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榆树林论文.doc

上传人:dzzj200808 文档编号:3163740 上传时间:2018-10-05 格式:DOC 页数:50 大小:15.40MB
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资源描述

1、摘 要岩石孔隙结构特征是影响储层流体(油、气、水)的储集能力和开采油气资源的主要因素,因此明确储集层岩石的孔隙结构特征是充分发挥油气产能和提高油气采收率的关键。随着油田的不断开发,许多油田已进入高含水阶段,而高含水油田稳产的关键就是认清剩余油的分布。而微观孔隙结构又是影响剩余油分布的关键因素。因此,本文首先介绍了研究储层岩石孔隙结构的方法:室内实验和利用测井资料评价岩石孔隙结构的两大类方法。其次,从孔隙大小、孔隙成因及剩余油的微观赋存状态等方面对孔隙结构进行了分类并描述了其特点。最后,研究了微观孔隙结构及其与剩余油分布的关系。研究表明:微观孔隙结构和沉积相是影响剩余油分布的主要因素,据此可以预

2、测剩余油分布的具体部位,从而指导高含水期油田控潜的方向。关键词:微观空隙结构:剩余油分布;砂岩储层,沉积相。AbstractRock pore structure is the main factor affecting fluid (oil, gas and water) storage and hydrocarbon recovery, so that a thorough understanding of reservoir rock pore structure is critical to improve oil and gas recovery factor. With the d

3、evelopment of oilfields, many old reservoir in the east of China enter the high water-bearing development period. Sustaining a high and stable production rate faces severe challenge. The key to preserve oil output in high water cut period is depended upon the properties of residual oil distribution,

4、 and micro pore structure is the key factor to residual oil distribution. The first, this paper introduces the study methods of reservoir rock pore structure: in-house experiments and logging date evaluation method. The second, based on studying of pore size, pore formation and micro existence situa

5、tion of residual oil, this paper classifies pore structure and depicts its character. The last, this paper studies the feature of micro pore structure and microcosmic remaining oil distribution. Studying result shows that micro pore structure and sedimentary microfacies are the critical factors whic

6、h depend on residual oil distribution, according to it, we can forecast the concrete spot of residual oil distribution, and instruct the exploiting direction in high water-bearing oil field.Key words: Micro pore structure; Residual oil distribution; Sand reservoir; Sedimentary facies前言储集岩的孔隙结构特征是指岩石

7、所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系,它是影响储集能力和渗流特性的主要因素。流体,特别是多相流体在储集岩石中的渗流特性除了与其所处的温度、压力条件和岩石与流体之间的相互作用有关外,更重要的是与岩石的微观孔隙特征有关。这是因为一切方式的采油,都是在岩石中的孔隙和吼道中进行的,它既是储集空间,也是渗流空间。东 16 井区位于榆树林油田的北部,该井区是一个被断层复杂化的,向西倾没的单斜构造,发育 6 条大的正断层,走向以近南北向和近北北东向为主,油藏类型为断层-岩性复合油藏。1993 年开发初期平均单井日产油13.8t,2007 年 12 月平均单井日产仅 1.6t,采油速度 0

8、.59%,采出程度17.45%,目前对该油田在葡萄花、扶余、杨大城子油层的微观剩余油等特征认识不清,通过本课题的研究,弄清榆树林油田葡萄花、扶余和杨大城子油层微观剩余油的类型、分布特征和赋存机理,建立孔隙结构和剩余油分类标准,以便合理制定更加合理的后续开发方案,促进增储上产具有重要的指导意义。目前,国内外对常规岩石孔隙结构特征的描述方法主要包括:室内实验方法和测井资料现场评价法。室内实验法是目前最主要,也是应用最广泛的描述和评价岩石孔隙结构特征的方法,主要包括:毛细管压力曲线法(半渗透隔板法、压汞法、和离心机法等) 、铸体薄片法、扫描电镜法、CT 扫描法及阴极发光显微镜法。利用测井资料研究岩石

9、孔隙结构特征则为室内实验开辟了另一条途径,且测井资料具有纵向上的连续性,大大方便了储层孔隙结构的研究。鉴于储层孔隙结构的复杂性和特殊性, 仅靠单一的技术手段难以取得理想的结果, 必须将上述方法中的多种技术方法综合使用, 才能更加全面、系统地对孔隙结构进行定量表征, 而这也正是孔隙结构研究的主要发展方向。从目前的发展现状来看, 孔隙结构的发展趋势必然是多学科、多领域有效、紧密结合, 研究手段方法更加先进、逼真, 模型建立更加精细、准确, 从定性描述到半定量、定量描述发展。由于区域的差异性, 储层(尤其是特低渗储层)的孔隙结构存在较大差异, 如微裂缝的发育程度、岩石表面的性质、岩石的润湿性、驱替速

10、度等都在不同程度上影响着油水渗流特征。可见对于孔隙结构复杂、特殊的特低渗透储层而言, 完全有必要从多方面考虑, 继续深入开展此项研究工作。目录第 1 章 低渗透储层微观孔隙结构特征调研 5第 2 章 低渗透储层岩石矿物学特征 52.1 岩石学基本特征 52.2 低渗透储层矿物学特征 9第 3 章微观孔隙结构的分类和特点及研究方法 113.1 砂岩储集岩的孔隙类型 .113.2 砂岩储集岩的吼道类型 183.3 砂岩储集岩的孔隙结构类型 .203.4 微观孔隙结构的研究方法 .22第 4 章 榆树林油田储层的渗流特征 .264.1 非线性渗流特征 .26第 5 章 微观孔隙结构及其剩余油的分布规

11、律 .285.1 微观孔隙结构分类及其特点 .285.2 各类结构的剩余油分布特征 .315.3 剩余油分布的影响因素 .33结 论 .37参考文献 38致 谢 .39第 1 章 低渗透储层微观孔隙结构特征调研储集岩的孔隙结构特征是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。储集层岩石的孔隙结构特征是影响储层流体(油、气、水)的储集能力和开采油、气资源的主要因素.因此明确岩石的孔隙结构特征是发挥油气层的产能和提高油气采收率的关键。常规岩石孔隙结构特征的描述方法主要包括:实验统计方法和测井资料现场评价法。室内实验方法是目前最主要,也是应用最广泛的描述和评价岩石孔隙结构特征的方

12、法,主要包括:毛管压力曲线法(半渗透隔板法、压汞法和离心机法动力毛管压力法及蒸汽压立法,最大气泡法等)、核磁测井技术、铸体薄片法、扫描电镜法及 CT 扫描法。利用测井资料研究岩石孔隙结构特征则为室内实验开辟了另一条途径,且测井资料具有纵向上的连续性,大大方便了储层孔隙结构的研究。目前对孔隙结构的研究虽然不少,但主要集中在根据孔喉大小等数据进行分类,其他方向的研究相对不足,缺乏创新性。其中对孔隙结构的测量主要应用常规压汞仪,常规压汞仪只能测定岩心中的喉道及其控制的孔隙体积,不能区分喉道和孔隙李存在一定的局限性。而且目前的研究工作并没有建立微观孔隙结构同渗流能力的联系,这样就进行孔隙结构的一些应用

13、研究,如储层评价,存在脱节的问题。另外目前对孔隙结构的研究主要以对中高渗透储层的研究为主,而对低渗透、特低渗透储层的研究较少。P系 列 1系 列 2系 列 3系 列 4系 列 5系 列 6系 列 7系 列 9IV VIIIIIVI VIIIF RQ10 9075 2525 50 75长石岩屑砂岩岩屑长石砂岩FI系 列 1系 列 2系 列 3系 列 4系 列 5系 列 6系 列 7系 列 9IV VIIIIIVIVIIIF RQ10 9075 2525 50 75长石岩屑砂岩岩屑长石砂岩第 2 章 低渗透储层岩石矿物学特征2.1 岩石学基本特征2.1.1 葡萄花油层岩石类型根据本次研究的新实验结

14、果可知,东 16 区葡萄花油层岩石普遍具有一定程度的碎裂特征,即浅动力变质作用和成岩流体作用特征。葡萄花油层岩石类型包括长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩(图 2-1) ,碎裂发育。具体岩性类型以碎裂中粒岩屑长石砂岩、强烈碎裂细粒岩屑长石砂岩、碎裂含粉砂质细粒长石岩屑砂岩、碎裂泥质粉砂质细粒砂岩、含泥质细砂质粉砂岩、粉砂质菱铁泥岩和泥质粉砂细砂岩接触为基本特征。岩屑基本都为火成岩,长石以斜长石为主,钾长石为次;胶结类型:孔隙式、孔隙-基底式、孔隙-次生加大常见、再生-薄膜式、再生-接触式、接触-薄膜式、再生-充填式、孔隙-充填式;分选中等偏好。长石风化程度中等及强烈。图 2-1 葡萄花油层岩石类型 图

15、 2-2 扶余 F1 油层岩石类型FII系 列 1系 列 2系 列 3系 列 4系 列 5系 列 6系 列 7系 列 9IV VIIIIIVI VIIIF RQ10 9075 2525 50 75长石岩屑砂岩岩屑长石砂岩FIII系 列 1系 列 2系 列 3系 列 4系 列 5系 列 6系 列 7系 列 9IV VIIIIIVI VIIIF RQ10 9075 2525 50 75长石岩屑砂岩岩屑长石砂岩YI系 列 1系 列 2系 列 3系 列 4系 列 5系 列 6系 列 7系 列 9IV VIIIIIVI VIIIF RQ10 9075 2525 50 75长石岩屑砂岩岩屑长石砂岩2.1.

16、2 扶余油层岩石类型根据本次研究新实验结果可知,东 16 区扶余油层岩石普遍具有较强烈程度的碎裂特征,具有浅动力变质作用和成岩流体作用特征,局部产生细砂岩质碎粒岩(一种脆性变形的动力变质岩) ,后生泥化显著。岩石类型:扶余 F油层岩石类型为长石岩屑砂岩(图 2-2) ;扶余 F油层岩石类型包括长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩,分布基本均匀(图 2-3) ;扶余F油层岩石类型图 2-3 扶余 FII 油层岩石类型 图 2-4 扶余 F油层岩石类型则以长石岩屑砂岩为主,岩屑长石砂岩为次(图 2-4) 。具体岩性类型以碎裂砂岩为主,泥化强烈,以(强烈)碎裂细粒长石岩屑砂岩、强烈碎裂细粒岩屑长石砂岩夹粉砂质

17、泥岩、碎裂泥质粉砂质细砂岩、碎裂含泥质粉砂质细砂岩、碎裂粉砂质细砂岩、碎裂长石岩屑砂岩、碎裂黄铁矿化含细砂粉砂质泥岩、碎裂细砂粉砂质泥岩、碎裂钙质细粒砂岩、碎裂细粒砂岩、局部碎裂粉砂质泥岩、局部碎裂含粉砂质细粒长石岩屑砂岩、碎裂粉砂质细砂岩和黄铁矿化菱铁泥岩接触、碎裂粉砂质细粒岩屑长石砂岩包含黄铁矿化粉砂质菱铁泥岩、碎裂细粒长石岩屑砂岩和粉砂质菱铁泥岩接触、碎裂黄铁矿化含粉砂质细砂岩、轻微碎裂含细砂泥质粉砂岩等为主,次为(含)泥质粉砂岩、粉砂质细粒长石岩屑砂岩、细粒长石岩屑砂岩、泥质细砂质粉砂岩、粉砂质细粒长石岩屑砂岩、泥质粉砂质细粒长石岩屑砂岩、泥质粉砂质细粒砂岩、含粉砂质细砂岩、含粉砂质(

18、泥质)细粒长石岩屑砂岩、含细砂质粉砂岩、含细砂质泥质粉砂岩、泥质粉砂质细粒砂岩和含粉砂菱铁泥岩接触、含粉砂质菱铁矿岩和粉砂质泥岩接触、含粉砂质菱铁矿岩和细砂粉砂质泥岩、粉砂质细砂岩含泥岩夹层、在含细砂粉砂质菱铁泥岩中包有细粒钙质砂岩团块、钙质粉砂质细粒砂岩、粉砂质泥岩等,这些岩石也具有一定程度碎裂特征,泥化明显。岩屑基本都为火成岩,长石以斜长石为主,钾长石为次;胶结类型:孔隙式、孔隙-基底式、孔隙-次生加大常见、再生-薄膜式、再生-接触式、接触-薄膜式、再生-充填式、孔隙-充填式;分选中等偏好。长石风化程度中等及强烈。2.1.3 杨大城子油层岩石类型根据本次研究新实验结果,可知东 16 区杨大

19、城子油层岩石也普遍具有碎裂特征,具有浅动力变质作用和成岩流体作用特征,后生泥化显著。杨大城子油层岩石类型为岩屑长石砂岩(图 2-5) 。具体岩性类型以碎裂细粒岩屑长石砂岩、碎裂细粒长石岩屑砂岩、碎裂含砾不等粒砂岩、碎裂粉砂质细粒岩屑长石砂岩包含黄铁矿化粉砂质菱铁泥岩、轻微碎裂细粒钙质岩屑长石砂岩、轻微碎裂粉砂质细粒岩屑长石砂岩等为主,次为粉砂质细粒长石岩屑砂岩、泥质粉砂质细粒岩屑长石砂岩,也有碎裂现象图 2-5 杨大城子油层岩石类型发育,泥化明显。岩屑基本都为火成岩,长石以斜长石为主,钾长石为次;胶结类型:孔隙式、孔隙-基底式、孔隙-次生加大常见、再生 -薄膜式、再生-接触式、接触-薄膜式、再

20、生- 充填式、孔隙- 充填式;分选中等偏好。长石风化程度中等及强烈。2.2 低渗透储层矿物学特征2.2.1 葡萄花油层粘土矿物特征根据东 16 井区 105 块粘土 X 衍射样品统计和扫描电镜样品试验结果的统计和研究(图 2-6) ,葡萄花油层有五种粘土:以高岭石+迪开石、绿泥石和伊利石为主,伊蒙混层为次,截至目前分析未见蒙皂石矿物。本段膨胀性比较弱东 16区 块 葡 萄 花 油 层 粘 土 矿 物 含 量 分 布 图30%35%28%7%伊 利 石 高 岭 石 +迪 开 石 绿 泥 石 伊 蒙 混 层葡 萄 花 油 层 粘 土 矿 物 相 对 含 量 随 深 度 变 化 图010203040

21、506070801431143714391445144715831583159415951604160516131613161416151619伊 利 石 高 岭 石 +迪 开 石 绿 泥 石 伊 蒙 混 层图 2-6 葡萄花油层粘土矿物特征东 16区 块 扶 余 油 层 粘 土 矿 物 相 对 含 量 随 深 度 变 化 图1400160018002000220024000 20 40 60 80 100蒙 脱 石 伊 利 石 高 岭 石 +迪 开 石 绿 泥 石 伊 蒙 混 层东 16区 块 扶 余 油 层 粘 土 矿 物 含 量 分 布 图5.4%46.0%17.1%23.6%7.5%

22、0.4%蒙 皂 石 凹 凸 棒 石 伊 利 石 高 岭 石 +迪 开 石 绿 泥 石 伊 蒙 混 层(伊蒙混层造成) ,但伊利石和高岭石具有一定运移性,绿泥石中的铁在酸化时可能产生氢氧化铁沉淀。纵向变化趋势:高岭石+迪开石自 15901610 之间有一个高值区,其余区间以伊利石和绿泥石占据绝对优势。2.2.2 扶余油层粘土矿物特征根据东 16 井区 400 多块粘土 X 衍射样品统计和扫描电镜样品试验结果的统计和研究(图 2-7) ,扶余油层有七种粘土矿物:以伊利石 46%和绿泥石 24%为主,其次是高岭石+迪开石 17%伊蒙混层 8%和,蒙皂石微量,但出现平均 5%的凹凸棒石。本段个别含蒙皂

23、石油层应注意防膨。绿泥石中的铁在酸化时可能产生氢氧化铁沉淀。伊利石和高岭石得颗粒运移可能产生较弱的开发速敏性,但迪开石的出现增加了粘土的稳定性,储层物性也会相对变好,迪开石是在松辽盆地的首次发现。纵向变化趋势:蒙皂石多分布于浅层(700-900 米之间) ,随深度增加,高岭石和迪开石明显减少,伊利石和绿泥石构成粘土矿物的主要成分,其次为伊蒙混层。扶余油层粘土绝对量均值在 6.84 克左右(每 100 克岩石中) ,总量虽少,但渗透率低时,颗粒运移和水敏性对开发都有较大影响。局部含蒙皂石层段应注意防膨,基本应以防颗粒运移为主。凹凸棒石具有强烈的吸附性能,与水结合后可能会堵塞喉道形成水锁,但因为含

24、量很低,推测其敏感性作用很小,相反,凹凸棒石的出现表明,油层储层经历过与断裂碎裂伴随的碱性热液作用,裂缝和溶蚀现象发育,物性通常会变好,凹凸棒石是在松辽盆地的首次发现。图 2-8 杨大城子油层粘土矿物特征2.2.3 杨大城子油层粘土矿物特征根据东 16 井区杨大城子油层 514 块粘土 X 衍射样品统计,结合扫描电镜样品试验结果的统计和研究(图 2-8) ,杨大城子油层有五种粘土矿物:以伊利石 44%和绿泥石 38%为主,其次是伊蒙混层 10%和高岭石 +迪开石 7%,蒙皂石小于 1%。颗粒运移是产生开发速敏性的主因。绿泥石中的铁在酸化时可能产生氢氧化铁沉淀。纵向变化趋势:随深度增加,高岭石和

25、迪开石减少趋于消失,绿泥石和伊利石构成粘土矿物的主要成分,向晚成岩期转化。杨大城子油层粘土绝对量均值在 6.72 克左右(每 100 克岩石中) ,总量虽少,但渗透率低时,颗粒运移和水敏性对开发都有较大影响。局部含蒙皂石层段应注意防膨,基本应以防颗粒运移为主。 1.1 室 内 实 验 方 法图 2-7 扶余油层粘土矿物特征东 16区 块 杨 大 城 子 油 层 粘 土 矿 相 对 含 量 分 布 图1%44%7%38%10%蒙 脱 石 伊 利 石 高 岭 石 +迪 开 石 绿 泥 石 伊 蒙 混 层东 16区 块 杨 大 城 子 油 层 粘 土 矿 物 含 量 随 深 度 变 化 图14001

26、50016001700180019002000210022000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100蒙 脱 石 伊 利 石 高 岭 石 +迪 开 石 绿 泥 石 伊 蒙 混 层图 2-8 杨大城子油层粘土矿物特征第 3 章微观孔隙结构的分类和特点及研究方法将储集岩的孔隙空间划分成孔隙和喉道是研究储集岩孔隙结构的基本前提。一般,可以将岩石颗粒包围着的较大空间称为孔隙,而仅仅在两个颗粒间连通的狭窄部分称为喉道。在某些著作中,将两个较大空间之间的收缩部分称为喉道。3.1 砂岩储集岩的孔隙类型砂岩储集岩有多种孔隙,存在着四种基本孔隙类型,还可以按孔隙大小和成因进行分类。3.1

27、.1 基本孔隙类型1、粒间孔隙:位于碎屑颗粒之间,铸体样品为溶掉颗粒周围的树脂充填部分。从分布、数量和油气储集的角度看,粒间孔隙是最重要的一种孔隙类型,按结构它还可以细分为三种:(1) 正常粒间孔隙:指孔隙边缘未发现任何明显溶蚀扩大和缩小迹象的孔隙。它一般是原生的,但也有可能是粒间充填物溶蚀后,留下不明显残余物的次生孔隙。(2) 扩大的粒间孔隙:是经溶解作用改造,具有港湾状或锯齿状的边缘的粒间溶蚀孔隙。(3) 缩小的粒间孔隙:由石英、长石等碎屑颗粒自生加大,占据部分空间后所留下的孔隙空间。2、粒内溶孔隙:是由组成岩石的碎屑颗粒选择性溶解,如长石溶解形成的“蜂窝状”颗粒,鲕粒,生物碎屑等溶解形成

28、的铸模孔。3、晶间微孔隙:常出现于粘土矿物中,高岭石及伊利石等有时晶体粗大,使其晶间能产生一些晶间微孔隙,这类孔隙很小,一般直径只有几个 m,但很丰富。环氧树脂能注入其中,说明它对油气储集是有意义的。4、裂缝孔隙:按成因它可以分为岩石裂隙和颗粒裂隙。它可作为良好通道。3.1.2 按孔隙大小进行分类1、超毛细管孔隙:管形孔隙直径大于 0.5mm,裂缝宽度大于 0.25mm,在自然条件下,流体在其中可以自由流动,服从静水力学的一般规律。岩石中一些大的裂缝、溶洞及未胶结或胶结疏松的砂层孔隙大部分属于此种类型。2、毛细管孔隙:管形孔隙直径介于 0.50.0002mm 之间,裂缝宽度介于0.250.00

29、01mm 之间。流体在这种孔隙中,由于受毛细管阻力的作用,已不能自由流动,只有在外力大于毛细管阻力的情况下,流体才能在其中流动。微裂缝和一般砂岩中的孔隙多属于这种类型。3、微毛细管孔隙:管形孔隙直径小于 0.0002mm,裂缝宽度小于0.0001mm,在这种孔隙中,由于流体与周围介质分子之间的巨大引力,在通常温度和压力条件下,流体不能流动;增加温度和压力,也只能引起流体呈分子或分子团状态扩散。粘土、致密页岩中的一些孔隙即属此类型。3.1.3 按成因分类孔隙的成因类型可分为原生孔隙、次生孔隙和混合成因的孔隙。1、原生孔隙:指与岩石本身同时生成的孔隙,包括碎屑沉积颗粒之间的粒间孔隙,纹理及层理缝。

30、(1) 粒间孔隙砂岩为颗粒支撑或杂基支撑,含少量胶结物,在颗粒、杂基及胶结物间的孔隙称为粒间孔隙。此为砂岩储集岩中最主要、最普遍的孔隙类型。这种孔隙的分布直接与沉积环境有关,经成岩后生作用而发生变化。以粒间孔为主的砂岩储集岩,其孔隙大、喉道粗、连通性较好。无论从储集能力或渗滤能力的观点来看,最好的砂岩储集岩是以粒间孔为主的,一般都具有较大的孔隙度(20%)和渗透率(100 毫达西)。典型粒间孔隙的镜下素描图如图 2.1 所示。图 2.1 粒间孔隙的镜下素描图 图 2.2 砂岩内的层理缝示意图(2) 纹理及层理缝在具有层理和纹理层构造的砂岩中,由于不同细层的岩性或颗粒排列方向的差异,沿纹理或层理

31、常具缝隙,或表现为渗透率的好坏具有方向性。典型的层理缝示意图如图 2.2 所示。2、次生孔隙:指在岩石形成后,由次生作用形成的孔隙。属于这一类的是指由淋滤作用、溶解作用、交代作用、重结晶作用等成岩作用所形成的孔隙和孔洞,及各种构造作用所形成的裂缝。砂岩次生孔隙可以根据其成因和结构来分类。(1) 按成因进行分类次生孔隙的成因类型可分为溶蚀孔隙、晶体再生长晶间隙及成岩期胶结物充填未满孔、胶结物晶间孔、裂缝孔隙、破裂形成的孔隙、收缩孔隙五类。A、溶蚀孔隙溶蚀孔隙是由碳酸盐、长石、硫酸盐或者其它可溶组分溶解形成。对溶解性比较差的硅酸盐矿物和其它矿物,例如氧化物矿物组合,早期可被易溶矿物交代,然后被溶解

32、,产生次生溶蚀孔隙。可溶组分可以是碎屑颗粒、自生矿物胶结物或者交代矿物。溶蚀孔隙又可以分以下几种类型:a 溶孔 不受颗粒边界限制,边缘呈港湾状,形状不规则,有时很巨大,甚至比邻近的颗粒大得多。在同一块样品中溶蚀作用不完全的地方可见到易溶组分的残余。它们的识别标志为:港湾状颗粒边缘;巨大的孔洞;“漂浮”的颗粒以及不均匀的填集;有易溶矿物的残余。砂岩的孔洞特征如图 2.3 所示。b 铸模孔 包括颗粒的铸模和粒间易溶胶结物的铸模。前者往往是由于成岩早期易溶矿物交代了颗粒被溶解,后者则常常比原来的粒间孔有所扩大,这是由于易溶的碳酸盐杂基、胶结物或硫酸盐胶结物交代了颗粒边缘的缘故。铸模孔的示意图如图 2

33、.4 所示。图 2.3 砂岩内溶孔的典型示意图 图 2.4 铸模孔示意图中间黑色区为溶孔,颗粒具港湾状的边缘 取代颗粒位置的黑色部分为铸模孔c 颗粒内溶孔和胶结物内溶孔 早期易溶矿物交代了颗粒后被溶解形成了粒内溶孔。如早期碳酸盐局部交代了长石,后碳酸盐被溶解,致使长石具晶内溶孔或呈蜂窝状,这种孔隙相当普遍,在川中香溪群砂岩、陕甘宁盆地侏罗系产层中均可见到。此外,当介质条件变化时,胶结物组分亦可溶解形成胶结物晶内溶孔。图 2.5、2.6 为颗粒内溶孔及蜂窝状颗粒的示意图。由于溶蚀孔隙往往是在原生粒间孔隙或其它孔隙的基础上发展起来的,故实际上不好区分。尤其是当原生粒间孔和次生溶蚀孔同时存在时,更是

34、如此。仅具溶蚀孔的砂岩的储集性可以从差到很好,它们仍然是由孔隙的大小和它们的连通情况所决定。仅具溶蚀孔隙的砂岩中假如可溶矿物是分散的话,那么,实际上砂岩的基质渗透率极低,甚至无法测量,那是因为可溶矿物的溶解只构成了微孔道相连的分散孔隙。如果由于颗粒填集的原因或胶结物的相互连结,使得可溶矿物丰富到足以连结起来的程度时,即存在良好的渗透率。碳酸盐胶结物被溶解而形成次生粒间孔,则可发育成为好的储集岩。图 2.5 颗粒内溶孔(黑色均为孔隙) 图 2.6 蜂窝状颗粒Pittman(1979)认为,由于长石溶解(或者是交代了长石的碳酸盐的溶解)而形成的孔隙在全世界范围内所有时代的砂岩中都很普遍。溶解作用可

35、以影响长石颗粒的一部分,或者实际上是整个颗粒溶解。如果砂岩中有丰富的长石,能以此种方式产生大量的孔隙度。B、晶体再生长晶间隙及成岩期胶结物充填未满孔、胶结物晶间孔砂岩中常常有很丰富的石英胶结物,可以从 1%到 28%。在没有方解石胶结物的地方,颗粒的接触点(即压力梯度)上有明显的溶解作用,造成颗粒的缝合线接触以及相互嵌入。在颗粒具有粘土膜和粘土边的地方,促进了溶解物质的扩散,而增加了这种压溶作用。从压溶点上释放的二氧化硅转移到低压点,形成石英加大边。石英加大约在 5001000 米的埋藏深度开始发育。石英的再生长明显地减少了原生粒间孔,最后只在再生长的晶体之间保留了细小的四面体或片状缝隙(喉道

36、) 。石英再生长边可以相当可观地降低孔隙度和渗透率,有时几乎可以填满全部孔隙。一般来说,石英再生长的深度下限可能在 6000 米左右,而在 2000 米左右发育最完全。但在饱和烃的砂岩中,石英再生长被抑制。石英再生长可阻止砂岩的压实。在粒间孔中胶结物充填未满孔以及胶结物的晶间隙与晶体再生长的晶间隙其最后保留下来的形态是一样的。这类孔隙一般不大,而且具有片状的喉道。其喉道的宽度一般只有零点几个微米。储渗条件均很差。晶体再生长晶间隙的典型示意图如图 2.7 所示。C、裂缝孔隙在砂岩储集层中,由于构造力作用而形成的微裂隙十分发育。微裂隙呈细小片状、缝面弯曲,绕过颗粒边界,其排列方向受构造力控制。裂缝

37、宽度则受残余构造水平应力场的控制。在砂岩储集层中,裂缝宽度一般为几微米到几十微米。裂缝孔隙度最多提供百分之几的储集空间,但将大为提高储集岩的渗滤能力。因为粒间孔隙是相互连通的,所以除了储集性很差外,不需要有裂隙共生即可成为合适的储集岩。具显著微孔隙或孤立溶孔的砂岩储集岩特别需要裂缝(无论是天然的或人造的) ,都可以成为主要的渗滤通道。对具有低的基质渗透率的储集岩来说,天然裂隙可以提供必要的渗透率,以便使出产具有工业价值。在基质孔隙度和渗透率好的储集岩中,有时也出现天然裂缝。在这种情况下,裂缝将大为改善储层的生产能力。典型的构造裂缝示意图如图 2.8 所示。图 2.7 晶体再生长晶间隙的典型示意

38、图 图 2.8 构造裂缝示意图黑色部分为晶间隙 黑色粗线为裂缝D、破裂形成的孔隙包括所有岩石极其组分受应力作用而形成的裂隙,如岩石中的裂隙,长石及石英中的裂隙,但不包括重新开启的过去被胶结物充填的裂隙。E、收缩孔隙它是由于一些矿物,如海绿石、赤铁矿或一些细小的矿物集合体,在脱水或重结晶过程中形成的孔隙。收缩的组分可以是颗粒、基质、自生胶结矿物和自生交代矿物。它的规模是从亚微观至近于颗粒大小或更大,这种孔隙类型比较少见。(2) 按结构进行分类一般在描述次生孔隙类型时,常采用结构分类,因不少情况,有的成因不易搞清楚。次生孔隙的结构类型可分为以下五类:A、粒间孔隙结构主要是原先粒间胶结物,交代物或杂

39、基溶解而形成的孔隙,往往有较好的物性。有时与原生粒间孔不好区分,碎屑颗粒边缘具有被溶蚀的不规则外形,可作为次生孔隙的重要标志。只是胶结物部分溶解,则可根据胶结物的分布和被溶后的形状来加以区分。B、特大孔隙结构即孔隙要比碎屑颗粒还要大,它是由于碎屑颗粒和胶结物一起被溶后形成的,它一般是混合成因的,胶结物、交代物与颗粒同时溶解,或者是原生粒间孔与易溶解颗粒被溶组合而形成。C、铸模孔隙结构原先为颗粒、生物碎屑或交代物被溶解而留下的孔隙,轮廓明显是其主要特点。D、组分内孔隙结构包括颗粒内、基质内、胶结物内,以及交代物内部溶解作用形成的孔隙。E、裂隙孔隙结构包括岩石裂隙、颗粒内裂隙等。3、混合成因的孔隙

40、混合成因的孔隙又可分为以下两类:(1) 杂基的微孔隙包括泥状杂基沉积石化时收缩形成的孔隙及粘土矿物重结晶晶间隙,高岭土、绿泥石、水云母及碳酸盐泥杂基中均具此类孔隙。孔隙极为细小,宽度一般小于 0.2 微米,在扫描电镜下方可清晰辨认。此种孔隙虽然可以形成百分之十几的孔隙度,但渗透率往往较小。这是由于孔喉半径细小的原因。杂基内微孔隙几乎在所有的砂岩储集岩中均有分布。典型的杂基内微孔隙的镜下素描图如图 2.9 所示。Pittman(1979)曾提出孔隙直径小于 0.5 微米的孔隙称为微孔隙。据他的观察,认为一般很窄的喉道则与小孔相联系,对于非常小的孔喉而连通着较大的孔隙的情况相对来说并不常见。图 2

41、.9 杂基内微孔隙的镜下素描图 图 2.10 矿物解理缝和岩屑的粒间微孔的镜下素描图 A 矿物解理缝 B 岩屑内粒间微孔泥质砂岩都普遍有显著的微孔隙,其渗透率极低。这类具小孔径和高表面积的岩石中,残余水饱和度也将很高。除非有发育的裂缝存在,否则它很难有较大的自然产能。(2) 矿物解理缝和岩屑内粒间微孔长石和云母等解理发育的矿物常见有片状或楔形解理缝,其宽度大都小于0.1 微米,有时可达 0.2 微米。它在各种孔隙含量中只占很小的百分数。有时可见到岩屑内的粒间微孔,量极少。此类微孔隙的储集特征比杂基内微孔隙的储集性更差。由于此类孔隙常呈一端敞开的“死胡同孔隙” ,故它对渗透率的贡献极小。它一般是

42、不含烃的无效孔隙。其典型的镜下素描图如图 2.10 所示。以上所述的孔隙类型可以按其成因概括在表 2-1 中。表 2-1 砂岩的孔隙类型及成因类型 成因粒间孔原生或沉积的纹理及层理缝沉积作用溶孔、铸模孔、颗粒内溶孔和胶结物内溶孔 溶解作用次生或沉积后的晶体再生长晶间孔 压溶作用裂缝孔隙 构造作用颗粒破裂孔隙、收缩孔洞岩石的破裂和收缩混合成因的孔隙 微孔隙 复合成因3.2 砂岩储集岩的吼道类型砂岩储集岩的孔隙大小和形状取决于砂子颗粒相互接触的关系以及后来的成岩的后生作用所发生的变化。每一支喉道可以连通两个孔隙,而每一个孔隙则至少可以和三个以上的喉道相连接,最多有的可以与六个到八个喉道相连通。然而

43、,根据研究,主要是喉道的大小和形状控制着孔隙的储集性和渗透性。因此,在研究孔隙类型的同时,还必须搞清楚其喉道的大小、形状和连通数目。孔隙喉道的大小和形态主要取决于砂岩的颗粒接触类型与胶结类型,以及取决于砂粒本身的大小和形状。砂岩的颗粒形状是指它的表面结构、圆度和球度。颗粒表面的粗糙程度在很大程度上影响所形成孔隙的有效性。因为粗糙表面的凹凸不平处,通常是残余油被捕集的空间。颗粒圆度是指颗粒棱和角的尖锐程度,而球度则是衡量颗粒近于一个球形的程度。它们都控制着孔隙及喉道的形状和有效性。与孔隙喉道的形状和大小关系最密切的是砂子颗粒接触类型与胶结类型。在不同的砂子接触类型和胶结类型中常见到四种孔隙喉道类

44、型:图 2.11 孔隙喉道的类型a、喉道是孔隙的缩小部分 b、可变断面收缩部分是喉道 c、片状喉道 d、弯片状喉道 e、管束状喉道1、喉道是孔隙的缩小部分(图 2.11a)在粒间孔隙为主或以扩大粒间孔隙出现的砂岩储集岩,其孔隙与喉道相当难以区分。其喉道仅仅是孔隙的缩小部分。常见于颗粒支撑、漂浮状颗粒接触以及无胶结物式类型。此类孔隙结构属于孔隙大、喉道粗,孔喉直径比接近于1。岩石的孔隙几乎都是有效的。2、可变断面收缩部分是喉道(图 2.11b)当砂岩颗粒被压实而排列比较紧密时,虽然其保留下来的孔隙还是比较大的,然而由于颗粒排列紧密使喉道大大变窄。此时,储集岩可能有较高的孔隙度,而只有很低的渗透率

45、。此类孔隙结构属于孔隙大、喉道细的类型,孔喉直径比很大。根据喉道大小其孔隙有的可以是无效的。常见于颗粒支撑、接触式、点接触类型。3、片状或弯片状喉道(图 2.11c、d)当砂岩进一步压实,或者由于压溶作用使晶体再生长时,其再生长边之间包围的孔隙度变得较小,一般是四面体或多面体形。这些孔隙相互连通的喉道就是晶体之间的晶间隙。这种晶间隙视颗粒形状的不同又可分为片状的和弯片状的,其有效张开宽度很小,一般为小于 1 微米,个别的有几十微米的。此类孔隙结构的孔隙很小、喉道极细,所以其孔喉比可以由中等到较大。常见于接触式、线接触、凹凸接触式类型。4、管束状喉道(图 2.11e)当杂基及各种胶结物含量较高时

46、,原生的粒间孔隙有时可以完全被堵塞。在杂基及胶结物中的许多微孔隙(1m) 、排驱压力 Pd、饱和度中值压力 P50、最小非饱和孔隙体积百分数 Smin 和孔喉半径中值 R50。其中 Pd、P 50 是储集层孔隙结构研究中常用的毛管压力参数。排驱压力 Pd、饱和度中值压力 P50 和孔喉半径中值 R50 分别为非润湿相汞开始大量进入岩石和进汞饱和度达到 50%时的压力和所对应的孔隙喉道半径值 11。一般情况下,排驱压力 Pd 和饱和度中值压力P50 越低,孔喉半径中值越大,最小非饱和孔隙体积百分数 Smin 越小,碎屑岩的物理性质就越好;反之,碎屑岩的物理性质就越差。在碎屑岩孔隙结构研究中,一般

47、认为碎屑表面束缚水膜的厚度在 0.1m 左右。从这一观点出发,可认为半径在 0.1m 以下的喉道可能被水膜堵死,至少油气在其中运移时已非常困难。这说明喉道半径小于 0.1m 的孔隙属于无效孔隙(即不连通孔隙),喉道半径大于 0.1m 的孔隙才属于有效的连通孔隙 12。但一般情况下,喉道半径为 0.1-1m 的孔隙连通性较差,而大于 1m 的孔隙才是真正连通性较好的有效孔隙。在压汞曲线的分析过程中,不同压力下进汞的饱和度反映了不同喉道半径孔隙的含量,据此,喉道半径大于 1m 的孔隙含量,可用喉道半径大于 1m 的汞饱和度表示。为了更准确地反映碎屑岩的孔隙结构,研究中选用了 SHg(r1m)这一参

48、数。它反映了碎屑岩连通性较好的有效孔隙的含量 13。S Hg(r1m)值越高,碎屑岩的物理性质越好,反之,碎屑岩的物理性质就越差。研究中发现,该储集层毛管压力参数和孔渗参数的关系非常密切 14。碎屑岩的排驱压力 Pd 值越低,有效连通孔隙的含量 SHg(r1m)值越高,碎屑岩的孔隙度()和渗透率( K)就越高,反之,碎屑岩的排驱压力 Pd 越高,有效连通孔隙的含量 SHg(r1m)值越低,碎屑岩的孔隙度和渗透率就越低。这说明碎屑岩的毛管压力参数和孔渗参数有很好的一致性。 5.1.2 毛管压力曲线类型根据毛管压力曲线分布特征 15(附图 1-9) ,葡组层段储层的毛管压力曲线可分为以下 3 种类型:型:中孔低排驱压力型毛管压力曲线(如图 3.1)此类碎屑岩的连通孔隙非常发育,有效连通孔隙含量 SHg(r1m)超过总孔隙的 50%,进汞曲线位于毛管压力曲线图的中下部,孔喉分选好。一般情况下,碎屑岩的排驱压力 Pd 低于 0.05Mpa,饱和度中值压力 P50 低于 0.5 Mpa,孔喉半径中值 R50 大于 0.5m, 最小非饱和孔隙体积百分数 Smin 低于 30%。图 3.1 中孔低排驱压力型 图 3.2 中小孔中排驱压力型毛管压力曲线 毛管压力曲线

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