1、一、岩石的孔隙性和渗透性,第三章 储集层和盖层(reservoir and caprock),二 碎屑岩储集层,三、 碳酸盐岩储集层,三、 碳酸盐岩储集层碳酸盐岩油气储层在世界油气分布中占有重要地位。目前世界上已探明的油气储量将近一半储集于碳酸盐岩中，而产量则占总产量的60%。碳酸盐岩储集层构成的油气田常常储量大、产量高，容易形成大型油气田。世界目前所确认的七口日产量达到一万吨以上的油井，都是碳酸盐储集层。波斯湾盆地、墨西哥、俄罗斯地台上的伏尔加-乌拉尔含油气区、美国北美地台区的密执安盆地、加拿大阿尔伯塔地区等都是世界重要的产油气区，它们的储集层都以碳酸盐岩为主。,我国塔里木和南方Z-T、北方
2、Z-O2海相碳酸盐岩分布极为广泛，具有大量油气显示，并以找到了工业性油气藏。例如华北任丘油田在中上元古界雾迷山组白云岩中发现高产油田,四川盆地Z、C2、P、T主要产层均为海相碳酸盐岩，鄂尔多斯盆地靖边大气田储集层为O2马家沟组的碳酸盐岩。,（一）碳酸盐岩的组成类型 1、矿物组成与分类,主要矿物： （1）方解石 （2）白云石,同沉积主要矿物： （1）石膏 （2）石盐 （3）粘土矿物,碳酸盐岩矿物成分分类,石灰岩与粘土岩过渡类型岩石矿物成分分类,白云岩与粘土岩过渡类型岩石矿物成分分类,浅红色/灰白色泥灰岩（加稀盐酸反应）,A.把石灰岩划分为三大结构类型 ：颗粒灰泥石灰岩 ：晶粒石灰岩 ：生物格架礁
3、石灰岩 B.每一大类根据主要结构组分的具体特征和相对含量进行细分,（一）碳酸盐岩的组成类型2、结构组分与岩石类型,石灰岩的结构分类,竹叶石灰岩,角砾石灰岩,方解石脉切割而成的岩溶角砾石灰岩,洞穴坍塌 角砾石灰岩,亮晶鲕粒灰岩,方解石充填负鲕粒，粒缘为纤维状方解石胶结,海绵骨架礁灰岩，孔隙被方解石充填,晶粒白云岩,粗中晶,细 粉晶,细晶,粗 粉晶,（二）碳酸盐岩形成 1、碳酸盐岩矿物形成作用 （1）生物成因碳酸盐岩,贝壳灰岩,不同形态珊瑚礁,珊瑚礁灰岩,珊瑚礁, Cairns, Australia,珊瑚礁, Cairns, Australia,现代珊瑚礁，Cairns, Australia,（2
4、）结晶作用：等粒细晶白云岩,（3）水动力作用：鲕粒灰岩,（2）碳酸盐岩形成环境沉积环境与岩石类型（威尔逊的碳酸盐模式1969，1975 ）,浪 基 面,a、盆地相 ：暗色薄层页岩，粉屑灰岩、灰泥灰岩，蒸发岩,b、广海陆棚相：生物灰岩、灰泥灰岩、粉屑灰岩、页岩,c、陆棚边缘相：灰泥灰岩、粉屑灰岩、内碎屑泥粒灰岩、微角砾岩,d、台地前缘斜坡相：泥粒灰岩、粒泥灰岩、礁屑灰岩、生物屑灰岩,e、台地边缘生物礁相：生物礁灰岩 （生物骨架岩，生物障积岩，生物粘结岩）台地边缘生物礁发育？,f、台地边缘浅滩相：颗粒灰岩（生物碎屑、鲕粒、内碎屑）,g、开阔台地相：颗粒灰岩（灰泥基质）、灰泥灰岩、点礁、生物层,h、
5、局限台地相：灰泥灰岩、球粒灰岩、粒泥灰岩（白云化）,威尔逊的碳酸盐模式（1969，1975）,i、台地蒸发岩相：白云岩、石膏、岩盐、灰泥岩、,台地蒸发岩相,In death valley,California,（三）碳酸盐岩储集层储集空间类型1、原生孔隙2、溶蚀孔隙3、裂缝4、复合型,碳酸盐岩的储集空间，通常分为原生孔隙、溶（孔）洞和裂缝三类， 且常构成统一的孔隙洞穴裂缝系统。与砂岩储集层相比，碳酸盐 储集层储集空间类型多、次生变化大，具有更大的复杂性和多样性。,1、原生孔隙:包括粒间孔隙、粒内孔隙（生物体腔孔隙）、生物骨架孔隙、晶间孔隙等。受岩石结构的影响。,有孔虫内的粒内孔隙,鲕粒碳酸盐岩
6、的粒间孔隙,有孔虫体腔孔、,晶间孔隙,粉-细晶白云岩中，晶间孔 和晶间溶孔，P02-1405， 铸体薄片，单偏光,粉-细晶白云岩，晶间孔 和晶间溶孔长边为 0.88 mm ,P02-1405，铸体薄片，单偏光,晶间孔隙,粉细晶碎屑状白云岩，溶蚀碎屑内的自形晶白云石呈点线接触， 晶间孔非常发育，小孔为主，内充填有少量碳化沥青，孔间以点 状细短型喉道为主，连通性较好。SEM，P02-585,2、溶蚀孔隙:碳酸盐矿物被地下水、地表水溶解后形成的孔隙。（1）粒间溶孔，（2）晶间溶孔，（3）粒内溶孔，（4）溶模孔隙，（5）溶洞（超出了原来的颗粒范围为溶洞）,非选择性溶解形成的孔隙,亮晶鲕粒云岩，粒间、粒
7、内溶孔，粒间溶孔为晶粒状白云石胶结,非选择性溶解形成的孔隙,颗粒云岩，螺化石、藻屑溶孔,亮晶溶孔鮞粒白云岩,粒间和粒内溶孔非常发育， 孔间发育点状粗短型和片状粗长型喉道，具很好 的连通性。长边为 2.25 mm, L02-197，铸体薄片, 单偏光（）,粒间、粒内溶蚀孔隙,海百合茎细晶云岩粒间溶孔,晶间溶孔,晶间溶孔,粉细晶屑状白云岩的全貌，显示均匀分布的晶间溶孔 和超大溶孔发育状况，孔间被点状粗短型和片状粗长型 喉道连通，孔壁的自形白云石向心生长，将部分喉道堵塞。 SEM，P02-585,铸模/溶模孔隙,溶孔残余鲕粒细晶白云岩，晶间孔较发育，几个较大 的溶孔为鲕粒铸模孔。普光2井，井深510
8、8.93m,35（22/27），510，（）,溶洞:超出了原来的颗粒范围为溶洞,溶 洞,3、裂缝：受构造应力/孔隙流体超压和成岩作用形成的各种缝。,网状构造缝,65,宣汉-达县地区深层主要发育NE和NW两组断裂，其中前者处于主导地位。,普光1井,普光1井,宣汉-达县地区断裂发育特征(line830),(2) 碳酸盐岩层系断裂带结构及其流体行为,构造裂缝裂缝,宣汉樊哙大河边村三叠系飞仙关组灰-浅灰色中-粗晶白云岩地层中的断裂带,构造断裂：断层及其伴生裂缝,网状微裂缝,宣汉樊哙羊鼓洞飞二段浅灰色中-细晶灰岩地层中断裂带特征,构造断裂：断层与裂缝,37,普光2井构造应力孔隙流体压力（超压）耦合裂缝,
9、普光2井下三叠统飞仙关组白云岩,普光2井构造应力孔隙流体压力（超压）耦合裂缝,普光2井下三叠统飞仙关组白云岩,裂缝,亮晶膏质藻球粒白云岩中的微裂缝，较平直、 呈开启状切割板柱状硬石膏晶体，缝中充填 有细小的次生石英晶体。SEM，P03-434,4、复合型孔隙：晶间孔溶蚀孔隙,碎屑状粉-细晶白云岩，晶间孔、晶间溶孔和超大溶孔均匀分布，超大溶孔沿蚀碎屑边缘分布，连通性极好，长边为 0.88 mm。P02-585，铸体薄片,单偏光,4、复合型孔隙: 裂缝溶孔,碎裂化溶孔细晶白云岩中的超大溶孔，普光2井，25（16/52），510，（-）， 井深5026.50m,4、复合型孔隙：裂缝溶蚀孔隙,碎裂化溶
10、孔不等晶白云岩， 普光2井，34（32/91）， 510，（-），井深5098.40m,碎裂化溶孔细晶白云岩， 具残余鲕粒结构。普光2井，26（7/54）， 510，（-），井深5033.71m,(四)碳酸盐岩储集空间的影响因素 1、沉积环境影响碳酸盐岩原生孔隙发育的主要因素是沉积环境，即介质的水动力条件。高能环境，例如台地前缘斜坡相、生物礁相、浅滩相等，常形成粗结构的石灰岩，原生孔隙发育。,台地边缘生物礁相：生物礁灰岩（生物骨架岩，生物障积岩，生物粘结岩） 台地边缘浅滩相：颗粒灰岩（生物碎屑、鲕粒、内碎屑）,沉积作用控制孔隙型储层,生物礁相发育生物礁灰岩: 生物格架孔,浅滩相发育颗粒石灰岩:
11、 粒间孔隙,沉积作用控制孔隙型储层,中石油在二叠系长兴组/三叠系飞仙关组发现了一系列中型天然气田,沉积环境与有利储层预测 实例分析,川东北地区长兴组飞仙关组优质储层发育模式,普光气田,在前人划分的深水区，发现多种浅水沉积标志,深水区，储层不发育,有利储集岩类,建立了长兴组飞仙关组优质储层发育模式,四川盆地东北部飞仙关期沉积相图,四川盆地东北部长兴期沉积相图,储层发育区,储层发育区,2、成岩作用的控制：碳酸盐岩在沉积时期所形成的原生孔隙，会因其后发生的各种成岩后生作用而改变。,(1)破坏或损失孔隙的主要成岩作用有：胶结作用,鲕粒灰岩,胶结作用,海绵骨架礁灰岩，孔隙被方解石充填，局部见自形白云石,
12、石膏胶结,亮晶砂屑含膏云岩，残余砂屑，白云石与硬石膏胶结，无孔隙,亮晶砂屑膏质云岩，板状、放射状硬石膏，孔隙全充填,硅质胶结,残余藻团粒硅（化）岩，藻云岩硅化，皮壳状结构，粒间孔玉髓燧石石英充填,（2）物理压实作用,(2)有利于孔隙的形成和演化的主要成岩作用有：,（A）白云石化作用： 白云石交代方解石一般，白云岩化 石灰岩的晶粒增大， 孔隙度和渗透率增加,（B）成岩裂缝：收缩缝,缝合线,（B）成岩裂缝：压溶裂缝缝合线,（C）溶解作用:形成溶孔、溶洞的主要因素。,溶蚀作用条件：桂林“山水”甲天下,“水”：潮湿气候 HCO3,“山”：碳酸盐岩 石灰岩CaCO3， 白云岩MgCa(CO3)2,碳酸盐
13、岩 岩溶地貌,废弃的上部通道,下部的河流通道,碳酸盐岩岩溶地貌,溶蚀孔洞发育带主要分布在不整合面以下，厚度可达100-200m,溶解作用是溶蚀型碳酸盐岩储层形成的主要原因,古岩溶储层,溶解作用是溶蚀型碳酸盐岩储层形成的主要原因,经历了长期的沉积间断和风化淋滤 缺失中上奥陶统、志留系、泥盆系地层,古岩溶储层,溶蚀孔洞发育带主要分布在不整合面以下，厚度可达100-200m,溶蚀作用的影响因素溶孔和溶洞的发育程度，主要决定于岩石本身的溶解度和地下水的溶解能力。碳酸盐岩的溶解度按成分考虑，碳酸盐岩的溶解度按下列顺序递减：石灰岩白云质灰岩灰质白云岩白云岩含泥石灰岩泥灰岩。岩石的组构对碳酸盐岩的溶解度也有
14、影响。一般说来，随着颗粒变小，溶解度降低。这是由于颗粒或晶粒较细的碳酸盐岩含有粘土物质较多，包裹着方解石或白云石颗粒，使地下水不易直接与这些碳酸盐矿物接触，自然被溶解的机会就减少。粗粒结构的碳酸盐岩中，粘土含量较少，再者其粒间孔隙或晶间孔隙较大，地下水比较容易通过，易于产生溶蚀孔洞。一般在厚层至中层状碳酸盐岩中孔洞发育好，薄层与非碳酸盐岩相组合的地层孔洞发育差。, 地下水的溶解能力随着CO2溶解量的增加，成为较强的酸性水，对碳酸盐岩的溶解能力大大增强。当这种地下水在碳酸盐岩地层中流动时，便逐渐将岩石溶解，并形成重碳酸盐被地下水带走。 反之，当水中缺乏CO2时，则发生碳酸盐沉淀作用，堵塞孔隙，胶
15、结岩石。另外，地下水对碳酸盐岩的溶蚀能力，同地温条件也有密切关系，一般认为，地温每增加10，溶蚀程度可能增加两倍。 地貌、气候和构造的影响地下水运动是造成溶蚀作用发育的重要原因，而地下水的运动却又与地貌、气候和构造等因素有关。最值得注意的是岩溶带的发育和分布。一般与不整合面有关。例如我国华北地区在奥陶系沉积以后，整体上升，经过长期沉积间断，遭受风化剥蚀，古岩溶发育良好，成为一个良好的储集层。鄂尔多斯盆地靖边大气田主要产层即为奥陶系顶面风化壳，高产带与古岩溶发育带密切相关,3.构造作用的控制,构造作用控制的裂缝型储层,沙62井角砾岩中的构造裂缝分布图 （筒次13、块次为53/53）,影响裂缝发育的因素,岩性的影响,白云岩白云质灰岩石灰岩泥灰岩盐岩、石膏,层厚的影响,薄层比厚层裂缝发育,局部构造因素的影响,地层具有最大曲率(岩石走向、倾向或倾角突变)的地方,轴部、 端部、 翼部、 挠曲,（3）影响裂缝发育的因素,
