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1、一、岩石的孔隙性和渗透性,第三章 储集层和盖层 (reservoir and caprock),二 碎屑岩储集层,1、 碎屑岩储集体沉积环境 世界各地的碎屑岩储集层，以砂岩为主，其次为砾岩。它们可以在许多环境中发育，形成各种类型的储集体，概括起来，碎屑岩储集体主要有下列成因类型：,（1）冲积扇相砂砾岩体 在干旱气候区，山地河流或间歇性洪流出山口进入冲积平原处，由于坡度突然变缓，流速骤减，水流向四方散开，大量碎屑物质便在山口处快速沉积下来，形成锥状或扇状堆积体，称为洪积扇或冲积扇。,（1）冲积扇相砂砾岩体,径向剖面下凹、横向剖面上凸； 岩性结构粗而杂乱（砾、砂为主）、分选磨园差； 扇根和扇中储集
2、性较好； 主槽、侧缘槽、辫流线和辫流岛渗透率高。,我国准噶尔盆地克拉玛依-乌尔禾油田三叠系储油层以洪积扇砂砾岩体闻名。,（2）河流相砂岩体,重要的两种合流类型： 辫状河 曲流河,山 区 的 辫 状 河,环境特征 主要出现在平原地带 水流强度中等，有侧向侵蚀及垂向、侧向加积,曲流河,河流特征 a.环境 河床、心滩、边滩、决口扇、天然堤等砂体，其中尤以边滩、心滩砂岩的储油物性最好。 b.形态 河流砂岩体形态不规则，平面上多呈带状分布，剖面上呈透镜状，顶平底凹。,湖南澧水河中的砾石质边滩,边滩（点砂坝、曲流砂坝）沉积,边滩（点砂坝、曲流砂坝）沉积 曲流河中最重要的砂体类型 河道凸岸侧向加积,河流相二
3、元结构,（3）三角洲相砂岩体 在河流入海（湖）盆地的河口区，因坡度减缓，水流扩散，流速降低，所携带的砂泥沉积于此，形成的三角形沉积体，称为三角洲。,三角洲平原亚相：分支河道、陆上天然堤、 决口扇、沼泽、湖泊微相,沼 泽,地表长期积水，植物繁盛。 沉积物：泥炭、粘土,三角洲前缘亚相：水下分支河道、水下天然堤、 支流间湾、分支河口砂坝、远砂坝、 三角洲前缘席状砂微相。,分流河口砂坝微相 河口处，新月型、朵状、条状等。,前三角洲亚相： 暗色粘土和粉砂质粘土组成,砂岩体发育环境： a.分支流河道 b.河口坝,泥岩发育 a.前三角洲 b.分支间湾 c.沼泽,粉砂岩： a.远沙坝,生油层,盖层,盖层,（4
4、）滨湖（海）砂岩体 处于湖（海）水进退交替地带，碎屑颗粒分选和磨园较好，胶结物多为泥质，储集物性较好。,（5）浅湖（海）砂岩体 浅湖区因距母岩剥蚀区较远，碎屑颗粒经过较充分的机械分异和磨蚀作用，分选、磨圆好。胶结物含量少，储集性往往更好。,（6）浊流砂岩体类 浊流：形成于深水环境中的重力流沉积物。 浊流水道砂体、浊积扇砂体可构成较好的储集层。,（7）风成砂岩体类 风成砂岩体多发育在沙漠区及海、湖滨岸区域，沙丘连片形成广泛分布的砂岩体储集层。风成砂岩体分选磨圆好，砂质纯净，储集物性好，往往是最有利的碎屑岩储集层。,我国主要含油气盆地的碎屑岩储集层多为陆相，绝大部分属浅湖相、滨湖相及河流三角洲相沉
5、积。近年来，在渤海湾盆地也不断发现半深湖深湖相浊流沉积储层。,碎屑岩储集层结构 （1）碎屑颗粒 矿物碎屑（包括石英、长石 云母、重矿物等） 岩石碎屑（简称岩屑） （2）填隙物 杂基：与碎屑颗粒一起沉积的 细粒的机械沉积物，如粘土物质 胶结物：成岩期或后生期的化学 沉淀物，如钙质、硅质,（二）碎屑岩孔隙类型及其成因,1、原生孔隙：沉积和成岩过程中逐渐形成的 （1）粒间孔隙 -碎屑岩储集层最主要的储集空间 （2）纹理（包括层间裂隙和成岩裂缝）,石003井,3517.25m, J1b13 ,中粗砂岩,粒间孔发育,长石溶孔,石英加大,砂岩干净，:12.05%,K:6.00md，50,石007井,350
6、5.22m, J1b13 ,含砾粗砂岩,粒间孔发育, :14.33%,K:41.38md，50,石003井,3517.25m, J1b13 ,中粗砂岩,粒间孔发育,长石溶孔,石英加大, :12.05%,K:6.00md，50,2、次生孔隙：成岩后生作用、 构造运动作用下形成 （1）溶蚀孔隙 （2）,拐8井,3215.62m, J1b ,中砂岩,长石溶蚀残晶,自生高岭石伴生，岩屑粒内溶孔, :16.90%, K:2.82md，50,永1井，5882m，J2x，长石溶蚀残余10X20，单偏光,22/30a-1井 4665.8m,22/30a-1井 4657.2m,（三）碎屑岩储集层储集物性的影响因
7、素 1、 碎屑颗粒的矿物成分 （1）矿物颗粒的耐风化性，即性质坚硬程度和遇水溶解及膨 胀程度; 2）矿物颗粒与流体的吸附力大小，即憎油性和憎水性。 一般性质坚硬、遇水不溶解不膨胀、遇油不吸附的碎屑颗粒组成的砂岩，储油物性好；反之则差。,石西2井,3556.30m,J1b12,中细砂岩,千枚岩岩屑压 实变形,:7.45%,K:0.28md，50,碎屑岩颗粒最常见的矿物有石英、长石、云母及重矿物，还有一些岩屑。其中，前二者在碎屑岩中占95%以上，因此，石英和长石的含量多少对储集性质的影响最显著。一般石英砂岩比长石砂岩的储油物性好： 石英亲水性比长石弱，表面束缚薄膜的厚度 比长石颗粒薄些； 石英抗风
8、化能力强。,2、碎屑颗粒的粒度和分选性 在一般情况下，颗粒粒度较大，分选程度愈好，孔隙度和渗透率也愈大。,3、碎屑颗粒的排列方式和圆球度 碎屑颗粒的排列方式很复杂，假设颗粒为均等小球体，则可排列成三种理想的形式,岩石球体颗粒排列的理想型式 （a）最紧密排列型式，理论25.9% （b）中等紧密排列型式，理论25.9%-47.6% （c）最不紧密排列型式 ，理论47.6%,岩石碎屑颗粒的排列方式，主要决定于沉积条件： （1）若沉积时的水介质较平静，如浅湖和浅海 大陆架，颗粒多呈近立方体排列； （2）若水介质活动性较大，如在河流、滨湖 区、滨海区，颗粒多呈斜方体堆积。 一般情况下，碎屑颗粒圆球度愈好
9、，其孔隙度、渗透率愈大。,4胶结物的性质和多少 泥质、钙-泥质胶结的砂岩较为疏松，储集物性较好；而纯钙质、硅质、铁质胶结的砂岩较致密，储集物性则较差。 胶结物含量高，孔隙变小，孔隙之间的连通性变差，导致储集性质变坏,根据胶结物含量多少及其在颗粒之间分布的状况，并结合颗粒的接触型式，可将碎屑岩胶结类型区分为四种： （1）基底式胶结： 填隙物含量多，25-50%，碎屑颗粒在其中互不接触而呈漂浮状。填隙物主要为粘土物质，是与碎屑颗粒同时沉积的，即为杂基（或称基质）。它代表密度较大的水流快速堆积的特征，即主要为重力流的特征，如浊积岩。储集性质较差。,（2）孔隙式胶结 胶结物含量少，充填于碎屑颗粒之间的
10、孔隙中，颗粒呈支架状接触。胶结物是成岩期或后生期的化学沉淀物。 一般，储集性较好。 （3）接触式胶结 胶结物含量很少，分布于碎屑颗粒相互接触的地方，颗粒呈点状或线状接触。储集性质最佳。 （4）镶嵌式胶结 胶结物含量很少，颗粒呈凹凸接触或缝合状接触。储集性质差。,渤海湾盆地下第三系砂岩胶结类型与孔隙度的关系,5压实作用 随着埋深的增加，压实作用是原生粒间孔隙明显减少，岩石变致密，孔渗性变差。,以往相当长时间内油气地质学家一直把原生粒间孔隙作为碎屑岩储集层的主要储集空间类型，直到70年代末，国内外大量油气田储集层研究资料表明，世界有相当数量的油气储量存在于次生孔隙发育的储集层中，所以次生孔隙的研究
11、引起人们的广泛重视。,Hunt 压实模式图 （示原生孔隙演化）,实际孔隙演化模式,0,5,10,15,20,25,30,35,40,0,1,2,3,4,5,3000m,6,粉细中细粒,细中中粒,粗中粗粒,孔隙度/%,深度/km,煤 系 储 层 孔 隙 度 演 化 预 测 图,03000m为快速压实阶段， 粒间孔隙快速降低 3000m为缓慢压实阶段， 孔隙度14%,盆地腹部侏罗系煤系储层致密化机理,0,5,10,15,20,25,30,35,40,0,1,2,3,4,5,3000m,6,粉细中细粒,细中中粒,粗中粗粒,孔隙度/%,深度/km,03000m为快速压实阶段， 粒间孔隙快速降低 300
12、0m为缓慢压实阶段， 孔隙度14%,紧密压实阶段原生孔隙基本消失,盆参2井,5227.00m,J1b,中细砂岩,粒间孔基本消失,长石溶孔孤立星散分布,压嵌强烈,:12.60%,K:0.30md，50,6溶解作用 在地下深处，由于孔隙水成分的变化，导致充填孔隙的方解石或其他碳酸盐类矿物以及长石、火山岩屑等碎屑颗粒被溶蚀，使孔隙度增大，储集物性得到改善。,(1)溶蚀作用机理: 有机质生成大量有机酸,CaCO3 + H+ Ca(HCO3)2 方解石 2KAlSi3O8 H+ H2OAl2Si2O5(OH)44SiO22K+ 钾长石 有机酸 高岭石 石英 2NaAlSi3O8 H+ H2OAl2Si2O5(OH)44SiO22Na+ 钠长石 有机酸 高岭石 石英,(1)溶蚀作用机理: 方解石与长石溶蚀,克拉201,K1bs,自生高岭石的形成条件： （1）下伏煤系烃源岩有机酸的注入， （2）储层中铝硅酸盐矿物溶解物质的排出 2kAlSi3O8+H2O+2H+Al2Si2O5(OH)4+4Si02+2k+ 钾长石 高岭石 石英,库车晚期高效高效输导通道的水盐相互作用的证据,克拉201,K1bs,钾长石溶蚀,自生高岭石,石英加大,