石油3-3碳酸盐岩储集层

石油天然气地质与勘探任课人：逄雯山东胜利职业学院第三章储集层和盖层第一节储集层的岩石物性参数第二节碎屑岩储集层第三节碳酸盐岩储集层第四节特殊岩类储集层第五节盖层的类型及其封盖机制世界上绝大多数油气藏的储集层是沉积岩层，其中又以砂岩和碳酸盐岩最为重要，少数油气藏的储集层为火山岩、裂缝性泥岩和变质岩。按组成储集层的岩石类型可将其分为三大类：1、碎屑岩储集层2、碳酸盐岩储集层3、其它岩类储集层第三章储集层和盖层第三节碳酸盐岩储集层一、储集空间类型二、碳酸盐岩储集物性的影响因素三、碳酸盐岩储层类型碳酸盐岩油气储层在世界油气分布中占有重要地位，油气储量约占全世界油气总储量的40％，油气产量达全世界油气总产量的60％以上。碳酸盐岩储集层构成的油气田常常储量大、单井产量高，容易形成大型油气田，世界上共有九口日产量曾达万吨以上的高产井，其中八口属碳酸盐岩储集层。世界许多重要产油气区的储集层都是以碳酸盐岩为主的。在我国，碳酸盐岩储集层分布也极为广泛。第三节碳酸盐岩储集层碳酸盐岩的储集空间，分为孔隙、溶孔（洞）、裂缝。与砂岩储集层相比，碳酸盐岩储集层储集空间类型多、次生变化大，具有更大的复杂性和多样性。第三节碳酸盐岩储集层一、储集空间类型孔隙、溶洞（孔径＞5mm）——储集空间裂缝——渗滤通道主要的储集空间主要的渗滤通道砂岩与碳酸盐岩储集空间比较（据Choquette和Pray，1970修改）方面砂岩碳酸盐岩沉积物中的原始孔隙度通常25％～40％通常40％～70％岩石中最终孔隙度常为原生孔隙度的一半或更多，一般为15％～30％通常不是原生孔隙，储集岩内一般为5％～15％储集空间的类型粒间孔隙为主。裂缝较少，一般没有溶洞。类型多、变化大，发育大量的溶洞和裂缝储集空间的大小、形状及分布分布均匀、储集空间以组构选择性孔隙为主。变化很大，从完全取决于岩石组构要素（组构选择性），到毫不相关储集空间的成因与沉积环境有关复杂、多期、多样。受到强烈的成岩作用和后期构造作用的影响。裂缝型储层、缝一洞型储层等与环境没有直接的关系。成岩作用的影响影响较小，压实、胶结作用使原生孔隙度降低影响大，能创造、消除或完全改变孔隙度，胶结作用和溶蚀作用重要裂缝作用的影响一般不重要在储集性质上很重要孔隙度与渗透率的相关性相对一致，正相关关系变化大，一般相关性差储集空间的大小、形状的影响因素与碎屑岩的粒度、分选等有关，孔隙形状依存于颗粒形状一般孔隙大小与粒度、分选等无关；形态变化大，从依存于颗粒形状到完全不依存于颗粒形状一、储集空间类型（一）孔隙类型碳酸盐岩储集层主要是一些多孔的粒屑灰岩、生物骨架灰岩和白云岩等。其孔隙类型可分为：原生孔隙、次生孔隙和裂缝三类。特点：储集空间类型多样；储集空间的大小、形状及分布变化很大；储集空间成因复杂。碳酸盐岩储层孔隙类型表类亚类受组构控制的粒间孔、粒内孔、壳体掩蔽孔隙、生物骨架孔隙、晶间孔非组构控制的生物钻孔、砾间孔、鸟眼孔隙缝受组构控制的矿物解理缝、收缩缝粒间或晶间溶孔、粒内溶孔、晶间孔铸模孔（粒模、晶模、生物模）、窗格孔隙、岩溶角砾孔隙洞非组构控制的溶沟、溶洞、洞穴缝非组构控制的古风化缝、成岩收缩缝、压溶缝、构造缝、区域裂缝孔受组构控制的原生孔隙次生孔隙孔孔隙类型1．受组构控制的原生孔隙①粒间孔隙；②遮蔽孔隙；③粒内孔隙；④生物骨架孔隙；⑤生物钻孔（潜穴）孔隙；⑥鸟眼孔隙；⑦收缩孔隙；⑧晶间孔隙。2．溶解作用形成的次生孔隙①粒内溶孔和印模孔；②粒间溶孔；③溶孔、溶洞、溶沟；④角砾孔隙。3．裂隙成岩裂缝：构造裂缝：成组分布、具一定方向性，可分为张、压、扭性。粒间孔隙：是鲕粒灰岩、生物碎屑灰岩和内碎屑灰岩等颗粒石灰岩常具有的孔隙，其特征与砂岩相似，孔隙度的大小与颗粒大小、分选程度、灰泥基质含量和亮晶胶结物的含量有密切关系，世界上有相当多的碳酸盐岩油气储集层是属于这种粒间孔隙类型。粒内孔隙(生物体腔孔隙)：碳酸盐颗粒内部的孔隙，生物灰岩常具有这种孔隙，故又称为生物体腔孔隙，如腹足类介壳的体腔孔隙。个别鲕粒内部也有这类孔隙。生物钻孔孔隙：由某些生物的钻孔所形成的孔隙，较为少见，孔隙常被充填。1、原生孔隙——发育主要受沉积条件的控制粒间孔隙鲕粒间孔生屑间孔砂屑间孔生物体腔孔隙生物屑粒内孔生物骨架孔隙：由原地生长的造礁生物（如群体珊瑚、层孔冲、海绵等）在生长时形成的坚固骨架，在骨架之间所留下的孔隙，孔隙形状随生物生长方式而异，在骨架之间构成疏松多孔的结构，如各种生物礁灰岩，常具有高的孔隙度和渗透率。鸟眼孔隙：是一种透镜状或不规则状孔隙，常成群出现，平行于纹层或层面分布。鸟眼构造留下的孔隙，常比粒间孔隙直径大，多发育在潮上或潮间带，在成岩后期，由于气泡、干缩或藻席溶解而成，是网格状或窗孔状孔隙的一种类型。1、原生孔隙——发育主要受沉积条件的控制生物骨架孔隙晶间孔隙：碳酸盐岩矿物晶体之间的孔隙。晶间孔隙可以是沉积时期形成的，更多是在成岩后生阶段由于重结晶作用、白云岩作用等形成的。1、原生孔隙——发育主要受沉积条件的控制晶间孔碳酸盐岩孔隙类型示意图黑色为孔隙原生孔隙分布碳酸盐岩原生孔隙发育程度与岩性关系密切，分布受沉积环境控制。平面分布上，多为粗结构的岩石；剖面分布上，多处于高能环境沉积层序中。1、原生孔隙——发育主要受沉积条件的控制2、次生孔隙：——溶孔包括溶蚀孔隙和溶洞、重结晶孔隙、白云岩化孔隙等，其中以溶蚀孔隙和溶洞最发育。溶蚀孔隙：碳酸盐矿物或伴生的其它易溶矿物被地下水、地表水溶解后形成的孔隙，包括粒内溶孔、铸模孔隙、粒间溶孔、溶沟、溶洞。溶洞是指溶解作用超出了原来颗粒的范围，不再受原来组构的控制，形成一些大小不等、形状不规则的洞穴。在溶孔或溶洞的内壁上，常沉淀有晶簇状的方解石或其它矿物的晶体，因此又称为晶洞孔隙。粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔晶间溶孔铸模孔孔缝联通（１）构造裂缝：构造应力超过岩石弹性限度后破裂而成的裂缝，是最主要的裂缝类型。其特点是：边缘平直、延伸较远、具有一定的方向和组系。（２）成岩裂缝：由于上覆岩层压力和本身失水收缩、干裂或重结晶等形成的裂缝。分布受层理限制，不穿层，多平行层面，缝面弯曲，形状不规则。其特点是：一般受层理限制，平行层面，不切穿层，裂缝面弯曲，形状不规则，有时有分枝现象。3、裂缝（３）压溶裂缝：上覆地层静压力下，富CO2的地下水沿裂缝或层理流动时对成分不均的石灰岩选择性溶解而成，如缝合线。其特点是：其中常残留许多泥质、有机质。（4）风化裂缝：指古风化壳由于受地表水淋滤和地下水淋滤溶蚀形成。其特点是：裂缝大小不均一，形态奇特。（5）溶蚀裂缝：受地下水淋滤溶蚀形成。其特点是：裂缝形态奇特，有陆源砂、泥或围岩岩块充填。3、裂缝4、碳酸盐岩储层的喉道类型管状喉道孔隙缩小部分成为喉道片状喉道碳酸盐岩储层喉道类型（1）管状喉道：孔隙与孔隙之间由细而长的管子相连，其断面接近圆形。（2）孔隙缩小部分成为喉道：孔隙与喉道无明显界限，扩大部分为孔隙，缩小的狭窄部分即为喉道。孔隙缩小部分是由于孔隙内晶体生长，或其他充填物等各种原因形成。喉道与孔隙相比较，其直径（等效）相差不大。（3）片状喉道：在白云石或方解石晶体之间的缝隙一般为片状喉道。片状喉道连通着多面体孔隙或四面体孔隙。片状喉道一般很窄，只有几微米到十几微米，这是碳酸盐岩中最常见的喉道类型。4、碳酸盐岩储层的喉道类型二、碳酸盐岩储集物性的影响因素1、孔隙（洞）发育的主要影响因素（1）原生孔隙——沉积条件（环境）发育与岩性有关。岩性受主要沉积环境控制，决定于沉积环境水动力的高低。粒间孔隙发育在颗粒石灰岩中，同砂岩相似，其孔渗性与颗粒大小，分选程度正相关，与基质含量负相关；晶间孔隙大小与晶粒大小及均匀性关系密切；各种生物孔隙的大小与生物个体大小和排列状况有关。1、孔隙（洞）发育的主要影响因素（2）次生孔隙——成岩后生作用①碳酸盐岩溶蚀孔隙Ⅰ、富含CO2水中，碳酸盐岩溶解度与Ca2+/Mg2+成正比。即石灰岩比白云岩易溶解。而在富含SO42—水中则相反。Ⅱ、质纯者易溶解。A.碳酸盐岩溶解度：碳酸盐岩出露于气候温暖的河谷近湖（海）岸、剥蚀区、多裂缝或断层区时，更易被溶蚀。1、孔隙（洞）发育的主要影响因素B.地下水溶解能力：水中富含CO2、或温度升高时，地下水的溶解能力增大。C.气候、地貌、构造条件：①碳酸盐岩溶蚀孔隙含有硫酸钙的地下水进过白云岩发育地区时，将交代白云石，产生次生方解石，形成去白云石化的次生石灰岩。其中方解石晶粒变粗，孔隙度增大，但分布比较局限，常呈树枝状或透镜状出现于白云岩中1、孔隙（洞）发育的主要影响因素A.重结晶作用：在成岩后生作用阶段，温度和压力不断增加，发生重结晶作用，结果晶体变粗，孔径增大，使晶间孔隙变大，有利于形成溶蚀孔隙。B.去白云石化作用：②其它成岩作用－白云岩化、重结晶作用2、裂缝发育的影响因素①裂缝发育的岩性因素：——内因：岩石的脆性脆性由大到小顺序：白云岩或泥质白云岩——石灰岩、白云质灰岩——泥灰岩——盐岩——石膏A、泥质含量高者脆性小，硅质含量高者脆性大；B、质纯、粒粗者更易产生裂缝；C、层厚者裂缝密度小但规模大，层薄者相反。受构造位置、作用力性质、强弱、受力次数、变形环境、阶段等影响。受力强、张力大、受力次数多的构造部位裂缝发育，相反则差。在常温常压的应力环境下裂缝发育，在高温高压环境下则发育较差。2、裂缝发育的影响因素②裂缝发育的构造因素（1）孔隙型储层储集空间以各类原生孔为主。孔隙连通性好；裂缝不发育。潮下带－开阔台地、浅滩和生物礁相等。（2）裂缝型储层裂缝既为主要的油气储集空间，又是油气渗滤通道。三、碳酸盐岩储层类型按照储集空间及其组合类型，可将碳酸盐岩储层大体分为五种基本类型：（3）裂缝－孔隙型储层储集空间为各类孔隙和裂缝。孔隙为主要的储集空间，裂缝主要为油气渗滤通道。（4）裂缝－溶洞型储层溶洞是主要的储集空间，裂缝为渗流通道。——常分布于不整合面及大断裂附近。（5）孔洞缝复合型储层储集空间为各种成因的孔隙、溶蚀洞穴和裂缝。孔隙、溶洞为主要的油气储集空间，裂缝主要发挥渗流通道作用，构成统一的孔隙－溶洞－裂缝系统。（四）碳酸盐岩与砂岩储集性质的比较特征砂岩碳酸盐岩沉积物原始孔隙度一般25～40%一般40～70%岩石的最终孔隙度一般为原始孔隙度的一半或一半以上，储集层普遍为15～30%一般是原始孔隙度的很小一部分或近于零，储集层中普遍为5～15%孔隙类型几乎全为粒间孔隙初始粒间孔隙较多，但由于沉积以后的改造，溶洞、裂缝发育，变化很大孔隙大小与沉积的关系与颗粒直径和分选作用密切有关与颗粒分选作用和直径关系较小，受次生作用影响较大孔隙形状主要取决于颗粒形状变化很大成岩作用对物性的影响由于压实作用和胶结作用，原始孔隙有所减小影响很大，能够形成、消失或完全改变孔隙。胶结作用和溶解作用很重要裂隙的影响对储集层性质的影响一般不重要影响很大孔隙性与渗透性之间的关系比较一致，一般决定于颗粒大小和分选情况两者关系变化很大，一般与颗粒大小、分选情况无关