4储集层和盖层 °41概述 °42储集层的物理性质 °4.3储集层的类型 44储集层的研究 °4.5盖层
4 储集层和盖层 ⚫ 4.1 概述 ⚫ 4.2 储集层的物理性质 ⚫ 4.3 储集层的类型 ⚫ 4.4 储集层的研究 ⚫ 4.5 盖层
人们之所以提出"石油"这一概念, 就是因为这种物质产出于岩石中。岩石 何以能够产出油气呢?那就是因为它具 有油气可以容身于内的”孔 缝 人们把这种岩层称为储集层"。为了不 让油气从储集岩中溜走,还必须有床被 子把它盖起来,这就是"盖层 储集层和盖层具有那些特征和类型 ?地质家应该如何去研究它们? 这就是本章要介绍的内容
人们之所以提出"石油"这一概念， 就是因为这种物质产出于岩石中。岩石 何以能够产出油气呢？那就是因为它具 有油气可以容身于内的"孔、洞、缝" ， 人们把这种岩层称为"储集层" 。为了不 让油气从储集岩中溜走，还必须有床被 子把它盖起来，这就是"盖层" 。 储集层和盖层具有那些特征和类型 ？地质家应该如何去研究它们？ 这就是本章要介绍的内容
4.1概述 严格地说,地壳上各种不同类型的岩石均具有一定的孔隙 孔隙是岩石中未被固体物质占据,而被流体充满的空间。孔 隙包括孔洞和裂隙。岩石中有彼此连通的孔隙,也有孤立的彼 此不连通的孔隙。地下的石油和天然气就储存在岩层的连通孔 隙空间之中,它们的储集方式就好象水充满在海绵里一样。凡 是具有一定的连通孔隙,能使流体储存并在其中渗滤的岩石( 层)称为储集岩(层)。储集层(或称储层)是地下石油和天 然气储存的场所,是构成油气藏的基本要素之一。按储集层的 含意,并非所有的储集层都储存了油气,它只强调了具备储存 油气和允许油气渗滤的能力。如果储集层中储存了油气称为含 油气层,业已开采的含油气层称为产层。世界上绝大多数油气 藏的含油气层是沉积岩(主要是砂岩、石灰岩和白云岩 有少数油气层是岩浆岩和变质岩 不过,近年来,随着石油地质理论的发展和完善,油气田 勘探技术水平的提高,人们在火成岩、变质岩及泥页岩中找到 油气藏的数量越来越多,相信在不久的将来,人们可望在上述 类的储集层中找到更多的油气储量
4.1概述 严格地说，地壳上各种不同类型的岩石均具有一定的孔隙 。孔隙是岩石中未被固体物质占据，而被流体充满的空间。孔 隙包括孔洞和裂隙。岩石中有彼此连通的孔隙，也有孤立的彼 此不连通的孔隙。地下的石油和天然气就储存在岩层的连通孔 隙空间之中，它们的储集方式就好象水充满在海绵里一样。凡 是具有一定的连通孔隙，能使流体储存并在其中渗滤的岩石（ 层）称为储集岩（层）。储集层（或称储层）是地下石油和天 然气储存的场所，是构成油气藏的基本要素之一。按储集层的 含意，并非所有的储集层都储存了油气，它只强调了具备储存 油气和允许油气渗滤的能力。如果储集层中储存了油气称为含 油气层，业已开采的含油气层称为产层。世界上绝大多数油气 藏的含油气层是沉积岩（主要是砂岩、石灰岩和白云岩），只 有少数油气层是岩浆岩和变质岩。 不过，近年来，随着石油地质理论的发展和完善，油气田 勘探技术水平的提高，人们在火成岩、变质岩及泥页岩中找到 油气藏的数量越来越多，相信在不久的将来，人们可望在上述 岩类的储集层中找到更多的油气储量
储集层是石油公司所能拥有的最有价值的地质实体 之一。没有储集层就不能达到生产石油和天然气的目的 储集层的特性是控制地下油气分布状况,油气储量及 产能的重要因素,是油气田勘探、开发的基础资料之 了解储集层的特征及利用,而不是忽略储集层之间的 差异,乃是石油地质学的一项任务。因此,储集层的研 究在石油地质学中占有十分重要的地位。 盖层是位于储集层上方,能够阻止油气向上逸散的 岩层。盖层主要起封闭作用,它对油气的封盖性是相对 于其下伏的储集层而言的。天然气藏对盖层的要求比油 藏更严格。盖层对于圈闭的形成具有重要的意义 储集层的物理性质通常包括其孔隙性、渗透性、 隙结构以及非均质性等。其中孔隙性和渗透性是储集层 的两大基本特性,也是衡量储集层储集性能好坏的基本 数
储集层是石油公司所能拥有的最有价值的地质实体 之一。没有储集层就不能达到生产石油和天然气的目的 。储集层的特性是控制地下油气分布状况，油气储量及 产能的重要因素，是油气田勘探、开发的基础资料之一 。了解储集层的特征及利用，而不是忽略储集层之间的 差异，乃是石油地质学的一项任务。因此，储集层的研 究在石油地质学中占有十分重要的地位。 盖层是位于储集层上方，能够阻止油气向上逸散的 岩层。盖层主要起封闭作用，它对油气的封盖性是相对 于其下伏的储集层而言的。天然气藏对盖层的要求比油 藏更严格。盖层对于圈闭的形成具有重要的意义。 储集层的物理性质通常包括其孔隙性、渗透性、孔 隙结构以及非均质性等。其中孔隙性和渗透性是储集层 的两大基本特性，也是衡量储集层储集性能好坏的基本 参数
4.2储集层的物理性质 储集层的孔隙性在石油与天然气地质学中是 指储集层中孔隙空间的形状、大小、连通性与发 育程度。地壳中不存在没有孔隙的岩石,可是不 同的岩石,其孔隙大小、形状和发育程度是不同 的。石油和天然气在地下是储存在岩石的孔隙中 的。因此,岩石的孔隙发育程度将直接影响岩石 中储存油气的数量 为了度量岩石孔隙的发育程度,提出了孔隙 度(率)的概念。孔隙度是指岩石孔隙体积与 石体积之比值(以百分数表示)。根据研究目的 不同,孔隙度又可分为绝对孔隙度、有效孔隙度 及流动孔隙度
4.2储集层的物理性质 储集层的孔隙性在石油与天然气地质学中是 指储集层中孔隙空间的形状、大小、连通性与发 育程度。地壳中不存在没有孔隙的岩石，可是不 同的岩石，其孔隙大小、形状和发育程度是不同 的。石油和天然气在地下是储存在岩石的孔隙中 的。因此，岩石的孔隙发育程度将直接影响岩石 中储存油气的数量。 为了度量岩石孔隙的发育程度，提出了孔隙 度（率）的概念。孔隙度是指岩石孔隙体积与岩 石体积之比值（以百分数表示）。根据研究目的 不同，孔隙度又可分为绝对孔隙度、有效孔隙度 及流动孔隙度
4.2.1储集层的孔隙性 绝对孔隙度 岩石中全部孔隙体积称为总孔隙或绝对孔隙 总孔隙(Vp)和岩石总体积(Vt)之比(以百分数 表示)就叫做岩石的总孔隙度或绝对孔隙度(Φt) 。可用公式表示如下: Φt=Vp/Vt×100% 孔隙度反映储集层储集流体的能力。储集岩的 总孔隙度越大,说明岩石中孔隙空间越多,但是它 不能说明流体是否能在其中流动。岩石中不同大小 的孔隙对流体的储存和流动所起的作用是完全不同 的。根据岩石中孔隙大小(孔径或裂缝的宽度)及 其对流体作用的不同,可将孔隙划分为三种类型
4.2.1储集层的孔隙性 绝对孔隙度 岩石中全部孔隙体积称为总孔隙或绝对孔隙。 总孔隙（Vp）和岩石总体积（Vt）之比（以百分数 表示）就叫做岩石的总孔隙度或绝对孔隙度（Φt） 。可用公式表示如下： Φt=Vp/Vt×100% 孔隙度反映储集层储集流体的能力。储集岩的 总孔隙度越大，说明岩石中孔隙空间越多，但是它 不能说明流体是否能在其中流动。岩石中不同大小 的孔隙对流体的储存和流动所起的作用是完全不同 的。根据岩石中孔隙大小（孔径或裂缝的宽度）及 其对流体作用的不同，可将孔隙划分为三种类型:
1)超毛细管孔隙:管形孔隙直径大于0.5m或裂缝宽度大于 0.25mm者。在此类孔隙中,流体可在重力作用下自由流动,也 可以出现较髙的流速,甚至出现涡流。岩石中的大裂缝、溶洞 及未胶结的或胶结疏松的砂岩的孔隙大多属于此类。 2)毛细管孔隙:管形孔隙直径介于0.5-0.0002m间,裂 缝宽度介于0.25-0.0001m之间者。在此类孔隙中,无论是在 液体质点之间,还是液体和孔隙壁之间均处于分子引力作用之 下,由于毛细管力的作用,流体不能自由流动。只有在外力大 于毛细管阻力的情况下,液体才能在其中流动。微裂缝和一般 砂岩的孔隙多属此类 3)微毛细管孔隙:管形孔隙直径小于000-mm,裂缝宽度 小于0.0001mm者。在此类孔隙中,流体与周围介质分子之间 的引力往往很大,要使流体移动需要非常高的压力梯度,这在 油层条件下一般是达不到的。因此,实际上液体是不能沿微毛 细管孔隙移动的。泥页岩中的孔隙一般属于此类型。但近年来 许多学者研究表明,微孔隙孔径≥0.0001mm时,也可作为储集 油气的场所(据陈荣书,1994)
1）超毛细管孔隙：管形孔隙直径大于0.5mm或裂缝宽度大于 0.25mm者。在此类孔隙中，流体可在重力作用下自由流动，也 可以出现较高的流速，甚至出现涡流。岩石中的大裂缝、溶洞 及未胶结的或胶结疏松的砂岩的孔隙大多属于此类。 2）毛细管孔隙：管形孔隙直径介于0.5-0.0002mm之间，裂 缝宽度介于0.25-0.0001mm之间者。在此类孔隙中，无论是在 液体质点之间，还是液体和孔隙壁之间均处于分子引力作用之 下，由于毛细管力的作用，流体不能自由流动。只有在外力大 于毛细管阻力的情况下，液体才能在其中流动。微裂缝和一般 砂岩的孔隙多属此类。 3）微毛细管孔隙：管形孔隙直径小于0.0002mm，裂缝宽度 小于0.0001mm者。在此类孔隙中，流体与周围介质分子之间 的引力往往很大，要使流体移动需要非常高的压力梯度，这在 油层条件下一般是达不到的。因此，实际上液体是不能沿微毛 细管孔隙移动的。泥页岩中的孔隙一般属于此类型。但近年来 许多学者研究表明，微孔隙孔径≥0.0001mm时，也可作为储集 油气的场所（据陈荣书，1994）
因此,从实用的角度出发,只有那些彼此 连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙才是有效的 油气储集空间,即有效孔隙。因为它们不仅能 储存油气,而且可以允许油气渗滤;而那些孤 立的互不连通的孔隙和微毛细管孔隙,即使其 中储存有油和气,在现代工艺条件下,也不能 开采出来,所以这些孔隙是没有什么实际意义 的。为了研究孔隙对油、气储存的有效性,在 生产实践中,人们又提出有效孔隙度(率)的 概念
因此，从实用的角度出发，只有那些彼此 连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙才是有效的 油气储集空间，即有效孔隙。因为它们不仅能 储存油气，而且可以允许油气渗滤；而那些孤 立的互不连通的孔隙和微毛细管孔隙，即使其 中储存有油和气，在现代工艺条件下，也不能 开采出来，所以这些孔隙是没有什么实际意义 的。为了研究孔隙对油、气储存的有效性，在 生产实践中，人们又提出有效孔隙度（率）的 概念
有效孔隙度 有效孔隙度(Φe)是指岩石中参与渗流的连通 孔隙总体积(Ve)与岩石总体积(Vt)的比值(以 百分数表示)。可用下式表示: Φe=Ve/Vt×100% 显然,同一岩石的绝对孔隙度大于其有效孔隙 度,即Φt>Φe。对未胶结的砂层和胶结不甚致密的砂 岩,二者相差不大;而对于胶结致密的砂岩和碳酸 盐 者可有很大的差异。一般有效孔隙度占总 孔隙度的40%75%(据FK.诺斯,1984)。 在含油气层工业评价时,只有有效孔隙度才有 真正的意义,因此目前生产单位一般所用的都是有 效孔隙度。习惯上把有效孔隙度简称为孔隙度
有效孔隙度 有效孔隙度（Φe）是指岩石中参与渗流的连通 孔隙总体积（Ve）与岩石总体积（Vt）的比值（以 百分数表示）。可用下式表示： Φe=Ve/Vt×100% 显然，同一岩石的绝对孔隙度大于其有效孔隙 度，即Φt>Φe。对未胶结的砂层和胶结不甚致密的砂 岩，二者相差不大；而对于胶结致密的砂岩和碳酸 盐岩，二者可有很大的差异。一般有效孔隙度占总 孔隙度的40%~75%（据F.K. 诺斯，1984）。 在含油气层工业评价时，只有有效孔隙度才有 真正的意义，因此目前生产单位一般所用的都是有 效孔隙度。习惯上把有效孔隙度简称为孔隙度
岩石中的连通孔隙虽然彼此相互连通,但是连通的孔 隙未必都是有效的。有些孔隙,由于其喉道半径极小,在 通常的开采压差下,仍然难以使液体渗过。此外,亲水的 岩石孔壁表面常存在着水膜,相应亦缩小了孔隙通道。为 此,从油气田开发实践出发,又提出了流动孔隙度的概念 流动孔隙度(q)是指在一定压差下,流体可以在其中 流动的孔隙体积(V)与岩石总体积(V1)的比值(以百分 数表示)。用公式表示为 中VP/V×100% 流动孔隙度在概念上不同于连通孔隙度。它不仅不考 虑无效孔隙,亦不考虑那些被毛细管所俘留的束缚液体所 占据的毛细管孔隙,以及岩石颗粒表面上液体薄膜的体积 此外,流动孔隙度还随地层中的压力梯度和液体的物理 化学性质变化而变化。显然,同一岩石的流动孔隙度在数 据上是不确定的。尽管如此,流动孔隙度在油气田开发工 程分析中却具有十分重要的实用价值
岩石中的连通孔隙虽然彼此相互连通，但是连通的孔 隙未必都是有效的。有些孔隙，由于其喉道半径极小，在 通常的开采压差下，仍然难以使液体渗过。此外，亲水的 岩石孔壁表面常存在着水膜，相应亦缩小了孔隙通道。为 此，从油气田开发实践出发，又提出了流动孔隙度的概念 。 流动孔隙度（φf）是指在一定压差下，流体可以在其中 流动的孔隙体积（Vf）与岩石总体积（Vt）的比值（以百分 数表示）。用公式表示为： φf=Vf/Vt×100% 流动孔隙度在概念上不同于连通孔隙度。它不仅不考 虑无效孔隙，亦不考虑那些被毛细管所俘留的束缚液体所 占据的毛细管孔隙，以及岩石颗粒表面上液体薄膜的体积 。此外，流动孔隙度还随地层中的压力梯度和液体的物理- 化学性质变化而变化。显然，同一岩石的流动孔隙度在数 据上是不确定的。尽管如此，流动孔隙度在油气田开发工 程分析中却具有十分重要的实用价值