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1、第三章 储集层和盖层,教学目的与教学思路,掌握储集层的孔隙性及渗透性等 教学重点难点分析 储集层的孔隙性和渗透性,第三章 储集层和盖层,第一节 储集层的基本特征 第二节 碎屑岩储集层 第三节 碳酸盐岩储集层 第四节其它岩类储集层 第五节盖 层,第一节 储集层的基本特征,一、储集层的孔隙性 二、储集层的渗透性 三、储集层的孔隙结构 四、流体饱和度,第三章 储集层与盖层,储集层：凡具有一定的连通孔隙，能使流体储存，并在其中渗滤的岩层（石），称为储集层（岩）。储集层中储集了油气称含油气层。投入开采后称产（油气）层。 盖层是位于储层上方，能够阻止油气向上逸散的岩层，主要起遮挡或封闭作用。,油气在地下是
2、储存在一些岩石的孔、洞、缝之中的，其储集方式与水充满在海绵里有一定相似之处。,第一节 储集层的基本特征,储集层的基本特征是具孔隙性和渗透性，其孔隙渗透性的好坏、分布规律是控制地下油气分布状况、油气储量及产量的主要因素。,第三章 储集层与盖层,两个基本特征: 孔隙性- 渗透性-,具有能够储存油气的孔隙空间的性质,在有压差存在的条件下,岩石本身容许流体通过的性能,度量参数:,孔隙性 渗透性,孔隙度 渗透率,岩石中的孔隙,1.分选良好，排列疏松的砂 2.分选良好排列紧密的砂 3.分选不良的，含泥、砂的砾石 4.经过部分胶结的砂岩 5.具有结构性孔隙的粘土 6.经过压缩的粘土 7.具有裂缝的岩石 8.
3、具有溶隙及溶穴的可溶岩,一、储集层的孔隙性,绝对孔隙度：岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积的比值。是衡量岩石孔隙的发育程度。 t= （ Vp）/Vt 100% 按岩石孔隙大小，有超毛细管孔隙、毛细管孔隙和微毛细 管孔隙三类。 1.超毛细管孔隙：直径0.5mm，相应裂缝宽度0.25mm，液体在重力作用下自由流动。 2.毛细管孔隙：直径0.50.0002mm，裂缝宽度0.250.0001mm，由于毛细管力的作用，液体不能自由流动。 3.微毛细管孔隙：直径0.0002mm，裂缝宽度0.0001mm，液体在非常高的剩余流体压力梯度下流动。 束缚孔隙,第三章 储集层与盖层,指储集层中孔隙空间的形状
4、、大小、连通性与发育程度。,总孔隙度,有效孔隙度：指彼此连通的，且在一般压力条件下，可以允许液体在其中流动的超毛细管孔隙和毛细管孔隙体积之和与岩石总体积的比值。 e=（Ve）/Vt 100%,第三章 储集层与盖层,根据孔隙度的大小储集层分级表,碳酸盐岩，e5%,常简称为“孔隙度” 储量计算的重要参数 储集层大多在1020,第一节 储集层,孔隙度的实验室测定,抽提,烘干,称重,量取总体积,( Vt),饱和煤油,( Wa),在煤油中称重,( Wk),根据阿基米德原理,有:,Vm* dk= Wa Wk 即 Vm = ( Wa Wk )/ dk,( Vm为岩样的颗粒骨架体积, Vm* dk 为岩样在煤
5、油中所受到的浮力),则岩样的孔隙度为: = ( Vt Vm)/Vt,饱和煤油法,渗透性：指在一定的压差下，岩石允许流体通过其连通孔隙的性质。对于储集层而言，指在地层压力条件下，流体的流动能力。其大小遵循达西定律。 F P Q = K L,二、渗透性,第三章 储集层与盖层,一般情况下，砂岩、砾岩、多孔的石灰岩、白云岩等都是渗透性岩石；而泥岩、膏盐、泥灰岩等则属于非渗透性岩石。(相对的),F液体通过岩石的截面积 P液体通过岩石前后的压差 液体的粘度 L岩石的长度,第一节 储集层,渗透率的单位： m2(平方微米),以往的文献中常以达西（D）或毫达西（md）为单位。 三者的关系为：,1 D 0.986
6、923 m2 1 m2 1 D 1000 md 1md 110-3 m2,其他条件给定时，流体的流量（Q）只与孔隙介质对流体的传道性能（用渗透率K 表示）有关。,K 只反映孔隙介质固有的特性，与流体性质无关。,故也常称为固有渗透率（intrinsic permeability）,K ,( P1P2 ) F,Q, L,N2/He,Q,P1,P2,渗透率的测定,K 2,g*P2*Q*L,(P12-p22)*F,第三章 储集层与盖层,储集层渗透率分级,(据,1983; 转引自陈荣书，1993),绝对渗透率：单相液体充满岩石孔隙，液体不与岩石发生任何物理化学反应，测得的渗透率称为绝对渗透率。 有效渗透
7、率：储集层中有多相流体共存时，岩石对每一单相流体的渗透率称该相流体的有效渗透率/相渗透率。油气水分别用Ko、Kg、Kw表示。 相对渗透率：对每一相流体局部饱和时的有效渗透率与全部饱和时的绝对渗透率之比值，称为该相流体的相对渗透率。油气水分别用Ko/K、Kg/K、Kw/K表示。,第三章 储集层与盖层,某相有效渗透率的大小与该相流体的饱和度（流体体积与孔隙体积之比）成正相关系。饱和度增加，其有效渗透率和相对渗透率均增加，直到全部为某一相流体饱和，其有效渗透率等于绝对渗透率，即相对渗透率等于1。,第三章 储集层与盖层,油气饱和度与相对渗透率的关系曲线,孔隙度与渗透率之间的关系,碎屑岩储集层：渗透率与
8、有效孔隙度有很好的正相关关系。渗透率的变化幅度要比孔隙度的变化幅度大很多。 碳酸盐岩储集层：两者无明显的关系。孔隙大小主要影响其孔隙容积。因为碳酸盐岩储集空间的分布与岩石结构特征之间的关系变化很大，不一定以原生孔隙为主，有时可以是次生孔隙占主要。,第三章 储集层与盖层,渗透率与孔隙度的关系图,孔隙度与渗透率之间的关系,三、储集层的孔隙结构,孔隙结构：指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布以及相互关系。,第三章 储集层与盖层,岩石孔隙系统示意图,1、概念,孔隙（pore）：是孔隙系统中的膨大部分。决定了孔隙度大小。 喉道（pore throat）：连通孔隙中的细小部分。决定了储集层储集能
9、力和渗透特征。,三、储集层的孔隙结构,第三章 储集层与盖层,1、概念,岩石的孔隙结构由孔隙和喉道组成。孔隙主要起储存流体的作用，而喉道主要影响岩石的渗透性。, 孔隙铸体薄片法：把岩石切片，孔隙注入红颜色的胶体，作成薄片，在镜下观察其孔隙及喉道的类型、形状、大小等特征。 扫描电镜：放大倍数增大。 压汞曲线法,第三章 储集层与盖层,2、研究方法,压汞曲线法,原理：由于孔喉细小，当两种或两种以上互不相溶的流体同处于岩石孔隙系统中或通过岩石孔隙系统渗流时，必然发生毛细管现象，产生一个指向非润湿相流体内部的毛细管压力Pc。,第三章 储集层与盖层,pc毛细管压力； 水对管壁的润湿角； r 毛管半径； 水的
10、表面张力。,模拟地层条件下，油气的运移-是非润湿相流体（油气）不断排驱储层孔洞缝中的润湿相流体（水）的过程。,(指向非润湿相),压汞曲线法,方法：在实验室中，把非润湿相的汞（水银）应用提高压力的方法把汞注入岩样中，排驱岩样中的汞蒸气，测定压汞过程的各种数据，根据根据所加压力与注入岩石的汞量，绘出压力与饱和度关系曲线，称为毛细管压力曲线或压汞曲线。,第三章 储集层与盖层,压力表,高压管线,真空计,真空泵,观察孔,水银室,测微手轮,样品室 （剖视）,测量螺杆,(a),(b),(c),毛管力曲线的基本特征 开始的陡段(ab)表现为随压力的增加，非润湿相饱和度缓慢增加。此时，由于外加压力小，非润湿相尚
11、不能进入岩石的最大孔隙，非润湿相饱和度的增加是由于岩样表面凹凸不平的表面孔或较大的缝隙等引起的。,1- 压汞曲线 2 退汞曲线,中间平缓段(bc)是主要的进液段，大部分非润湿相在该压力区间进入岩石的主要孔隙。中间平缓段越长，说明岩石喉道的分布越集中，分选越好。平缓段位置越靠下，说明岩石主要喉道半径越大。,最后陡翘段(cd)表示随着压力的升高，非润湿相将进入越来越细的孔隙喉道，但进入速度越来越小，最后曲线与纵坐标轴几乎平行，即压力再增加，非湿相不再进入岩样。,评价孔隙结构的参数：,a.排驱压力 b.孔喉半径集中范围与百分含量,c.饱和度中值压力 d.最小非饱和的孔隙体积百分数,排驱压力（Pd）：
12、表示非润湿相开始注入岩样中最大连通喉道的毛细管压力，在曲线压力最小的拐点。排驱压力越小，说明大孔喉越多，孔隙结构越好。,第三章 储集层与盖层,毛细管压力曲线图,在毛细管压力曲线上，沿曲线的平坦部分作切线与纵坐标轴相交的压力值即为该压力。 排驱压力是评价储渗性能的重要参数之一，它可反映岩石的孔隙结构特征，如岩石中孔隙喉道的集中程度及喉道大小。,排驱压力pd,孔喉半径集中范围与百分含量：反映了孔喉半径的粗细和 分选性，孔喉粗，分选好，其孔隙结构好。毛细管压力曲线上，曲线平坦段位置越低，说明集中的孔喉越粗；平坦段越长，说明孔喉的百分含量越大。,第三章 储集层与盖层,毛细管压力曲线图,孔喉等效半径分布
13、图,饱和度中值压力：非润湿相饱和度为50%时对应的毛细管压力（Pc50），与之对应的喉道半径称为饱和度中值喉道半径(R50）。 Pc50越低， R50越大，则孔隙结构好。 最小非饱和的孔隙体积百分数（Smin%）：当注入汞的压力达到仪器的最高压力时，仍没有被汞侵入的孔隙体积百分数。一般将小于0.04m的孔隙称为 束缚孔隙。束缚孔隙含量愈大，储集层渗透性能越差。,第三章 储集层与盖层,毛细管压力曲线图,毛细管压力曲线图 I:注入曲线; W:退出曲线,饱和度中值毛细管压力(pc50) 是评价储渗性能的重要参数，物性愈好，pc50越低。 饱和度中值毛细管压力还是判断储集岩产能的标志，pc50越小，表
14、示岩石对油气的渗滤能力越好，产能也越高；反之pc50越大，表明岩石越密，岩石产能越低。,饱和度中值毛细管压力pc50,最大连通孔隙喉道半径(rd)，即非润湿 相在排驱压力时开始进入岩样测得的喉道半径。 孔喉中值（r50），非润湿相饱和度50时所对应的喉道半径。如在图2中a点是汞饱和度为50的点，其所对应的喉道半径即为该岩样的孔喉中值。,四、流体饱和度,流体饱和度：油、气、水在储集岩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。 在油藏中的油、水分布反映出毛细管压力同油、水两相压力差相平衡的结果，在油藏的不同高度上的油、水饱和度是变化的。,第三章 储集层与盖层,毛细管压力曲线呈单一
15、台阶式、多台阶式或不规则形等多种形态，主要取决于孔隙分布的歪度(或偏斜度)以及孔隙的分选性两个因素。歪度是指孔喉分布中以粗孔喉为主还是以细孔喉为主。偏于粗孔喉的称粗歪度，反之为细歪度。在储集岩中歪度粗，表明储集性好。孔喉的分选性是表明孔喉大小分布的均一程度。毛细管压力曲线呈水平平台表明分选好，分选差则呈斜线（右图）。,不同分选及歪度的典型毛细管压力曲线图 （据Chlingar，G.V.，1972） a.未分选；b. 分选好；c. 分选好，偏粗；d. 分 选好，偏细；e. 分选不好，略偏细；f. 分选不 好，略偏粗,第一节 储集层的基本特征,一、储集层的孔隙性 二、渗透性 三、储集层的孔隙结构
16、四、流体饱和度,思考题,1.名词解释： 储集层、绝对孔隙度、有效孔隙度、绝对渗透率、相对渗透率、有效渗透率、孔隙结构、喉道、流体饱和度 2. 试述压汞曲线的原理及评价孔隙结构的参数,1)原始含油、气、水饱和度 分别记为Soi、Sgi、Swi。指在油藏投入开发 之前，油藏内流体处于一种相对的平衡状态， 由于重力分异，气位于油上，水位于油之下， 在油藏第一口井所取得的油层岩心，测试所得的油、气、水饱和度就称为原始含油、气、水饱和度。,各种饱和度的名词解释,2)平均含油、气、水饱和度 符号为 、 、 。平均含油、气、水饱和度有两种含义，一种是指单井储层段或产层段的平均值；另一种是指整个油层平面上的平均值。
