第三节碳酸盐岩储集层 现在,从碳酸盐岩储集层中发现的油气储量已接近世界油气储量的一半,产量则已 达总产量的60%以上。碳酸盐岩储集层的类型很多,岩性以粒屑灰岩、生物骨架灰岩和白云 岩为主。 碳酸盐岩储集层的孔隙类型 (一)原生孔隙 粒闻孔隙 生物钻孔孔隙 粒间溶孔 敝孔隙 鸟暇孔隙 粒内孔隙 条间孔隙 溶洞 体腔孔隙 粒内溶孔 7/雄 2n2**oO MazR ITIT 孔隙类型示意图(黑影部分代表孔隙) 1、粒间孔隙 多存在于粒屑灰岩,特征与砂岩的相似,不同之处 是,易受成岩后生作用的改变,常具有较高的孔隙度。 另外,有的由较大的生物壳体、碎片或其它颗粒遮 蔽之下形成的孔隙,称遮蔽孔隙,也属粒间孔隙
第三节 碳酸盐岩储集层 现在，从碳酸盐岩储集层中发现的油气储量已接近世界油气储量的一半，产量则已 达总产量的 60%以上。碳酸盐岩储集层的类型很多，岩性以粒屑灰岩、生物骨架灰岩和白云 岩为主。 一、碳酸盐岩储集层的孔隙类型 (一)原生孔隙 1、粒间孔隙 多存在于粒屑灰岩，特征与砂岩的相似，不同之处 是，易受成岩后生作用的改变，常具有较高的孔隙度。 另外，有的由较大的生物壳体、碎片或其它颗粒遮 蔽之下形成的孔隙，称遮蔽孔隙，也属粒间孔隙
2、粒内孔隙 是颗粒内部的孔隙,沉积前颗粒在生长过程中形成的, 有两种 生物体腔孔隙:生物死亡之后生物体内的软体腐烂分解 体腔内未被灰泥充填或部分充填而保留下来的空间。多存在于 生物灰岩,孔隙度很高,但必须有粒间或其它孔隙使它相通才 有效 鲕内孔隙:原始鲕的核心为气泡而形成 生物骨架孔隙 4、生物钻空孔隙 5、鸟眼孔隙 (二)次生孔隙 1、晶间孔隙 角砾孔隙 3、溶蚀孔隙 裂缝 3、溶蚀孔隙 根据成因和大小,包括以下几种: 粒内溶孔或溶模孔:由于选择性溶解作用而部分被溶解掉所形成的孔隙,称粒内溶 孔。整个颗粒被溶掉而保留原颗粒形态的孔隙称溶模孔。 粒间溶孔:胶结物或杂基被溶解而形成。 晶间溶孔:碳酸盐晶体间的物质选择性溶解而形成
2、粒内孔隙 是颗粒内部的孔隙，沉积前颗粒在生长过程中形成的， 有两种： 生物体腔孔隙：生物死亡之后生物体内的软体腐烂分解， 体腔内未被灰泥充填或部分充填而保留下来的空间。多存在于 生物灰岩，孔隙度很高，但必须有粒间或其它孔隙使它相通才 有效。 鲕内孔隙：原始鲕的核心为气泡而形成。 3、生物骨架孔隙 4、生物钻空孔隙 5、鸟眼孔隙 (二)次生孔隙 1、晶间孔隙 2、角砾孔隙 3、溶蚀孔隙 4、裂缝 3、溶蚀孔隙 根据成因和大小，包括以下几种： 粒内溶孔或溶模孔：由于选择性溶解作用而部分被溶解掉所形成的孔隙，称粒内溶 孔。整个颗粒被溶掉而保留原颗粒形态的孔隙称溶模孔。 粒间溶孔：胶结物或杂基被溶解而形成。 晶间溶孔：碳酸盐晶体间的物质选择性溶解而形成
岩溶溶孔洞:上述溶蚀进一步扩大或与不整合面淋滤溶解有关的岩溶带所形成的较 大或大规模溶洞。孔径5m或lcm为溶洞 裂缝 依成因可分为: ①构造裂缝:边缘平直,延伸远,成组出现,具有明显的方向性、穿层。 ②非构造裂缝:包括: 成岩裂缝:压实、失水收缩、重结晶而形成。不穿层,平行层面,裂缝面弯曲,形 状不规则,延伸短。 风化裂缝:地表水淋滤和地下水渗滤溶蚀改造形成。大小不均,形态奇特,边缘具 明显的氧化晕圈。 压溶裂缝:压溶作用,选择性溶解而形成的头盖骨接缝似的缝合线 在实际工作中,常把裂缝性碳酸盐岩储层的孔隙空间系统分为: 裂缝孔隙系统:油气渗流通道,是成为高产井的重要条件之 基块孔隙系统:是油气的主要储集空间,也是获得稳产的关键。 、碳酸盐岩储集层的类型 根据碳酸盐岩储集层储集空间的类型来划分,可将储集层类型分为: 孔隙型储集层(包括孔隙-裂缝性) 岩性:主要为颗粒石灰岩:鲕粒、碎屑、生物碎屑、粒晶灰岩及白云岩等。 储集空间:原生和次生的粒间、粒内、晶间孔隙发育:裂缝次之 2.溶蚀型储集层 储集空间:以溶蚀孔隙、洞,连成一个洞穴系统
岩溶溶孔洞：上述溶蚀进一步扩大或与不整合面淋滤溶解有关的岩溶带所形成的较 大或大规模溶洞。孔径5mm 或 1cm 为溶洞。 4、裂缝 依成因可分为： ①构造裂缝：边缘平直，延伸远，成组出现，具有明显的方向性、穿层。 ②非构造裂缝：包括： 成岩裂缝：压实、失水收缩、重结晶而形成。不穿层，平行层面，裂缝面弯曲，形 状不规则，延伸短。 风化裂缝：地表水淋滤和地下水渗滤溶蚀改造形成。大小不均，形态奇特，边缘具 明显的氧化晕圈。 压溶裂缝：压溶作用，选择性溶解而形成的头盖骨接缝似的缝合线。 在实际工作中，常把裂缝性碳酸盐岩储层的孔隙空间系统分为： 裂缝孔隙系统：油气渗流通道，是成为高产井的重要条件之一。 基块孔隙系统：是油气的主要储集空间，也是获得稳产的关键。 二、碳酸盐岩储集层的类型 根据碳酸盐岩储集层储集空间的类型来划分，可将储集层类型分为： 1. 孔隙型储集层（包括孔隙-裂缝性） 岩性：主要为颗粒石灰岩：鲕粒、碎屑、生物碎屑、粒晶灰岩及白云岩等。 储集空间：原生和次生的粒间、粒内、晶间孔隙发育；裂缝次之。 2. 溶蚀型储集层 储集空间：以溶蚀孔隙、洞，连成一个洞穴系统
分布:不整合面及大断裂带附近。特别是古风化壳、古岩溶带。 3.裂缝型储集层 岩性:主要为白云岩、白云岩化灰岩 储集空间:裂缝为主,尤其纵横交错构成的裂缝网。其特征是:岩性测定其物性极 低,与油气实际产能不适应。 4.复合型储集层 储集空间:孔、洞、缝同时或出现两种。有利于形成储量大、产量高的大型油气田。 三、影响碳酸盐岩储集层的因素 由于碳酸盐岩储集层储集空间多样,尤其是次生改造作用,使得其物性的影响因素 及分布规律较为复杂,要视 不同的储集层类型而不同 1、孔隙型储集层发育的影响因素 孔隙型储集层储集空间多以原生粒间-晶间孔隙为主,影响其发育的因素取决于原来 岩石的沉积特征(沉积环 境),即类似于碎屑岩储集层,其孔隙度、渗透率大小与粒度、分选、磨圆、杂基含量以及 造礁生物发育程度 分布:孔隙型储集层其物性受沉积环境的控制,因此,在高能环境或有利生物礁形成的 环境,能形成好的粒 间-晶间孔隙,是此类储集层分布的主要相带。平面上主要分布在台地前缘斜坡相、浅滩相、 盆地边缘生物礁相 潮坪相:剖面上储集层处于两次海进之间的海退层序,其下海进的细粒碳酸盐岩作为生油层, 其上海进的细粒碳 酸盐岩作为生油层和盖层 2、溶蚀型储集层发育的影响因素
分布：不整合面及大断裂带附近。特别是古风化壳、古岩溶带。 3. 裂缝型储集层 岩性：主要为白云岩、白云岩化灰岩。 储集空间：裂缝为主，尤其纵横交错构成的裂缝网。其特征是：岩性测定其物性极 低，与油气实际产能不适应。 4. 复合型储集层 储集空间：孔、洞、缝同时或出现两种。有利于形成储量大、产量高的大型油气田。 三、影响碳酸盐岩储集层的因素 由于碳酸盐岩储集层储集空间多样，尤其是次生改造作用，使得其物性的影响因素 及分布规律较为复杂，要视 不同的储集层类型而不同。 1、孔隙型储集层发育的影响因素 孔隙型储集层储集空间多以原生粒间-晶间孔隙为主，影响其发育的因素取决于原来 岩石的沉积特征（沉积环 境），即类似于碎屑岩储集层，其孔隙度、渗透率大小与粒度、分选、磨圆、杂基含量以及 造礁生物发育程度。 分布：孔隙型储集层其物性受沉积环境的控制，因此，在高能环境或有利生物礁形成的 环境，能形成好的粒 间-晶间孔隙，是此类储集层分布的主要相带。平面上主要分布在台地前缘斜坡相、浅滩相、 盆地边缘生物礁相、 潮坪相；剖面上储集层处于两次海进之间的海退层序，其下海进的细粒碳酸盐岩作为生油层， 其上海进的细粒碳 酸盐岩作为生油层和盖层。 2、溶蚀型储集层发育的影响因素
碳酸盐岩溶解度:其它条件相冋时,成分越纯正,易溶,溶解度从大到小是石灰岩丶 白云岩>泥灰岩(即与Ca/mg比成正比):从结构构造来看,粗晶、厚层石灰岩比细晶、薄 层灰岩易溶。 地下水的溶蚀能力:取决于地下水的PH值、CO2含量、S02含量、温度、压力。水 中含CO及有机酸时,水呈酸性,P值下降,碳酸盐岩溶解度增大。水中CaSO含量增加时, 白云岩溶解度增加,而方解石的溶解度下降,所以富含S0的地区,白云岩中的溶孔比石灰 岩更为发育。温度、压力的影响是:开放体系中,温度升高导致CO2释放,压力降低,PH值 増加,使碳酸盐岩的溶解度降低,不利于溶蚀孔隙的形成:封闭体系中,溶解度随温度增加 而增加(不是自然条件)。 A.温度影响 B.碳酸含量的影响AC.CaS0的影响 2 P 溶液中CaS0含量 1.方解石:2.白云石 在不同因素影响下方解石和白云石溶解度的变化示意图 分布:主要分布在厚层、质纯、粗结构的碳酸盐岩层段,特别是白云岩 发育于富含CO2的地下水活动地带, 主要在古风化壳带,岩石遭受风化剥蚀,孔隙发育,地下水沿裂缝渗流地下,形成岩溶带 分三带: 垂直渗流带:水流特点以向下淋滤作用为主,流速快,溶蚀作用不太充分:溶孔以垂 直孔缝为主,储集层分带 性不明显,有时有地表渗入的沉积物所充填
碳酸盐岩溶解度:其它条件相同时，成分越纯正，易溶，溶解度从大到小是石灰岩> 白云岩>泥灰岩（即与 Ca/mg 比成正比）；从结构构造来看，粗晶、厚层石灰岩比细晶、薄 层灰岩易溶。 地下水的溶蚀能力：取决于地下水的 PH 值、CO2 含量、SO4 2-含量、温度、压力。水 中含 CO2 及有机酸时，水呈酸性，PH 值下降，碳酸盐岩溶解度增大。水中 CaSO4 含量增加时， 白云岩溶解度增加，而方解石的溶解度下降，所以富含 SO4 2-的地区，白云岩中的溶孔比石灰 岩更为发育。温度、压力的影响是：开放体系中，温度升高导致 CO2 释放，压力降低，PH 值 增加，使碳酸盐岩的溶解度降低，不利于溶蚀孔隙的形成；封闭体系中，溶解度随温度增加 而增加（不是自然条件）。 分布：主要分布在厚层、质纯、粗结构的碳酸盐岩层段，特别是白云岩。 发育于富含 CO2 的地下水活动地带， 主要在古风化壳带，岩石遭受风化剥蚀，孔隙发育，地下水沿裂缝渗流地下，形成岩溶带。 分三带： 垂直渗流带：水流特点以向下淋滤作用为主，流速快，溶蚀作用不太充分；溶孔以垂 直孔缝为主，储集层分带 性不明显，有时有地表渗入的沉积物所充填
地下水水位季节变化带:水流特点为水平与垂直流动的周期性交替。孔缝具有水平及 垂直方向均发育,形成孔、 洞均好的储层。厚度据地下渗流条件和岩溶作用不同而不同。 潜流带:水流为水平方向,上述两带补充CO2,水流缓慢与岩石作用时间长。发育 良好的水平方向溶蚀孔洞 储层分带性明显。厚度与易溶岩层厚度有关。 3、裂缝型储集层发育的影响因素 岩性控制因素 成份较纯,脆性大,裂缝发育,泥质含量高,裂缝不发育。结构构造上,质纯粒粗、 结晶粗的裂缝发育,薄层裂缝密度较大,但规模较小,易产生层间缝和层间脱空:厚层裂缝 密度小,但规模较大,以立缝和高角度斜缝为主 构造的控制作用 在构造强烈部位构造裂缝发育。长期持续上升的区域,局部构造高点、长轴、倾没 端、断层及断裂带附近裂缝育 地下水的控制作用 地下水活跃的地区,构造裂缝溶解,扩大裂缝的作用 分布:在质纯、脆性大,构造强烈的部位,以及地下水活跃的地区。 四、碳酸盐岩与碎屑岩储层的区别 碳酸盐岩与碎屑岩相比,由于其化学性质不稳定,容易遭受剧烈的次生变化,通常 经受更为复杂的沉积环境及沉积后的变化。有以下几点区别: 1.碳酸盐岩储集层储集空间的大小、形状变化很大,其原始孔隙度很大而最终孔隙 度却较低。因易产生次生变化所决定。 2.碳酸盐岩储集层储集空间的分布与岩石结构特征之间的关系变化很大。以粒间孔
地下水水位季节变化带：水流特点为水平与垂直流动的周期性交替。孔缝具有水平及 垂直方向均发育，形成孔、 洞均好的储层。厚度据地下渗流条件和岩溶作用不同而不同。 潜流带：水流为水平方向，上述两带补充 CO2，水流缓慢与岩石作用时间长。发育 良好的水平方向溶蚀孔洞， 储层分带性明显。厚度与易溶岩层厚度有关。 3、裂缝型储集层发育的影响因素 岩性控制因素 成份较纯，脆性大，裂缝发育，泥质含量高，裂缝不发育。结构构造上，质纯粒粗、 结晶粗的裂缝发育，薄层裂缝密度较大，但规模较小，易产生层间缝和层间脱空；厚层裂缝 密度小，但规模较大，以立缝和高角度斜缝为主。 构造的控制作用 在构造强烈部位构造裂缝发育。长期持续上升的区域，局部构造高点、长轴、倾没 端、断层及断裂带附近裂缝育。 地下水的控制作用 地下水活跃的地区，构造裂缝溶解，扩大裂缝的作用。 分布：在质纯、脆性大，构造强烈的部位，以及地下水活跃的地区。 四、碳酸盐岩与碎屑岩储层的区别 碳酸盐岩与碎屑岩相比，由于其化学性质不稳定，容易遭受剧烈的次生变化，通常 经受更为复杂的沉积环境及沉积后的变化。有以下几点区别： 1.碳酸盐岩储集层储集空间的大小、形状变化很大，其原始孔隙度很大而最终孔隙 度却较低。因易产生次生变化所决定。 2.碳酸盐岩储集层储集空间的分布与岩石结构特征之间的关系变化很大。以粒间孔
等原生孔隙为主的碳酸盐岩储层其空间分布受岩石结构控制,而以次生孔隙为主的碳酸盐岩 储层其储集空间分布与岩石结构特征无关系或关系不密切 3.碳酸盐岩储集层储集空间多样,且后生作用复杂。构成孔、洞、缝复合的孔隙空 间系统 4.碳酸盐岩储集层孔隙度与渗透率无明显关系。孔隙大小主要影响孔隙容积。 总之,碳酸盐岩储层的主要特点:储集空间发育具不均一性或突变性,也称各向异 性
等原生孔隙为主的碳酸盐岩储层其空间分布受岩石结构控制，而以次生孔隙为主的碳酸盐岩 储层其储集空间分布与岩石结构特征无关系或关系不密切。 3.碳酸盐岩储集层储集空间多样，且后生作用复杂。构成孔、洞、缝复合的孔隙空 间系统。 4.碳酸盐岩储集层孔隙度与渗透率无明显关系。孔隙大小主要影响孔隙容积。 总之，碳酸盐岩储层的主要特点：储集空间发育具不均一性或突变性，也称各向异 性