碳酸盐岩储层地质学

《碳酸盐岩储层地质学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《碳酸盐岩储层地质学（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、碳酸盐岩储层地质学参考教材：碳酸盐岩储层地质学，强子同主编 石油大学出版社，1998提 纲碳酸盐岩储层地质学研究进展与发展方向碳酸盐岩储层沉积学碳酸盐岩储层特征表征方法碳酸盐岩储层评价碳酸盐岩储层的形成与演化不同成因类型碳酸盐岩储层分布规律一、研究进展与发展方向储层地质学的一般概念储层地质学在石油勘探开发中的作用储层地质学发展前景1.储层地质学概念 储层地质学是研究油气储集岩（Reservoir Rock）的一门学科，它是从石油地质学和开发地质学独立出来的一门学科，它与岩石学、地球化学、测井地质学和地震地层学、和石油地质学和开发地质学有着密切的关系。 储层地质学研究的主要内容：储集岩的成因（形

2、成的条件沉积环境）和它的物性特征（孔隙度、渗透率、流体饱和度、油气比及油水界面），储层的形成、发展和演化，有效储层的形成和空间上的散布、形状和大小，控制储层特征的大体因素，和解决储层中某些地质问题所要利用的岩石学、地球化学、地震和测井的方式。2.储层研究的本质 储层研究的本质就是通过精细的地质熟悉探访合乎客观实际的统计方式，从而在杂乱无序的数据中寻觅某种规律，并利用各类数学方式表述储渗体的时空散布规律。3.在石油勘探开发中的作用 石油聚集在储层中，油气勘探的目的层就是储层。因此储层地质学的研究在整个油气勘探开发中都是相当重要的，从第一口成功的探井到三次采油的各个阶段都具有重要意义。世界上有很多

3、由于对储层地质学的重视不够而造成重大损失的实例。石油地质工作者和开发工程师若不注意储层地质资料，将会带来严重的后果，从而造成重大的经济损失；相反，深切研究储层，将为油气田带来庞大的经济效益。4.发展前景 一些国家和地域上世纪50年代以前发现的老油田，由于勘探阶段对油气储层研究不够，遗留下许多储层地质方面的重大问题尚未解决； 上世纪40年代末至50年代现代沉积研究风起云涌，这些研究功效把沉积岩石学推向一个崭新的阶段。碳酸盐岩的“结构成因”分类，和这些分类的成因解释，把砂岩和碳酸盐岩储层研究的沉积学方面的熟悉加深了，从而提高了对储层沉积学的研究水平。 实践表明，有些沉积岩体在岩性转变不大时孔隙度和

4、渗透率却有很大不同，这使得咱们在研究储层沉积学的同时还必需研究储层的成岩作用和它们对储层孔隙性和渗透率的影响。 国内外对碳酸盐岩储层的评价与预测多停留在定性-半定量的水平。常常利用的方式：即地质预测法、地球物理法和地质-地球物理综合计算法 造成这种现状的原因： 碳酸盐岩储层一般具有多样的储集空间类型和复杂的微观孔喉结构，这种多样性和复杂性是造成碳酸盐岩储层渗透率解释模型难以成立的主要原因 成岩作用对碳酸盐岩储层的改造意义难以定量描述，如溶蚀量的准确界定、白云岩的形成机理和预测模型的厘定等 碳酸盐岩储层中广为散布的微孔隙的定量研究目前尚处于朦胧阶段，如白云石晶间微孔隙的成因、散布模式及其对油气水

5、散布的影响仍不清楚 裂痕静态描述与储层流体的动态演化的结合仍不够紧密二、碳酸盐岩储层沉积学简介二、碳酸盐岩储层形成环境简介1.推荐模式:台地边缘礁滩和台内凹陷 塔克模式2.沉积环境与储层 各类环境中沉积的碳酸盐岩都有可能由于沉积的和成岩的影响而成为储集岩，但不同环境中的的碳酸盐岩成为储集岩的潜力却不相同，储层的孔隙特征也不一样。碳酸盐沉积环境模式A近滨 在滨岸平原边缘，灰砂常形成沿滨线展布的海滩，在向陆方向形成以藻结壳纹层为特征的潮上泥坪，在干热气候条件下发育萨布哈，泥坪碳酸盐岩与薄层蒸发岩伴生。储层几何形态在滨线中应是似带状，但进积可以产生似席状。沉积物粒度中到细，粒间孔为主，常发生白云石化

6、而发育微型溶孔和细小晶间孔。白云化或破裂的藻席纹层或滨线砂质沉积常形成良好的储层。B台地内部 沉积物一般是低能灰泥，可发育小型点礁和灰砂浅滩。与点礁和浅滩有关的储层以彼此叠置、不持续、局部发育为特征。开阔台地沉积颗粒大小转变很大，储层几何形态为似席状，可发育小到大的溶孔，但以粒间和晶间孔为主。储层成层性较好，垂向上储层间连通性较差，水平渗透率局部可以提高。C台地边缘 以高能、搅动环境沉积的生物碎屑或砂屑、鲕粒组成的浅滩为特征。台地边缘很陡时，常发育由造架生物和结壳生物构造的障壁礁，特别在台地迎风侧。沉积物粒度粗到中粒，因高能环境中细粒物质被淘洗掉。储层为条带状，通常较厚，溶孔、粒内、粒间孔隙发

7、育。若发生白云石化，则多形成由大溶孔和粗到中晶间孔组成的孔隙系统。储集岩成层性较差，但垂直和水平渗透率都可以很好。D台地斜坡和礁前（前斜坡） 沉积物类型转变大，很大程度上取决于斜坡陡度和台地边缘性质。在不同条件下可形成斜坡塌积、灰砂、灰泥、泥丘和塔礁沉积。一般由台地边缘向盆地方向沉积物粒度逐渐变细，因此孔隙度、渗透率也逐渐降低。斜坡上的生物礁面积小，但厚度大，可成为极好储层。E盆地 盆地的碳酸盐岩一般为细的灰泥岩，不能成为储集岩。但却是良好的生油岩。 特殊情况下，巨厚的白垩沉积可以成为储层（如北海中央地堑科克非尔勒油田）。均一的纯的白垩沉积具有极高的原生孔隙度，但埋藏压实作用会使其急剧减少。即

8、便保留较高的孔隙度成为储集岩，但由于颗粒太细。都只具有几个毫达西的渗透率。F淹没台地 淹没台地的储层意义在于大型环礁的发育。典型的沉积环境包括礁内泻湖，主要沉积成层性好的局限泻湖，局部发育的灰沙滩可组成垂向连通性差的不持续的储层；边缘礁体主要由生物骨架岩和伴生的礁碎屑组成。可形成厚层状的具良好侧向和垂向连通的优良储层。白云石化作用常常常改善各类储集岩的渗透率及连通性。 应特别强调的是，上述简单化的模式在地下很少存在。这是由于地质历史时期中，海平面是反复地相对上升和下降。海平面的起落转变引发沉积作用的转变，对储层散布和特征具有重要控制作用。因此在研究储层，特别是预测储层散布时，了解沉积作用历史及

9、相带组合关系是十分重要的。2. 储集岩的环境类型 滩相中保留原生孔隙的颗粒岩 陆棚或台地边缘的生物碳酸盐岩建隆 下斜坡碳酸盐碎屑堆积体 陆棚或台地内的地层圈闭储集岩体 区域不整合之下由淋滤和白云石化形成的储集岩 白垩状结构的储集岩不同环境中储集岩的时空散布特征滩相中保留原生孔隙的颗粒岩 颗粒岩是高能环境的产物，一般为一系列线状砂坝组成的广漠的进积席状体或沿盆地边缘的宽带状体。整体呈平行陆棚或台地边缘的带状，单个砂坝可平行切割陆棚或台地的水流方向延长或分支，或在陆棚（台地）内形成与岬角相对的脊状。 颗粒主要为鲕粒及圆形的其它颗粒，沉积物的原生孔隙约40%。一般初期环边胶结物保护岩石免遭压溶，颗粒

10、的包壳和泥晶化起到阻止晶体自身长大的作用。白云石化不常见。陆棚或台地边缘的生物碳酸盐岩建隆 规模转变很大，可以是厚达数百米的线状体，也可是隆起幅度仅数米的环带或圆丘。组成较复杂，有礁骨架，碎屑堆，翼部层及形成圈闭的更细粒沉积物。礁和伴生的生屑滩大致平行陆棚或台地边缘散布。横切盆地的雁列状线性礁群是沿活化断块散布。塔礁群出此刻陆棚边缘外的大斜坡。 块状碳酸盐生物建隆，周围通常沉积的是含泥质条带或夹层的薄层。在褶皱进程中，块状礁岩常会发生断裂，节理和断裂在礁建隆内部或边部发育。由于增加了岩石渗透率，有利于后来的淋滤作用进行。生物礁体具有显著的孔隙度和渗透率可能仍是其普遍发生白云石的原因之一。白云石

11、化可能增加基质渗透率，对改善储集岩性质有辅助作用。下斜坡碳酸盐碎屑堆积体 海洋碳酸盐岩碎屑流沉积平面上是不规则斑块状，在碳酸盐岩陆棚或台地边缘之下或围绕滨外滩周边线状展布。一般是厚达十米的席状体，可进入盆地若干千米。 沉积物由大量生物碎屑包围的直径可达数米的粗大岩块组成。大多数情况下不会发生白云石化。地下的淡水透镜体在这些碎屑的胶结、淋滤和稳定化进程中起着重要作用。这种储集岩不多，勘探实例如墨西哥湾西部中白垩统。陆棚或台地内的地层圈闭储集岩体 陆棚或台地沉积是多旋回性的，相变很规律，由滨外较深水的泥质沉积，到上斜坡陆棚或台地边缘生物灰岩和灰砂，再到泻湖或海湾的细粒碳酸盐岩沉积，以潮坪沉积告终。

12、干旱气候则发育萨布哈蒸发岩。蒸发岩一方面增加潮间和潮下泻湖碳酸盐岩白云石化的可能性，使不渗透的灰泥转变成渗透性较好的糖状白云岩储层；另一方面蒸发岩可形成储层的上倾方向的封隔。 陆棚或台地旋回中包括两类储层：球状粒和鲕粒砂；白云石化的生屑粒泥岩，孔隙是含量很高的分散状的介壳碎屑溶解铸模孔，形成的白云石可以很粗。区域不整合之下由淋滤和白云石化形成的储集岩 孔隙主要发育于不整合之下的大陆暴露面之上。暴露面可以是不规则的，油气散布受储集岩相变、暴露面古地形和不整合面下的断裂和破裂一路控制。产生孔隙的主要作用是淋滤和白云石化。 与不整合面伴生的油气聚集可归纳为几种模式，大型盆地边缘的区域性不整合是最多见

13、的一种，通常整个不整合面都具有勘探价值。实例：如美国的Anadark盆地北部陆棚就有三个这样的产油气的区域不整合面之下白云石化成因的。 第二类如墨西哥中部黄金巷油田，是厚壳蛤礁顶部的淋滤和喀斯特化作用的产物，原始地形隆起和极高的原生孔隙度促成了形成储层的成岩作用的发生（同生、准同生大气淡水淋溶） 。 第三类是不整合形成的破裂和断裂作用形成储层。实例：美国密执安州南部Albion-Scippio中奥陶统油田，储集岩是不整合面下的角砾岩带状和管状体。第四种模式是藻丘在海平面下降期间被暴露、遭淋滤、角砾化和破裂，在富叶状灌的碳酸盐岩地层中形成储层（同生、准同生大气淡水淋溶）。实例：美国西部的滨西法尼

14、亚系。白垩状结构的储集岩 白垩状结构的碳酸盐岩是指在泥晶基质中有均匀散布的微形孔隙空间的碳酸盐岩沉积物。最主要的是沉积在海盆中的远洋沉积物，基质为低镁方解石的颗粒藻碎屑（220m），厚度上百米，没有相变。储层呈宽广席状散布，不存在由不持续沉积体控制的孔隙。 实例：中东和北非某些地域的白垩系和三叠系，是浅水潮下或潮坪沉积物，几乎不含颗石藻，原生沉积物主要由文石质介壳和微细碎屑组成，均匀散布的微孔被保留，是因为特殊的环境条件阻止了该类碳酸盐岩沉积物的胶结作用。虽然碳酸盐岩储层是沉积环境和成岩作用一路影响的产物，但由于碳酸盐岩本身固有的特性要比硅质碎屑岩复杂得多，而且对成岩作用十分敏感，沉积后易发生

15、一系列重大的成岩转变，造成其储层的孔隙类型转变无穷，物性散布复杂，非均质性显著。另一方面，由于我国海相碳酸盐岩油气地质存在以下几方面的特殊性和复杂性：（1）碳酸盐岩层系形成于多旋回的叠合盆地；（2）海相碳酸盐岩层系时期老，埋藏深；（3）烃源岩具有多元、多期生烃；（4）储集层类型多、非均质性强；（5）圈闭类型多样，以隐蔽圈闭和复合圈闭为主；（6）油气藏改造、破坏严重，保留条件复杂；（7）油气藏散布复杂，预测难 ，从而大大制约了碳酸盐岩油气的勘探进程。3. 储层研究的启迪或思路 但由于原生孔隙可影响淋滤、胶结、白云石化及其它成岩作用，因此研究储层沉积特征十分必要。沉积环境，碳酸盐岩与蒸发岩的关系，区域不整合的发育与散布，都可能提供储集岩沉积体类型，形状和延伸趋势、孔隙类型等方面的信息。 实际上需要揭露储层的根本成因，地史时期碳酸盐岩经历漫长的成岩改造，虽然使储层的根本成因难于识别，可是先期储渗体的时空散布特征仍然控制了后期的储渗体散布，而先期孔隙层多是受相控制，相控型