石油天然氣地質(zhì)與勘探任課人：逄雯山東勝利職業(yè)學院石油天然氣地質(zhì)與勘探任課人：逄雯1石油天然氣地質(zhì)與勘探緒論第一章石油、天然氣、油田水的基本特征第二章

石油和天然氣的成因第三章儲集層和蓋層第四章

石油和天然氣的運移第五章油氣聚集與油氣藏的形成第六章油氣藏的類型及特征

第七章油氣聚集單元與油氣分布第八章油氣資源評價與勘探理論技術(shù)

第九章油氣田勘探的程序和任務2石油天然氣地質(zhì)與勘探緒論22第一節(jié)儲集層的巖石物性參數(shù)第二節(jié)碎屑巖儲集層第三節(jié)碳酸鹽巖儲集層第四節(jié)特殊巖類儲集層第五節(jié)蓋層的類型及其封蓋機制第三章儲集層和蓋層《石油天然氣地質(zhì)與勘探》第一節(jié)儲集層的巖石物性參數(shù)第三章儲集層和蓋層《石3孔隙性：儲存流體的數(shù)量滲透性：流體的滲濾能力具有一定儲集空間，能夠儲存和滲濾流體的巖石稱為儲集巖。由儲集巖所構(gòu)成的地層稱為儲集層，簡稱儲層。

基本特性：儲集巖(層)第三章儲集層和蓋層孔隙性：儲存流體的數(shù)量具有一定儲集空間，能夠儲存和4

若儲集層中含有商業(yè)數(shù)量的油氣——含油氣層；或簡稱油層、氣層已投入開采的含油氣層——產(chǎn)層。

第三章儲集層和蓋層

若儲集層中含有商業(yè)數(shù)量的油氣——含油氣層；第三章儲5按巖類分為：碎屑巖儲層、碳酸鹽巖儲層、特殊巖類儲層（巖漿巖、變質(zhì)巖、泥質(zhì)巖等）按儲集空間類型分為：孔隙型儲層、裂縫型儲層、孔洞型儲層、縫洞型儲層、孔縫型儲層、孔縫洞復合型儲層按滲透率的大小分為：高滲儲層、中滲儲層、低滲儲層儲集層的分類按巖類分為：儲集層的分類6

油氣儲層是油氣藏的核心。儲集層的層位、類型、發(fā)育特征、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、分布范圍以及物性變化規(guī)律等，與油氣儲量、產(chǎn)能、產(chǎn)量密切相關，直接影響到油氣勘探、開發(fā)的部署。

第三章儲集層和蓋層油氣儲層是油氣藏的核心。儲集層的層位、類型、發(fā)育特征7在油氣進入儲集層之前，其孔隙（或裂縫）空間首先是被地下水飽和的，由于石油天然氣通常比油氣田水的密度小，在地下巖石孔隙中，由于油氣與水存在密度差而產(chǎn)生凈浮力，在靜水條件下凈浮力驅(qū)使油氣向上方運移，若儲集層上方存在致密巖層，則油氣向上的滲透逸散將被阻止。第三章儲集層和蓋層在油氣進入儲集層之前，其孔隙（或裂縫）空間首先是被地8

覆蓋在儲集層之上能夠阻止油氣向上運動的細粒、致密巖層稱為蓋層。

蓋層之所以能夠封蓋油氣，是由于它們具備相對低的孔隙度和滲透率。蒸發(fā)巖類、泥頁巖類。

蓋層第三章儲集層和蓋層覆蓋在儲集層之上能夠阻止油氣向上運動的細粒、致密巖層9

儲集層和蓋層是油氣聚集成藏所必需的兩個基本要素。從理論上講，任何巖石都可以作為油氣儲層，在組成地殼的沉積巖、火成巖和變質(zhì)巖中都已發(fā)現(xiàn)有油氣田，但99％以上的油氣儲量集中在沉積巖中，其中又以砂巖和碳酸鹽巖儲集層為主。第三章儲集層和蓋層儲集層和蓋層是油氣聚集成藏所必需的兩個基本要素。第三10第一節(jié)儲集層的巖石物性參數(shù)儲集巖必備的兩個特性為孔隙性和滲透性?！从硯r石儲存流體和運輸流體的能力的重要參數(shù)。巖石孔隙性的好壞直接決定巖層儲存油氣的數(shù)量；滲透性的好壞則控制了儲集層內(nèi)所含油氣的產(chǎn)能，流體飽和度是反映儲層有效性和油氣儲量計算的重要參數(shù)之一。因此，在油氣勘探和開發(fā)過程中，潛在儲集層的孔隙性、滲透性、含油（氣）飽和度是必須要研究的幾個方面，也是石油地質(zhì)學研究的重要課題。

第一節(jié)儲集層的巖石物性參數(shù)儲集巖必備的兩個特11第一節(jié)儲集層的巖石物性參數(shù)一、儲集巖（層）的孔隙性二、儲集巖（層）的滲透性三、巖石孔隙度與滲透率的關系四、流體飽和度五、儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)第一節(jié)儲集層的巖石物性參數(shù)一、儲集巖（層）的孔隙性12一、儲集巖（層）的孔隙性1.巖石中的孔隙：廣義：巖石中未被固體物質(zhì)充滿的空間。包括孔隙（狹義）、孔洞和裂縫。狹義：巖石中顆粒（晶粒）間、顆粒（晶粒）內(nèi)和填隙物內(nèi)的空隙。

巖石中的孔隙，有大孔隙也有小孔隙；孔隙的形狀有的很簡單、有的很復雜。第一節(jié)儲集層的巖石物性參數(shù)一、儲集巖（層）的孔隙性1.巖石中的孔隙：第一節(jié)13孔隙（Pore）：孔隙系統(tǒng)中的膨大部分，既影響儲存流體的數(shù)量，也影響巖石滲濾能力；喉道（Throat）——連通孔隙的細小部分，主要影響巖石滲濾流體能力。根據(jù)不同部位在流體儲存和流動過程所起作用的差異將孔隙系統(tǒng)分：孔隙

和

喉道孔隙（Pore）：孔隙系統(tǒng)中的膨大部分，既影響儲存流體的數(shù)14

油氣水在儲集層的復雜孔隙系統(tǒng)中滲流時，要經(jīng)歷一系列交替著的孔隙和喉道，但主要受流通通道中最小的喉道控制。顯然，喉道的大小、分布及其幾何形狀是影響儲集層儲集能力和滲透特征的主要因素。油氣水在儲集層的復雜孔隙系統(tǒng)中滲流時，要經(jīng)歷一15原生孔隙——在沉積成巖過程中與巖石本身同時生成的孔隙。包括粒間孔隙、巖層層理、層面間的層間孔隙和噴發(fā)巖中的氣孔等。――碎屑巖類儲層主要儲集空間。次生孔隙——沉積成巖之后的后生變化過程中，由于化學、物理等作用，使巖石組分溶解、收縮、破裂等產(chǎn)生的孔隙。

――溶蝕孔隙、收縮孔、裂隙。2、孔隙的類型（1）根據(jù)成因：2、孔隙的類型（1）根據(jù)成因：16粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙、微孔隙1）大部分粒間孔隙是原生孔隙2）大部分粒內(nèi)孔隙為次生孔隙3）微孔隙就是小孔隙，包括雜基內(nèi)的微孔隙和與粘土礦物等自生礦物相關的晶間孔隙。2、孔隙的類型砂巖儲集層：粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙、微孔隙2、孔隙的類型砂巖儲集層：172、孔隙的類型據(jù)孔隙相互間關系：相互連通的孔隙孤立的孔隙2、孔隙的類型據(jù)孔隙相互間關系：相互連通的孔隙孤立的18超毛細管孔隙——孔隙直徑大于0.5mm，裂縫寬度大于0.25mm，重力作用下流體在其中自由流動。毛細管孔隙——孔徑0.5-0.0002mm，裂縫寬0.25-0.0001mm，外力大于毛細管阻力時，流體可流動。

微毛細管孔隙—孔徑小于0.0002mm，裂縫寬度小于0.0001mm，流體在其中不能流動。（2）根據(jù)巖石中孔隙的大?。撼毠芸紫丁紫吨睆酱笥?.5mm，裂縫寬度大于0.2519

根據(jù)巖石中的孔隙大小及其對流體作用的不同，將孔隙分為三種類型：

(1)超毛細管孔隙孔隙直徑>0.5mm，裂縫寬度>0.25mm。在自然條件下，流體在其中可以自由流動。巖石中一些大的裂縫、溶洞及膠結(jié)疏松的砂層孔隙屬此類型。根據(jù)巖石中的孔隙大小及其對流體作用的不同，將孔隙20

根據(jù)巖石中的孔隙大小及其對流體作用的不同，將孔隙分為三種類型：

(2)毛細管孔隙孔隙直徑介于0.5－0.0002mm之間，裂縫寬度介于0.25－0.0001mm之間。受毛細管力的作用，流體在這種孔隙中不能自由流動，只有在外力大于毛細管阻力的情況下，流體才能在其中流動。一般砂巖中的孔隙多屬此類型。根據(jù)巖石中的孔隙大小及其對流體作用的不同，將21

根據(jù)巖石中的孔隙大小及其對流體作用的不同，將孔隙分為三種類型：

(3)微毛細管孔隙孔隙直徑<0.0002mm，裂縫寬度<0.0001mm。在這種孔隙中，流體與周圍介質(zhì)分子之間的巨大引力，在通常溫度和壓力條件下，流體在其中不能流動。泥、頁巖中的孔隙即屬此類型

根據(jù)巖石中的孔隙大小及其對流體作用的不同，將22有效孔隙：連通的毛細管孔隙和超毛細管孔隙；無效孔隙：微毛細管孔隙，死孔隙或孤立的孔隙。

（3）按其對流體滲流的影響：有效孔隙：連通的毛細管孔隙和超毛細管孔隙；（3）按其對流體滲23總孔隙度越大，能容納的流體量越多——巖石中全部孔隙體積占巖石總體積（Vt）的百分數(shù)。（1）總孔隙度(絕對孔隙度)3、孔隙度總孔隙度越大，能容納的流體量越多——巖石中全24

——巖石中相互連通的、在一定壓差下允許流體在其中滲濾的孔隙體積占巖石總體積（Vt）的百分數(shù)。有效孔隙度小于或等于總孔隙度。（2）有效孔隙度（連通孔隙度）——具有實際意義——巖石中相互連通的、在一定壓差下允許流體在25（1）直接法：巖心實測孔隙度

——實驗室中常規(guī)孔隙度測定方法，利用從巖心上取來的小巖心柱樣品在實驗室中直接測定而得測：巖石體積、顆粒體積和孔隙體積——三個中測二個。抽提法：根據(jù)從巖心樣品中抽提流體量或吸入巖心孔隙中的流體量測定相互連通的孔隙體積——可得有效孔隙度。最常用的流體是在巖石表面不被吸收的氣體：氮氣、氦氣。顆粒體積測試法：在測量巖樣總體積的基礎上再測量碾碎顆粒的體積。實驗測定的巖石孔隙度通常是在地表條件下進行的，測量結(jié)果往往大于地層中原始狀態(tài)下的巖石孔隙度。

4．孔隙度的測定（1）直接法：巖心實測孔隙度4．孔隙度的測定26（2）間接法：解釋孔隙度

利用各種地球物理參數(shù)，通過相應的公式計算地層中原始狀態(tài)下的巖石孔隙度。測井法、地震法、試井法

測井解釋孔隙度：通過測試儲層的某些物理性質(zhì)間接有效地提供儲層孔隙度，包括傳統(tǒng)的孔隙度測井（聲波、中子和密度測井）和現(xiàn)代測井（脈沖中子測井和核磁共振測井）等。4．孔隙度的測定（2）間接法：解釋孔隙度4．孔隙度的測定27在實際工作中，常常將直接法和間接法所求取的結(jié)果相互驗證，補充、取長補短，以達綜合使用之目的。但在碳酸鹽巖儲層中，孔隙度的解釋仍然存在一定的挑戰(zhàn)，因為在這類儲層中次生孔隙所占的比重較大，特別是裂縫性儲層，由于巖石本身孔隙度比較低，裂縫幾乎成為唯一的孔隙類型，解釋就成了關鍵問題。在實際工作中，常常將直接法和間接法所求取的結(jié)果相互驗28滲透性用滲透率來表示：

——在一定壓差下，巖石本身允許流體通過的能力。地層壓力條件下流體能否通過滲透性巖石：砂巖非滲透性巖石：泥巖絕對滲透率、有效滲透率、相對滲透率二、儲集巖（層）的滲透性滲透性用滲透率來表示：——在一定壓差下，巖石本身允許流29當單相流體通過橫截面積為F、長度為L、壓力差為（P1—P2）的一段孔隙介質(zhì)呈層狀流動時，1.絕對滲透率：K流體粘度為μ，則單位時間內(nèi)通過這段巖石孔隙的流體量為：K——絕對滲透率，與巖石本身有關。巖石孔隙中只有一種流體（單相）存在，流體不與巖石起任何物理化學反應，且流體的流動符合達西直線滲率定律，所測得的滲透率。

當單相流體通過橫截面積為F、長度為L、壓力差為1.絕對滲透率30Q：單位時間內(nèi)流體通過巖石的流量，厘米3/秒；F：液體通過巖石的截面積，厘米2；μ：液體的粘度，厘泊；L：巖石的長度，厘米；(P1-P2)：液體通過巖石前后的壓差，大氣壓；K：巖石的滲透率，達西，標準單位為μｍ2，1達西=0.987μm2。K表示在一定壓差下，液體能通過巖石的能力：K=[Q·μ·L]/[((P1-P2)·F]Q：單位時間內(nèi)流體通過巖石的流量，厘米3/秒；31對于氣體來說，由于它與液體性質(zhì)不同，受壓力影響十分明顯，當氣體沿巖石由(高壓力)流向(低壓力)時，氣體體積要發(fā)生膨脹，其體積流量通過各處截面積時都是變數(shù)，故達西公式中的體積流量應是通過巖石的平均流量。于是滲透率的公式可寫成：對于氣體來說，由于它與液體性質(zhì)不同，受壓力影響十分明32石油天然氣地質(zhì)3-1儲集層的巖石物性參數(shù)ppt課件33巖石孔隙中多相流體共存時，巖石對其中每相流體的滲透率，稱相滲透率。分別用Ko、Kg、Kw表示。有效滲透率與絕對滲透率的比值即相對滲透率，變化值在0～1之間。

2.有效滲透率（相滲透率）相滲透率不僅與巖石本身性質(zhì)有關，而且與其中的流體性質(zhì)及它們的數(shù)量比例也有關。3.相對滲透率：Ko/K、Kg/K、Kw/K巖石孔隙中多相流體共存時，巖石對其中每相流體的滲透率，34油水飽和度與相對滲透率的關系曲線圖

有效滲透率和相對滲透率不僅與巖石有關，而且與流體的性質(zhì)和飽和度關系密切，隨著該相流體飽和度的增加，其有效滲透率和相對滲透率均增加，直到全部為某種單向流體所飽和，其有效滲透率等于絕對滲透率，相對滲透率則等于1。相反，隨著該相流體在巖石孔隙中的含量逐漸減少，有效滲透率則逐漸降低，直到某一極限含量，該相流體停止流動。油水飽和度與相對滲透率的關系曲線圖有效滲透率35石油天然氣地質(zhì)3-1儲集層的巖石物性參數(shù)ppt課件36典型水濕性和油濕性油藏中油-水飽和度與相對滲透率的關系曲線(LucaCosentino,2001)相對滲透率曲線與巖樣的潤濕性和巖心的非均質(zhì)性密切相關。當巖石潤濕性由親水向親油轉(zhuǎn)化時，油的相對滲透率趨于降低，水的相對滲透率趨于升高典型水濕性和油濕性油藏中油-水飽和度與相對滲透率的關系曲線37各相異性對相對滲透率的影響(LucaCosentino,2001)

如果巖樣不均勻、取心的方向不同，相對滲透率曲線也不同。滲透率是一個向量，從不同方向測得的巖石滲透率是不同的。按滲流方向與地層層里面的關系，分為垂直滲透率和水平滲透率。垂直滲透率反映地層縱向的滲透性，水平滲透率反映流體順層滲濾的能力。各相異性對相對滲透率的影響(LucaCosentino,2381、直接測定（實測滲透率）儲層的巖樣實驗室滲透率測定儀

——絕對滲透率、有效滲透率、相對滲透率一般先將巖樣抽提、洗凈、烘干，制成一定的幾何形狀，在一定溫壓下，應用空氣、氮氣或水滲透巖樣來直接測定。2、間接測定（解釋滲透率）利用巖石滲透率與其它參數(shù)之間的關系，應用一些經(jīng)驗公式，利用地球物理測井資料、水動力學試井資料、地震資料等資料間接地計算出滲透率。

4．滲透率的測定方法1、直接測定（實測滲透率）4．滲透率的測定方法39三、巖石孔隙度與滲透率的關系

1、碎屑巖儲層有效孔隙度φe

與絕對滲透率K

有較好的正相關關系。φe↑，K↑，大體呈指數(shù)函數(shù)關系。

級別有效孔隙度%絕對K（10－3μm2）儲層評價Ⅰ＞20＞1000極好Ⅱ20－151000－500好Ⅲ15－10500－100中Ⅳ10－5100－1較差Ⅴ＜510－1低滲透VI/＜1致密〈碎屑巖儲層評價標準表〉三、巖石孔隙度與滲透率的關系1、碎屑巖儲層級別有效孔隙度40巖石物性分級標準（中國石油天然氣行業(yè)標準，SY/T5717—95）

級別

特高高中低特低滲透率（×10-3μm2）>2000500～2000100～500>10～100≤10孔隙度（％）>3025～3015～2510～15≤10巖石物性分級標準（中國石油天然氣行業(yè)標準，SY/T5741圖：砂巖有效孔隙度與氣體滲透率的關系圖1-粉砂巖，2-細砂巖，3-粗-中粒砂巖圖：砂巖有效孔隙度與氣體滲透率的關系圖42石油天然氣地質(zhì)3-1儲集層的巖石物性參數(shù)ppt課件432、碳酸鹽巖儲層

一般孔隙度與滲透率無明顯關系；縫洞不發(fā)育者的顆粒碳酸鹽巖（如顆?；?guī)r、晶粒白云巖），以粒間孔隙為主，φe↑，K↑。

裂縫發(fā)育者（如泥灰?guī)r、致密石灰?guī)r），裂縫比孔隙對K的影響大。

三、孔隙度與滲透率的關系2、碳酸鹽巖儲層三、孔隙度與滲透率的關系443.巖漿巖、變質(zhì)巖儲層儲集空間以溶蝕孔、裂縫為主，裂縫的影響較大，孔隙度與滲透率相關性差。裂縫發(fā)育，滲透率很高裂縫不發(fā)育，為特低孔滲性儲層三、孔隙度與滲透率的關系3.巖漿巖、變質(zhì)巖儲層三、孔隙度與滲透率的關系45四、流體飽和度儲層巖石孔隙空間中，一般為水和烴類等流體所占據(jù)。油、氣、水在儲層孔隙中的含量分別占總孔隙體積的百分數(shù)稱為油、氣、水的飽和度。在油藏投入開發(fā)之前，所測得油層巖石孔隙空間中的流體飽和度稱之為原始含油、含氣、含水飽和度，是儲量計算最重要的參數(shù)。在開發(fā)階段所測定的流體飽和度，稱之為目前的含油、含氣、含水飽和度，是開發(fā)方案調(diào)整的重要參數(shù)。

1．流體飽和度四、流體飽和度儲層巖石孔隙空間中，一般為水和烴類等流體所46式中：So、Sw、Sg——分別為油、水、氣的飽和度,％。Vo、Vw、Vg——分別為油、水、氣在儲集空間中所占的體積，cm3；Vr、Vp——分別為巖樣和巖樣中儲集空間的體積，cm3；φ——巖石的總孔隙度，％；1．流體飽和度式中：1．流體飽和度47四、流體飽和度儲層巖石孔隙空間中，一般為水和烴類等流體所占據(jù)。油、氣、水在儲層孔隙中的含量分別占總孔隙體積的百分數(shù)稱為油、氣、水的飽和度。1．流體飽和度如果油層中含油、水兩相，則So+Sw=1如果油層中漢油、氣、水三相，則So+Sw+Sg=1四、流體飽和度儲層巖石孔隙空間中，一般為水和烴類等流48

任何油氣儲層中均含有一定數(shù)量的不可動水，即通常所指的“束縛水”或“殘余水”。相應的飽和度稱為束縛水飽和度，用符號Swc表示。

親水巖石顆粒表面的薄膜滯水微細毛管孔道中的毛管滯水2．束縛水飽和度任何油氣儲層中均含有一定數(shù)量的不可動水，即通常所指的49——儲層孔隙結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)含量、流體性質(zhì)巖石的孔隙越小、泥質(zhì)含量高、連通性愈差、微毛管孔隙愈發(fā)育，則滲透性愈差、束縛水飽和度愈高。一般水對巖石的潤濕性愈好、油水界面張力愈大，則巖石的束縛水飽和度愈高。

影響束縛水的主要因素：——儲層孔隙結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)含量、流體性質(zhì)影響束縛水的主要因素：50實驗室?guī)r心測試：抽提法：直接測試巖心孔隙中的流體量毛細管壓力測試法礦場測試：以測井技術(shù)為基礎的飽和度測定方法以油藏工程為基礎的分析方法3．儲層流體飽和度的測定方法實驗室?guī)r心測試：3．儲層流體飽和度的測定方法51在應用流體飽和度時，必須注意以下因素：1.油氣層內(nèi)流體飽和度的分布是不均質(zhì)的；2.油氣層中，油、氣、水的飽和度將隨油氣采出程度的不同而發(fā)生變化；3.油氣層中，因束縛水為不可動水，所以在相對滲透率實驗中