第三章 储集层与盖层（5学时）

准噶尔之子

源岩层生成的油气要被排出，那么它到那里去了？即源源不断生成的大量油气储存在哪里呢？哪些岩石可作为油气储存的场所？油气在地下以什么样的状态存在呢？油气的易流动性，特别是向上逸散的趋向性，使我们还要不得不问怎样才能盖住油气而不使其逸散？这就是本章要解决的问题。

§1  储集层概述
油气在地下存在的状态是不是象地面上那样成为油河、油湖或油库呢？勘探实践已证明并非如此。它们是储存在地下的那些具有微小孔隙的岩石中，就像水充满海绵里一样。
一、储层定义及类型
作为储集层须具备两个条件：（1）是要有容纳流体的空间，即孔隙；（2）是具有渗滤流体的能力，即孔隙是联通的，流体在其中可以流动。所以储层的定义：能够容纳和渗滤流体的岩层称为储集层。分布最广、最重要的储层有砂岩类、砾岩类、碳酸盐岩类，此外还有火山岩、变质岩、泥岩等。
二、储层的孔渗特征
衡量储层好坏的参数是它的储集性能—孔隙性，渗滤能力—渗透性。
（一）孔隙性
1．定义：孔隙是指岩中未被固体物质所充填的空间，也有人称为空隙。它有很多类型。
2．孔隙的类型
孔隙的分类很多，常见的有以下几种分类：
（1）成因分类：分为原生孔隙和次生孔隙
（原生孔隙以粒间孔隙为主，次生孔隙包括裂缝、溶孔等）
（2）按孔隙产状及溶蚀作用分类：
1）粒间孔隙，即碎屑颗粒之间的孔隙。
它根据其中充填物及胶结物的多少又可分三小类：①完整的，即无充填物；②剩余的，即有部分充填物；③缝状的，即孔隙基本被充填完了，仅剩下些微缝隙。
2）粒内孔隙，即颗粒内部的孔隙（不包括溶蚀孔隙）。
3）填隙物内孔隙。指杂基和胶结物内存在的孔隙。
4）裂缝性孔隙，岩石因构造或收缩作用产生的孔隙。
5）溶蚀孔隙，由溶蚀作用形成。
a)粒间溶孔，是颗粒间孔隙遭受溶蚀后所形成的孔隙，改变了原始结构。
b)粒内溶孔，是矿物颗粒内可溶性矿物被选择性溶解所留下的孔隙。
c)溶模（印模孔隙），矿物颗粒被全部溶解掉，留下与原颗粒大小、形状完全一致的孔隙。
d)溶蚀填隙物孔隙，指填隙物受溶蚀作用所形成的孔隙。
e)溶蚀裂缝孔隙，是流体沿岩石裂缝渗流，缝面两侧岩石发生溶蚀所形成的孔隙。
（3）按孔隙直径大小及对流体的渗滤特征分为三类：
（1）超毛细管孔隙：管形孔径>500μm，裂缝宽度>250μm，在自然条件（即重力作用）下，流体在其中可以自由流动，服从达西直线渗流定律。
（2）毛细管孔隙：管形孔径为500~0.2μm，裂缝宽度250~0.1μm，这种孔隙中流体受毛细管力作用，已不能在其中自由流动，只有在外力大于毛细管力的情况下，流体才能在其中流动。
（3）微毛细管孔隙：管形孔径<0.2μm，裂缝宽度<0.1μm。由于流体与周围分子之间的巨大引力，在通常温度和压力下，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。
（4）按对流体的渗流特征分为有效和无效孔隙。
有效的即互相连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙。
无效的指那些互不连通的孔隙及微毛细管孔隙。
3．孔隙度的概念
孔隙度是衡量岩石孔隙发育程度的参数，是由孔隙空间在岩石中所占体积的百分数表示，有三个参数
（1）绝对孔隙度（亦称总孔隙度）： ，式中： ——所有孔隙空间体积；
（2）有效孔隙度： ，式中： ——有效孔隙空间体积；
（3）残余孔隙度： ，式中： ——残余孔隙空间体积； ——岩样体积。
（二）渗透性
1．概念：是指岩石渗滤流体的能力，即在一定压差下，岩石流体通过的能力，用渗透率来衡量其能力大小。
2．公式：1856年法国科学家享利•达西实验发现，当单相流体通过孔隙介质呈层状流动时，服从达西直线渗滤定律：即单位时间内通过岩心的流体体积与岩心两端压差及岩心横截面积呈正比，与岩心长度及流体粘度成反比。
用公式表示如下：
                    （3-1）
式中：Q——单位时间内流体通过岩石的流量，cm3/s；
S——岩样的截面积，cm2；
μ——流体的粘度，10-3Pa•s；
——岩样的长度，cm；
(P1-P2)——岩样两端的压差，Mpa；
K——岩石的渗透率，μm2；
K的物理意义表示在一定压差下，液体通过岩样的能力。它的大小跟岩石的组构有关，取决于孔隙的形状、孔径大小、连通情况及岩石的吸附性等。在这里强调“一定的压差”是指在地层压力条件下流体能否通过岩石而言。从严格意义上，自然界一切岩石只要有足够大的压力差均具一定的渗透性，即渗透与非渗透岩石是一个相对概念，无绝对界限。
对气体而言，因气体随压力和温度的变化而变化，改变其体积与粘度μg，当气体沿岩样一端由P1（高压区）向P2（低压区）流动时，气体体积要发生膨胀，其体积流量通过各处横截面积时都是变数，故达西公式中的体积流Q应为通过岩石的平均流量 （图3-1），所以公式应为：
                           （3-2）

图3-1
假定气体通过岩石时是个等温过程，与进口端点压力P1相应的气体流量为Q1，与出口压力P2相应的流量为Q2与平均压力PCP=(P1+P2)/2相应的流量为 ，根据波义耳—马略特定律（当等温膨胀时）：
PCP• =P1Q1=P2Q2         所以上式可写成
                （3-3）
3．三种渗透率
（1）绝对渗透率：当地层中只有一种流体时，且在这种流体与岩石不发生任何物理和化学反应的层流条件下，按达西直线渗滤定律所测得的渗透率称为该岩石的绝对渗透率，即岩石的绝对渗透与流体性质无关，而只由岩石自身性质所决定。
实际上，用不同流体所测得的K值并不完全一致，这是由于岩石中的物质与流体之间的物理化学反应所致。
（2）有效渗透率（相渗透率）：如果岩石中存在多相流体时，各相之间彼此干扰，这时岩石对其中每相的渗流作用与单相流体有很大差别。这时所测得的每相流体的渗透率称为该相流体的有效渗透率或相渗透率。
（3）相对渗透率：某相流体的相渗透率与绝对渗透率之比。实验证明，多相流体共存时，各单相流体的有效渗透率以及它们的和，总是低于绝对渗透率。因为多相共渗时，流体不仅要克服本身的粘滞阻力，还要克服流体与岩石孔壁之间的附着力、毛细管力及不同流体间的附加阻力等。某相流体的有效渗透率随该相流体在岩石孔隙中含量的增高而加大，当该相流体饱和度达100%时，其有效渗透率等于绝对渗透度。当某相流体的饱和度减小到某一极限含量时，该相流体即停止流动。
实验证明，当油水共存时，当
（三）孔隙度与渗透率之间的关系
孔隙度与渗透率之间没有绝对的函数关系。因渗透率除受孔隙大小的影响外更主要还受孔喉大小、形状、连通性及流体性能的影响。如一些粘土岩的绝对孔隙度很大，可达30~40%，但喉道太小，渗透率很低；一些裂缝发育的致密石灰岩，裂缝孔隙度可能很小，但渗透率可很大。
尽管如此，渗透率与有效孔隙度还是有一定关系的。特别对于碎屑岩储集层，有效孔隙度越高，渗透率越大，二者可呈一定的相关关系。

§2  碎屑岩储层
碎屑岩是最重要的储层类型，世界上已发现的油气储量，大约58%的石油和75%的天然气储存在碎屑岩中。我国中、新生代陆相盆地的油气储层绝大多数为碎屑岩。碎屑岩储层包括砾岩、砂岩（粗、中、细、粉）。
一、碎屑岩储层的储集空间类型
碎屑岩储集层是由成份复杂的矿物碎屑、岩石碎屑和一定数量的填隙物所构成的。其主要孔隙为碎屑颗粒之间的粒间孔隙，是沉积成岩过程中逐渐形成的，属原生孔隙。此外，在一些细粉砂岩发育的层间裂隙、成岩裂缝及一些构造裂缝、地下水对矿物颗粒及胶结物的溶蚀亦可成为部分储集空间，但它们一般是次要的，属次生孔隙。但在特定条件下，也可成为主要储集空间类型。
二、孔隙结构
储集层的储集空间是一个复杂的立体孔隙网络系统，这些孔隙网络可以分为两个基本单元，一部分对流体储存起较大作用的相对膨大的部分，称为孔隙（狭义）；一部分在勾通孔隙形成通道，对渗滤流体起关键作用的相对狭窄的部分称为喉道（如图3-2）。孔隙结构就是指孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通的关系。孔隙喉道严重影响着储层的渗透率。喉道半径越大，联结孔隙的喉道越多，渗透率越大。把某一大小喉道直径及该喉道所控制的孔隙体积占总孔隙体积的百分数，称为孔喉大小分布。

图3-2
实验室常用压汞曲线来研究岩石的孔隙结构。压汞曲线又称为毛细管压力曲线。它是根据实测的水银注入压力与相应的岩样含水银体积，计算出水银饱和度和孔隙喉道半径之后，所绘制出的毛细管压力、孔隙喉道半径与水银饱和度的关系曲线（图3-3、3-4、3-5）。
      
图3-3                                     图3-4

图3-5
Rd最大孔隙喉道半径；Pd排驱压力，是指汞开始大量进入所需的最低压力；P50是指岩样含汞饱和度为50%时所对应的毛管压力值，则对应的R50为孔隙喉道半径中值。求得最小非饱和的孔隙度，以及孔隙喉道半径频率直方图。现在人们可用铸体、电子扫描等方法研究。
孔喉比即孔隙大小与喉道大小的比、配位数即每个孔隙连通的喉道数，是孔隙结构研究的另外一些重要参数。
三、影响碎屑岩储油物性的因素
由于碎屑岩的储集空间主要为粒间孔隙，以原生孔隙为主，因而这类储层储集性能好坏主要取决于沉积及成岩作用影响。
（一）沉积作用影响：
沉积作用对碎屑岩储集性能的影响是最根本的。碎屑岩颗粒的成份、粒度、分选、磨圆、排列方式、基质含量及沉积构造是影响物性的主要参数，它们都是与沉积作用有关的。
1．矿物成份的影响
矿物颗粒的影响主要有两个方面：其一，矿物颗粒的耐风化性，即性质坚硬程度和遇水溶解及膨胀程度；其二，矿物颗粒对流体吸附力的大小。一般性质坚硬、遇水不溶解、不膨胀，遇油不吸附的颗粒组成的砂岩储油物性好，反之则差。
碎屑岩最常见的矿物有石英、长石、云母、重矿物及一些岩屑，其中前二者占95%以上。因此二者的相对含量对储油物性的影响最显著。一般石英含量越高储油物性越好。其原因是：
长石比石英易被石油和水所润湿，当长石和石英都被石油或水润湿时，在其表面所形成的液体薄膜因分子间的引力而不能自由流动，减小了孔隙及喉道流通空间，使渗透率降低。而长石颗粒表面液膜比石英厚，因此对渗透率的影响也较石英大。
石英比长石抗风化能力强，颗粒表面光滑，油气易流动。而长石不耐风化，其颗粒表面常有一层次生高岭土或绢云母，它们易吸水膨胀，堵塞原来的孔隙或使其变小，而使其孔渗性变差。但也有一些相反的情况。
2．碎屑颗粒的大小及分选
在理想状况下，假设岩石是由大小均等的小球体颗粒组成，且呈立方体排列，这时每个小球体周围的孔隙体积等于包围这个小球体的立方体体积减去小球体体积，这时其理论孔隙度为 。可见由均等大小球体颗粒组成时，其孔隙度与颗粒大小无关。但实际在自然条件下，颗粒大小是不均匀的。粒度的影响主要表现在，粒度减小绝对孔隙度增大，但渗透率减小；岩石颗粒分选好，颗粒大小均匀，则孔渗性好；反之分选差，颗粒大小混杂，则大颗粒构成的大孔隙会被小颗粒所堵塞，从而减小了孔渗性。
3．碎屑颗粒的形状、排列和接触方式
形状一般指颗粒的圆球度，颗粒被磨圆的程度越好，孔渗性越好；反之，不规则形状的颗粒易发生凹凸镶钳而使孔渗性变差。
颗粒的排列方式是指颗粒之间相互接触而呈现出的原地支撑方式。可简化为三种理想的排列方式，即紧密式、中等紧密式、最不紧密式三种(图3-6)。经理论计算，最不紧密排列的孔隙度为46.7%，最紧密的为25.9%。可见排列越不紧密，孔渗性越好。颗粒的排列方式，主要取决于沉积条件及上覆地层压力大小。在水动力条件弱的地方，颗粒呈近立方体排列，在水动力条件强的地方颗粒呈非立方体排列。沉降和沉积速率快的地方，颗粒排列疏松。

图3-6岩石球体颗粒排列的理想型式
其它沉积构造的影响。层理不明显的块状砂岩，颗粒均匀、泥质含量少，储油物性好，且无明显方向性；砂泥薄互层砂岩，粒细泥多，物性差，层面方向比垂向渗透率为大。层理明显的砂层沿层理面方向渗透性好。
（二）成岩及后生作用对碎屑岩储层性质的影响
1．压实作用：使孔隙减小。约在3000m深度内，原生孔隙度可减少20%~30%。在同一压实条件下，含有质软的颗粒（如泥粒、低变质颗粒、绢云母化的长石颗粒等）的岩石压实程度高，孔隙度降低的多，而硬度高的颗粒则压实程度低。
2．胶结作用：其影响主要是胶结物成份、含量及类型的影响。
1）胶结类型分四类（图3-7）：基底式、孔隙式、接触式、杂乱式四种。以接触式最好，泥质含量少；其次为孔隙式，其它差。

图3-7胶结类型示意图
2）胶结物性质：以泥质胶结为好，其它钙质、铁质、硅质胶结，物性较差。
我国碎屑岩储层中胶结物以泥质为主，而钙质较少，至于硅质、铁质、沸石、石膏等则更少。
3）胶结物的多少的影响：胶结物或填隙物含量高，粒间孔隙多被它所充填，孔隙体积和孔隙半径都会变小，使孔渗性变差。
3．溶解作用的影响：
砂岩中的次生孔隙多为溶解作用产生。溶解作用可发生于岩石颗粒、基质、胶结物。砂岩最常见的可溶性矿物为碳酸盐岩。主要为方解石、白云石和菱铁矿。这个作用主要发生在4000m以内的地层内。由于这个深度是页岩、煤层中有机质成熟、脱羧产生CO2的深度，生成CO2为碳酸盐岩溶解提供了条件。
4．交代作用：
在埋深较大的地方、高Ph值条件下，方解石交代石英、长石，而在浅层低Ph的条件下，石英交代碳酸盐岩、白云石交代方解石等。方解石交代各种难溶的硅酸盐矿物，然后方解石又被溶解而产生孔隙。
5．重结晶作用：砂岩中的重结晶主要发生在胶结物和基质中，例如蛋白石重结晶成微晶玉髓，进而结晶成石英；碳酸盐岩由微晶、细晶结晶成粗晶；粘土矿物可结晶成云母等。重结晶可产生较多的细小晶间孔隙。使孔渗性变好。
（三）人为因素的影响
主要是在钻井、完井、开采、修井、注水过程中，改变了原来油藏的物化性质及热力学、动力学平衡及物质成分，从而改变了储层物性，造成储层物性变差，称为储层损害。主要原因如下：
1．水敏或酸敏性粘土矿物，在注水或酸性液时，储层的粘土填隙物发生膨胀，堵塞孔隙或喉道，造成物性变差。
2．外来颗粒（如钻井液中的水泥或其它颗粒或储层本身较疏松的颗粒），在高压下侵入储层，堵塞孔隙喉道。
3．工作液在储层发生化学沉淀、结垢及产生油水乳化物。亦可造成储层损害。
四、碎屑岩储层的沉积环境及分布
碎屑岩储层可形成于各类沉积环境中，而形成各种类型的储集体。由于沉积条件的差异它们在形态、规模、成分、结构、构造上存在较大差别，因此在储油物性上差别也很大。
从山区剥蚀区剥蚀下来的沉积物经过不同形式、不同距离的搬运→再到不同沉积区沉积下来形成不同的沉积相，依次为山麓洪积→冲积——扇三角洲沉积体系，河流—辫状河三角洲、三角洲—湖泊沉积体系、滨海—浅海沉积体系及风成砂相。其中风成砂、滨浅海砂坝砂、三角洲砂及辫状河砂物性好；深水浊积砂较好；河道砂物性好，但分布不稳定；冲积扇、扇三角洲物性差。

§3  碳酸盐岩储集层
碳酸盐岩储层也是重要储层之一，其石油储量在世界上占40%以上，产量占60%以上。如中东地区34个3亿吨储量的大油气田中有28个属于此类。目前日产万吨的井有9口，其中8口属于碳酸盐岩储集层。
一、分类：为高能环境下形成的砾屑灰岩、生物灰岩、结晶灰岩、白云岩、藻灰岩等。
二、储集空间类型：
按成因及形态分类
（一）原生孔隙（图3-8）

图3-8碳酸盐岩孔隙类型示意图
1．粒间孔隙：（鲕粒、藻屑间的、砂屑间、生物碎屑及生物遗体间）。
2．粒内孔隙：颗粒内部孔隙（生物体腔孔隙）等。
3．遮蔽孔隙：由较大的生物壳体或碎片或其它颗粒遮蔽下形成的孔隙。
4．生物骨架孔隙：由原地生长的造礁生物如群体珊瑚、层孔虫、海绵等在生长时形成的坚固骨架，在骨架间所留下的孔隙。
5．生物钻孔孔隙及生物潜穴孔隙：生物生存过程中钻孔活动形成的孔隙。
6．收缩孔隙：灰泥沉积中由于间歇性的暴露于空气中，脱水收缩而形成的不规则裂隙。
7．乌眼孔隙：指沉积物所含的生物遗体经腐烂、降解，并放出气体后所形成的孔隙。
8．晶间孔隙：系碳酸盐岩矿物晶体之间的孔隙。
（二）次生孔隙
1．溶蚀孔隙
（1）粒内溶孔及溶模孔隙（定义略）。
（2）粒间溶孔（定义略）。
（3）其它溶孔及溶洞。
2．裂缝性孔隙：
按成因分为三类
（1）构造裂缝：平直、长，分张性、压性、扭性三种类型。
（2）成岩裂缝：由于上覆岩层的压力和本身的失水收缩、干裂或重结晶等作用所形成的裂缝，皆为成岩裂缝（实际上为原生孔隙一类）。
（3）压溶裂缝：由于成份的不均匀，在上覆地层静压力下富，含CO2的地下水沿裂缝或层理流动，发生选择性溶解而成。
3．成岩孔隙
即由于重结晶作用、白云岩化作用而形成的次生晶间孔隙和溶蚀孔隙。
三、影响碳酸盐岩储集空间的因素及储集空间的分布规律。
（一）粒间—晶间孔隙发育的因素及分布规律
1．影响因素
粒间、粒内、生物骨架及晶间孔隙多发育在颗粒粗大的碳酸盐岩中，粒屑灰岩、粗晶灰岩、生物灰岩等，其孔隙度及渗透率的大小与颗粒大小、分选程度呈正比，与灰泥基质含量呈反比，与颗粒排列状况有关。总之其影响因素与碎屑岩是一致的，主要受岩性控制，而岩性又决定于沉积环境。所以沉积相是这类孔隙的主要因素。
其它成岩作用对晶间孔隙的影响。
（1）白云岩化作用：灰岩被白云岩化作用后，晶粒增大，岩性变疏松，孔渗性变好。白云岩化作用有三种假说，即“不等体积交换”、“等体积交换”及“溶解说（富镁离子地下水溶解方解石作用大于沉淀白云石作用）”。
（2）重结晶作用：晶粒变粗，晶间孔隙变大。
（3）去白云岩化作用：当含CaSO4的地下水经过白云岩发育区时，将交代白云岩，产生次生方解石，使方解石晶粒变粗大，孔隙度增大，但分布局限，常呈树枝状。
（4）方解石化、硫酸化、硅化及盐化等作用:对储集空间一般产生反效果，即堵塞孔隙和裂缝，降低储集层的孔隙度和渗透率。
2．粒间—晶间孔隙的分布规律
由于粒间—晶间孔隙主要受岩相控制，所以可据沉积相来判定其分布。在平面上主要分布在滨海、浅海大陆架的浅滩、生物礁、台地前缘斜坡环境,坳陷斜坡和局部隆起等相带也较发育。
从垂向上，礁、滩沉积属于海退层序，因此，这类储层主要发育在两次海进之间的海退层序内。
（二）溶洞—溶孔的发育因素及分布
1．影响因素
（1）岩石本身的性质
岩石成份：由于富含CO2的地下水，对碳酸盐岩的溶解度通常与Ca/Mg比值成正比，即灰岩比白云岩易溶解。如果不溶残余物（主要为粘土）含量增多时会导致其溶解度的降低。因此，岩石的溶解度顺序为灰岩—白云质灰岩—灰质白云岩—白云岩—含泥灰岩—泥灰岩。
（2）岩石结构及构造影响
一般说颗粒越小，溶解速度越快，因为颗粒小的表面接触溶液面积大。但实际情况往往相反。这是因为：一，颗粒小的岩石中粘土含量高，且往往包裹了细小方解石或白云石颗粒，使溶液不易接触；另一方面，粗粒碳酸盐岩粒间、晶间孔隙发育，水溶液可较容易地通过，易进行溶解作用。
岩层厚度大的岩石，孔洞发育。因为厚层岩石一般是在相对稳定的环境下沉积的，粘土含量少，质纯且多为中—粗粒结构，因而溶解度大；薄层岩石为不稳定环境下沉积的，含有较多的不溶残积物，降低了溶解度，不利于溶蚀孔洞发育。
（3）地下水的溶解能力影响
主要取决于CO2含量及其运动性。地下水含CO2较多，且水能流动时，则溶蚀作用加快；当水中CO2较少，压力降低，使CO2从水中逸出，则会使碳酸盐矿物被沉淀出来，堵塞孔隙或胶结岩石。地下温度也与岩石的溶蚀程度有关。一般认为地温每升10℃，溶蚀作用可能增加两倍。
（4）地貌、气候和构造的影响
在地貌上，溶蚀带多发育在河谷、湖岸附近。因为这些地区是泄水区和汇水区，在地下水浸泡、溶蚀时间长。
在气候上，温暖、潮湿的地区，溶蚀作用最为活跃。
从构造角度观察，在不整合古风化壳地带，由于长期沉积间断，岩石出露地表遭受长期风化剥蚀，地表水沿断裂渗入到地下形成各种溶蚀空间，称为岩溶带。如果构造运动使该区长期不匀速上升，上升快时，岩溶不发育；上升缓慢时期，岩溶发育好。这种情况交替发生会形成多层岩溶带。如果该区经历了多次沉积间断，可发育多个岩溶发育带。断裂发育区，特别是张性断裂发育区，岩溶最发育。对于褶皱而言，轴部比翼部发育；背斜倾没端、向斜翘起端、各类褶皱构造的交汇部位，岩溶最发育。另外，地层产状水平、倾斜或直立岩层的组合方式，均对溶洞的延伸方向、排列和规模有一定影响。
（5）其它成岩作用影响
1）白云岩化作用影响：在白云石交代方解石过程中，溶解作用大于沉淀作用，产生溶蚀孔隙，并且由于晶粒增大，晶间孔隙变大，使孔隙度和参透率增加，溶蚀能力增强。
2）重结晶作用影响：在成岩后生作用阶段，因温度和压力不断增加会发生重结晶作用，晶粒变粗，孔径增大，有利于形成溶蚀孔隙。
3）去白云岩化作用：也会使方解石晶粒变粗，孔隙变大。
2．分布规律：
（1）在厚层、质纯、粗粒结构的粗粒碳酸盐岩中，是古岩溶发育的良好部位；
（2）地下水活跃区为溶蚀空间发育的很好部位；
（3）断裂发育部位；
（4）长期持续抬升地区岩溶发育（即沉积间断时间长）；
（5）古气候为温暖潮湿气候区。
（三）裂缝发育的控制因素及分布规律
1．控制因素：
1）岩性：裂缝发育的主因是岩石的脆性。脆性越大，越利于裂缝发育。各种碳酸盐岩脆性大小顺序是白云岩→泥（灰）质白云岩→白云质灰岩→灰岩→泥灰岩→灰质泥岩，盐岩和膏岩表现为塑性，通常为盖层。
2）结构：主要是颗粒大小及其排列组合。质纯、粒粗的碳酸盐岩脆性较大，易产生裂缝，且裂缝多。结晶粗的脆性大，颗粒排列整齐者裂缝密度大，反之则小。
3）层厚及组合：薄层状碳酸盐岩中裂缝密度较厚层中的大，但规模小，且多为层间缝及层间脱空类型为主。厚层状的裂缝密度小，但规模大，且以垂直缝或高角度斜缝为主。
4）成岩作用影响：白云岩化、重结晶作用使晶粒变粗，脆性增大。
5）构造因素影响：主要是作用力的强弱、性质、受力次数、变形环境和阶段等。一般情况，受力强、张力大、受力次数多的构造部位裂缝发育；同类岩石在常温常压的应力环境下利于裂缝发育，而在高温高压条件下则不利于裂缝发育；在一次受力变形的后期阶段，裂缝密度大，组系多，前期则相应的较小或少。
2．裂缝的分布
1）在褶皱上的分布
一般构造高点、长轴、短轴背斜及向斜轴部、构造倾没端的构造裂缝较发育。长轴背斜，裂缝沿长轴分布，高点发育，以张性、走向平行轴线方向的纵向缝为主，高点处也发育张性走向垂直轴线的横缝及层间脱空；两翼不对称时，张性横缝偏于缓翼，轴线扭曲处的外侧；箱状背斜，则裂缝在肩部最发育；向斜中，最底部张扭性缝最发育。
2）在断层附近发育裂缝带有如下特点：
低角度断层引起的裂缝比高角度断层引起的裂缝要发育；断层组引起的裂缝比单一断层引起的裂缝发育；断层牵引褶皱的拱曲部位裂缝最发育；断层消失部位因应力释放裂缝亦很发育；断层面附近的裂缝可分为角砾缝带及羽状缝带。羽状缝与断面斜交属张性缝，与断层平行的为扭性缝；一般张性断裂和扭性断裂，张性缝发育，而压扭性断裂多发育短小密集的闭合性缝；在地层平缓地带，裂缝主要沿断裂带分布，且裂缝延伸远，组合有规则，缝较直。
地下水活动对裂缝发育也有一定的影响，含CO2的地下水可以扩大裂缝形成溶孔溶洞，亦可充填裂缝。这取决于CO2含量及地下水的流动情况，一般大缝充填少，小缝充填多，油水界面易充填。
四、碳酸盐储层类型。
据储集空间类型的不同，可将其划分为四类：
1．孔隙型
2．溶孔型
3．裂缝型
4．复合型
五、碳酸盐岩与碎屑岩储层的特征比较
表3-1  两种储层的比较
        砂岩        碳酸盐岩
原始孔隙类型        粒间孔隙为主        以晶间、粒间为主，还有其它类型
最终孔隙类型        仍为粒间孔隙        以次生为主，类型复杂多样
储集物性的影响        与岩石结构密切相关        主要受次生变化影响
大小、形状、分布        比较均匀        变化很大，极不均匀
裂缝的作用        不起重要作用        影响极大
渗透性与有效孔隙度关系        一般随渗透率增长有效孔隙度增大        二者变化很大、关系不密切

§4  盖层
一、盖层的概念及分类
（一）定义（略）：
（二）分类：
1．按岩性分类：泥质岩类、盐膏岩类、碳酸盐岩类及其它岩类。
2．按盖层的分布及对油气的封盖作用分为盆地性、区域性、局部性盖层。
3．按盖层与储层的相对位置分为直接、间接盖层。
4．按盖层的封盖机制分为五大类：物性盖层、烃浓度盖层、复合盖层、水合物盖层。
地温场盖主要是根据Hunt(1990)提出的压力封存箱的概念提出的一种与地层层位无关而受地温场控制的盖层。
二、盖层的微观封闭机理
（一）毛细管封闭机理及定量研究方法
1．机理
通常情况下，地下岩石中的孔隙是被水所饱和的，游离相的油气要通过盖层，就必须排替其中的孔隙水，否则，油气就无法通过盖层运移。由于岩石一般为亲水的，油（气）—水—岩石三相接触角小于90℃，所产生的毛管力指向油（气）相。因此，油气要通过盖层运移，必须克服毛细管力阻挡，所以排替压力就是岩石中润湿相流体被非润湿相流体排替所需的最低压力，其大小等于岩石中最大连通孔隙的喉道的毛细管压力。
                        （3-4）
由于储盖层之间岩石孔喉大小的差异造成两者之间存在排替压力差。
即                   （3-5）
这个压力差就会对储层中的油气起到封闭作用，称为盖层毛细管封闭作用。
2．定量研究方法
1）实验室测定法（吸附法、压汞法、直接驱替法）；
2）计算方法是用声波时差来计算；
3）利用地震层速度计算。
（二）超压封闭油气机理及研究方法
1．超压形成条件
1）压实排液与沉积速度不平衡。
2）水热增压。
3）蒙脱石向伊利石转化脱水。
4）油气的生成
沉积物颗粒的线性膨胀系数为9×10-6，气体为4000×10-6，原油为100×10-6，盐水为2000×10-6。原油、气的膨胀系数可达几十倍、几百倍于岩石颗粒。这些液态和气态烃不能及时排出，必然会导致泥岩孔隙流体压力的增大。
2．超压封闭机理
3．超压封闭的确定及计算
1）泥质岩超压封闭的确定
利用声波时差来判定
2）超压的计算
Magara（1968）提出的等效深度法
                    （3-6）
式中： ——地层密度
——地层水密度
               （3-7）
（三）烃浓度封闭机理
                          （3-8）
烃浓度封闭模式三种情况：
三、影响盖层质量及空间分布的地质因素
（一）盆地沉积演化对盖层纵向分布的控制作用
复合旋回型、海相盆地、陆相盆地→岩性控制
（二）构造格局
坳陷分布区              构造活动情况
（三）沉积环境
岩性：空间分布
（四）成岩作用的影响
早→PC小，晚—脆性强，亦产生断裂；较好的为中成岩及晚成岩阶段A亚期
（五）盖层成份的影响
1．有机质的影响，Ⅰ型好于Ⅱ型好于Ⅲ型。主要原因是因为Ⅰ、ⅡA型富含藻类物质，压实相对紧密、粒间孔隙小，造成封闭能力强，而ⅡB及Ⅲ型则含碳屑，微孔隙相对大而疏松，造成封闭能力低。
有机质对烃类的吸附，可阻止油气的逸散。泥岩中的分散有机质，是一种非常强的吸着剂，且含量越大，热演化程度越高，泥岩吸附能力越大。有机质对油气的吸附阻碍了其渗滤、扩散损失。
2．次生黄铁矿、方解石的影响
黄铁矿和方解石是地下流体通过微裂缝的渗滤过程由厌氧细菌的作用下而形成，堵塞了孔隙。
3．砂质含量的影响：含量大，封闭能力小。
4．粘土矿物成份及其含量的影响。
膨胀性、塑性：蒙>高>伊>绿泥
5．厚度的影响。

§4  盖层对油气的控制作用
一、区域盖层是油气运聚的天然屏障
二、区域盖层的分布控制了油气的分布
横向上、纵向上
三、区域盖层控制了油气的性质
四、区域盖层是油气保存的有力条件之一

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呵呵！不错的资料

chaff

石油地质学！！！