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1、储层地质学储层地质学长江大学地球科学学院长江大学地球科学学院尹太举尹太举二二OOOO五年十二月五年十二月储层中，孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系微观研究范畴微观研究范畴：储层孔隙结构储层孔隙结构、孔壁特征、充填物特征孔壁特征、充填物特征宏观研究范畴宏观研究范畴：储层孔隙度、渗透率储层孔隙度、渗透率、流体饱和度、敏感性敏感性第一节第一节 储层孔隙和喉道类型储层孔隙和喉道类型第五章第五章 储层孔隙结构储层孔隙结构储集空间储集空间：孔隙、喉道孔隙孔隙：被岩石颗粒包围的较大储集空间。流体的基本储集空间喉道喉道：两个孔隙之间的狭窄的连通部分。流体渗流的重要通道碎屑岩储层孔隙和喉道类型碎屑
2、岩储层孔隙和喉道类型碳酸盐岩储层孔隙和喉道类型碳酸盐岩储层孔隙和喉道类型第一节第一节 储层孔隙和喉道类型储层孔隙和喉道类型1 1、孔隙类型、孔隙类型（1 1）分类）分类成因分类成因分类：原生、次生及混合成因孔隙。目前国内外比较流行的分类方案目前国内外比较流行的分类方案孔隙大小孔隙大小：超毛细管孔隙、毛细管孔隙、微毛细管孔隙孔隙成因和几何形状孔隙成因和几何形状： ，1979粒间孔隙、溶蚀孔隙、微孔隙、裂缝孔隙综合性分类综合性分类：按成因：分为原生和次生孔隙二大类；然后，按孔隙产状和几何形状再进一步细分。一、碎屑岩储层孔隙和喉道类型一、碎屑岩储层孔隙和喉道类型碎屑岩储层孔隙类型简表碎屑岩储层孔隙类
3、型简表(1)(1)原生孔隙原生孔隙沉积作用原生孔隙。按产状特征可分为四类：原生粒间孔隙原生粒间孔隙原生孔隙中最主要的孔隙类型。可分为二类：正常粒间孔隙正常粒间孔隙：无任何胶结物的孔隙残余粒间孔隙残余粒间孔隙：发生胶结，但未完全堵塞的原始粒间孔隙原原生生粒粒内内孔孔隙隙和和矿矿物物解解理理缝缝原生粒内孔隙原生粒内孔隙：主要为岩屑内粒间微孔、喷出岩岩屑内气孔矿物解理缝矿物解理缝：主要指长石和云母等矿物中常见的片状或楔形解理缝宽度一般小于，有的可达杂基内微孔隙杂基内微孔隙粘土杂基和碳酸盐泥中存在的微孔隙。特点特点：孔隙极细小，仅在扫描电镜下可清晰辩认。可形成高孔隙度，但渗透率很低。层面缝层面缝具剥离
4、线理的平行层理纹层面间的孔缝。在一系列厘米级甚至毫米级厚度的平板薄层间，为力学性质薄弱的界面，极易剥离，其界面间即为层间缝。(2)(2)次生孔隙次生孔隙次生作用次生孔隙。按结构可分为六类：粒间溶孔粒间溶孔颗粒间溶蚀粒间溶孔粒间溶孔。广义上，粒间溶孔是原生和次生的混合孔隙：次生粒间溶孔次生粒间溶孔粒间溶孔中次生溶蚀部分大于原生孔部分。混合混合粒间溶孔粒间溶孔粒间溶孔中原生部分大于次生部分。组分内溶孔组分内溶孔粒粒内内溶溶孔孔、杂基内溶孔、胶胶结结物物内内溶孔溶孔、交代物溶孔等。铸模孔铸模孔颗粒、生屑或交代物等完全溶解而成。外形与原组分相同。特大溶孔特大溶孔孔径超过相邻颗粒直径的溶孔。特大溶孔内，
5、次生部分多于原生部分，颗粒、填隙物均被溶解。贴粒溶孔贴粒溶孔沿颗粒边缘溶解而成的线状孔缝。裂缝孔隙裂缝孔隙2 2、孔隙喉道、孔隙喉道一个喉道连通两个孔隙，而一个孔隙可连通多个喉道。常见喉道类型：(1)(1)孔隙缩小型喉道孔隙缩小型喉道喉道为孔隙的缩小部分。特点特点：大孔、粗喉型，孔喉直径比接近于1，孔隙和喉道较难区分。常发育于以粒间孔为主的砂岩储层中：颗粒支撑，胶结物较少甚至没有。(2)(2)缩颈型喉道缩颈型喉道喉道为颗粒间可变断面的收缩部分。特点特点：大孔、细喉型，孔喉直径比很大。常见于颗粒点接触、衬边胶结型的储层中。(3)(3)片状或弯片状喉道片状或弯片状喉道颗粒间的长条状通道。窄片状喉道
6、窄片状喉道强压实或强胶结：次生加大窄片状喉道。宽片状喉道宽片状喉道颗粒间溶蚀宽片状喉道或管状喉道。孔喉直径比中等较大。(4)(4)管束状喉道管束状喉道填隙物含量高完全堵塞原生粒间孔填隙物中微孔隙：象一支支微毛细管交叉分布组成管束状喉道。微孔隙： ，既是孔隙又是喉道。孔喉直径比为1。微孔隙发育区，渗透率很低，大多小于1毫达西。储集空间储集空间：与砂岩相比，类型多样，变化复杂。孔隙、裂缝和溶洞。次生孔隙地位重要。储集空间既可与岩石组构有关，储集空间既可与岩石组构有关，又可与岩石组构无关。又可与岩石组构无关。1 1、孔隙类型、孔隙类型综合性分类综合性分类：以成因为主，结合产状进行分类首先，按成因分二
7、大类：原生孔隙和次生孔隙；然后，按产状又可细分为：右表二、碳酸盐岩储层孔隙和喉道类型二、碳酸盐岩储层孔隙和喉道类型(1)(1)原生孔隙原生孔隙沉积作用原生孔隙。受岩石组构控制。粒内孔、生物钻孔、生物格架孔隙、粒间孔、窗格孔隙等。生物钻孔孔隙生物钻孔孔隙生物在沉积物中钻孔孔隙特点特点：孔隙形态常呈弯曲状，破坏沉积层理与构造，孔隙连通性差，往往加剧储层非均质性。粒内孔粒内孔生物体腔孔隙。特点特点：孔隙连通性差，有效孔隙度低。与生物碎屑粒间孔隙伴生形成较好储层。粒间孔隙粒间孔隙浅滩粒间孔浅滩粒间孔高能浅滩。特点特点：灰泥和胶结物少，颗粒分选和圆度好。远洋白垩孔隙远洋白垩孔隙低能远洋环境。颗石藻等微生
8、物或生物碎屑间的孔隙。特点特点：主要为微孔隙。壳体遮蔽孔隙壳体遮蔽孔隙生物壳体或壳体碎片沉积而成的孔隙。原生角砾孔隙原生角砾孔隙角砾间孔隙、角砾内孔隙。生物格架孔隙生物格架孔隙造礁生物造礁生物：群体珊瑚、藻类、海绵、层孔虫、厚壳蛤等。特点特点：常被纤维状或隐晶质胶结物和内沉积物部分充填。窗格孔隙窗格孔隙藻类脱水、腐烂、产生气泡窗格孔隙。特点：孔隙多呈扁平、透镜状，平行于层面或纹层，成群分布。受岩石组构控制，形成于成岩初期。(2)(2)次生孔隙次生孔隙 溶解作用溶孔 溶洞 白云化作用晶间孔破裂作用、收缩作用裂缝次生孔隙类型次生孔隙类型：晶间孔、晶内溶孔和晶体铸模孔隙粒间溶孔、粒内溶孔和颗粒铸模孔
9、隙岩溶角砾孔隙、溶洞裂缝(2)(2)喉道类型喉道类型成因分类成因分类：裂缝型、晶间隙型、孔隙缩小型、管状、解理缝型裂缝型喉道裂缝型喉道裂缝：构造裂缝、收缩裂缝、解理缝。特特点点：喉道较长、较宽、较平直。据宽度，可分为：大裂缝喉道(宽度100m)微裂缝喉道(宽度100m)晶间隙喉道晶间隙喉道白云石或方解石晶体间的缝隙。特特点点：片状喉道，窄而短。按形态可分为：规则型、短喉型、弯曲型、曲折型、不平直型和宽度不等型。孔隙缩小型喉道孔隙缩小型喉道孔隙与喉道无明显界限，扩大部分为孔隙，缩小的狭窄部分为喉道。管状喉道管状喉道特点特点：管状喉道，细而长，断面近圆形。成因成因：溶蚀作用形成。负鲕灰岩内鲕粒铸模
10、孔的连通通道。解理缝型喉道解理缝型喉道白云石或方解石晶体中被溶蚀扩大的解理缝。实验研究方法：二大类直接观测法直接观测法：岩心观测、铸体薄片法铸体薄片法、图像分析法、扫描电镜法等；间接测定法间接测定法：毛细管压力法，主要为压汞法压汞法。一、孔隙铸体法一、孔隙铸体法主要测定：孔隙形状、大小和分布，喉道类型、孔喉连通性等。孔隙铸体类型孔隙铸体类型：三维孔隙铸体三维孔隙铸体将染色树脂灌注到孔隙空间中，待树脂固结后，再溶解掉岩石骨架，便得到三维孔隙铸体孔隙实体。采用扫描电镜观察研究。特点特点：三维化、直观化、定量化。方法先进。第二节第二节 孔隙结构表征孔隙结构表征孔隙铸体薄片孔隙铸体薄片孔隙中灌注染色树
11、脂切成薄片。显微镜下观察研究。特点特点：二维化、直观化、定量化。规则网格化的切片可了解孔隙三维空间结构。与常规薄片相比，最大优点：孔隙结构颜色鲜明，易观察。可避免常规薄片常出现的人工诱导孔隙和裂缝。 铸体薄片法铸体薄片法：(1)(1)孔隙类型及喉道类型孔隙类型及喉道类型(2)(2)孔隙大小及其分布孔隙大小及其分布最大孔径值最大孔径值RmaxRmax和最小孔径值和最小孔径值RminRmin；孔径中值孔径中值：累积频率曲线上50%处的孔径值R50；Rs：孔径平均值； Ri：第i个孔径分类组的中值； 孔径平均值孔径平均值RsRs： bi：对应于Ri的各类孔隙的 百分比； n：孔径分类组数。孔隙分选系
12、数孔隙分选系数(3)(3)面孔率面孔率m mS Sk k/S/Ss sm：面孔率，显微镜下的可视孔隙度，不包括微孔隙；Sk：薄片观测孔隙总面积；Ss：薄片观测视域总面积。微孔隙度物性孔隙度微孔隙度物性孔隙度- -面孔率面孔率(4)(4)孔喉配位数孔喉配位数连接每一个孔隙的喉道数。(5)(5)孔喉平均直径比孔喉平均直径比DptDpt孔隙平均直径孔隙平均直径：铸体薄片或孔隙铸体上所确定的孔隙真实大小；喉道平均直径喉道平均直径：压汞曲线上得到的喉道直径平均值。1 1、基本原理、基本原理非润湿相流体：水银。施压水银克服孔喉的毛细管阻力进入喉道：通过测定毛细管力可间接测定岩石的孔喉大小及分布。基本假设基
13、本假设：视孔喉大小分布实际喉道断面形状复杂用等效圆面积近似：每一支喉道可看作一支毛细管岩石中的喉道组合可看作一组毛细管束。压汞实验压汞实验：连续注水银。注入压力，水银不断进入更小的孔隙喉道。 Pc：毛细管力，105Pa； ：水银表面张力，480dyn/cm2； ：水银润湿接触角，146； R：孔隙喉道半径，cm。二、压汞法二、压汞法PcR VHgSHg：水银饱和度；VHg：岩石孔隙系统中所含水银的体积；Vf：岩样的外表体积；：岩样的孔隙度。2 2、毛细管压力曲线及形态分析、毛细管压力曲线及形态分析形态控制因素：孔喉分布的歪度歪度、分选性分选性歪度歪度孔喉大小分布的偏度。偏粗孔喉粗歪度，偏细孔喉
14、细歪度。歪度愈粗愈好。 孔喉分选性孔喉分选性孔喉大小分布的均一程度。孔隙大小分布愈集中分选性愈好，毛管压力曲线上会出现一个水平的平台；孔喉分选较差毛管压力曲线倾斜。直角座标系中：歪度愈粗、分选愈好，毛管压力曲线愈靠左下方座标，而且曲线凹向右方；歪度愈细、分选愈差，毛管压力曲线愈向右上方座标偏移，而且曲线凹向左方。曲线形态分类：六种典型的曲线模式（Chilingar，etc，1972）未分选分选好分选好，粗歪度分选好，细歪度分选不好，略细歪度分选不好，略粗歪度3 3、定量特征参数研究基本图件、定量特征参数研究基本图件孔隙喉道半径频率分布直方图孔隙喉道半径频率分布直方图反映不同大小孔喉的分布特征。
15、作图法作图法：沿毛管压力曲线作横平行线，并以此横线作为所取的间隔大小；横线与毛细管压力曲线相交处的饱和度减去前一条横线与毛细管压力曲线相交处的饱和度，即为该两条横线所相应间隔的孔隙喉道体积占总孔隙体积的百分数，并以直方图形式表示。孔喉半径累积频率分布曲线孔喉半径累积频率分布曲线反映不同大小孔喉的累积频率分布特征。作图法作图法：只须将毛细管压力曲线顺时针转90，即把孔喉半径标度由纵座标变为横坐标，水银饱和度则对应于累积孔隙体积百分比。4 4、孔隙结构的定量特征参数、孔隙结构的定量特征参数(1)(1)最最大大连连通通孔孔喉喉半半径径RdRd、排排驱驱压压力力PdPdRd孔隙网络中，水银最先进入的喉
16、道值。即沿毛细管压力曲线的平坦部分作切线与孔喉半径轴相交所对应的孔喉半径值。Pd孔隙系统中最大连通孔喉Rd所对应的毛细管压力。物理意义物理意义：用非润湿相（水银）驱替润湿相（油水）时，非润湿相的前沿曲面突破岩样最大孔喉而连续地进入岩样并将润湿相排驱出去时的压力值，即使非润湿相在孔隙中连续运动的初始压力。SAB：曲线平坦部分的起点和终点所对应的汞饱和度差值；角：曲线AB段的斜度。、SAB孔喉分选性越好，结构越均匀。SHg50%时，Pd常难于确定：微孔隙发育，K很低，Pd可能高于实验室所施加的最大注入压力。(2)(2)孔喉半径中值孔喉半径中值R R5050、毛细管压力中、毛细管压力中值值P P5050R50：SHg50%所对应的孔喉半径值。孔喉分布正态分布。P50：SHg50%所对应的毛管压力值。实实际际生生产产中中，P P5050：油油气气产产出出能能力力的的标志。标志。P50偏向细歪度岩石越致密生产能力下降；P50偏向粗歪度岩石渗透性越好生产能力高。(3)(3)最小非饱和孔隙体积百分数最小非饱和孔隙体积百分数SminSminPc达到仪器最高压力时，水银无法侵入的孔隙体积百分数Smin微
