含气、含水饱和度，是储量计算最重要的参数。在开发阶段所测定的流体饱和度，称之为目前的含油、含气、含水饱和度，是开发方案调整的重要参数。 1 1流体饱和度流体饱和度式中：式中：So、Sw、Sg分别为油、水、分别为油、水、气的饱和度气的饱和度, ,。Vo、Vw、Vg分别为油、水、分别为油、水、气在储集空间中所占的体积，气在储集空间中所占的体积，cm3；Vr、Vp分别为岩样和岩样分别为岩样和岩样中储集空间的体积，中储集空间的体积，cm3；岩石的总孔隙度，；岩石的总孔隙度，；%100ropooVVVVS%100rwpwwVVVVS%100rgpggVVVVS1 1流体饱和度流体饱和度四、流体饱和度四、流体饱和度 储层岩石孔隙空间中，一般为水和烃类等流体储层岩石孔隙空间中，一般为水和烃类等流体所占据。油、气、水在储层孔隙中的含量分别占总所占据。油、气、水在储层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。孔隙体积的百分数称为油、气、水的饱和度。1 1流体饱和度流体饱和度如果油层中含油、水两相，则So+Sw=1如果油层中汉油、气、水三相，则So+Sw+Sg=1 任何油气储层中均含有一定数量的不可动水，任何油气储层中均含有一定数量的不可动水，即通常所指的即通常所指的“束缚水束缚水”或或“残余水残余水”。相应的。相应的饱和度称为束缚水饱和度，用符号饱和度称为束缚水饱和度，用符号S Swcwc表示表示。 亲水岩石颗粒表面的薄膜滞水亲水岩石颗粒表面的薄膜滞水 微细毛管孔道中的毛管滞水微细毛管孔道中的毛管滞水2 2束缚水饱和度束缚水饱和度储层孔隙结构、泥质含量、流体性质储层孔隙结构、泥质含量、流体性质v 岩石的孔隙越小、泥质含量高、连通性愈岩石的孔隙越小、泥质含量高、连通性愈差、微毛管孔隙愈发育，则渗透性愈差、束差、微毛管孔隙愈发育，则渗透性愈差、束缚水饱和度愈高。缚水饱和度愈高。v 一般水对岩石的润湿性愈好、油水界面张一般水对岩石的润湿性愈好、油水界面张力愈大，则岩石的束缚水饱和度愈高。力愈大，则岩石的束缚水饱和度愈高。 v影响束缚水的主要因素：影响束缚水的主要因素：v实验室岩心测试：实验室岩心测试：抽提法：抽提法：直接测试岩心孔隙中的流体量直接测试岩心孔隙中的流体量毛细管压力测试法毛细管压力测试法v矿场测试：矿场测试：以测井技术为基础的饱和度测定方法以测井技术为基础的饱和度测定方法以油藏工程为基础的分析方法以油藏工程为基础的分析方法3 3储层流体饱和度的测定方法储层流体饱和度的测定方法 在应用流体饱和度时，必须注意以下因素：在应用流体饱和度时，必须注意以下因素： 1.1.油气层内流体饱和度的分布是不均质的；油气层内流体饱和度的分布是不均质的； 2.2.油气层中，油、气、水的饱和度将随油气采出油气层中，油、气、水的饱和度将随油气采出程度的不同而发生变化；程度的不同而发生变化； 3.3.油气层中，因束缚水为不可动水，所以在相对油气层中，因束缚水为不可动水，所以在相对渗透率实验中，可将其看成是岩石的一部分。渗透率实验中，可将其看成是岩石的一部分。 知道束缚水饱和度知道束缚水饱和度(S(Swcwc) )就能计算出油藏的原始就能计算出油藏的原始含油饱和度含油饱和度(S(Soioi) )。 S Soioi = 1 - S = 1 - Swcwc五、五、储集层的孔隙结构储集层的孔隙结构 岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其连通关系。其连通关系。汞注入量,%毛细管压力,MPa050100孔喉半径，um750.075S饱PbSminSmax特征特征：PcPd后，汞才开始大量注入岩石。后，汞才开始大量注入岩石。排替压力。排替压力。排替压力（Pd）： 非润湿相开始大量注入岩样中最大连通喉道时所需克服的毛细管压力。 润湿相流体被非润湿相流体排替所需要的最小压力。 Pd越小，说明岩样中最大连通孔喉越大，大孔喉越多，孔越小，说明岩样中最大连通孔喉越大，大孔喉越多，孔隙结构越好。隙结构越好。 残余水未被汞注入的孔隙体积百分数，称最小非饱最小非饱和的孔隙体系百分和的孔隙体系百分数（数（Smin%）。汞注入量,%毛细管压力,MPa050100孔喉半径，um750.075S饱PbSminSmaxPc达到达到Pb后，注入汞后，注入汞量基本不再增加。量基本不再增加。孔隙等效半径孔隙等效半径r，按一定，按一定范围计算其百分含量，并作范围计算其百分含量，并作孔喉等效半径分布图。孔喉等效半径分布图。R越越集中越大，孔隙结构越好。集中越大，孔隙结构越好。rCosPc25101520Vr/V总R（ um）0.01 0.040.1 0.251410 孔 喉 等 效 半 径 分 布 图 汞注入量,%毛细管压力,MPa050100孔喉半径，um750.075S饱PbSminSmax所以，通常用Pd、r、Smin%、Pc50作为定量描述孔隙结构的参数。 非润湿相汞饱和度为非润湿相汞饱和度为50%时对应的毛细管压力，称时对应的毛细管压力，称饱和度中值压力饱和度中值压力（Pc50Pc50）： Pc50对应的孔喉半径对应的孔喉半径平均喉道半径平均喉道半径图图3-6 毛细管压力曲线特征毛细管压力曲线特征 I-注入曲线注入曲线 ， W-退出曲线退出曲线第一节第一节 储集层的岩石物性参数储集层的岩石物性参数储集岩（层）的孔隙性储集岩（层）的孔隙性储集岩（层）的渗透储集岩（层）的渗透岩石孔隙度与渗透率的关系岩石孔隙度与渗透率的关系流体饱和度流体饱和度储集层的孔隙结构储集层的孔隙结构