4 储集层和盖层
4.1 概述
4.2 储集层的物理性质
4.3 储集层的类型
4.4 储集层的研究
4.5 盖层人们之所以提出 "石油 "这一概念,
就是因为这种物质产出于岩石中 。 岩石何以能够产出油气呢？ 那就是因为它具有油气可以容身于内的 "孔,洞,缝 "，
人们把这种岩层称为 "储集层 "。 为了不让油气从储集岩中溜走,还必须有床被子把它盖起来,这就是 "盖层 "。
储集层和盖层具有那些特征和类型
？ 地质家应该如何去研究它们？
这就是本章要介绍的内容 。
4.1概述严格地说,地壳上各种不同类型的岩石均具有一定的孔隙
。 孔隙是岩石中未被固体物质占据,而被流体充满的空间 。 孔隙包括孔洞和裂隙 。 岩石中有彼此连通的孔隙,也有孤立的彼此不连通的孔隙 。 地下的石油和天然气就储存在岩层的连通孔隙空间之中,它们的储集方式就好象水充满在海绵里一样 。 凡是具有一定的连通孔隙,能使流体储存并在其中渗滤的岩石 （
层 ） 称为 储集岩 （ 层 ） 。 储集层 （ 或称储层 ） 是地下石油和天然气储存的场所,是构成油气藏的基本要素之一 。 按储集层的含意,并非所有的储集层都储存了油气,它只强调了具备储存油气和允许油气渗滤的能力 。 如果储集层中储存了油气称为 含油气层,业已开采的含油气层称为 产层 。 世界上绝大多数油气藏的含油气层是沉积岩 （ 主要是砂岩,石灰岩和白云岩 ）,只有少数油气层是岩浆岩和变质岩 。
不过,近年来,随着石油地质理论的发展和完善,油气田勘探技术水平的提高,人们在火成岩,变质岩及泥页岩中找到油气藏的数量越来越多,相信在不久的将来,人们可望在上述岩类的储集层中找到更多的油气储量 。
储集层是石油公司所能拥有的最有价值的地质实体之一 。 没有储集层就不能达到生产石油和天然气的目的
。 储集层的特性是控制地下油气分布状况,油气储量及产能的重要因素,是油气田勘探,开发的基础资料之一
。 了解储集层的特征及利用,而不是忽略储集层之间的差异,乃是石油地质学的一项任务 。 因此,储集层的研究在石油地质学中占有十分重要的地位 。
盖层是位于储集层上方,能够阻止油气向上逸散的岩层 。 盖层主要起封闭作用,它对油气的封盖性是相对于其下伏的储集层而言的 。 天然气藏对盖层的要求比油藏更严格 。 盖层对于圈闭的形成具有重要的意义 。
储集层的物理性质通常包括其 孔隙性,渗透性,孔隙结构 以及 非均质性 等 。 其中孔隙性和渗透性是储集层的两大基本特性,也是衡量储集层储集性能好坏的基本参数 。
4.2储集层的物理性质储集层的孔隙性在石油与天然气地质学中是指储集层中孔隙空间的形状,大小,连通性与发育程度 。 地壳中不存在没有孔隙的岩石,可是不同的岩石,其孔隙大小,形状和发育程度是不同的 。 石油和天然气在地下是储存在岩石的孔隙中的 。 因此,岩石的孔隙发育程度将直接影响岩石中储存油气的数量 。
为了度量岩石孔隙的发育程度,提出了孔隙度 （ 率 ） 的概念 。 孔隙度 是指岩石孔隙体积与岩石体积之比值 （ 以百分数表示 ） 。 根据研究目的不同,孔隙度又可分为绝对孔隙度,有效孔隙度及流动孔隙度 。
4.2.1储集层的孔隙性绝对孔隙度岩石中全部孔隙体积称为总孔隙或绝对孔隙 。
总孔隙 （ Vp） 和岩石总体积 （ Vt） 之比 （ 以百分数表示 ） 就叫做岩石的总孔隙度或绝对孔隙度 （ Φt）
。 可用公式表示如下：
Φt=Vp/Vt× 100%
孔隙度反映储集层储集流体的能力 。 储集岩的总孔隙度越大,说明岩石中孔隙空间越多,但是它不能说明流体是否能在其中流动 。 岩石中不同大小的孔隙对流体的储存和流动所起的作用是完全不同的 。 根据岩石中孔隙大小 （ 孔径或裂缝的宽度 ） 及其对流体作用的不同,可将孔隙划分为三种 类型,
1）超毛细管孔隙,管形孔隙直径大于 0.5mm或裂缝宽度大于
0.25mm者 。在此类孔隙中，流体可在重力作用下自由流动，也可以出现较高的流速，甚至出现涡流。岩石中的大裂缝、溶洞及未胶结的或胶结疏松的砂岩的孔隙大多属于此类。
2）毛细管孔隙,管形孔隙直径介于 0.5-0.0002mm之间，裂缝宽度介于 0.25-0.0001mm之间者。 在此类孔隙中，无论是在液体质点之间，还是液体和孔隙壁之间均处于分子引力作用之下，由于毛细管力的作用，流体不能自由流动。只有在外力大于毛细管阻力的情况下，液体才能在其中流动。微裂缝和一般砂岩的孔隙多属此类。
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者。 在此类孔隙中，流体与周围介质分子之间的引力往往很大，要使流体移动需要非常高的压力梯度，这在油层条件下一般是达不到的。因此，实际上液体是不能沿微毛细管孔隙移动的。泥页岩中的孔隙一般属于此类型。但近年来许多学者研究表明，微孔隙孔径 ≥0.0001mm时，也可作为储集油气的场所（据陈荣书,1994）。
因此，从实用的角度出发，只有那些 彼此连通 的超毛细管孔隙和毛细管孔隙才是有效的油气储集空间，即有效孔隙。因为它们不仅能储存油气，而且可以允许油气渗滤；而那些孤立的互不连通的孔隙和微毛细管孔隙，即使其中储存有油和气，在现代工艺条件下，也不能开采出来，所以这些孔隙是没有什么实际意义的。为了研究孔隙对油、气储存的有效性，在生产实践中，人们又提出 有效孔隙度（率） 的概念。
有效孔隙度有效孔隙度 （ Φe） 是指岩石中参与渗流的连通孔隙总体积 （ Ve） 与岩石总体积 （ Vt） 的比值 （ 以百分数表示 ） 。 可用下式表示：
Φe=Ve/Vt× 100%
显然,同一岩石的绝对孔隙度大于其有效孔隙度,即 Φt>Φe。 对未胶结的砂层和胶结不甚致密的砂岩,二者相差不大；而对于胶结致密的砂岩和碳酸盐岩,二者可有很大的差异 。 一般有效孔隙度占总孔隙度的 40%~75%（ 据 F.K,诺斯,1984） 。
在含油气层工业评价时,只有有效孔隙度才有真正的意义,因此目前生产单位一般所用的都是有效孔隙度 。 习惯上把有效孔隙度简称为孔隙度 。
岩石中的连通孔隙虽然彼此相互连通,但是连通的孔隙未必都是有效的 。 有些孔隙,由于其喉道半径极小,在通常的开采压差下,仍然难以使液体渗过 。 此外,亲水的岩石孔壁表面常存在着水膜,相应亦缩小了孔隙通道 。 为此,从油气田开发实践出发,又提出了流动孔隙度的概念
。
流动孔隙度（ φf） 是指在一定压差下，流体可以在其中流动的孔隙体积（ Vf） 与岩石总体积（ Vt） 的比值（以百分数表示） 。用公式表示为：
φ f=Vf/Vt× 100%
流动孔隙度在概念上不同于连通孔隙度 。 它不仅不考虑无效孔隙,亦不考虑那些被毛细管所俘留的束缚液体所占据的毛细管孔隙,以及岩石颗粒表面上液体薄膜的体积
。 此外,流动孔隙度还随地层中的压力梯度和液体的物理 -
化学性质变化而变化 。 显然,同一岩石的流动孔隙度在数据上是不确定的 。 尽管如此,流动孔隙度在油气田开发工程分析中却具有十分重要的实用价值 。
综上所述，不难理解同一岩石的 绝对孔隙度 >有效孔隙度 >流动孔隙度 。
砂岩储集层的有效孔隙度变化在 5-30%之间，
一般为 10-20%；碳酸盐岩储集层的孔隙度一般小于 5%。莱复生按孔隙度的大小将砂岩储集岩分为五级：
差无价值
5－ 10
0－ 5
极好好中等
20－ 25
15－ 20
10－ 15
评价孔隙度 %评价孔隙度 %
需要指出的是,孔隙度的大小 与 孔隙个体的大小 是两个截然不同的概念 。
孔隙度只说明岩石中孔隙或有效孔隙在岩石中所占的比例,并不涉及孔隙个体本身的大小 。 两块具有相似孔隙度的岩石,其孔隙个体大小可以很不相同 。 孔隙个体大小 不仅直接影响着储集岩中油气储存的集中程度,而且对储集岩的渗透性也有着重要的影响 。
岩石的裂缝发育程度用裂缝孔隙度表示 。 裂缝孔隙度 又称 裂隙率 （ φ c）,它是指岩石中裂缝体积与岩石总体积之比值 （ 以百分数表示 ） 。 裂缝性储集层的裂隙率可用裂缝宽度和裂缝间距表示 （ Nelson,1985）,可表示如下：
φ c=e/(d+e)× 100%
式中 d为平行裂缝之间的平均间距； e为裂缝的平均有效宽度 。
对于以构造成因为主的裂缝,可根据地层曲率半径和地层厚度来计算其裂隙率 （ Van Golf-Racht,T,D.,1982）
。 用下式表示：
式中 T为计算的裂缝性储层厚度； R为该岩层弯曲的曲率半径； 为曲率 （ 为倾角 ） 。
裂缝孔隙度的值一般小于 0.5%,最大值不超过 2%。 溶蚀裂缝孔隙度可大于 2%。 裂缝孔隙度虽然不大,但它对岩石渗透率的贡献是十分重要的 。
φ c × 100% = × 100%
4.2.2储集层的渗透性储集层的渗透性 是指在一定的压差下,岩石允许流体通过其连通孔隙的性质 。 换言之,渗透性是指岩石对流体的传导性能 。 严格地讲,自然界的一切岩石均具有相互连通的孔隙,在漫长的地质年代里,在足够大的压差条件下都具有一定的渗透性 。 通常我们所称的渗透性岩石与非渗透性岩石是相对的 。 渗透性岩石 是指在地层压力条件下,流体能较快地通过其连通孔隙的岩石,如 砂岩,砾岩,裂缝灰岩,白云岩 等等 。 如果流体通过的速度很慢,通过的数量有限,那就叫 非渗透性岩石,如 泥页岩,石膏,岩盐,致密灰岩 等等 。
储集层的渗透性决定了油气在其中渗滤的难易程度 。 它是评价储层产能的主要参数之一 。
岩石渗透性的好坏是用渗透率来表示的 。 渗透率是一个具有方向性的向量,也就是说,从不同方向测得的岩石渗透率是不同的 。 根据生产实践的需要,人们提出了 绝对渗透率,有效渗透率 和 相对渗透率 的概念 。
绝对渗透率当岩石为某一单相流体饱和时,岩石与流体之间不发生任何物理 -化学反应,在一定压差作用下,流体呈水平线性稳定流动状态时所测得的岩石对流体的渗透率,称为该岩石的绝对渗透率 。 大量实验研究表明,当单相流体通过多孔介质沿孔隙通道呈层状流动时,遵循直线渗滤定律,法国人享利 ·
达西 （ 1856） 首先建立了这一定律,其简单表达式如下：
式中比例系数 K为渗透率； Q为液体的体积流量； ΔР为岩样两端的压差； μ 为液体的粘度； F和 L分别为岩样的横截面积和长度 。 因此有：
对于 气体 而言,由于气体的体积流量随温度和压力的变化而变化 。 因此
,用达西公式计算气测渗透率时要作适当的变换 。 若假定气体是在恒温情况下通过岩样的,则岩石气测渗透率的表达式为：
式中,P1为岩样进口处压力； P2为岩样出口处压力； Q2为通过岩样后,
在出口压力 （ P2） 下,气体的体积流量； μg为气体的粘度； F和 L分别为岩样的横截面积和长度 。
在法定计量 (SI)单位中，渗透率的单位为二次方微米 (μm2)。 按照 K=Q·μ·L/F·ΔP定义,Q（ 流量）
=1m3/s,μ（ 粘度） =1Pa·S,L（ 长度） =1m,F（ 截面积） =1m2,ΔP（ 压力差） =1Pa时，
K=1m2=1012μm2。 在标准制（ C·G·S） 单位中，渗透率的单位是达西（ D）,并规定：粘度为 1厘泊的均质液体，在压力差为 1个大气压下，通过横截面积为 1
平方厘米，长度为 1厘米的孔隙介质，液体流量为 1立方厘米 /秒时，这种孔隙介质的渗透率就是 1达西
（ D）。 由于用达西作为含油气层岩石渗透率的单位有时太大，故一般取其千分之一作单位，称为毫达西
（ MD）。
按上述规定,1达西（ D） =0.987μm2；
1毫达西（ MD） =0.987× 10-3μm2。
从理论上讲,岩石的绝对渗透率只反映岩石本身的特性,而与测定所用流体性质及测定条件无关
。 但在实际测定工作中,人们发现 同一岩样,同一种气体,在不同的平均压力下,所测得的绝对渗透率是不同的 。 低平均压力下测得的渗透率较高,高平均压力下测得的渗透率较低 。 同一岩样在相同的平均压力下,用不同气体测得的绝对渗透率也是不同的 。 通常密度大的气体测得的渗透率值偏低；以液体为介质测得的渗透率总是低于用气体测得的渗透率 （ 据戴启德等,1996） 。 由于目前主要用空气或氦气测定岩石的绝对渗透率,故又称气体渗透率
。
储集层的渗透率无论在 垂向上 或 横向 上都有很大的差别,一般变化在 0.001-1μm2之间,最高可达几个 μm2。 Калинко（ 1983） 按渗透率大小将储集层分为 7级 （ 表 ） 。 对石油和天然气储集层评价的标准是不一样的 。
级别 渗透率
10-3μm2
评价油层 气层
1
2
3
4
5
6
7
>1000
1000－ 500
500－ 100
100－ 10
10－ 1
1－ 0.1
<0.1
极好好中等较差差－可能不渗透常规储层低渗透储层致密储层储集层渗透率分级有效渗透率和相对渗透率以上我们讨论了岩石孔隙中只有单相流体充满时岩石的渗透率的情况 。 但在自然界,储集层孔隙中的流体往往不是呈单相的,而是两相 （ 油 -
气 ）,油 -水,气 -水,甚至三相 （ 油 -气 -水 ） 同时存在 。 各相流体之间存在着互相干扰和影响,
因而岩石对其中每一相流体的渗流作用,与单相流体饱和时的渗流作用有很大区别 。 为此,又提出了有效渗透率和相对渗透率的概念 。
有效渗透率 又称相渗透率,是指储集层中有多相流体共存时,岩石对其中每一单相流体的渗透率 。 分别用 Ko,Kg,Kw表示油,气,水的有效渗透率 。
相对渗透率 是指岩石中多相流体共存时,岩石对某一相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率之比值 。
通常用 Ko/K,Kg/K,Kw/K分别表示油,气,水相的相对渗透率 。
由于岩石中有多相流体渗流时,必然会相互影响和干扰,因此,岩石的有效渗透率总是小于绝对渗透率 。 故其相对渗透率总是变化在 0-1之间 。
有效渗透率和相对渗透率不仅与岩石的结构有关,而且还与流体的性质和饱和度有密切关系 。 一般地说,
每一相流体发生渗流时都有一个临界饱和度值,当其饱和度低于其临界饱和度时,不发生渗流,有效渗透率和相对渗透率为零；当其饱和度达到临界值时,才能渗流,而且随着饱和度的增加,其有效渗透率和相对渗透率也增加,直到全部被它饱和时,其有效渗透率等于绝对渗透率,相对渗透率等于 1为止 。
右图 是在实验室里用松散砂子测得的油,气,
水的相对渗透率与它们的饱和度的关系曲线 。 图中表明某一单相流体的有效渗透率和相对渗透率与其饱和度 （ 某一单相流体体积与岩石孔隙体积之比值
） 成 正相关 关系 。 随着该相流体饱和度的增加,其有效渗透率和相对渗透率均增加,直到全部被某一单相流体所饱和,其有效渗透率等于绝对渗透率,
相对渗透率等于 1为止 。
图油气饱和度与油气饱和度与相对渗透率的关系曲线气 油相对渗透率
Kg/K
Ko/K
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
含油饱和度 %
油水油水饱和度与相对渗透率的关系曲线相对渗透率
Ko/K Kw/K
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
10 20 30 40 50 60 70 80 10090
含水饱和度 %
孔隙度与渗透率的关系储集层的孔隙度与渗透率之间通常没有严格的函数关系,因为影响它们的因素很多 。 岩石的渗透率除受孔隙度的影响外,还受孔道截面大小,形状,连通性以及流体性能的影响 。 例如,粘土岩的绝对孔隙度可以很大
（ 30-40%）,但其渗透率却可以很低；裂缝发育的致密灰岩虽然其绝对孔隙度较低,但它却可以有很高的渗透率,以致常成为高产油气层 。
尽管岩石的孔隙度和渗透率之间没有严格的函数关系,但它们之间还是有一定的内在联系,因为 岩石的孔隙度和渗透率一般皆取决于岩石本身的结构与组成 。 凡具有渗透性的岩石均具有一定的孔隙度 。 大量实际资料也表明：岩石的孔隙度与渗透率之间有一定的相关关系
（ 图 ）,特别是有效孔隙度与渗透率的关系更为密切 。
0.1
0.5
1
1
0.5
0.1
0.01
0.05
10
100
1000
5
5
50
500
孔隙度与渗透率关系曲线
（据 Fijchtbauer,1967,转引自潘钟祥,1986）
φ(%)
50
5000
500
100
1000
10000
0 5 10 15 20 25 30 0 5 15 2510 20 30
上石炭统砂岩道格统 β砂岩
10
10
100
1000
1
0.01
0.1
0.05
5
0.5
0.5
5
0.1
1
对于 碎屑岩 储层，一般是有效孔隙度越大，其渗透率越高，渗透率随有效孔隙度的增加而有规律地增加，大多可以用指数形式表示。对于 碳酸盐岩 来说，特别是裂缝性灰岩其孔隙度与渗透率之间的关系很不明显，在使用碳酸盐岩的孔 -渗关系时
，必须十分慎重。
总之,孔隙性和渗透性是储集层的两大基本特性 。也是决定储集层储集性能好坏的两个基本因素，它们都与岩石的孔隙结构有关。
无论在二次运移过程中石油驱替岩石中的水
,还是在开采过程中石油从孔隙介质中被驱替出来,其渗流均受到流体通道中断面最小的部分 （
即喉道 ） 所控制 。 显然,喉道的大小和分布,以及它们的几何形态是影响储集岩的储集能力和渗透特征的主要因素 。 孔隙结构实质上是岩石的微观物理性质 。 它能较深入而细致地揭示岩石的储渗特征 。 确定喉道的大小和分布是研究岩石孔隙结构的中心问题 。
测定岩石孔隙结构的方法很多,有压汞法,
孔隙铸体法,半渗透隔板法,离心机法,蒸气压力法等等 。 目前我国主要采用压汞法,并取得了较好的效果 。
由于岩石的孔喉细小,当两种或两种以上互不相溶的流体同处于岩石孔隙系统中或通过岩石孔隙系统渗流时,必然会发生毛细管现象,产生一个指向非润湿相流体内部的毛细管压力,毛细管压力 （ Pc） 的大小与毛细管 （ 喉道 ） 半径 （ rc）,界面张力 （ δ ） 和润湿角 （ θ ） 有关,简单的数学表达式如下：
Pc=2δ cosθ /rc
压汞法就是根据这种毛细管现象的原理设计的 。
在不同的压力下,把非润湿相的汞压入岩石孔隙系统中,根据所加压力 （ 相当于毛细管压力 ） 与注入岩石的汞量,绘出压力与汞饱和度关系曲线,这种曲线称为毛细管压力曲线或压汞曲线 。 再按上述公式可计算岩石孔喉等效半径,结合事先测得的岩石总孔隙度资料,就可作出孔喉等效半径分布图 。
运用这两张图可对岩石的孔隙结构进行分类评价 。
定量描述孔隙结构的参数有以下几个：
（ 1） 排驱 （ 替 ） 压力 （
Pd）,是指压汞实验中汞开始大量注入岩样的压力 。 换言之,是非润湿相开始注入岩样中最大的连通喉道的毛细管压力 。 在毛细管压力曲线上压力最小的拐点 （ 图中 A
） 所对应的压力即为排驱压力 。 岩石排驱压力越小,说明大孔喉越多,孔隙结构越好；反之,孔隙结构就越差
。
（ 2） 孔喉半径集中范围与百分含量,利用孔隙等效半径分布图,可选取孔喉半径集中范围,计算出它的百分含量 。 在毛细管压力曲线上,曲线平坦段位置越低,说明集中的孔喉越粗；平坦段越长,
说明集中的孔喉的百分含量越大 。 孔喉半径的集中范围与百分含量反映了孔喉半径的粗细程度和分选性 。 孔喉越粗,分选性越好,其孔隙结构越好 。
（ 3） 饱和度中值压力 （ Pc50）,是指非润湿相饱和度为 50%时对应的毛细管压力 。 与 （ Pc50） 相对应的喉道半径,称为饱和度中值喉道半径 （ r50）,
简称中值半径 。 Pc50越低,r50越大,则岩石孔隙结构越好；反之,则越差 。 当岩样喉道半径接近正态分布时,r50可粗略地视为平均喉道半径 。
（ 4）最小非饱和孔隙体积百分数（ Smin%）,
当注入汞的压力达到仪器的最高压力时
，仍没 有被汞侵入的孔隙体积百分数，称为最小非饱和孔隙体积百分数。这个值与仪器的最高压力，岩石的润湿性、岩石颗粒大小、均一程度、胶结类型、孔隙度和渗透率等都有密切关系，它不总是代表束缚水饱和度。在不同条件下,Smin%的测试值可在 0-100%之间变化
。为了便于对比,一般将小于 0.04μ m的孔隙都称为束缚孔隙,束缚孔隙一般为水所占据。
束缚孔隙含量愈大，储集层的渗流性能就越差
。
由上述可知,岩石的排驱 （ 替
） 压力越低,孔喉半径越大,分选性越好,束缚水孔隙度越低,则说明岩石的孔隙结构好,有利于油气的储存和渗滤 ；反之,孔隙结构则差,不利于油气渗滤 。
4.2.4储集层的非均质性储层非均质性是指储层的基本性质,包括岩性,
物性,电性,含油气性以及微观孔隙结构等特征在三维空间上分布的不均一性 （ 戴启德等,1995） 。 无论是碎屑岩储层还是碳酸盐岩储层,其非均质性都是普遍存在的 。 研究储层非均质性,实际上就是要研究储层的各向异性,定性定量地描述储层特征及其空间变化规律,为油藏模拟研究提供精确的地质模型 。 储层非均质性的研究对油气田勘探和开发具有指导作用,
尤其是对弄清油气水的运动规律,提高油田采收率有重要的意义 。
不同学者由于研究目的不同,对储层非均质性的规模和内容的研究也不相同 。 因而对其分类方案也就不同 。 常见的储层非均质性的分类方案有：
（ 1） 按储层非均质性的内容划分,可分为储层岩石非均质性和流体非均质性两种 。 这两者是相互联系又相互制约的
,但岩石非均质性是首要的,主导的因素 。
（ 2） 按储层非均质性的规模大小划分 。 1973年由 Pettijohn等提出了一个储层非均质性分类方案 。 这个分类方案是一个由大到小的储层非均质性类型谱系图,这个谱系图比较实用 。
（ 3） 按储层非均质性的规模及成因划分 。 在 Pettijohn等
（ 1973） 划分方案的基础上
,Weber根据储层非均质性的规模及成因划分了八种类型,① 封闭,未封闭,半封闭断层引起的非均质性 。 ②
成因单元边界引起的非均质性 。 ③ 成因单元内部渗透带的变化引起的非均质性 。 ④
成因单元内部隔层的存在引起的非均质性 。 ⑤ 层理的变化引起的非均质性 。 ⑥ 孔隙类型和孔隙间相互关系引起的微观非均质性 。 ⑦ 封闭,
开启裂缝造成的非均市 。 ⑧
原油的粘度变化和沥青垫引起的非均质性 。
（ 4） Haldorsen的分类：
在河流沉积学领域内近年出现的结构要素分析方法中所采用的界面系列分析法
,把砂体层内非均质性和平面非均质性分成若干小的级别,其中各级别间有界面分开 。 Haldorsen把与孔隙平均值有关的体积分布分成四个级别 。 即 微观非均质性
（ Microscopic即孔隙和砂颗粒规模 ） ； 宏观非均质性
（ Macroscopic,即传统的岩芯规模 ） ； 大型非均质性
（ Megascopic,即模拟模型中的大型网块 ） 和 巨型非均质性 （ Gigascopic即整个岩层或区域规模 ） 。
（ 5）裘亦楠的分类裘亦楠（ 1987,1989）把碎屑岩储层非均质性由小到大分成五级，即①微观非均质性；②基本岩性物性非均质性；③层内非均质性；④平面非均质性；⑤层间非均质性。这种分类方案与 Pettijohn等（ 1973）的分类方案类似，但是更加详细、全面和明确，适合在生产中应用。
此外,还 有 宏 观 非 均 质 性 （ Macroscopic
Heterogeneities）,中观非均质性 （ Mesoscopic
Heterogeneities） 和微观非均质性 （ Microscopic
Heterogeneities） ； 以及大型的 （ Largescal） 中等的
（ Medium Scale） 和小型的 （ Smallscale） 非均质性等分类方案 。 总之,规模大小是非均质性分类最重要的一个方面,这也是由非均质性与均质性的相对性决定的 。
定量描述储层非均质性十分重要而又很难 。 薛培华 （ 1991） 曾对河流点坝相储层的非均质性及储层模式作过详细论述 。 Scheak（ 1992） 认为直接测定孔隙形态,孔隙度和渗透率及其变化是描述碳酸盐岩储层流体流动非均质性的有效方法 。 储层非均质性的影响因素主要有沉积因素,成岩因素和构造因素等 。
储层非均质性研究的内容主要有,① 层内非均质性； ② 层间非均质性； ③ 平面非均质性和三维非均质性等 （ 据戴居德等,1996） 。
总之，储层非均质性无论对油气勘探和开发均具有十分重要的影响。我国 陆相油气砂岩储层 占有重要地位。同海相沉积的碎屑岩储层相比较，陆相河湖相沉积条件，由于盆地规模相对较小，物源区近而且多，一般不存在相对洁净的石英砂岩或长石石英砂岩,而 主要类型是岩屑长石杂砂岩或岩屑长石砂岩,并且 砂岩体的非均质性比海相砂岩要强 （胡见义等,1991）。
因此，开展储层非均质性研究，定性定量描述储层非均质性，已是摆在石油地质工作者面前十分重要的任务。
4.3储集层的类型世界上已知油气储集层的岩石类型很多,
迄今为止,在组成地壳的沉积岩,火成岩和变质岩中都发现有油气田 。 但勘探实践表明,世界上绝大多数油气藏的含油气层是 沉积岩层,
其中又以碎屑岩和碳酸盐岩最为重要,只有少数油气储集在其它岩类中 。 因此按岩石类型常将储集层分为 碎屑储集层,碳酸盐岩储集层 和其它岩类储集层 3类 。 按主要储集空间类型又可将储集层分为 孔隙型储集层,裂缝型储集层和 裂缝 -孔隙型储集层 。 按孔隙度和渗透率的大小还可划分出 常规储集层,低渗透储集层和致密储集层 等 。
4.3.1碎屑岩储集层碎屑岩储集层 是目前世界上各主要含油气区的重要储集层之一 。
许多特大油气田,例如前苏联西西伯利亚盆地的各大油田,科威特的布尔甘油田,委内瑞拉的波利瓦尔湖岸油田,美国的普鲁德霍湾油田,荷兰的格罗宁根气田等,它们的储集层都是碎屑岩储集层 。
我国的大庆,胜利,大港,克拉玛依,吐哈油田等,它们的储集层也都是碎屑岩储集层 。
(一 )碎屑岩储集层的孔隙类型碎屑岩储集层的孔隙类型,按成因可分为原生孔隙,次生孔隙和混合孔隙 （ 据戴启德等,1996） 。
1.原生孔隙原生孔隙是指在沉积时期或在成岩过程中形成的孔隙 。 原生孔隙主要是粒间孔隙 。 所谓粒间孔隙是指碎屑颗粒支撑的碎屑岩,在碎屑颗粒之间未被杂基充填,胶结物含量少而留下的原始孔隙 （ 如图 )
。 粒间孔隙在砂岩储层中最普遍,分布比较稳定 。
具粒间孔隙的砂岩储集层其孔隙度为 5%-40%,后者几乎是未固结的松散砂层
。
2.次生孔隙尽管早在 1934年,Natting就已发现砂岩中的次生孔隙,但是在相当长时间内,大多数油气地质学家仍将原生粒间孔隙作为砂岩的主要储集空间类型 。 直到 1977年 Schmidt等对砂岩的成岩过程和次生孔隙作了较全面的讨论后,情况才发生了根本的变化 。
Schmidt等参照研究程度较高的碳酸盐岩孔隙类型,结合碎屑岩的具体特点,将碎屑岩中孔隙类型分为 5种,即粒间孔隙,特大孔隙,铸模孔隙,组分内孔隙和裂缝 。
80年代中期,我国对砂岩次生孔隙的研究也有较大发展 。 如吕正谋等 （ 1985） 对东营凹陷下第三系砂岩次生孔隙作了较深入的研究,
提出了 12种识别次生孔隙的标志 。
类似的研究在我国其它油气区也已广泛开展 。
砂岩的次生孔隙主要是其非硅酸盐组分 （ 以碳酸盐矿物为主 ） 溶解的产物 。 形成这种溶解孔隙的可溶物质可呈三种结构形式：沉积的物质,自生胶结物以及自生交代产物 。 岩石组分的破裂和收缩也可使砂岩产生重要的次生孔隙,不过,
不过,通常在数量上都是居于次要地位 。 按次生孔隙的成因,我们可将其划分为五种基本类型 （ 如图 ）
3.混合孔隙指部分原生孔隙和部分次生孔隙组成的孔隙
。 例如,砂岩颗粒的边缘遭受溶蚀形成的次生孔隙与原生孔的组合；砂岩发生不完全的胶结作用
,胶结物溶解形成的次生孔隙与原生孔隙的组合；在砂岩颗粒边缘的交代物溶解形成的次生孔隙与原生孔隙的组合；在砂岩颗粒边缘被交代时,
经常与其相邻的粒内空间同时被同一种矿物所胶结,当这些自生矿物全部被溶解以后,就会形成混合孔隙 。 以上这些孔隙都是混合孔隙 。
大部分孔隙都是混合成因的,它们可以具有次生孔隙的所有结构方式 。 但混合孔隙中原生孔隙和次生孔隙的相对含量往往难于估计 。
混合孔隙结构发育示意图
(二 )影响碎屑岩储层储集物性的主要因素影响碎屑岩储层储集物性的主要因素有以下几个方面 。
1.沉积作用对储层物性的影响沉积作用对碎屑岩的 矿物成分,结构,粒度
,分选,磨圆,填集的杂基含量 等方面都起着明显的控制作用 。 而这些因素对储层物性都有不同程度的影响 。
（ 1） 碎屑岩的矿物成分碎屑岩的矿物成分以石英和长石为主,它们对储层物性的影响不同 。 一般说来,石英砂岩比长石砂岩储集物性好 。 这主要是因为,① 长石的亲水性和亲油性比石英强,当被油或水润湿时,
长石表面所形成的液体薄膜比石英表面厚,在一般情况下这些液体薄膜不能移动 。 这样,它在一定程度上减少了孔隙的流动截面积,导致渗透率变小 。 ② 长石和石英的抗风化能力不同 。 石英抗风化能力强,颗粒表面光滑,油气容易通过；长石不耐风化,颗粒表面常有次生高岭土和绢云母
,它们一方面对油气有吸附作用,另一方面吸水膨胀堵塞原来的孔隙和喉道 。 因此,长石砂岩比石英砂岩储集物性差 。
这里需要说明的是：以上所说的是在一般情况下长石碎屑对碎屑岩储层物性的影响，但切不可简单地认为凡是长石砂岩的物性都不如石英砂岩。
在实际工作中，应结合我国陆相盆地的沉积特征进行具体分析。实际上，
我国某些油田长石 -石英砂岩或长石砂岩的储集物性是相当好的，甚至比海相石英砂岩还好，这主要是因为长石未经较深的风化所致。
(2)岩石的结构碎屑岩沉积时所形成的粒间孔隙的大小,形态和发育程度主要受碎屑岩的结构 （ 粒径,分选,磨圆和填集程度等 ） 的影响 。
在假定碎屑岩的碎屑颗粒为等大球体的前提下
,那么碎屑岩的孔隙度值只和球体的排列方式有关
,而与球体的大小无关 。 其绝对孔隙度 （ Фt） 可用公式表示如下：
理想球体紧密排列的端元形式有两种 （ 如图 ）,
a表示立方体排列,堆积最疏松,孔隙度最大,其理论孔隙度为 47.6%,孔径大,渗透率也大 。 b表示菱面体排列 。 排列最紧密,孔隙度小,其理论孔隙度为 25.9%,孔径小,渗透率低 。 所以理论上的孔隙度介于 46.7%-25.9%之间 。 这种理想情况在自然界是不存在的 。 自然界的实际情况比这种理想情况要复杂得多 。
大量资料研究表明：碎屑岩储层储集物性不仅与粒径有关,而且与岩石颗粒的分选程度也有很大的关系 。
一般来说,细粒碎屑磨圆度差,呈棱角状,颗粒支撑时比较松散,它比圆度好的较粗的砂质沉积可能有更大的孔隙度 。 然而,
细粒沉积物中孔喉小,毛细管压力大
,流体渗滤的阻力大,因此细粒沉积物的渗透率比粗粒的小 。
分选系数一定时,渗透率的对数值与粒度中值成线性关系粒度中值一定时,
分选系数和渗透率的对数的关系
(3)杂基含量在与沉积作用有关的影响碎屑岩储层物性的诸因素中,最为重要的要数杂基含量 。 所谓杂基是指颗粒直径小于
0.0315mm的非化学沉淀颗粒 。 杂基含量是沉积环境能量最重要标志之一 。 一般杂基含量高的碎屑岩,分选差,平均粒径较小,喉道也小,孔隙结构复杂,储集物性差 。 因此,杂基含量是影响孔隙性,渗透性最重要的因素之一 。
2.成岩后生作用对储层物性的影响成岩后生作用对碎屑岩储层的物性影响很大
。 它可以改造碎屑岩在沉积时形成的原生孔隙,
也可以完全堵塞这些原生孔隙,或溶蚀可溶矿物而形成次生溶蚀孔隙,从而改变碎屑储集岩的储集条件 。 碎屑岩的成岩后生作用是很复杂的,在
,沉积岩石学,中有专门的章节论述,这里仅对储层物性影响较大的阐述如下：
(1)压实作用和压溶作用压实作用和压溶作用是碎屑岩储层的孔隙度和渗透率衰减的主要因素 。 所谓 压实作用 就是通过岩石的脱水脱气
,岩石孔隙度变小,变得致密 。 压实作用是通过颗粒的下沉,颗粒之间距离变小,沉积物体积收缩而进行的 。 压实作用主要发生在成岩作用的早期,3000m以上压实作用的效果和特征明显 。 从成岩作用现象上来讲,压实作用不仅可以造成泥岩和页岩岩屑等的假杂基化,火山岩岩屑等软颗粒的塑性变形,还可以造成石英和长石等刚性颗粒的破裂和粒间接触程度的提高 。
压实作用使砂岩储层的孔隙度迅速减小,但不同类型的砂岩,其孔隙度衰减的速率不同 。 如粘土杂基含量高的砂岩,其孔隙度衰减速率大,而纯净砂岩的孔隙度衰减速率小 。
压溶作用 是指发生在颗粒接触点上，
即压力传递点上有明显的溶解作用，造成颗粒间互相嵌入的凹凸接触和缝合线接触。
由于碎屑颗粒在压力作用下溶解，使得 Si、
Al,Na,K等造岩元素转入溶液，引起物质再分配，造成在低压处石英和长石颗粒的次生加大和胶结。
据费希特鲍尔对含油区砂岩的研究，
石英在 500-1000m埋深就开始次生加大，
并随着埋深的增加，次生加大的石英颗粒增多。石英次生加大对岩石孔隙度有可观的影响，有时可以占满全部孔隙。
(2)胶结作用胶结作用是砂岩中碎屑颗粒相互联接的过程 。 松散的碎屑沉积物通过胶结作用变成固结的岩石 。 胶结作用是使储层物性变差的重要因素 。
碎屑岩胶结物的成分是多种多样的,有泥质,钙质,硅质,铁质,石膏质等 。 一般说来
,泥质,钙 -泥质胶结的岩石较疏松,储油物性较好,纯钙质,硅质,硅 -铁质或铁质胶结的岩石致密,储油物性较差 。
据松辽盆地储集层钙质含量的统计资料,一般当钙质含量大于 5%时，其储油物性明显下降 。
不同的粘土矿物对岩石孔隙度和渗透率的影响也是不同的。在埋藏初期，从富含粘土质的孔隙水中可以沉淀出高岭石、绿泥石或伊利石形成碎屑颗粒周围的粘土膜，或充填孔隙。高岭石除了直接从孔隙水中沉淀外，还可以通过长石和云母的风化，形成自生高岭石,这种作用在颗粒边缘或顺着解理缝首先发生。
在酸性孔隙水中长石更易高岭石化。这种自生的粘土矿物填塞孔隙，降低了岩石的孔隙度。由扫描电镜揭示,围绕颗粒边缘生长的伊利石是从孔隙的喉道部位向孔隙中央发展的,而高岭石往往充填在孔隙中,因此伊利石的生成对孔隙度的影响虽小，但对渗透率的影响很大，高岭石在降低岩石渗透率方面的作用比伊利石小得多。
（ 3） 溶解作用在地下深处由于孔隙水成分的改变,导致长石,火山岩屑,碳酸盐岩屑和方解石,硫酸盐等胶结物的大量溶解,形成次生溶蚀孔隙,使储层孔隙度增大 。 这种次生溶蚀孔隙对改善储层物性的重要性近来受到愈来愈多的重视 。
影响溶解作用的因素很多,如沉积时具有较粗的粒度,
孔隙 -渗透性好的碎屑岩；砂岩中含可溶性物质较多；地下水呈酸性而且具有一定流动速度等都有利于次生孔隙形成 。 其中尤以 酸性水 的形成最为重要 。 对地下酸性水的形成条件,近来提出许多新见解 。 Schmidt（ 1979） 认为,干酷根热演化早期释放出大量 CO2,是形成酸性水的重要原因,这种成油期前形成的酸性水溶蚀作用所造成的次生孔隙带特别有利于油气聚集
。 Curtis（ 1983） 则认为：有机酸和无机质反应是形成次生孔隙的理想机理 。 据研究,在 80-120℃ 时,地下水富含短链有机酸,能大大提高对高岭石的溶解度,其中二元酸 （ 如草酸 ） 含量达到一定浓度时,使铝的溶解度提高 3个数量级 。 而 Ⅲ 型干酪根热演化过程中释放出的羧基约有 40%是以草酸形式出现的
。 先于油,气 （ 热成因 ） 形成的羧基释放出有利于在相邻砂岩孔喉中清除碳酸盐,硫酸盐和硅铝酸盐的 CO2,从而提高砂岩储集性 。 此外,在较高温度下,碳酸盐矿物之间的无机反应,
亦能生成 CO2； 硫酸盐在脱硫菌和有机质参与下能生成 H2S也有利于提高硫酸盐的溶解能力 。
但是必须指出，酸性水溶解的物质只有在不断被带走的条件下，才能使溶蚀作用朝有利于形成次生孔隙方向发展。
否则，随着溶质增加，溶蚀作用就会减弱，在达到过饱和时还可以再沉淀，堵塞孔隙。
(三 )碎屑岩储集层的成因类型及分布碎屑岩储集层的主体是 砂岩体,要研究碎屑岩储集层就必须从砂岩体着手 。 所谓 砂岩体是指在某一沉积环境下形成,具有一定形态,岩性和分布特征,并以砂质岩为主的沉积岩体 。 砂岩体的分布及特征受沉积环境的控制 。 近年来,国内外对不同成因类型的砂岩体进行了大量的研究工作,发现除冰川堆积的砂砾岩体尚未见到油气外,其它类型的砂岩体都已见到数量不等的石油和天然气
。 其中以海岸带附近的各种类型砂岩体与油气的关系最为密切 。 下面仅就与油气关系较为密切的砂岩体简述如下：
1.冲积扇砂砾岩体冲积扇 是指在干旱,半干旱气候地区,山间河流携带大量碎屑物质进入平原,在出山口处因流速变小,能量降低,而使碎屑物沉积下来形成的扇形锥积体 。 冲积扇中的砂砾岩体称为冲积扇砂砾岩体 。 冲积扇在平面上的形态为扇形或圆锥形,多个扇体在平面上组合形成裙边状碎屑堆积体 。 冲积扇主要由砾,砂和泥质组成的混杂堆积,粒度粗,分选差,成分复杂,圆度不好 。 但在冲积扇的中部有储集物性较好的辫状河道砂砾岩体,邻近若有油源,油气一般可以在此聚集 。
如我国新疆准噶尔盆地西北缘的克拉玛依油田三叠系储油层就是冲积扇砂砾岩体 。
图
2.河流砂岩体在长期沉降的气候潮湿区 。 河流发育 。 由河流成因的砂岩体称为河流砂岩体 。 河流的主要类型有辫状河和曲流河,其沉积模式如图所示 。
河流砂岩体包括 砾,砂,粉砂 和 粘土 等各类碎屑沉积物，但 以砂质为主,成分复杂，分选差至中等。
河流砂岩体的 形态极不规则,多呈带状，树枝状或网状，边缘呈锯齿状。古河道砂岩体以河床中的边滩和心滩砂岩的储油物性最好。 目前世界范围内已发现了不少以古河道砂岩体为储集层的油气藏，如美国堪萨斯州的布什城油田（图）、加拿大阿尔伯达省的贝尔希油田、利比亚苏尔特盆地的 Sarir油田和我国的长庆油田等。
3.三角洲砂岩体随着油气勘探工作的深入,日益证明世界上许多大油气田与三角洲砂岩体有着密切的联系 。 如科威特的布尔甘油田
,西非尼日利亚尼日尔河三角洲发现许多大油田 （ 如图 ）,
我国的大庆长垣三角洲,东营凹陷的东辛,胜坨三角洲等 。
三角洲 是河流入海 （ 湖 ） 处,由于坡度减缓,流速突然降低,水流分散,河流所携带的砂泥在河口附近堆积下来,
形成平面上略似尖顶朝向陆地的三角形沉积体 。 根据河流,
波浪和潮汐能量的强弱,三角洲可分为 河控三角洲,浪控三角洲 和 潮控三角洲 等类型 。 大的河流三角洲规模可以很大,
面积可达几十至几万平方公里 。 三角洲可进一步划分为三角洲平原,三角洲前缘和前三角洲等亚环境 。 各个亚环境的沉积物特征是不同的 。 三角洲平原中的分流河道砂岩体,三角洲前缘的水下分流河道砂岩体,河口坝砂岩体,远砂坝砂岩体 以及 前缘席状砂体 都是常见的良好的储集层 。
4.扇三角洲砂岩体扇三角洲 是指冲积扇或辫状河直接进入水体形成的一类砂体 （ 据 Galloway,1983） 。 盖洛韦等人 （
1983） 按水体能量条件将扇三角洲分为 湖泊扇三角洲
,波浪改造的扇三角洲 和 潮汐改造的扇三角洲 。 其中湖泊扇三角洲受波浪和潮汐改造较弱,呈扇形 。
我国陆相沉积,特别是东部的断陷湖盆常常是长条状的 箕状凹陷 。 在湖盆的短轴方向上,坡度陡,物源近,很难形成源远流长的曲流河 。 辫状河直接进入浅湖形成的扇三角洲,称为辫状河三角洲 。 孙永传等曾将冲积扇进入浅湖形成的扇形碎屑岩体称为水下冲积扇 。 而纪友亮等却仍将其归属于扇三角洲 。
扇三角洲可以划分出如下微相：
扇三角洲平原与正常三角洲平原有较大的差别，实际上扇三角洲水上平原属于近山口的冲积扇环境。扇三角洲的分流河道砂体、水下分流河道砂体、河口坝砂体及前缘席状砂构成了扇三角洲的主要储集层。右图为扇三角洲体系的示意图：
5.海岸砂岩体海岸环境又称滨岸环境,它位于海水浪基面以上紧邻陆地的滨浅海地带 。 由于在地质历史中反复的海进和海退,因此,海岸沉积物是一个很宽的带 。 海岸地带由于波浪,沿岸流,潮汐以及风的作用,可以破坏附近的三角洲沉积而形成一系列海岸砂岩体,主要有海滩砂,砂坝,堤岛,风成砂丘等 。 海岸砂岩体一般呈带状或串珠状沿岸线分布,由于它们经受反复的冲洗和簸扬,一般分选好,圆度大,岩性以中细砂岩为主
,较疏松,孔隙度和渗透率都较高,有良好的储油性能,是油气聚集的良好场所 。 海岸砂岩体包括海进砂岩体和海退砂岩体 。 海退砂岩体下伏暗色海相页岩,
生油条件好；而海进砂岩体下伏三角洲平原或其它海岸沉积物,生油条件差,故目前世界上发现的海岸砂岩体油气田多属海退型砂岩体 。 如美国堪萨斯州格林乌德县契洛鞋带状油田就是一例 （ 如图 ） 。
美国堪萨斯州格林乌德县契洛期鞋带状油田平面图图中 1mm=1609m
（据 Cadman,1927，
转引自潘钟祥，
1986）
6.湖泊砂岩体湖泊是陆地上水流汇集的地方,由于它距物源近,大量碎屑物质在湖泊中堆积,使湖泊砂岩体很发育 。 湖泊的水动力条件和沉积过程与开阔的浅海相似,同样有波浪和沿岸流作用 。 在湖浪,湖岸流以及河流的地质作用下,湖泊砂岩体的类型是多种多样的,包括洪积成因的湖边扇砂砾岩体,湖成三角洲砂岩体,滨浅湖的湖滩砂岩体,水下隆起上的浅滩砂岩体,深湖的湖底扇砂岩体等 。 其中以滨浅湖的湖滩砂岩体和湖成三角洲砂岩体最为发育,储集物性亦好,可作为良好的储集层 。 我国大部分油气田成生在陆相沉积盆地之中,湖泊砂岩体就成为主要的储集层 。 例如大庆油田的主要产层属于下白垩统湖成三角洲砂岩复合体 。 大港部分油田的产层属于下第三系滨浅湖滩砂岩体 （ 沿岸砂坝 ） 。 下辽河盆地和泌阳盆地的部分油田的产层属于下第三系湖底扇砂岩体 。
7.浊积砂岩体浊积砂岩体是由于 地震,海啸 等因素的影响,把河流携带至海岸带堆积的大量未固化的沉积物,以 悬浮的高密度底流的方式 沿海底峡谷搬运至深海堆积而成的砂岩体 。 这种高密度流称之为浊流 。 由浊流形成的砂岩体称为浊积砂岩体 。 它的平面形态经常是扇形,又称海底扇或深海扇 。
浊流也经常在湖泊中发生,它所形成的扇形砂岩体称湖底扇 。
图活克（ 1978）
所建立的海底扇相模式浊积砂岩体由根部至前缘，由下部至上部沉积物一般由粗变细，分选由差变好,扇体的扇中部分一般有分选较好的砂质沉积，
可构成良好的储集层。 由于浊积砂岩体发育在深水泥岩之中，这些泥岩既可作为生油岩又可作为封闭层，因此，浊积砂岩体不仅含油气丰实，而且也是地层、岩性油气藏发育的有利地区。如北海地区的米勒（ Miller）
油田和阿尔巴（ Alba） 油田，以及美国加利福尼亚州文图拉盆地的第三系油田和洛杉矶盆地的威明顿（ Wilnington） 油田等，后者的石油可采储量达 7.84× 1010m3。
天然气与石油相比,产出的环境有较为明显的差别 。 据 B.C.В ы ше м н р с к н й （ 1980） 的统计 表明,世界石油主要分布在海相地层中,在陆相地层中仅占次要地位；而 天然气在陆相地层中占有相当大的比例 。 这一点对我国陆相盆地天然气的勘探有重要的指导意义 。 其次,由于天然气的分子直径小和易于渗流,因此在储集物性较差的储集层中聚集的天然气也有开采价值 。 据美国的统计资料
,1979年美国探明的天然气储量为 5.494× 1012m3
,其中约有 1.426× 1012m3（ 约占总量 1/4） 来自孔隙度为 5-15%的储集层 。 可见 低孔低渗的砂岩体中可能拥有巨大的天然气潜量 。 它是我们现在乃至今后低孔渗储层油气勘探开发的物质基础 。 （ 表 ）
4.3.2碳酸盐岩储集层碳酸盐岩储集层是另一类重要的油气储集层 。 碳酸盐岩储层中的油气储量占世界油气总储量的一半,
产量已达到总产量的 60%以上 。 碳酸盐岩油气田一般比砂岩油气田储量大,单井产量高 。 据世界上 198个大油田统计表明,碳酸盐岩大油田平均可采储量为
5.6× 108吨,砂岩大油田的平均可采储量为 2.9× 108吨
。 另外,世界上共有 9口日产量曾达万吨以上的高产井
,其中有 8口属碳酸盐岩储集层 。 如墨西哥黄金巷油区的塞罗阿苏耳 -4井,储集层为中白垩统的礁灰岩,最高日产量曾达 37140吨 。 波斯湾盆地是世界碳酸盐岩油气田分布最集中的地区,其中 沙特阿拉泊的加瓦尔油田是世界特大型的碳酸盐岩油田,其可采储量高达 107亿吨,也是目前世界上可采储量最大的油田 。
我国碳酸盐岩地层分布极为广泛，
层位多,厚度大,油气显示丰富,并已找到了工业性的油气藏。
川南 在碳酸盐岩地层中采气已有二千多年的历史。 80年代中期 华北任丘古潜山（碳酸盐岩）油田 的发现，
为在我国寻找碳酸盐岩油气田打开了新局面。为了加快我国油气勘探的步伐，不断增加后备储量，加强碳酸盐岩油气储集层的研究，具有十分重要的意义。
(一 )碳酸盐岩储集层的储集空间碳酸盐岩储集层的主要岩石类型包括 石灰岩,白云岩,粒屑灰岩,礁灰岩 等,
其储集空间通常包括 孔隙,溶洞 和 裂缝 三类 。 一般说来,孔隙和溶洞是主要的储集空间,裂缝是主要的渗滤通道,也是储集空间 。
碳酸盐岩储集层的储集空间碳酸盐岩储集空间的形成过程是一个 复杂而长期 的过程，它贯穿在整个沉积过程及其以后的各个地质历史时期。它除了受沉积环境的控制外，
地下热动力场、地下或地表水化学场、构造应力场等因素均对它们的形成和发展有巨大的影响。
由于碳酸盐岩的特殊性（易溶性和不稳定性），
使碳酸盐岩储集空间的演化相当复杂，孔隙类型多、变化快，往往在同一储集层内存在着多种类型的孔隙，各种孔隙又往往经受几种因素的作用和改造。因此，对碳酸盐岩储集空间分类时，既要考虑它的原始成因，又要考虑它在整个地质历史过程中的改造和变化。关于碳酸盐岩孔隙类型的划分方案较多。
碳酸盐岩孔隙类型
Choquette和 Pray（ 1970）
根据受组构控制与不受组构控制两项关系，将碳酸盐岩孔隙划分为三大类型 16种孔隙（图），
其中有几种为常见类型，
其它则为比较特殊的类型。本书将根据碳酸盐岩孔隙的形成时间及成因，将其分为原生孔隙和次生孔隙两大类来进行论述。
1.原生孔隙碳酸盐岩的原生孔隙主要是指 在沉积时期形成的与岩石组构有关的孔隙 。 它们在成岩期可以发生一些变化 。 原生孔隙包括粒间孔隙,粒内孔隙,生物骨架孔隙,生物体腔孔隙,遮蔽孔隙,鸟眼孔隙和生物潜穴等 。
粒间孔隙,指粒屑碳酸盐岩粒屑之间未被基质填积和胶结物充填的原始孔隙空间 。 粒间孔隙只有在粒屑含量很高 （ 一般应大于 50%） 形成颗粒支撑格架时才能出现 。 粒间孔隙的发育程度与粒屑的含量,大小,形状,分选程度以及粒屑的堆积方式,
胶结物含量等因素密切相关,而它能否得以保存还取决于沉积后的地质历史时期淀晶方解石或其它可溶矿物的充填程度 。 粒间孔隙是碳酸盐岩储集层的主要孔隙类型之一 。 世界上相当多的碳酸盐岩储集层发育此类孔隙 。
粒内孔隙,指组成碳酸盐岩的各种颗粒内部的孔隙,如骨屑,团块,内碎屑,鲕粒等颗粒内部的孔隙 。 这类孔隙有原生的,也有次生的 。
生物骨架孔隙,它是由原地固着向上生长的造礁生物 （ 珊瑚,海绵,层孔虫,苔藓虫和藻类
） 群体骨架间的孔隙 。 这类岩石具有很高的孔隙度和渗透率 。 它是碳酸盐岩的主要孔隙类型之一
。 具生物骨架孔隙的生物礁储集层往往和具粒间孔隙的生物碎屑灰岩储集层相伴生 。
生物体腔孔隙,它是指生物死亡后生物壳体内的软体腐烂分解,体腔内未被灰泥等充填或部分充填而保留下来的空间 。 具此类孔隙的岩石绝对孔隙度大,有效孔隙度不大,因此,由它单独构成储集层的储集空间少见,多半和粒间孔隙相伴生 。
此外,遮蔽孔隙,鸟眼孔隙 和 生物潜穴 一般作为储集空间意义不大 。
2.次生孔隙碳酸盐岩的次生孔隙是指在沉积期后发生的,受成岩后生作用控制的孔隙,它包括 晶间孔隙 和 溶孔,溶洞 。 次生孔隙是碳酸盐岩储层重要的储集空间 。
晶间孔隙,它是指碳酸盐矿物晶体之间的孔隙 。 一般呈棱角状,其孔隙大小除与晶粒大小及其均匀性有关外,还受排列方式的影响 。
一般以粉晶,细晶,排列又不均匀者孔隙较发育,如砂糖状白云岩具良好的晶间孔隙 。 晶间孔隙主要是白云石化作用,重结晶作用的结果而形成的,尤以白云石化作用形成的晶间孔隙最为重要,
类型之一 。
溶蚀孔隙,溶蚀孔隙简称溶孔,是指碳酸盐矿物或伴生的其它易溶矿物被水溶解后形成的孔隙 。 溶解作用在沉积过程中就开始了,它可以一直延续到成岩以后,
直到表生作用阶段 。 一般说来,在近岸浅水地带沉积物暴露水面时或在不整合面下的岩溶带溶蚀作用最为活跃,溶蚀孔隙发育 。
溶蚀孔隙是碳酸盐岩储集层的主要孔隙类型之一,它包括下面几种主要类型 。
（ 1） 粒内溶孔和溶模孔,粒内溶孔是指由于选择性溶解作用的结果,各种颗粒内部部分被溶解所形成的孔隙,如鲕内溶孔,介内溶孔等 。 当溶解作用继续进行,把颗粒全部溶蚀,并形成与颗粒形态,大小完全相似的孔隙,则称溶模孔,如鲕模孔 （ 又称负鲕 ）,介模孔,晶体溶模孔等 。
（ 2） 粒间溶孔,粒间溶孔是指溶蚀颗粒之间的灰泥基质或胶结物而形成的孔隙,其溶蚀范围可以部分涉及周围的颗粒 。 淋滤粒间灰泥是粒间溶孔常见的一种类型 。 它往往有较好的孔隙度和渗透率,构成良好的油气储集空间 。
（ 3）晶间溶孔,指选择性溶蚀矿物晶体之间的物质所形成的孔隙。它主要发育在白云岩中，选择白云岩晶体间的方解石进行溶蚀。溶孔呈港湾状，大小较均匀，常称,针孔,。
（ 4）其它溶孔和溶洞,上述三类溶蚀孔隙是和岩石的组构有关，是选择性溶解作用形成的溶孔
。此外，还有和岩石组构无关的溶孔，这类溶孔呈不规则的等轴状。溶洞和溶孔之间没有严格的区别，一般孔径大于 5mm或 1cm者称溶洞，小于此者称溶孔。溶洞多半发育在厚层质纯的石灰岩和白云岩中。古岩溶分布的地区和层段可作为良好的储集层。川东南的高产井约 80%与古岩溶有关
。
3.裂缝 （ 陡构造及碳酸盐岩裂缝 ）
碳酸盐岩性脆,易破裂,裂缝发育是一种常见的地质现象 。 碳酸盐岩储层中的裂缝既是储集空间,又是重要的渗滤通道 。 世界上主要的碳酸盐岩产油气层均与裂缝的发育有着密切的关系 。 碳酸盐岩中裂缝的类型很多,按成因可分为,构造裂缝 和 非构造裂缝 两大类 。 非构造裂缝又可分为 成岩裂缝,风化裂缝和 压溶裂缝 三类 。
构造裂缝系指在构造应力作用下,构造应力超过岩石的弹性限度,岩石发生破裂而形成的裂缝 。 它的特点是 边缘平直,延伸远,成组出现,具有明显的方向性 。
在漫长的地质历史中,岩层往往经受多次构造运动的影响,形成了复杂的裂隙系统,它构成了碳酸盐岩裂缝性储集层的 主要储集空间 和 油气运移的主要通道 。 构造裂缝往往发育在一定的岩层中,它的发育程度与岩性密切相关,岩性越脆越易产生裂缝 。 因此,
一般说来,构造裂缝在白云岩中最发育,石灰岩中次之,泥灰岩中最差 。 构造裂缝又往往发育在一定的构造部位上,它和岩石所承受的构造应力的强度和自身的形变有关 。 背斜构造的顶部,轴部以及箱状背斜的肩部裂缝最发育,背斜倾没端次之 。 此外 断层附近及其消失部位 也是构造裂缝发育的有利部位 。
成岩裂缝它是指沉积物在石化过程中被压实,失水收缩或重结晶等情况下形成的一些裂缝 。 裂缝一般受层理限制,不穿层,多数平行层面,裂缝面弯曲,形状不规则,有时有分枝现象 。
风化裂缝又称溶蚀裂缝,它是指古风化壳由于地表水淋滤和地下水渗滤溶蚀所形成或所改造的裂缝,此类裂缝大小不均,形态奇特,缝隙边缘具有明显的氧化晕圈 。 这类裂缝发育深度视潜水面的深度而异 。
由于淋滤和溶蚀作用形成的裂缝网对液体流动不会产生什么阻力,因此,具风化裂缝的岩层渗嘎时周围致密岩层要高得多 。
压溶裂缝成分不太均匀的碳酸盐岩,在上覆地层静压力作用下,富含二氧化碳的地下水沿裂缝或层理流动,发生选择性溶解而形成,常见的是缝合线 。 缝合线中常残留有许多泥质和沥青,其作为油气储集空间意义不大,但对油气的渗滤有一定的作用 。
（ 二 ） 影响碳酸盐岩储集层物性的主要因素
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 。 碳酸盐岩原生孔隙的类型虽然多种多样,但主要的是粒间孔隙和生物骨架孔隙 。 这类孔隙的发育程度主要取决于粒屑的大小,分选程度,胶结物含量以及造礁生物的繁殖情况 。 因此,水动力能量较强的或有利于造礁生物繁殖的沉积环境常常是原生孔隙型碳酸盐岩储集层的分布地带 。 一般包括台地前缘斜坡相,生物礁相,
浅滩相和潮坪等 。 在水动力能量低的环境里形成微晶或隐晶石灰岩,由于晶间孔隙微小,加上生物体少,不能产生较多的有机酸和 CO2,因此不仅在沉积时期,就是在成岩阶段要形成较多的次生溶孔也是比较困难的 。。
2.成岩后生作用碳酸盐岩的孔隙在它形成的地质历史过程中是 不断变化 的 。 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 。
碳酸盐岩的成岩后生作用有些有利于储层物性的改善,而有些则使储层物性变差 。 因此,研究成岩后生作用对孔隙的影响是很重要的 。 碳酸盐岩的成岩后生作用主要有 压实及压溶作用
,胶结作用,重结晶作用,白云石化作用,溶解作用,方解石化作用,硅化作用,硫酸盐化作用 等 。 现择其对储层储集物性有重要影响的作用简述如下：
（ 1）溶蚀作用,碳酸盐岩孔隙的形成和发育情况与地下水的溶解作用和淋滤作用关系密切，这是由碳酸盐岩的 易溶性 所决定的。地下水因溶解带走了易溶矿物是造成溶蚀孔隙、孔洞的原因，也是溶蚀裂缝扩大的原因。在漫长的地质年代里，碳酸盐岩的溶解是很可观的。巨大的岩溶洞穴、
地下暗河等是碳酸盐岩发育区常见的景观。
碳酸盐岩结晶矿物的溶解度决定于它们本身的性质、地下水的溶解能力以及热动力条件。
岩石的矿物成分不同其溶解度也不同 。 已有资料表明,方解石和白云石的溶解度决定于水中 CO2的含量,
地下水的温度 和 硫酸钙的含量 等 。
随着水中 CO2含量的增加,方解石和白云石的溶解度增大,且当水中 CO2含量高时,方解石的溶解度比白云石高；相反,当水中 CO2含量低时,白云石的溶解度比方解石高 （ 图中 B） 。 一般在 CO2含量较高的水中,
在低温条件下 （ 小于 0℃ ） 方解石的溶解度比白云石的溶解度大约高 0.5倍 。 随着温度上升,这个差值变小,
当温度为 55℃ 时白云石的溶解度和方解石相等 。 温度进一步升高,白云石的溶解度反比方解石高 （ 图中 A）
。 水中硫酸钙含量对方解石和白云石溶解度影响问题还没有彻底弄清楚 。 一般说来,白云石的溶解度与硫酸钙含量增加关系不大,而方解石的溶解度明显随之下降 （ 图中 C） 。
在不同因素影响下方解石和白云石溶解度的变化示意图
（转引自潘钟祥,1986）
A-温度影响（ CO2压力为 9.80665× 104Pa）； B-碳酸含量的影响（温度为 250C）； C-
CaSO4的影响（ CO2压力为 0.0012× 9.80665× 104Pa,温度为 250C ）
1.方解石 2.白云石结晶矿物晶粒大小 不同,它们的溶解度也不相同 。 如 2mm石膏微粒比 0.3mm的石膏微粒的溶解度低 20%,碳酸盐矿物也是如此 。 因此,
小颗粒的溶解有利于大颗粒的生长 。
此外,碳酸盐岩中所含不溶矿物杂质 对溶解过程也有很大的影响,当碳酸盐岩中存在泥质,硅质或有机物等杂质时会阻碍溶解过程进行 。 如我国四川乐山震旦亚界白云岩,岩石不溶残余物含量小于 1%者,孔洞发育；当不溶残余物含量大于 10%时,很少发育大溶洞 。
碳酸盐岩的溶蚀孔洞一般均发育在岩溶带 。岩溶带的发育状况与气候条件、地下水的活动情况有密切的关系。一般温暖潮湿气候区，地下水活动强烈，溶蚀作用也相当活跃。在碳酸盐岩发育区，地下水的活动有明显的垂直分带性。 接近地表部分（饱气带）,
水流方向近于垂直，以淋滤为主，水流速度快，对岩石的溶蚀作用差，仅发育一些垂向溶缝。该带之下为潜水面季节变化带,此带中的地下水时而垂向淋滤，
时而水平流动，可出现垂直和水平两类溶洞。再往下为 潜流带（饱水带）,地下水作水平流动，流速慢，
对岩石溶蚀时间长，溶蚀孔洞发育。因此,溶蚀孔洞最发育的地带是风化壳以下潜水面附近的岩溶带 。我们知道,由于构造运动发展的不均衡性，在一个古风化壳面以下往往可以见到多层岩溶发育带。我国华北地区下古生界碳酸盐岩地层在奥陶系沉积以后，整体上升，经过长期的沉积间断，古岩溶发育良好，因此，
是一个良好的储集层。
（ 2）重结晶作用,重结晶作用是指碳酸盐岩被埋藏之后，随着温度、压力的升高，岩石矿物成分不变，而矿物晶体大小、形状和方位发生了变化的作用。这种作用使致密、细粒结构的岩石变为粗粒结构的、疏松、多晶间孔隙的岩石。粗粒结构的岩石强度降低，易产生裂缝。
这样，有利于地下水渗滤，为溶蚀孔隙的发育创造条件。我国四川侏罗系大安寨介壳灰岩产油气层，其孔隙发育程度随重结晶作用的增强而变好。当碳酸盐岩中存在泥质、有机质、硅质、硫酸盐等杂质时，它们会降低碳酸盐岩重结晶的速度，又往往填塞在各种孔隙空间，对碳酸盐岩的储油物性产生不利的影响。
（ 3） 白云石化作用,白云石化作用是指白云石取代方解石,
硬石膏和其它矿物的作用 。 白云石化作用一般可分为二类,一类发生在沉积物中的 准同生期白云石化作用 ；另一类发生在岩石中的 成岩后生期白云石化作用 。 白云石化作用对碳酸盐岩孔隙度的影响问题,至今仍是一个未解决的争论问题 。 以前一种比较流行的看法是白云石化作用总是引起孔隙度的增加,这是根据 1837年包蒙所提出的白云石分子交代石灰岩中方解石分子的分子对等假说,其反应式是：
2CaCO3+Mg++=CaMg(CO3)2+Ca++
此时体积缩小 12.5%,这样就形成孔隙极为发育的白云岩 。 这种观点一直到现在还有人运用 。 但是,亦有许多学者反对这种观点 。 1915年伦德斯在研究岩石白云石化作用对孔隙的形成问题时,指出,（ 1） 白云石化带并不总是孔隙发育带； （ 2） 所观察到的白云岩孔隙与计算所得结果不一致； （ 3） 白云岩中的孔隙本身带有溶蚀的痕迹,而不是依靠体积缩小的方式形成孔隙 。
1953年柯尔任斯基在详细研究了各种交代作用以后指出,交代作用并不伴随体积的变化,交代作用的发育程度与孔隙溶液溶解固相物质的作用密切有关 。 存在于孔隙中的溶液含有可转变为固相的物质,但其浓度是不同的,不同的浓度就是造成致密的或多孔的交代岩石的主要原因 。 溶液过饱和时,
往往形成致密坚硬的岩石； 相反,在溶液矿化度低的情况下,岩石的孔隙就发育 。 通常在表生交代作用条件下,溶解作用大于沉淀作用；因而常形成多孔的白云岩 。 尽管意见不同,但 一般说来,白云石化对岩石孔隙度和渗透率还是起改善作用的 。
此外,还有压实及压溶作用和胶结作用等,它们对储层物性主要起破坏作用,不少研究者都曾作过研究和总结,这里不再赘述 。
3.构造因素裂缝既是碳酸盐岩储层的储集空间,更重要的是油气渗滤的重要通道 。 不同类型的裂缝其成因不同 。 根据成因可将裂缝划分为 构造裂缝 和 非构造裂缝 两大类 。 对储层物性有重要影响的主要是构造裂缝 。 构造裂缝受构造因素控制,构造因素包括 构造作用力的强弱,性质,受力次数,变形环境 和 变形阶段 等 。 一般说来,受力越强,张力越大,受力次数越多,构造裂缝越发育；反之
,则发育较差 。 同一岩石在常温常压的应力环境下裂缝发育,在高温高压环境下则发育较差 。 在一次受力变化的后期阶段,裂缝密度大,组系多；前期阶段则相应较少 。 这些条件的时空配置,
控制着构造裂缝的发育分布规律 。
(三 )碳酸盐岩储集层的沉积环境及其分布碳酸盐岩大多是在 温暖的浅水环境 下形成的,碳酸盐岩储集层的分布严格受沉积环境的控制 。 在碳酸盐岩沉积区,水动力能量较强的环境是形成碳酸盐岩储层的良好地带
。 据我国及世界上碳酸盐岩油气田的研究,
碳酸盐岩储集层主要分布在生物礁,浅滩及潮坪等沉积环境 。
1.生物礁环境世界上以生物礁为产层的油气田很多,礁块油气田一般储量大,产量高,这与生物礁储集层的储集物性有密切的关系 。 世界上共有 9口日产量曾达万吨以上的高产油井,其中以礁灰岩为产层的就占 4口 。
生物礁是与一种特殊环境生长的碳酸盐岩体
,主要出现在 滨岸 -浅水碳酸盐岩沉积环境 中 。 按照生物礁生成的位置可以把它们分为,（ 1） 岸礁
：呈曲线状,紧靠陡峭的海岸生长； （ 2） 堤礁,
又称堡礁,障壁礁,生长在平缓的滨海带,平行于岸线生长,有时可以出现几排,中间有泻湖相隔,离岸较远； （ 3） 台礁,是一些孤立的礁体,
发育在浅海碳酸盐岩台地的边缘 。
生物礁 一般是指造礁生物（如珊瑚、海绵、苔藓虫、
层孔虫、钙藻等）原地固着生长而形成明显向上凸起的、
坚固的、具有能抵抗波浪作用的块状生物岩体。 生物礁的主体 — 礁核是由造礁生物的骨架、茎状（枝状）化石遗骸障积灰泥以及蓝绿藻、红藻等生物粘结碎屑颗粒等组成。礁核内发育有大量的多种类型的孔隙，例如生物骨架孔隙、粒间孔隙、生物体腔孔隙等原生孔隙，并在原生孔隙的基础上，经淋滤溶蚀或白云石化作用而出现大量次生溶孔、溶洞和白云石化晶间孔隙，它使原生孔隙进一步扩大和连通，大大改善其储集物性。线状生物礁体向海一侧为礁前。礁前带由于受海浪的强烈冲击，
坡度陡峻，造成崩塌堆积物。礁前塌积物以砾屑灰岩、
砂屑灰岩为主，粒间孔隙十分发育。 生物礁体向陆一侧为礁后。礁后带坡度缓，常常紧邻泻湖，水动力能量弱，
堆积物大小混杂，分选差，多灰泥沉积。因此 生物礁块状岩体中孔隙主要发育在 礁核 和 礁前塌积岩 区内 。
2.浅滩沉积环境这里的浅滩是 指水动力能量较强的碳酸盐沉积环境中形成的滨岸砂滩,障壁砂滩,泻湖边缘浅滩和潮汐三角洲等环境 。 在这些环境中由于波浪和潮汐作用强烈,
堆积了圆度好分选佳的 骨屑灰岩,砂屑灰岩,鲕粒灰岩等岩石类型,其粒间孔隙极为发育,假如这些浅滩在后期暴露水面,经雨水淋滤,溶蚀又可形成大量次生溶孔
。 由于选择性溶解作用的结果,一般由文石质组成的鲕粒,软体动物碎屑,藻屑等最易溶解,可形成鲕内溶孔
,砂屑溶孔,藻屑溶孔,介屑溶孔等粒内溶孔和溶模孔
。 假如浅滩处于较封闭的盐水环境,则可因白云石化而出现晶间孔隙 。 北非利比亚北部锡尔特盆地的泽勒坦油田,第三系的伞藻 -有孔虫砂屑灰岩,属砂坝沉积,由于它们的粒间孔隙和粒内孔隙在后期经淋滤,溶蚀而扩大和沟通,使其孔隙度高达 30-50%。
3.潮坪环境这里主要是指 潮上带和潮间带之间的潮浦环境,也 即有障壁的碳酸盐海岸平均低潮线以上的向陆部分 。 这一地区的主要特点是：大洋海浪的作用不明显,主要遭受潮汐作用和大风暴的影响；蓝绿藻非常发育 （ 尤其是潮间带 ） ；粗碎屑颗粒作为滞后的残留物一般停积在潮汐沟内,在潮汐坪上以细粒沉积作用为主,经常出现团粒泥晶灰岩,叠层石灰岩 。
在干旱气候区,由于强烈的蒸发作用,潮上带就成为盐沼 （
萨勃哈 ） 环境,出现石膏,硬石膏,白云岩等蒸发岩沉积 。
这种环境中的沉积物可能遭到早期白云石化,形成微晶白云岩,出现晶间孔隙 。 如果在成岩晚期出现白云石化,则晶间孔隙可能更发育 。 其次,蓝绿藻被埋葬和腐烂可形成鸟眼孔隙 。 由于它们经常暴露地表,大气降水选择文石质的蓝绿藻纹层进行溶解,可形成窗孔状溶蚀孔隙,膏盐矿物的溶解可形成晶模孔等 。 因此,在潮坪上是形成鸟眼孔隙,窗孔状溶蚀孔隙,晶模孔和白云石晶间孔的主要场所,是世界上许多油气田的良好储集层 。 例如,美国密执安盆地泥盆系的蒸发岩中所夹白云岩层,晶间孔隙发育,为产油层 。
(三 ) 碳酸盐岩储集层与砂岩储集层的比较前者储集空间类型多,影响因素多,
次生变化大,致使 碳酸盐岩储集层比砂岩储集层具有更大的差异性,复杂性和非均质性等特点 。 现将这两类储集层的主要特征对比如下：
砂岩与碳酸盐岩储集性质比较孔隙大小 与颗粒直径和分选好坏关系较少，受次生作用影响大与颗粒直径、分选好坏等有密切关系由于经受沉积后的各种改造，溶洞、裂缝发育，变化极大虽受成岩后生变化影响，
但几乎仍为粒间孔隙最终孔隙类型原始孔隙类型 粒间孔隙较多，但其他孔隙类型也很重要几乎全为粒间孔隙一般为原始孔隙度的一半或一半以上，储层普遍为 15-30%
成岩后的孔隙度 一般只有原始孔隙度很小一部分或接近于零，储层中通常为 5-15%
沉积物中的原始孔隙度一般为 40%-70%一般为 25-40%
碳酸盐岩砂岩岩石类型特 征孔隙形状 主要取决于颗粒形态、胶结情况和溶蚀程度的大小变化极大孔隙大小、形状和分布的一致性在均匀的砂岩体内，一般有好的一致性即使在单一类型的岩体内，
变化也很大，从具有好的一致性到极不均一成岩作用的影响 由于压实作用和胶结作用，
孔隙有所减小，但溶蚀作用也会扩大孔隙影响很大，能够形成、消失甚至完全改变原有孔隙裂隙的影响 除低渗透层外，对储层性质的影响一般不重要对储层性质影响很大孔隙度与渗透率的目估情况能大体进行估量 从能大体进行目估到不能目估，而需要仪器测量岩心分析对储集层估价的作用适合作岩心分析 对非均质性很强的储层，用大直径的岩心也难于对储层进行评价孔隙度与渗透率之间的关系有一定相关关系 从有一定相关关系到不相关
（序前表）
从表中不难看出，碳酸盐岩储集层具有以下特点：
（ 1）孔隙大小、形状变化极大,从主要取决于岩石的组构要素直至完全无关。组构要素是指岩石中原生和次生的实体组分（如原生沉积颗粒和次生矿物晶体），也包括结构和较小的构造。
（ 2）孔隙成因复杂，次生孔隙占有十分重要的地位。 沉积物的收缩和膨胀作用，岩石的破裂作用
，沉积颗粒的选择性溶解和非选择性溶解、生物钻孔或有机质的分解等作用，皆可在碳酸盐岩中形成各种孔隙。
（ 3）储层非均质性极强,孔隙度与渗透率之间的关系变化极大。
4.3.3其它岩类储集层其它岩类储集层是指除碎屑岩和碳酸盐岩外的各种岩类储集层,包括岩浆岩,变质岩,
粘土岩等 。 这类储集层的岩石类型虽然很多,
但它们拥有的油气储量仅占世界油气总储量的一小部分,故其意义远不如碎屑岩和碳酸盐岩储集层 。 但随着油气勘探的深入及常规储层的不断开发,为了寻找石油和天然气的后备储量
,这类储集层的研究将会变得越来越重要 。 到目前为止,国内外已在这类储集层中获得了一定产量的油气,我国也已在火山岩,结晶基岩和粘土岩中获得了工业性油流,并具有一定的生产能力 。
(一 )火山岩储集层主要是指由火山喷发岩及火山碎屑岩形成的储集层,常见的有玄武岩,安山岩,粗面岩,流纹岩,集块岩,火山角砾岩,凝灰岩等 。 由于火山碎屑岩的成因及分布均与火山喷发密切相关,故从油气勘探的角度往往把火山喷发岩和火山碎屑岩形成的储集层统称为火山岩储集层 。
以火山碎屑岩为储集层的油气田比较常见,而以火山喷发岩为储集层的油气田为数不多 。 火山碎屑岩储集层的储集空间与碎屑岩有相似之处,孔隙类型亦比较多 。 既有粒间孔,粒内孔,晶间孔,气孔,溶蚀孔等,又有构造裂缝,节理和成岩裂缝等 。 日本新泻县上第三系发现了一系列与火山碎屑岩有关的小型油气田,它们的地层主要是一套海相暗色泥岩与火山碎屑岩,砂岩互层 。 有 11个油气田的油气储集在火山碎屑岩中,其中吉井气田的某些井日产气量可达
10× 104m3以上,一般可达 3－ 4× 104m3/d。
我国下辽河坳陷某油田,在下第三系沙河街组三段下部的火山岩中也获得了工业油流,产层岩性为凝灰岩,粗面岩,初产量可达 14吨 /日 （ 6mm油嘴 ）,酸化后可增至数十吨 /日 。 此外,在华北盆地某坳陷的兴隆台地区,在太古界花岗岩,中生界花岗角砾岩和火山喷发岩组成的风化壳中,也获得了工业油流 。
通过对火山岩储集层油气藏的勘探实践,人们逐渐认识到 火山岩储层含油气性的好坏与下列两个因素关系密切,
① 发育于生油层系之中或其邻近的火山岩储层,由于具备充足的油气源,含油气有利 。
② 火山喷发岩,火山碎屑岩储集层储集物性的好坏是决定其含油气程度的基本条件 。
(二 )结晶岩储集层结晶岩储集层 包括各种岩浆岩和变质岩类,它们都有 不同程度的结晶,故也称结晶岩系 。 这类储集层的形成与风化作用密切相关 。 在含油气盆地中,这种结晶岩系往往构成沉积盖层的基底 。 当这些结晶岩由于受到 长期而强烈的风化 时,在其表面常出现一个风化孔隙带,加之构造运动产生的裂缝,从而使岩石的孔隙性和渗透性大大增加,成为油气储集的良好场所
,因而这类储集层 多分布在基岩侵蚀面上 。
我国酒泉盆地鸭儿峡油田,其产层为志留系变质岩基底,由板岩,千枚岩及变质砂岩组成 。 据岩芯测定,基岩孔隙度小 （ <2.5%）,渗透率接近于零,但裂隙发育,平均裂缝密度 >40条 /米 。 裂隙方向性强,在构造应力较强的部位,尤其是在断裂带附近最为发育
,这些裂隙提供了油气储集空间和渗滤通道,高产井主要沿断裂分布,井间有干扰现象 。
又如美国得克萨斯洲里顿泉油田,基性岩浆岩 （ 蛇纹岩 ） 沿基底断裂带溢出,在下白垩统上部石灰岩表面形成低角度的火山锥,经风化蚀变促使孔隙和裂隙发育
,其上为上白垩统页岩和泥灰岩所覆盖,石油聚集于岩浆岩顶部的裂隙性储层中 。 石油是从上白垩统页岩和泥灰岩中运移进去的 。
此外,我国准噶尔盆地克拉玛依油田也在其基岩 -志留系,泥盆系变质岩风化裂隙带中获得了一定的产油能力 。
结晶岩类储集层的储集空间,主要是由风化作用产生的孔隙,裂隙以及构造裂缝等,风化作用的强弱取决于风化时间,岩性,气候,地形,构造,生物和地下水的活动等因素 。 故这类储集层 多发育于不整合带,在盆地边缘斜坡及盆地内古地形突起上,风化裂隙更发育些
。 同时构造条件使裂隙在区域性发育的基础上重复加强
,形成有一定方向性和连通性的裂隙密集带,提供了油气储集的良好场所 。
(三 )泥质岩类储集层泥质岩类储集层指泥岩,页岩,钙质泥岩以及砂质泥岩等因 欠压实 或 构造裂隙发育 而形成的储集层 。 过去认为这类岩石因孔隙很小,排驱压力高,而只能做为 "致密 "的盖层 。 但近年来,国内外的油气勘探实践表明：在沉积盆地的泥质类岩石中确实存在油气藏,而泥质岩本身构成了这类油气藏的储集层 。 泥质类岩石在沉积剖面中往往与碎屑岩互层,分布极为广泛,泥质岩类储集层的油气勘探具有较大的潜力,是今后油气勘探 （ 特别是天然气勘探 ） 的重要新领域和后备阵地 。
裂缝发育的泥质类岩石可成为油气储集层 。 如美国东部泥盆系页岩就是重要的储气层 。 我国许多油田也开展了泥质岩油气藏的勘探,并取得了较大的进展 。 如我国青海省柴达木盆地油泉子油田在第三系钙质泥岩中找到了工业性油流 。 江汉油田在江汉盆地王场构造潜江二段地层中找到了泥岩产油层,有的油井累计产油已达数千吨 。
近年来,胜利油田在泥质岩类储集层的勘探研究方面取得了较大的进展,发现了大量的泥质岩类储集层 。 他们将泥质岩类储集层的储集空间划分为 裂缝型,孔隙型 和 孔 -缝复合型 三种
,并提出了泥质岩类储集层所形成的五种油气藏模式 （ 如图 ）
,总结了泥质岩储集层的形成条件,即 ① 特定的岩相条件,②
压实或欠压实的成岩条件,③ 断裂或其它的动力造缝条件,是形成泥质岩类储集层的必要条件 。
总之，储集层是石油和天然气储存、聚集的场所，储集层的有无和发育程度，往往影响一个地区油气的有无及好坏，是评价一个地区、一个构造含油气性的重要条件，是油气勘探工作中的核心问题之一。 所以 在油气勘探的各个阶段，对储集层的研究，历来就是石油地质学家的一项十分重要的任务。
以上我们简要介绍了不同类型的其它岩类储集层，但应指出的是：在自然界对形成油气储集层来说，岩石类型并不是主要的,关键在于是否具有孔隙性和渗透性 。任何岩类的岩石只要具有一定的孔隙性和渗透性，都可能成为油气储集层。因此
，在油气勘探中，我们固然应该注意一些常见的已知储集层岩类，但也不能忽视一些具有孔渗性的其它岩类储集层，否则将会漏掉或推迟油气田的发现。
4.4储集层研究
4.4.1储集层研究的任务和内容储集层是地下油气储存的场所,是形成油气藏的基本要素之一 。 储集层的层位,厚度,类型,形态,分布,内部结构和储集物性的变化规律控制着地下油气藏的类型,分布和生产能力 。 因而,深入进行储集层的研究,不仅有利于寻找油气富集带,而且还可进一步预测可能出现的油气藏类型和分布情况,给油气勘探工作提供依据 。 同时储集层的研究成果,又是油气田开发和油气层改造的地质依据,所以储集层研究在油气勘探和开发工作中具有十分重要的意义 。
在油气勘探和开发工作中,对储集层的研究归纳起来主要有两方面的任务：
(1)评价储层物性,掌握其变化规律；
(2)预测储层的空间分布 。
其研究的主要内容包括：
(1)研究储集层的物性参数 （ 包括孔渗性和非均质性 ） ；
(2)研究储集层内流体的性质及其分布
,并对其含油气性进行评价；
(3)研究储集层的成因,分布,连续性及横向变化；
(4) 研究储集层的空间位置和顶底面的构造形态,为油气勘探和开发服务 。
4.4.2储集层研究的方法为了完成上述研究任务,在储集层研究工作中,人们主要采用了以下一些方法,并且这些方法是随着油气勘探开发工作的不断深入而逐步发展起来的 。
(一 ) 关于储层储集物性的研究方法
1.常规物性分析法它主要是通过对储层样品进行常规的分析,化验,获取最基本的 孔隙度,渗透率 和饱和度 等参数,通过编制储层等孔隙度图,
等渗透率图和各种影响因素变化的图件,进而达到了解储层储集物性,掌握其变化规律的目的 。
2.储层孔隙结构研究法随着油气勘探和开发工作的深入,人们日益发现简单的孔隙度,渗透率数值并不能完全反映储层物性及其中流体的渗滤特征,
特别是对碳酸盐岩储层 。 于是人们又将储层物性的研究转向孔隙结构的研究 。 研究储层孔隙结构的方法主要有：压汞法,铸体薄片法,扫描电镜法和图像分析法等 。 所有这些方法,其特点都是力图 深入探索储层孔隙结构特征,更全面地了解储层物性及其变化规律 。 应该承认,从一般的孔隙度和渗透率研究过渡到孔隙结构特征研究,是储层物性研究的一个很大的进步 。
3.当今储层物性研究的现状及发展趋势近十多年来,储集层的研究无论在理论上和方法上都有迅速发展,逐渐形成了 "油气储层地质学 "等新兴学科,
储层物性的研究也已进入了多学科,多信息,多种手段相结合,从宏观到微观,从常规到特殊,从静态到动态,从定性到定量 研究的新阶段 。 在这一阶段,储层非均质性研究,模拟地下地层条件的储层物性研究等已引起人们的高度重视,地质,地震及测井资料的综合利用,为储层物性研究提供了新的信息及技术手段,地震地层学及层序地层学的诞生,使人们在储层物性的成因预测研究方面,又向前迈进了一大步 。 尽管如此,储层物性研究无论在理论上
,还是在具体技术方法上都还有需要进一步完善的地方 。
尤其是在储层非均质性的定量描述,以及如何将储层物性与沉积条件相结合,与地震资料相结合,以达到从沉积条件,利用地震资料预测储层物性好坏及其变化规律等方面
,都是今后尚需深入研究的课题 。
(二 )关于储层分布的研究方法
1.砂岩等厚图法在油气勘探工作中,寻找新的储集层比预测已知储集层的分布范围更为困难,特别是地下一些孤立的砂岩体 。 过去对它们特别是对后者的发现往往是靠偶然的机遇 。 而对已知砂岩体分布范围的预测,过去一般是根据三种图件,即地层等厚图,砂岩等厚图和砂岩百分含量等值线图,按照它们的变化趋势来圈定储集层的分布范围 。 对于碳酸盐岩地层主要是根据次生孔隙的发育分布情况 （
因最初人们对碳酸盐岩储层原生孔隙的认识不够 ） 来预测储层的分布范围 。
2.综合岩相分析法由于上述方法主要是根据砂岩体的外部特征来进行储层分布范围的预测,这难免会带有一定的盲目性,其预测结果也往往与地下实际情况不大符合
,于是人们在实践中又逐步提出了综合岩相分析预测法 。 该方法是 从岩相分析入手,再造各种砂,砾岩体和碳酸盐岩储集层的沉积环境和古地理条件,
用以预测储集层的分布范围 。 因为 沉积环境直接控制着不同沉积物的特征,分布及发育程度,所以在油气勘探工作中,我们不但需要划分海相,陆相,
海陆过渡相等大的沉积相类型,而且还要进行详细的微相划分,再造各种砂,砾岩体和碳酸盐岩储集层的沉积环境和古地理条件,从而推测储层的成因类型,预测其变化特征及分布范围,指出有利的油气储集地带 。
对碎屑岩储层分布的研究,要详细收集 露头 和 井下岩芯的矿物成分,颜色,结构,构造,生物化石及厚度等资料,结合地震相和沉积相研究,编制地层等厚图,
砂岩等厚图,砂岩百分含量等值线图及轻,重矿物百分含量图,以及其他有关结构,构造,化石等方面的基础图件,进行综合研究 进行综合研究,分析物源方向,确定砂岩体的位置,类型及分布范围 。
对碳酸盐岩储层来说,由于其储集空间类型,成岩后生变化及其控制因素等都比碎屑岩储层复杂得多,所以,预测碳酸盐岩储层的分布,一方面同碎屑岩相似,
要收集各项资料和数据,编制各种基础图件,进行沉积环境和古地理研究,预测孔隙型碳酸盐岩储层的类型,
变化特征及分布范围； 另一方面还要加强 构造力学 和 古岩溶学 的研究,分析构造裂缝的成因类型,组系方向及发育部位,探讨古岩溶带的特征,层数,厚度及分布范围,从而预测裂隙型碳酸盐岩储层的类型,变化特征及分布范围 。
3.多信息储层分布综合预测法在现有的技术水平和资料条件下,任何单一信息的储层预测方法,由于受多种因素 （ 包括客观的和人为的 ） 干扰,必然存在较大的不确定性 。 而 多信息,多学科 和 多种手段相结合的储层综合预测方法,则可最大限度地降低这种不确定性,提高储层预测的准确性,这也是近年来国内外油气储层研究发展的新趋势 。
多信息储层综合预测的基本思路 (据孙家振等,1997） 是,"以综合分析为主导,在充分利用钻井,测井,地震和油气等资料的基础上,
强调地震与地质,构造与沉积,储层和油气预测与圈闭评价密切结合,通过数学统计分析和综合评价从而获得最终的预测结果 "。
近年来，以预测储层分布为主要目的发展起来的 层序地层学 和 高分辨率层序地层学,就是多信息储层分布综合预测方法的典型代表。
它以地层的等时对比追踪为前提，综合应用地震、钻井、测井和露头资料，力图将地层的沉积规律、分布模式与地震反射剖面和测井资料更紧密地结合起来,从而得出更精确的地层学解释和预测更小单元的储层。在预测方法上除注重速度分析外，则更加强调地震分辨率的提高和各种新技术、新方法的综合应用。实践证明：在层序地层学理论指导下，三维高分辨率地震资料的应用和准确的层位标定，可大大地提高储层预测的精度（据孙家振等,1997）。
最后还应指出的是：由于受物探资料条件（主要是分辨率和多解性）
和地下复杂地质条件的限制，目前用于储层预测的各项技术方法均存在一定程度的局限性和不确定性，迄今为止，尚没有一种十分成熟的勘探方法和技术能够准确地预测储集层的横向变化和流体性质（ Neal,1995）,所以，储集层研究仍将是今后油气勘探和开发研究工作中一个十分重要的研究课题。
4.5盖层
4.5.1盖层的概念及类型任何一个地区,要形成油气藏除储集层是必要的而外,盖层同样也是不可缺少的 。 盖层 是指位于储集层上方,能够阻止储集层中的烃类流体向上逸散的岩层 。 盖层的好坏及分布,
直接影响着油气在储集层中的聚集和保存,决定了含油气系统的有效范围
,是含油气系统的重要组成部分 。
盖层的类型因划分依据不同而有不同的分类方案 。 按照产状和作用可将盖层分为 3类 （ 据陈荣书,1994）,
（ 1） 区域盖层它是指 稳定覆盖在油气田上方的区域性非渗透岩层 。 区域盖层可以遍布凹陷或盆地的大部分地区,具有厚度大,分布面积广,横向稳定性好,具有塑性岩性等特点 。 区域盖层一般与圈闭储集层不直接接触,它的作用是将油气运移限制在一定的地层单元内,对盆地或地区的油气聚集起着十分重要的作用,在很大程度上决定着盆地的含油气丰度与油气性质 。
（ 2） 圈闭盖层它是指 直接位于圈闭储集层上面的非渗透岩层 。 它对圈闭中的油气起着直接的封盖作用 。 圈闭盖层又称局部盖层,
简称盖层 。 是本节论述的主要对象 。
（ 3） 隔层它是指 存在于圈闭内,对油气有封隔作用的非渗透岩层 。 它影响着油气藏中的油气以及压力的分布规律 。
按岩性特征盖层可分为 泥页岩类,蒸发岩类 和 致密灰岩 3种 。 常见盖层的岩石类型有 泥岩,页岩,石膏和硬石膏
,盐岩,含膏或含盐的软泥岩与泥岩,泥灰岩和泥质灰岩
,泥质细粉砂岩 以及 致密灰岩 等 。 在特殊情况下致密砂岩和粉砂岩也可作为盖层 。 但就整体而言,泥页岩和蒸发岩类盖层最为重要 。 泥,页岩盖层常与碎屑岩储集层相伴生
,盐岩,石膏等蒸发岩类盖层则多发育在碳酸盐岩剖面中
。 据克莱姆 （ H.D.Klemme,1977） 对世界上 334个大油气田的统计表明,以泥页岩类为盖层的占 65%（ 储量 ）,以蒸发岩为盖层的占 33%,盖层为致密灰岩的仅占 2%。 我国绝大多数油气田的盖层为泥页岩 。 如松辽盆地大庆油田的萨尔图
,葡萄花,高台子油层的盖层；吐 -哈盆地鄯善,温吉桑油气田的盖层都是泥页岩 。 其次是蒸发岩,如川南三叠系以碳酸盐岩为产层的气田,盖层是石膏层 。
除泥质岩和蒸发岩外，泥质粉砂岩、粉砂 -细砂岩在一定条件下也可能成为石油的盖层。因为 油气聚集的盖层可以是任意岩性的，唯一的条件是 盖层的最小排驱压力要大于下伏聚集油气柱的浮压 。 从排驱压力的观点出发，盖层和储集层之间并不存在确定的界限，只要两者的孔径存在一定的差别，足以封闭一定高度的烃柱，就可以起盖层作用。如美国阿巴拉契亚区百呎砂岩中的油气就是由渗透性差的砂岩所封闭的。我国鄂尔多斯盆地晚三叠世砂岩中的油气，也是由低孔渗性砂岩作盖层的，不过应该承认这种盖层的保护能力比其它盖层要差得多，由它们封盖的油气藏大多是小型油气藏。
此外，在极地和高寒地带形成的永冻层（气 -水合物）也是一种良好的盖层，特别是对天然气。目前在西西伯利亚已发现有由永冻层作盖层的气藏。
4.5.2盖层的封闭机理盖层问题一直是石油地质学研究的薄弱环节 。
过去曾单纯地认为盖层之所以具有封隔性,是由于盖层岩性致密,无裂缝,渗透性差所致 。 现在从盖层的微观性质研究发现：盖层能封隔油气的重要原因之一是盖层具有较高的排驱压力 。 目前已公认盖层的封闭机理有物性封闭,超压封闭及烃浓度封闭 （ 张厚福,1998）,但以物性封闭最为常见 。
1.物性封闭 （ 或毛细管压力封闭 ）
从微观上讲,盖层的物性封闭实际上是通过盖层的毛细管压力 （ 或排驱压力 ） 来封闭的 。 我们知道,地下的岩石大多是被水润湿的,作为盖层的岩石又大多是岩性致密,颗粒极细,
孔喉半径很小,渗透性很差的岩石 。 油气要通过盖层进行运移
,必须首先排驱其中的水,才能进入其中 。 若驱使油气运移的动力未达到进入盖层的排驱压力,则油气就被封隔于盖层之下
。 岩石排驱压力的大小与岩石的孔径及流体的性质有密切关系
。 岩石孔喉半径越大,排驱压力越小；反之,排驱压力就越大
。 一般泥页岩,蒸发岩,致密灰岩的孔喉半径小,因此具有较高的排驱压力 。 排驱压力的大小还与流体的性质有关,在亲水岩石中,油水界面张力小于气水界面张力,所以在孔喉半径相同的情况下,石油比天然气更易排驱岩石中所含的水 。 单从这个角度来讲,油藏对盖层的要求似乎比气藏更严格 。 但应该注意到,由于气水之间的密度差远远大于油水之间的密度差,在油柱与气柱高度相同的情况下,水对气的净浮力远远大于对油的净浮力,加之天然气分子直径较小,扩散能力比石油强,因此,实际上气藏对盖层的要求比油藏更为严格 。
2.超压封闭与岩石物性封闭相比,超压封闭是较新而生疏的概念 。 超压现象在世界 年轻的沉积盆地中分布十分广泛,它主要与快速沉积的厚层泥质岩有关 。 我们知道,在正常情况下,泥质岩的压实程度随深度的增加而增强 。 随着埋深的增加,泥岩中的流体被排出,岩石孔隙度变小,岩石变得致密 。 但若在压实过程中流体不能有效地排出,泥岩处于欠压实状态,泥岩中的流体部分地承受上覆岩层的压力,这样泥岩中流体压力就超过正常的静水压力,从而形成异常高压 （ 超压 ） 。 正是因为泥岩中这种超压的存在使其下伏油气层中的油气不能向上逸散,形成盖层的超压封闭 。 位于储集层上方的超压泥岩层是油气,特别是天然气的良好盖层,它能有效地阻止油气向上方运移,但若这种超压泥岩层仅存在于烃类聚集之中或其下,不仅不能起封闭作用,而且还会促进油气向上逸散 。
此外,还有盖层的自封闭及烃浓度封闭等,由于研究还不深入,这里不作进一步论述 。
4.5.3盖层的评价在相当长时期内对盖层研究只作定性评价 。 自七十年代以来,特别是对天然气藏的深入研究表明,盖层对油,气藏的形成是一个很重要的因素,才逐渐开展盖层的定量评价研究,目前正处于由定性评价向定量评价转变的阶段 。 盖层评价的参数主要有以下几个方面,
(1)孔隙大小这是评价盖层最常用也是较有效的参数 。 因为孔隙大小既是影响排驱压力的重要参数,也是制约石油及天然气扩散的重要参数 。 涅斯捷洛夫 （ Н е с т е л о в,1975
） 根据盖层孔径的大小,把盖层分为三个等级,① 岩石孔径小于 5× 10-6cm时,可作油层或气层的盖层； ② 岩石孔径在 5× 10-6-2× 10-4cm之间时,只能作油层的盖层,不能作为气层的盖层； ③ 岩石孔径大于 2× 10-4cm时,油气均可逸散,一般不能作为盖层 。
(2)盖层的渗透性和排驱压力这是与孔径大小密切相关的参数 。 王少昌等 （ 1987）
根据实验室测定的数据对泥质类盖层封闭能力的评价分级如表,
泥质岩和泥质、细砂岩封盖能力评价等级表
（据王少昌等,1987简化；转引自陈荣书,1994）
等级封闭能力绝对（空气）渗透率（ μ m2 ）
排驱压力
（巴） 主要岩性空气煤油 水
Ⅰ 最好好
10-9
10-8
47
20
170
90
750
380
泥岩、粉砂质泥岩
、泥质粉砂岩、
粉砂质泥岩、泥质粉砂岩
Ⅱ 较好 10-7 27 200 同 上
Ⅲ 一般 10-6 1 12 100 泥质粉、细砂岩
Ⅳ 差 10-5 <1 5.3 50 泥质细砂岩
6
(3)盖层的厚度及连续性盖层厚度要多大才能达到有效封闭油气藏的基本要求,即盖层厚度是否存在可以定量确定的下限
？ 大量事实表明,这与盖层岩性,孔隙结构,破裂情况及横向稳定性有密切关系 。 涅斯捷洛夫对盖层的厚度问题进行了实验和理论计算后指出：油气通过 1 米厚的粘土盖层所需油藏压力差达
120× 101325Pa（ 约 120at）,因此,从理论上推算只要 1米厚的粘土层就足已能起到封闭油气的作用 。
如果考虑地质时间漫长,也只需几米厚就足够了 。
列别托 （ 1977） 曾对西高加索地区下白垩统油层的泥岩盖层作过统计分析,认为埋深在 1200-3000米范围内,5-10m厚的泥岩可起到良好的盖层作用 。
据松辽盆地的经验，泥岩厚度小于 20米者，
一般不能作为盖层；而川南三叠系气藏的石膏盖层厚度一般仅 20米左右，在长垣坝和高木顶两个气田,6-10米厚的石膏盖层也能封隔独立的工业气藏。由此可见,厚度对盖层的封隔作用不是主要的,起主导作用的是排驱压力的大小和裂缝（特别是开启裂缝）的发育程度 。当岩层的排驱压力足够大，又无开启裂缝，即使其厚度不大也可成为良好的盖层。当然，如果盖层的排驱压力不够大，横向稳定性变差或有少量裂缝存在时，盖层的厚度必须加大才能起到盖层的作用。
(4)埋深泥质岩盖层随着埋深的增加,其压实程度增高
,孔隙度,渗透率随之减小,排驱压力增大,其封闭性能也不断增高 。
但是由于埋深增大,地温增高,粘土矿物及其组分关系也在不断地演化 。 当泥岩压实到一定阶段时,蒙脱石向伊利石转化,析出大量的层间水或结晶水 。 在厚层泥岩的顶,底与砂岩相邻的部分,首先被压实排出孔隙水,形成致密带,使其中间的泥岩具有较高的孔隙流体异常压力,此时泥岩的封闭程度最高,封闭能力最强 。
随着埋深的进一步增加,泥岩在较高的温度
,压力作用下,脱水明显,岩性变脆,可塑性降低,易于产生裂缝,这在很大程度上可能降低泥岩的封闭能力 。 （ 图 ）
据
П р о з о р о в и ч
等研究认为,泥岩在
1500-2500到 4000m区间具有最佳封闭能力 。
泥质岩盖层封闭性演化模式
1.蒙脱石 2.伊蒙混层 3.伊利石
4.绿泥石 5.高岭石 6.伊蒙混层
4.5.4生储盖组合生储盖组合 是指在地层剖面中紧密相邻的包括生油层,储集层和盖层的一个有规律的组合,称为一个生储盖组合 。 由于在实际地层剖面中,岩性往往是过渡的,互层的,厚薄不均一的,所以对生储盖组合的划分也不是截然的 。 一般取相近的主要生油层,主要储集层和盖层,划为一个生储盖组合 。
在任何一个地区,正确划分生储盖组合,对于预测可能的油气藏类型,指出有利的勘探地区具有重要的意义 。
根据生油层,储集层和盖层三者在时间上和空间上的相互配置关系,可将生储盖组合划分为 四 种类型 。
1.正常式生储盖组合它是指在地层剖面上,生,储,盖层表现为由下而上的正常分布关系,即生油层位于组合下部,储集层位于中部,盖层位于上部的组合形式 。 在正常式生储盖组合中油气从生油岩向储集层运移以垂向运移为主 。
2.侧变式生储盖组合它是由于岩性,岩相在空间上的变化而导致生,储,盖层在横向上发生变化而形成的组合形式 。 这种组合多发育在 坳陷内生油凹陷向边缘斜坡过渡带或隆起的斜坡上 。 以生油层,储集层同属一层为主要特征,油气以横向的同层运移为主 。
3.顶生式生储盖组合它是指生油层与盖层属同一地层,而储集层位于其下的组合类型 。
4.自生,自储,自盖式生储盖组合它是指生油层,储集层和盖层都属同一地层的组合类型 。
石灰岩中的局部裂缝发育段储油,泥岩中的砂岩透镜体储油以及一些泥岩中的裂缝发育段储油都属这种组合类型 。
此外,根据生油层与储集层的时代关系,还可划分出 新生古储,古生新储 和 自生自储 三种型式 。
新生古储是指较新地层中生成的油气储集在相对较老的地层中 。 古生新储是指较老地层中生成的油气运移到较新地层中聚集 。 而自生自储是指生油层与储集层都属于同一层位 。 以上三种组合型式的盖层都比储集层新 。
4.1 概述
4.2 储集层的物理性质
4.3 储集层的类型
4.4 储集层的研究
4.5 盖层人们之所以提出 "石油 "这一概念,
就是因为这种物质产出于岩石中 。 岩石何以能够产出油气呢？ 那就是因为它具有油气可以容身于内的 "孔,洞,缝 "，
人们把这种岩层称为 "储集层 "。 为了不让油气从储集岩中溜走,还必须有床被子把它盖起来,这就是 "盖层 "。
储集层和盖层具有那些特征和类型
？ 地质家应该如何去研究它们？
这就是本章要介绍的内容 。
4.1概述严格地说,地壳上各种不同类型的岩石均具有一定的孔隙
。 孔隙是岩石中未被固体物质占据,而被流体充满的空间 。 孔隙包括孔洞和裂隙 。 岩石中有彼此连通的孔隙,也有孤立的彼此不连通的孔隙 。 地下的石油和天然气就储存在岩层的连通孔隙空间之中,它们的储集方式就好象水充满在海绵里一样 。 凡是具有一定的连通孔隙,能使流体储存并在其中渗滤的岩石 （
层 ） 称为 储集岩 （ 层 ） 。 储集层 （ 或称储层 ） 是地下石油和天然气储存的场所,是构成油气藏的基本要素之一 。 按储集层的含意,并非所有的储集层都储存了油气,它只强调了具备储存油气和允许油气渗滤的能力 。 如果储集层中储存了油气称为 含油气层,业已开采的含油气层称为 产层 。 世界上绝大多数油气藏的含油气层是沉积岩 （ 主要是砂岩,石灰岩和白云岩 ）,只有少数油气层是岩浆岩和变质岩 。
不过,近年来,随着石油地质理论的发展和完善,油气田勘探技术水平的提高,人们在火成岩,变质岩及泥页岩中找到油气藏的数量越来越多,相信在不久的将来,人们可望在上述岩类的储集层中找到更多的油气储量 。
储集层是石油公司所能拥有的最有价值的地质实体之一 。 没有储集层就不能达到生产石油和天然气的目的
。 储集层的特性是控制地下油气分布状况,油气储量及产能的重要因素,是油气田勘探,开发的基础资料之一
。 了解储集层的特征及利用,而不是忽略储集层之间的差异,乃是石油地质学的一项任务 。 因此,储集层的研究在石油地质学中占有十分重要的地位 。
盖层是位于储集层上方,能够阻止油气向上逸散的岩层 。 盖层主要起封闭作用,它对油气的封盖性是相对于其下伏的储集层而言的 。 天然气藏对盖层的要求比油藏更严格 。 盖层对于圈闭的形成具有重要的意义 。
储集层的物理性质通常包括其 孔隙性,渗透性,孔隙结构 以及 非均质性 等 。 其中孔隙性和渗透性是储集层的两大基本特性,也是衡量储集层储集性能好坏的基本参数 。
4.2储集层的物理性质储集层的孔隙性在石油与天然气地质学中是指储集层中孔隙空间的形状,大小,连通性与发育程度 。 地壳中不存在没有孔隙的岩石,可是不同的岩石,其孔隙大小,形状和发育程度是不同的 。 石油和天然气在地下是储存在岩石的孔隙中的 。 因此,岩石的孔隙发育程度将直接影响岩石中储存油气的数量 。
为了度量岩石孔隙的发育程度,提出了孔隙度 （ 率 ） 的概念 。 孔隙度 是指岩石孔隙体积与岩石体积之比值 （ 以百分数表示 ） 。 根据研究目的不同,孔隙度又可分为绝对孔隙度,有效孔隙度及流动孔隙度 。
4.2.1储集层的孔隙性绝对孔隙度岩石中全部孔隙体积称为总孔隙或绝对孔隙 。
总孔隙 （ Vp） 和岩石总体积 （ Vt） 之比 （ 以百分数表示 ） 就叫做岩石的总孔隙度或绝对孔隙度 （ Φt）
。 可用公式表示如下：
Φt=Vp/Vt× 100%
孔隙度反映储集层储集流体的能力 。 储集岩的总孔隙度越大,说明岩石中孔隙空间越多,但是它不能说明流体是否能在其中流动 。 岩石中不同大小的孔隙对流体的储存和流动所起的作用是完全不同的 。 根据岩石中孔隙大小 （ 孔径或裂缝的宽度 ） 及其对流体作用的不同,可将孔隙划分为三种 类型,
1）超毛细管孔隙,管形孔隙直径大于 0.5mm或裂缝宽度大于
0.25mm者 。在此类孔隙中，流体可在重力作用下自由流动，也可以出现较高的流速，甚至出现涡流。岩石中的大裂缝、溶洞及未胶结的或胶结疏松的砂岩的孔隙大多属于此类。
2）毛细管孔隙,管形孔隙直径介于 0.5-0.0002mm之间，裂缝宽度介于 0.25-0.0001mm之间者。 在此类孔隙中，无论是在液体质点之间，还是液体和孔隙壁之间均处于分子引力作用之下，由于毛细管力的作用，流体不能自由流动。只有在外力大于毛细管阻力的情况下，液体才能在其中流动。微裂缝和一般砂岩的孔隙多属此类。
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者。 在此类孔隙中，流体与周围介质分子之间的引力往往很大，要使流体移动需要非常高的压力梯度，这在油层条件下一般是达不到的。因此，实际上液体是不能沿微毛细管孔隙移动的。泥页岩中的孔隙一般属于此类型。但近年来许多学者研究表明，微孔隙孔径 ≥0.0001mm时，也可作为储集油气的场所（据陈荣书,1994）。
因此，从实用的角度出发，只有那些 彼此连通 的超毛细管孔隙和毛细管孔隙才是有效的油气储集空间，即有效孔隙。因为它们不仅能储存油气，而且可以允许油气渗滤；而那些孤立的互不连通的孔隙和微毛细管孔隙，即使其中储存有油和气，在现代工艺条件下，也不能开采出来，所以这些孔隙是没有什么实际意义的。为了研究孔隙对油、气储存的有效性，在生产实践中，人们又提出 有效孔隙度（率） 的概念。
有效孔隙度有效孔隙度 （ Φe） 是指岩石中参与渗流的连通孔隙总体积 （ Ve） 与岩石总体积 （ Vt） 的比值 （ 以百分数表示 ） 。 可用下式表示：
Φe=Ve/Vt× 100%
显然,同一岩石的绝对孔隙度大于其有效孔隙度,即 Φt>Φe。 对未胶结的砂层和胶结不甚致密的砂岩,二者相差不大；而对于胶结致密的砂岩和碳酸盐岩,二者可有很大的差异 。 一般有效孔隙度占总孔隙度的 40%~75%（ 据 F.K,诺斯,1984） 。
在含油气层工业评价时,只有有效孔隙度才有真正的意义,因此目前生产单位一般所用的都是有效孔隙度 。 习惯上把有效孔隙度简称为孔隙度 。
岩石中的连通孔隙虽然彼此相互连通,但是连通的孔隙未必都是有效的 。 有些孔隙,由于其喉道半径极小,在通常的开采压差下,仍然难以使液体渗过 。 此外,亲水的岩石孔壁表面常存在着水膜,相应亦缩小了孔隙通道 。 为此,从油气田开发实践出发,又提出了流动孔隙度的概念
。
流动孔隙度（ φf） 是指在一定压差下，流体可以在其中流动的孔隙体积（ Vf） 与岩石总体积（ Vt） 的比值（以百分数表示） 。用公式表示为：
φ f=Vf/Vt× 100%
流动孔隙度在概念上不同于连通孔隙度 。 它不仅不考虑无效孔隙,亦不考虑那些被毛细管所俘留的束缚液体所占据的毛细管孔隙,以及岩石颗粒表面上液体薄膜的体积
。 此外,流动孔隙度还随地层中的压力梯度和液体的物理 -
化学性质变化而变化 。 显然,同一岩石的流动孔隙度在数据上是不确定的 。 尽管如此,流动孔隙度在油气田开发工程分析中却具有十分重要的实用价值 。
综上所述，不难理解同一岩石的 绝对孔隙度 >有效孔隙度 >流动孔隙度 。
砂岩储集层的有效孔隙度变化在 5-30%之间，
一般为 10-20%；碳酸盐岩储集层的孔隙度一般小于 5%。莱复生按孔隙度的大小将砂岩储集岩分为五级：
差无价值
5－ 10
0－ 5
极好好中等
20－ 25
15－ 20
10－ 15
评价孔隙度 %评价孔隙度 %
需要指出的是,孔隙度的大小 与 孔隙个体的大小 是两个截然不同的概念 。
孔隙度只说明岩石中孔隙或有效孔隙在岩石中所占的比例,并不涉及孔隙个体本身的大小 。 两块具有相似孔隙度的岩石,其孔隙个体大小可以很不相同 。 孔隙个体大小 不仅直接影响着储集岩中油气储存的集中程度,而且对储集岩的渗透性也有着重要的影响 。
岩石的裂缝发育程度用裂缝孔隙度表示 。 裂缝孔隙度 又称 裂隙率 （ φ c）,它是指岩石中裂缝体积与岩石总体积之比值 （ 以百分数表示 ） 。 裂缝性储集层的裂隙率可用裂缝宽度和裂缝间距表示 （ Nelson,1985）,可表示如下：
φ c=e/(d+e)× 100%
式中 d为平行裂缝之间的平均间距； e为裂缝的平均有效宽度 。
对于以构造成因为主的裂缝,可根据地层曲率半径和地层厚度来计算其裂隙率 （ Van Golf-Racht,T,D.,1982）
。 用下式表示：
式中 T为计算的裂缝性储层厚度； R为该岩层弯曲的曲率半径； 为曲率 （ 为倾角 ） 。
裂缝孔隙度的值一般小于 0.5%,最大值不超过 2%。 溶蚀裂缝孔隙度可大于 2%。 裂缝孔隙度虽然不大,但它对岩石渗透率的贡献是十分重要的 。
φ c × 100% = × 100%
4.2.2储集层的渗透性储集层的渗透性 是指在一定的压差下,岩石允许流体通过其连通孔隙的性质 。 换言之,渗透性是指岩石对流体的传导性能 。 严格地讲,自然界的一切岩石均具有相互连通的孔隙,在漫长的地质年代里,在足够大的压差条件下都具有一定的渗透性 。 通常我们所称的渗透性岩石与非渗透性岩石是相对的 。 渗透性岩石 是指在地层压力条件下,流体能较快地通过其连通孔隙的岩石,如 砂岩,砾岩,裂缝灰岩,白云岩 等等 。 如果流体通过的速度很慢,通过的数量有限,那就叫 非渗透性岩石,如 泥页岩,石膏,岩盐,致密灰岩 等等 。
储集层的渗透性决定了油气在其中渗滤的难易程度 。 它是评价储层产能的主要参数之一 。
岩石渗透性的好坏是用渗透率来表示的 。 渗透率是一个具有方向性的向量,也就是说,从不同方向测得的岩石渗透率是不同的 。 根据生产实践的需要,人们提出了 绝对渗透率,有效渗透率 和 相对渗透率 的概念 。
绝对渗透率当岩石为某一单相流体饱和时,岩石与流体之间不发生任何物理 -化学反应,在一定压差作用下,流体呈水平线性稳定流动状态时所测得的岩石对流体的渗透率,称为该岩石的绝对渗透率 。 大量实验研究表明,当单相流体通过多孔介质沿孔隙通道呈层状流动时,遵循直线渗滤定律,法国人享利 ·
达西 （ 1856） 首先建立了这一定律,其简单表达式如下：
式中比例系数 K为渗透率； Q为液体的体积流量； ΔР为岩样两端的压差； μ 为液体的粘度； F和 L分别为岩样的横截面积和长度 。 因此有：
对于 气体 而言,由于气体的体积流量随温度和压力的变化而变化 。 因此
,用达西公式计算气测渗透率时要作适当的变换 。 若假定气体是在恒温情况下通过岩样的,则岩石气测渗透率的表达式为：
式中,P1为岩样进口处压力； P2为岩样出口处压力； Q2为通过岩样后,
在出口压力 （ P2） 下,气体的体积流量； μg为气体的粘度； F和 L分别为岩样的横截面积和长度 。
在法定计量 (SI)单位中，渗透率的单位为二次方微米 (μm2)。 按照 K=Q·μ·L/F·ΔP定义,Q（ 流量）
=1m3/s,μ（ 粘度） =1Pa·S,L（ 长度） =1m,F（ 截面积） =1m2,ΔP（ 压力差） =1Pa时，
K=1m2=1012μm2。 在标准制（ C·G·S） 单位中，渗透率的单位是达西（ D）,并规定：粘度为 1厘泊的均质液体，在压力差为 1个大气压下，通过横截面积为 1
平方厘米，长度为 1厘米的孔隙介质，液体流量为 1立方厘米 /秒时，这种孔隙介质的渗透率就是 1达西
（ D）。 由于用达西作为含油气层岩石渗透率的单位有时太大，故一般取其千分之一作单位，称为毫达西
（ MD）。
按上述规定,1达西（ D） =0.987μm2；
1毫达西（ MD） =0.987× 10-3μm2。
从理论上讲,岩石的绝对渗透率只反映岩石本身的特性,而与测定所用流体性质及测定条件无关
。 但在实际测定工作中,人们发现 同一岩样,同一种气体,在不同的平均压力下,所测得的绝对渗透率是不同的 。 低平均压力下测得的渗透率较高,高平均压力下测得的渗透率较低 。 同一岩样在相同的平均压力下,用不同气体测得的绝对渗透率也是不同的 。 通常密度大的气体测得的渗透率值偏低；以液体为介质测得的渗透率总是低于用气体测得的渗透率 （ 据戴启德等,1996） 。 由于目前主要用空气或氦气测定岩石的绝对渗透率,故又称气体渗透率
。
储集层的渗透率无论在 垂向上 或 横向 上都有很大的差别,一般变化在 0.001-1μm2之间,最高可达几个 μm2。 Калинко（ 1983） 按渗透率大小将储集层分为 7级 （ 表 ） 。 对石油和天然气储集层评价的标准是不一样的 。
级别 渗透率
10-3μm2
评价油层 气层
1
2
3
4
5
6
7
>1000
1000－ 500
500－ 100
100－ 10
10－ 1
1－ 0.1
<0.1
极好好中等较差差－可能不渗透常规储层低渗透储层致密储层储集层渗透率分级有效渗透率和相对渗透率以上我们讨论了岩石孔隙中只有单相流体充满时岩石的渗透率的情况 。 但在自然界,储集层孔隙中的流体往往不是呈单相的,而是两相 （ 油 -
气 ）,油 -水,气 -水,甚至三相 （ 油 -气 -水 ） 同时存在 。 各相流体之间存在着互相干扰和影响,
因而岩石对其中每一相流体的渗流作用,与单相流体饱和时的渗流作用有很大区别 。 为此,又提出了有效渗透率和相对渗透率的概念 。
有效渗透率 又称相渗透率,是指储集层中有多相流体共存时,岩石对其中每一单相流体的渗透率 。 分别用 Ko,Kg,Kw表示油,气,水的有效渗透率 。
相对渗透率 是指岩石中多相流体共存时,岩石对某一相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率之比值 。
通常用 Ko/K,Kg/K,Kw/K分别表示油,气,水相的相对渗透率 。
由于岩石中有多相流体渗流时,必然会相互影响和干扰,因此,岩石的有效渗透率总是小于绝对渗透率 。 故其相对渗透率总是变化在 0-1之间 。
有效渗透率和相对渗透率不仅与岩石的结构有关,而且还与流体的性质和饱和度有密切关系 。 一般地说,
每一相流体发生渗流时都有一个临界饱和度值,当其饱和度低于其临界饱和度时,不发生渗流,有效渗透率和相对渗透率为零；当其饱和度达到临界值时,才能渗流,而且随着饱和度的增加,其有效渗透率和相对渗透率也增加,直到全部被它饱和时,其有效渗透率等于绝对渗透率,相对渗透率等于 1为止 。
右图 是在实验室里用松散砂子测得的油,气,
水的相对渗透率与它们的饱和度的关系曲线 。 图中表明某一单相流体的有效渗透率和相对渗透率与其饱和度 （ 某一单相流体体积与岩石孔隙体积之比值
） 成 正相关 关系 。 随着该相流体饱和度的增加,其有效渗透率和相对渗透率均增加,直到全部被某一单相流体所饱和,其有效渗透率等于绝对渗透率,
相对渗透率等于 1为止 。
图油气饱和度与油气饱和度与相对渗透率的关系曲线气 油相对渗透率
Kg/K
Ko/K
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
含油饱和度 %
油水油水饱和度与相对渗透率的关系曲线相对渗透率
Ko/K Kw/K
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
10 20 30 40 50 60 70 80 10090
含水饱和度 %
孔隙度与渗透率的关系储集层的孔隙度与渗透率之间通常没有严格的函数关系,因为影响它们的因素很多 。 岩石的渗透率除受孔隙度的影响外,还受孔道截面大小,形状,连通性以及流体性能的影响 。 例如,粘土岩的绝对孔隙度可以很大
（ 30-40%）,但其渗透率却可以很低；裂缝发育的致密灰岩虽然其绝对孔隙度较低,但它却可以有很高的渗透率,以致常成为高产油气层 。
尽管岩石的孔隙度和渗透率之间没有严格的函数关系,但它们之间还是有一定的内在联系,因为 岩石的孔隙度和渗透率一般皆取决于岩石本身的结构与组成 。 凡具有渗透性的岩石均具有一定的孔隙度 。 大量实际资料也表明：岩石的孔隙度与渗透率之间有一定的相关关系
（ 图 ）,特别是有效孔隙度与渗透率的关系更为密切 。
0.1
0.5
1
1
0.5
0.1
0.01
0.05
10
100
1000
5
5
50
500
孔隙度与渗透率关系曲线
（据 Fijchtbauer,1967,转引自潘钟祥,1986）
φ(%)
50
5000
500
100
1000
10000
0 5 10 15 20 25 30 0 5 15 2510 20 30
上石炭统砂岩道格统 β砂岩
10
10
100
1000
1
0.01
0.1
0.05
5
0.5
0.5
5
0.1
1
对于 碎屑岩 储层，一般是有效孔隙度越大，其渗透率越高，渗透率随有效孔隙度的增加而有规律地增加，大多可以用指数形式表示。对于 碳酸盐岩 来说，特别是裂缝性灰岩其孔隙度与渗透率之间的关系很不明显，在使用碳酸盐岩的孔 -渗关系时
，必须十分慎重。
总之,孔隙性和渗透性是储集层的两大基本特性 。也是决定储集层储集性能好坏的两个基本因素，它们都与岩石的孔隙结构有关。
无论在二次运移过程中石油驱替岩石中的水
,还是在开采过程中石油从孔隙介质中被驱替出来,其渗流均受到流体通道中断面最小的部分 （
即喉道 ） 所控制 。 显然,喉道的大小和分布,以及它们的几何形态是影响储集岩的储集能力和渗透特征的主要因素 。 孔隙结构实质上是岩石的微观物理性质 。 它能较深入而细致地揭示岩石的储渗特征 。 确定喉道的大小和分布是研究岩石孔隙结构的中心问题 。
测定岩石孔隙结构的方法很多,有压汞法,
孔隙铸体法,半渗透隔板法,离心机法,蒸气压力法等等 。 目前我国主要采用压汞法,并取得了较好的效果 。
由于岩石的孔喉细小,当两种或两种以上互不相溶的流体同处于岩石孔隙系统中或通过岩石孔隙系统渗流时,必然会发生毛细管现象,产生一个指向非润湿相流体内部的毛细管压力,毛细管压力 （ Pc） 的大小与毛细管 （ 喉道 ） 半径 （ rc）,界面张力 （ δ ） 和润湿角 （ θ ） 有关,简单的数学表达式如下：
Pc=2δ cosθ /rc
压汞法就是根据这种毛细管现象的原理设计的 。
在不同的压力下,把非润湿相的汞压入岩石孔隙系统中,根据所加压力 （ 相当于毛细管压力 ） 与注入岩石的汞量,绘出压力与汞饱和度关系曲线,这种曲线称为毛细管压力曲线或压汞曲线 。 再按上述公式可计算岩石孔喉等效半径,结合事先测得的岩石总孔隙度资料,就可作出孔喉等效半径分布图 。
运用这两张图可对岩石的孔隙结构进行分类评价 。
定量描述孔隙结构的参数有以下几个：
（ 1） 排驱 （ 替 ） 压力 （
Pd）,是指压汞实验中汞开始大量注入岩样的压力 。 换言之,是非润湿相开始注入岩样中最大的连通喉道的毛细管压力 。 在毛细管压力曲线上压力最小的拐点 （ 图中 A
） 所对应的压力即为排驱压力 。 岩石排驱压力越小,说明大孔喉越多,孔隙结构越好；反之,孔隙结构就越差
。
（ 2） 孔喉半径集中范围与百分含量,利用孔隙等效半径分布图,可选取孔喉半径集中范围,计算出它的百分含量 。 在毛细管压力曲线上,曲线平坦段位置越低,说明集中的孔喉越粗；平坦段越长,
说明集中的孔喉的百分含量越大 。 孔喉半径的集中范围与百分含量反映了孔喉半径的粗细程度和分选性 。 孔喉越粗,分选性越好,其孔隙结构越好 。
（ 3） 饱和度中值压力 （ Pc50）,是指非润湿相饱和度为 50%时对应的毛细管压力 。 与 （ Pc50） 相对应的喉道半径,称为饱和度中值喉道半径 （ r50）,
简称中值半径 。 Pc50越低,r50越大,则岩石孔隙结构越好；反之,则越差 。 当岩样喉道半径接近正态分布时,r50可粗略地视为平均喉道半径 。
（ 4）最小非饱和孔隙体积百分数（ Smin%）,
当注入汞的压力达到仪器的最高压力时
，仍没 有被汞侵入的孔隙体积百分数，称为最小非饱和孔隙体积百分数。这个值与仪器的最高压力，岩石的润湿性、岩石颗粒大小、均一程度、胶结类型、孔隙度和渗透率等都有密切关系，它不总是代表束缚水饱和度。在不同条件下,Smin%的测试值可在 0-100%之间变化
。为了便于对比,一般将小于 0.04μ m的孔隙都称为束缚孔隙,束缚孔隙一般为水所占据。
束缚孔隙含量愈大，储集层的渗流性能就越差
。
由上述可知,岩石的排驱 （ 替
） 压力越低,孔喉半径越大,分选性越好,束缚水孔隙度越低,则说明岩石的孔隙结构好,有利于油气的储存和渗滤 ；反之,孔隙结构则差,不利于油气渗滤 。
4.2.4储集层的非均质性储层非均质性是指储层的基本性质,包括岩性,
物性,电性,含油气性以及微观孔隙结构等特征在三维空间上分布的不均一性 （ 戴启德等,1995） 。 无论是碎屑岩储层还是碳酸盐岩储层,其非均质性都是普遍存在的 。 研究储层非均质性,实际上就是要研究储层的各向异性,定性定量地描述储层特征及其空间变化规律,为油藏模拟研究提供精确的地质模型 。 储层非均质性的研究对油气田勘探和开发具有指导作用,
尤其是对弄清油气水的运动规律,提高油田采收率有重要的意义 。
不同学者由于研究目的不同,对储层非均质性的规模和内容的研究也不相同 。 因而对其分类方案也就不同 。 常见的储层非均质性的分类方案有：
（ 1） 按储层非均质性的内容划分,可分为储层岩石非均质性和流体非均质性两种 。 这两者是相互联系又相互制约的
,但岩石非均质性是首要的,主导的因素 。
（ 2） 按储层非均质性的规模大小划分 。 1973年由 Pettijohn等提出了一个储层非均质性分类方案 。 这个分类方案是一个由大到小的储层非均质性类型谱系图,这个谱系图比较实用 。
（ 3） 按储层非均质性的规模及成因划分 。 在 Pettijohn等
（ 1973） 划分方案的基础上
,Weber根据储层非均质性的规模及成因划分了八种类型,① 封闭,未封闭,半封闭断层引起的非均质性 。 ②
成因单元边界引起的非均质性 。 ③ 成因单元内部渗透带的变化引起的非均质性 。 ④
成因单元内部隔层的存在引起的非均质性 。 ⑤ 层理的变化引起的非均质性 。 ⑥ 孔隙类型和孔隙间相互关系引起的微观非均质性 。 ⑦ 封闭,
开启裂缝造成的非均市 。 ⑧
原油的粘度变化和沥青垫引起的非均质性 。
（ 4） Haldorsen的分类：
在河流沉积学领域内近年出现的结构要素分析方法中所采用的界面系列分析法
,把砂体层内非均质性和平面非均质性分成若干小的级别,其中各级别间有界面分开 。 Haldorsen把与孔隙平均值有关的体积分布分成四个级别 。 即 微观非均质性
（ Microscopic即孔隙和砂颗粒规模 ） ； 宏观非均质性
（ Macroscopic,即传统的岩芯规模 ） ； 大型非均质性
（ Megascopic,即模拟模型中的大型网块 ） 和 巨型非均质性 （ Gigascopic即整个岩层或区域规模 ） 。
（ 5）裘亦楠的分类裘亦楠（ 1987,1989）把碎屑岩储层非均质性由小到大分成五级，即①微观非均质性；②基本岩性物性非均质性；③层内非均质性；④平面非均质性；⑤层间非均质性。这种分类方案与 Pettijohn等（ 1973）的分类方案类似，但是更加详细、全面和明确，适合在生产中应用。
此外,还 有 宏 观 非 均 质 性 （ Macroscopic
Heterogeneities）,中观非均质性 （ Mesoscopic
Heterogeneities） 和微观非均质性 （ Microscopic
Heterogeneities） ； 以及大型的 （ Largescal） 中等的
（ Medium Scale） 和小型的 （ Smallscale） 非均质性等分类方案 。 总之,规模大小是非均质性分类最重要的一个方面,这也是由非均质性与均质性的相对性决定的 。
定量描述储层非均质性十分重要而又很难 。 薛培华 （ 1991） 曾对河流点坝相储层的非均质性及储层模式作过详细论述 。 Scheak（ 1992） 认为直接测定孔隙形态,孔隙度和渗透率及其变化是描述碳酸盐岩储层流体流动非均质性的有效方法 。 储层非均质性的影响因素主要有沉积因素,成岩因素和构造因素等 。
储层非均质性研究的内容主要有,① 层内非均质性； ② 层间非均质性； ③ 平面非均质性和三维非均质性等 （ 据戴居德等,1996） 。
总之，储层非均质性无论对油气勘探和开发均具有十分重要的影响。我国 陆相油气砂岩储层 占有重要地位。同海相沉积的碎屑岩储层相比较，陆相河湖相沉积条件，由于盆地规模相对较小，物源区近而且多，一般不存在相对洁净的石英砂岩或长石石英砂岩,而 主要类型是岩屑长石杂砂岩或岩屑长石砂岩,并且 砂岩体的非均质性比海相砂岩要强 （胡见义等,1991）。
因此，开展储层非均质性研究，定性定量描述储层非均质性，已是摆在石油地质工作者面前十分重要的任务。
4.3储集层的类型世界上已知油气储集层的岩石类型很多,
迄今为止,在组成地壳的沉积岩,火成岩和变质岩中都发现有油气田 。 但勘探实践表明,世界上绝大多数油气藏的含油气层是 沉积岩层,
其中又以碎屑岩和碳酸盐岩最为重要,只有少数油气储集在其它岩类中 。 因此按岩石类型常将储集层分为 碎屑储集层,碳酸盐岩储集层 和其它岩类储集层 3类 。 按主要储集空间类型又可将储集层分为 孔隙型储集层,裂缝型储集层和 裂缝 -孔隙型储集层 。 按孔隙度和渗透率的大小还可划分出 常规储集层,低渗透储集层和致密储集层 等 。
4.3.1碎屑岩储集层碎屑岩储集层 是目前世界上各主要含油气区的重要储集层之一 。
许多特大油气田,例如前苏联西西伯利亚盆地的各大油田,科威特的布尔甘油田,委内瑞拉的波利瓦尔湖岸油田,美国的普鲁德霍湾油田,荷兰的格罗宁根气田等,它们的储集层都是碎屑岩储集层 。
我国的大庆,胜利,大港,克拉玛依,吐哈油田等,它们的储集层也都是碎屑岩储集层 。
(一 )碎屑岩储集层的孔隙类型碎屑岩储集层的孔隙类型,按成因可分为原生孔隙,次生孔隙和混合孔隙 （ 据戴启德等,1996） 。
1.原生孔隙原生孔隙是指在沉积时期或在成岩过程中形成的孔隙 。 原生孔隙主要是粒间孔隙 。 所谓粒间孔隙是指碎屑颗粒支撑的碎屑岩,在碎屑颗粒之间未被杂基充填,胶结物含量少而留下的原始孔隙 （ 如图 )
。 粒间孔隙在砂岩储层中最普遍,分布比较稳定 。
具粒间孔隙的砂岩储集层其孔隙度为 5%-40%,后者几乎是未固结的松散砂层
。
2.次生孔隙尽管早在 1934年,Natting就已发现砂岩中的次生孔隙,但是在相当长时间内,大多数油气地质学家仍将原生粒间孔隙作为砂岩的主要储集空间类型 。 直到 1977年 Schmidt等对砂岩的成岩过程和次生孔隙作了较全面的讨论后,情况才发生了根本的变化 。
Schmidt等参照研究程度较高的碳酸盐岩孔隙类型,结合碎屑岩的具体特点,将碎屑岩中孔隙类型分为 5种,即粒间孔隙,特大孔隙,铸模孔隙,组分内孔隙和裂缝 。
80年代中期,我国对砂岩次生孔隙的研究也有较大发展 。 如吕正谋等 （ 1985） 对东营凹陷下第三系砂岩次生孔隙作了较深入的研究,
提出了 12种识别次生孔隙的标志 。
类似的研究在我国其它油气区也已广泛开展 。
砂岩的次生孔隙主要是其非硅酸盐组分 （ 以碳酸盐矿物为主 ） 溶解的产物 。 形成这种溶解孔隙的可溶物质可呈三种结构形式：沉积的物质,自生胶结物以及自生交代产物 。 岩石组分的破裂和收缩也可使砂岩产生重要的次生孔隙,不过,
不过,通常在数量上都是居于次要地位 。 按次生孔隙的成因,我们可将其划分为五种基本类型 （ 如图 ）
3.混合孔隙指部分原生孔隙和部分次生孔隙组成的孔隙
。 例如,砂岩颗粒的边缘遭受溶蚀形成的次生孔隙与原生孔的组合；砂岩发生不完全的胶结作用
,胶结物溶解形成的次生孔隙与原生孔隙的组合；在砂岩颗粒边缘的交代物溶解形成的次生孔隙与原生孔隙的组合；在砂岩颗粒边缘被交代时,
经常与其相邻的粒内空间同时被同一种矿物所胶结,当这些自生矿物全部被溶解以后,就会形成混合孔隙 。 以上这些孔隙都是混合孔隙 。
大部分孔隙都是混合成因的,它们可以具有次生孔隙的所有结构方式 。 但混合孔隙中原生孔隙和次生孔隙的相对含量往往难于估计 。
混合孔隙结构发育示意图
(二 )影响碎屑岩储层储集物性的主要因素影响碎屑岩储层储集物性的主要因素有以下几个方面 。
1.沉积作用对储层物性的影响沉积作用对碎屑岩的 矿物成分,结构,粒度
,分选,磨圆,填集的杂基含量 等方面都起着明显的控制作用 。 而这些因素对储层物性都有不同程度的影响 。
（ 1） 碎屑岩的矿物成分碎屑岩的矿物成分以石英和长石为主,它们对储层物性的影响不同 。 一般说来,石英砂岩比长石砂岩储集物性好 。 这主要是因为,① 长石的亲水性和亲油性比石英强,当被油或水润湿时,
长石表面所形成的液体薄膜比石英表面厚,在一般情况下这些液体薄膜不能移动 。 这样,它在一定程度上减少了孔隙的流动截面积,导致渗透率变小 。 ② 长石和石英的抗风化能力不同 。 石英抗风化能力强,颗粒表面光滑,油气容易通过；长石不耐风化,颗粒表面常有次生高岭土和绢云母
,它们一方面对油气有吸附作用,另一方面吸水膨胀堵塞原来的孔隙和喉道 。 因此,长石砂岩比石英砂岩储集物性差 。
这里需要说明的是：以上所说的是在一般情况下长石碎屑对碎屑岩储层物性的影响，但切不可简单地认为凡是长石砂岩的物性都不如石英砂岩。
在实际工作中，应结合我国陆相盆地的沉积特征进行具体分析。实际上，
我国某些油田长石 -石英砂岩或长石砂岩的储集物性是相当好的，甚至比海相石英砂岩还好，这主要是因为长石未经较深的风化所致。
(2)岩石的结构碎屑岩沉积时所形成的粒间孔隙的大小,形态和发育程度主要受碎屑岩的结构 （ 粒径,分选,磨圆和填集程度等 ） 的影响 。
在假定碎屑岩的碎屑颗粒为等大球体的前提下
,那么碎屑岩的孔隙度值只和球体的排列方式有关
,而与球体的大小无关 。 其绝对孔隙度 （ Фt） 可用公式表示如下：
理想球体紧密排列的端元形式有两种 （ 如图 ）,
a表示立方体排列,堆积最疏松,孔隙度最大,其理论孔隙度为 47.6%,孔径大,渗透率也大 。 b表示菱面体排列 。 排列最紧密,孔隙度小,其理论孔隙度为 25.9%,孔径小,渗透率低 。 所以理论上的孔隙度介于 46.7%-25.9%之间 。 这种理想情况在自然界是不存在的 。 自然界的实际情况比这种理想情况要复杂得多 。
大量资料研究表明：碎屑岩储层储集物性不仅与粒径有关,而且与岩石颗粒的分选程度也有很大的关系 。
一般来说,细粒碎屑磨圆度差,呈棱角状,颗粒支撑时比较松散,它比圆度好的较粗的砂质沉积可能有更大的孔隙度 。 然而,
细粒沉积物中孔喉小,毛细管压力大
,流体渗滤的阻力大,因此细粒沉积物的渗透率比粗粒的小 。
分选系数一定时,渗透率的对数值与粒度中值成线性关系粒度中值一定时,
分选系数和渗透率的对数的关系
(3)杂基含量在与沉积作用有关的影响碎屑岩储层物性的诸因素中,最为重要的要数杂基含量 。 所谓杂基是指颗粒直径小于
0.0315mm的非化学沉淀颗粒 。 杂基含量是沉积环境能量最重要标志之一 。 一般杂基含量高的碎屑岩,分选差,平均粒径较小,喉道也小,孔隙结构复杂,储集物性差 。 因此,杂基含量是影响孔隙性,渗透性最重要的因素之一 。
2.成岩后生作用对储层物性的影响成岩后生作用对碎屑岩储层的物性影响很大
。 它可以改造碎屑岩在沉积时形成的原生孔隙,
也可以完全堵塞这些原生孔隙,或溶蚀可溶矿物而形成次生溶蚀孔隙,从而改变碎屑储集岩的储集条件 。 碎屑岩的成岩后生作用是很复杂的,在
,沉积岩石学,中有专门的章节论述,这里仅对储层物性影响较大的阐述如下：
(1)压实作用和压溶作用压实作用和压溶作用是碎屑岩储层的孔隙度和渗透率衰减的主要因素 。 所谓 压实作用 就是通过岩石的脱水脱气
,岩石孔隙度变小,变得致密 。 压实作用是通过颗粒的下沉,颗粒之间距离变小,沉积物体积收缩而进行的 。 压实作用主要发生在成岩作用的早期,3000m以上压实作用的效果和特征明显 。 从成岩作用现象上来讲,压实作用不仅可以造成泥岩和页岩岩屑等的假杂基化,火山岩岩屑等软颗粒的塑性变形,还可以造成石英和长石等刚性颗粒的破裂和粒间接触程度的提高 。
压实作用使砂岩储层的孔隙度迅速减小,但不同类型的砂岩,其孔隙度衰减的速率不同 。 如粘土杂基含量高的砂岩,其孔隙度衰减速率大,而纯净砂岩的孔隙度衰减速率小 。
压溶作用 是指发生在颗粒接触点上，
即压力传递点上有明显的溶解作用，造成颗粒间互相嵌入的凹凸接触和缝合线接触。
由于碎屑颗粒在压力作用下溶解，使得 Si、
Al,Na,K等造岩元素转入溶液，引起物质再分配，造成在低压处石英和长石颗粒的次生加大和胶结。
据费希特鲍尔对含油区砂岩的研究，
石英在 500-1000m埋深就开始次生加大，
并随着埋深的增加，次生加大的石英颗粒增多。石英次生加大对岩石孔隙度有可观的影响，有时可以占满全部孔隙。
(2)胶结作用胶结作用是砂岩中碎屑颗粒相互联接的过程 。 松散的碎屑沉积物通过胶结作用变成固结的岩石 。 胶结作用是使储层物性变差的重要因素 。
碎屑岩胶结物的成分是多种多样的,有泥质,钙质,硅质,铁质,石膏质等 。 一般说来
,泥质,钙 -泥质胶结的岩石较疏松,储油物性较好,纯钙质,硅质,硅 -铁质或铁质胶结的岩石致密,储油物性较差 。
据松辽盆地储集层钙质含量的统计资料,一般当钙质含量大于 5%时，其储油物性明显下降 。
不同的粘土矿物对岩石孔隙度和渗透率的影响也是不同的。在埋藏初期，从富含粘土质的孔隙水中可以沉淀出高岭石、绿泥石或伊利石形成碎屑颗粒周围的粘土膜，或充填孔隙。高岭石除了直接从孔隙水中沉淀外，还可以通过长石和云母的风化，形成自生高岭石,这种作用在颗粒边缘或顺着解理缝首先发生。
在酸性孔隙水中长石更易高岭石化。这种自生的粘土矿物填塞孔隙，降低了岩石的孔隙度。由扫描电镜揭示,围绕颗粒边缘生长的伊利石是从孔隙的喉道部位向孔隙中央发展的,而高岭石往往充填在孔隙中,因此伊利石的生成对孔隙度的影响虽小，但对渗透率的影响很大，高岭石在降低岩石渗透率方面的作用比伊利石小得多。
（ 3） 溶解作用在地下深处由于孔隙水成分的改变,导致长石,火山岩屑,碳酸盐岩屑和方解石,硫酸盐等胶结物的大量溶解,形成次生溶蚀孔隙,使储层孔隙度增大 。 这种次生溶蚀孔隙对改善储层物性的重要性近来受到愈来愈多的重视 。
影响溶解作用的因素很多,如沉积时具有较粗的粒度,
孔隙 -渗透性好的碎屑岩；砂岩中含可溶性物质较多；地下水呈酸性而且具有一定流动速度等都有利于次生孔隙形成 。 其中尤以 酸性水 的形成最为重要 。 对地下酸性水的形成条件,近来提出许多新见解 。 Schmidt（ 1979） 认为,干酷根热演化早期释放出大量 CO2,是形成酸性水的重要原因,这种成油期前形成的酸性水溶蚀作用所造成的次生孔隙带特别有利于油气聚集
。 Curtis（ 1983） 则认为：有机酸和无机质反应是形成次生孔隙的理想机理 。 据研究,在 80-120℃ 时,地下水富含短链有机酸,能大大提高对高岭石的溶解度,其中二元酸 （ 如草酸 ） 含量达到一定浓度时,使铝的溶解度提高 3个数量级 。 而 Ⅲ 型干酪根热演化过程中释放出的羧基约有 40%是以草酸形式出现的
。 先于油,气 （ 热成因 ） 形成的羧基释放出有利于在相邻砂岩孔喉中清除碳酸盐,硫酸盐和硅铝酸盐的 CO2,从而提高砂岩储集性 。 此外,在较高温度下,碳酸盐矿物之间的无机反应,
亦能生成 CO2； 硫酸盐在脱硫菌和有机质参与下能生成 H2S也有利于提高硫酸盐的溶解能力 。
但是必须指出，酸性水溶解的物质只有在不断被带走的条件下，才能使溶蚀作用朝有利于形成次生孔隙方向发展。
否则，随着溶质增加，溶蚀作用就会减弱，在达到过饱和时还可以再沉淀，堵塞孔隙。
(三 )碎屑岩储集层的成因类型及分布碎屑岩储集层的主体是 砂岩体,要研究碎屑岩储集层就必须从砂岩体着手 。 所谓 砂岩体是指在某一沉积环境下形成,具有一定形态,岩性和分布特征,并以砂质岩为主的沉积岩体 。 砂岩体的分布及特征受沉积环境的控制 。 近年来,国内外对不同成因类型的砂岩体进行了大量的研究工作,发现除冰川堆积的砂砾岩体尚未见到油气外,其它类型的砂岩体都已见到数量不等的石油和天然气
。 其中以海岸带附近的各种类型砂岩体与油气的关系最为密切 。 下面仅就与油气关系较为密切的砂岩体简述如下：
1.冲积扇砂砾岩体冲积扇 是指在干旱,半干旱气候地区,山间河流携带大量碎屑物质进入平原,在出山口处因流速变小,能量降低,而使碎屑物沉积下来形成的扇形锥积体 。 冲积扇中的砂砾岩体称为冲积扇砂砾岩体 。 冲积扇在平面上的形态为扇形或圆锥形,多个扇体在平面上组合形成裙边状碎屑堆积体 。 冲积扇主要由砾,砂和泥质组成的混杂堆积,粒度粗,分选差,成分复杂,圆度不好 。 但在冲积扇的中部有储集物性较好的辫状河道砂砾岩体,邻近若有油源,油气一般可以在此聚集 。
如我国新疆准噶尔盆地西北缘的克拉玛依油田三叠系储油层就是冲积扇砂砾岩体 。
图
2.河流砂岩体在长期沉降的气候潮湿区 。 河流发育 。 由河流成因的砂岩体称为河流砂岩体 。 河流的主要类型有辫状河和曲流河,其沉积模式如图所示 。
河流砂岩体包括 砾,砂,粉砂 和 粘土 等各类碎屑沉积物，但 以砂质为主,成分复杂，分选差至中等。
河流砂岩体的 形态极不规则,多呈带状，树枝状或网状，边缘呈锯齿状。古河道砂岩体以河床中的边滩和心滩砂岩的储油物性最好。 目前世界范围内已发现了不少以古河道砂岩体为储集层的油气藏，如美国堪萨斯州的布什城油田（图）、加拿大阿尔伯达省的贝尔希油田、利比亚苏尔特盆地的 Sarir油田和我国的长庆油田等。
3.三角洲砂岩体随着油气勘探工作的深入,日益证明世界上许多大油气田与三角洲砂岩体有着密切的联系 。 如科威特的布尔甘油田
,西非尼日利亚尼日尔河三角洲发现许多大油田 （ 如图 ）,
我国的大庆长垣三角洲,东营凹陷的东辛,胜坨三角洲等 。
三角洲 是河流入海 （ 湖 ） 处,由于坡度减缓,流速突然降低,水流分散,河流所携带的砂泥在河口附近堆积下来,
形成平面上略似尖顶朝向陆地的三角形沉积体 。 根据河流,
波浪和潮汐能量的强弱,三角洲可分为 河控三角洲,浪控三角洲 和 潮控三角洲 等类型 。 大的河流三角洲规模可以很大,
面积可达几十至几万平方公里 。 三角洲可进一步划分为三角洲平原,三角洲前缘和前三角洲等亚环境 。 各个亚环境的沉积物特征是不同的 。 三角洲平原中的分流河道砂岩体,三角洲前缘的水下分流河道砂岩体,河口坝砂岩体,远砂坝砂岩体 以及 前缘席状砂体 都是常见的良好的储集层 。
4.扇三角洲砂岩体扇三角洲 是指冲积扇或辫状河直接进入水体形成的一类砂体 （ 据 Galloway,1983） 。 盖洛韦等人 （
1983） 按水体能量条件将扇三角洲分为 湖泊扇三角洲
,波浪改造的扇三角洲 和 潮汐改造的扇三角洲 。 其中湖泊扇三角洲受波浪和潮汐改造较弱,呈扇形 。
我国陆相沉积,特别是东部的断陷湖盆常常是长条状的 箕状凹陷 。 在湖盆的短轴方向上,坡度陡,物源近,很难形成源远流长的曲流河 。 辫状河直接进入浅湖形成的扇三角洲,称为辫状河三角洲 。 孙永传等曾将冲积扇进入浅湖形成的扇形碎屑岩体称为水下冲积扇 。 而纪友亮等却仍将其归属于扇三角洲 。
扇三角洲可以划分出如下微相：
扇三角洲平原与正常三角洲平原有较大的差别，实际上扇三角洲水上平原属于近山口的冲积扇环境。扇三角洲的分流河道砂体、水下分流河道砂体、河口坝砂体及前缘席状砂构成了扇三角洲的主要储集层。右图为扇三角洲体系的示意图：
5.海岸砂岩体海岸环境又称滨岸环境,它位于海水浪基面以上紧邻陆地的滨浅海地带 。 由于在地质历史中反复的海进和海退,因此,海岸沉积物是一个很宽的带 。 海岸地带由于波浪,沿岸流,潮汐以及风的作用,可以破坏附近的三角洲沉积而形成一系列海岸砂岩体,主要有海滩砂,砂坝,堤岛,风成砂丘等 。 海岸砂岩体一般呈带状或串珠状沿岸线分布,由于它们经受反复的冲洗和簸扬,一般分选好,圆度大,岩性以中细砂岩为主
,较疏松,孔隙度和渗透率都较高,有良好的储油性能,是油气聚集的良好场所 。 海岸砂岩体包括海进砂岩体和海退砂岩体 。 海退砂岩体下伏暗色海相页岩,
生油条件好；而海进砂岩体下伏三角洲平原或其它海岸沉积物,生油条件差,故目前世界上发现的海岸砂岩体油气田多属海退型砂岩体 。 如美国堪萨斯州格林乌德县契洛鞋带状油田就是一例 （ 如图 ） 。
美国堪萨斯州格林乌德县契洛期鞋带状油田平面图图中 1mm=1609m
（据 Cadman,1927，
转引自潘钟祥，
1986）
6.湖泊砂岩体湖泊是陆地上水流汇集的地方,由于它距物源近,大量碎屑物质在湖泊中堆积,使湖泊砂岩体很发育 。 湖泊的水动力条件和沉积过程与开阔的浅海相似,同样有波浪和沿岸流作用 。 在湖浪,湖岸流以及河流的地质作用下,湖泊砂岩体的类型是多种多样的,包括洪积成因的湖边扇砂砾岩体,湖成三角洲砂岩体,滨浅湖的湖滩砂岩体,水下隆起上的浅滩砂岩体,深湖的湖底扇砂岩体等 。 其中以滨浅湖的湖滩砂岩体和湖成三角洲砂岩体最为发育,储集物性亦好,可作为良好的储集层 。 我国大部分油气田成生在陆相沉积盆地之中,湖泊砂岩体就成为主要的储集层 。 例如大庆油田的主要产层属于下白垩统湖成三角洲砂岩复合体 。 大港部分油田的产层属于下第三系滨浅湖滩砂岩体 （ 沿岸砂坝 ） 。 下辽河盆地和泌阳盆地的部分油田的产层属于下第三系湖底扇砂岩体 。
7.浊积砂岩体浊积砂岩体是由于 地震,海啸 等因素的影响,把河流携带至海岸带堆积的大量未固化的沉积物,以 悬浮的高密度底流的方式 沿海底峡谷搬运至深海堆积而成的砂岩体 。 这种高密度流称之为浊流 。 由浊流形成的砂岩体称为浊积砂岩体 。 它的平面形态经常是扇形,又称海底扇或深海扇 。
浊流也经常在湖泊中发生,它所形成的扇形砂岩体称湖底扇 。
图活克（ 1978）
所建立的海底扇相模式浊积砂岩体由根部至前缘，由下部至上部沉积物一般由粗变细，分选由差变好,扇体的扇中部分一般有分选较好的砂质沉积，
可构成良好的储集层。 由于浊积砂岩体发育在深水泥岩之中，这些泥岩既可作为生油岩又可作为封闭层，因此，浊积砂岩体不仅含油气丰实，而且也是地层、岩性油气藏发育的有利地区。如北海地区的米勒（ Miller）
油田和阿尔巴（ Alba） 油田，以及美国加利福尼亚州文图拉盆地的第三系油田和洛杉矶盆地的威明顿（ Wilnington） 油田等，后者的石油可采储量达 7.84× 1010m3。
天然气与石油相比,产出的环境有较为明显的差别 。 据 B.C.В ы ше м н р с к н й （ 1980） 的统计 表明,世界石油主要分布在海相地层中,在陆相地层中仅占次要地位；而 天然气在陆相地层中占有相当大的比例 。 这一点对我国陆相盆地天然气的勘探有重要的指导意义 。 其次,由于天然气的分子直径小和易于渗流,因此在储集物性较差的储集层中聚集的天然气也有开采价值 。 据美国的统计资料
,1979年美国探明的天然气储量为 5.494× 1012m3
,其中约有 1.426× 1012m3（ 约占总量 1/4） 来自孔隙度为 5-15%的储集层 。 可见 低孔低渗的砂岩体中可能拥有巨大的天然气潜量 。 它是我们现在乃至今后低孔渗储层油气勘探开发的物质基础 。 （ 表 ）
4.3.2碳酸盐岩储集层碳酸盐岩储集层是另一类重要的油气储集层 。 碳酸盐岩储层中的油气储量占世界油气总储量的一半,
产量已达到总产量的 60%以上 。 碳酸盐岩油气田一般比砂岩油气田储量大,单井产量高 。 据世界上 198个大油田统计表明,碳酸盐岩大油田平均可采储量为
5.6× 108吨,砂岩大油田的平均可采储量为 2.9× 108吨
。 另外,世界上共有 9口日产量曾达万吨以上的高产井
,其中有 8口属碳酸盐岩储集层 。 如墨西哥黄金巷油区的塞罗阿苏耳 -4井,储集层为中白垩统的礁灰岩,最高日产量曾达 37140吨 。 波斯湾盆地是世界碳酸盐岩油气田分布最集中的地区,其中 沙特阿拉泊的加瓦尔油田是世界特大型的碳酸盐岩油田,其可采储量高达 107亿吨,也是目前世界上可采储量最大的油田 。
我国碳酸盐岩地层分布极为广泛，
层位多,厚度大,油气显示丰富,并已找到了工业性的油气藏。
川南 在碳酸盐岩地层中采气已有二千多年的历史。 80年代中期 华北任丘古潜山（碳酸盐岩）油田 的发现，
为在我国寻找碳酸盐岩油气田打开了新局面。为了加快我国油气勘探的步伐，不断增加后备储量，加强碳酸盐岩油气储集层的研究，具有十分重要的意义。
(一 )碳酸盐岩储集层的储集空间碳酸盐岩储集层的主要岩石类型包括 石灰岩,白云岩,粒屑灰岩,礁灰岩 等,
其储集空间通常包括 孔隙,溶洞 和 裂缝 三类 。 一般说来,孔隙和溶洞是主要的储集空间,裂缝是主要的渗滤通道,也是储集空间 。
碳酸盐岩储集层的储集空间碳酸盐岩储集空间的形成过程是一个 复杂而长期 的过程，它贯穿在整个沉积过程及其以后的各个地质历史时期。它除了受沉积环境的控制外，
地下热动力场、地下或地表水化学场、构造应力场等因素均对它们的形成和发展有巨大的影响。
由于碳酸盐岩的特殊性（易溶性和不稳定性），
使碳酸盐岩储集空间的演化相当复杂，孔隙类型多、变化快，往往在同一储集层内存在着多种类型的孔隙，各种孔隙又往往经受几种因素的作用和改造。因此，对碳酸盐岩储集空间分类时，既要考虑它的原始成因，又要考虑它在整个地质历史过程中的改造和变化。关于碳酸盐岩孔隙类型的划分方案较多。
碳酸盐岩孔隙类型
Choquette和 Pray（ 1970）
根据受组构控制与不受组构控制两项关系，将碳酸盐岩孔隙划分为三大类型 16种孔隙（图），
其中有几种为常见类型，
其它则为比较特殊的类型。本书将根据碳酸盐岩孔隙的形成时间及成因，将其分为原生孔隙和次生孔隙两大类来进行论述。
1.原生孔隙碳酸盐岩的原生孔隙主要是指 在沉积时期形成的与岩石组构有关的孔隙 。 它们在成岩期可以发生一些变化 。 原生孔隙包括粒间孔隙,粒内孔隙,生物骨架孔隙,生物体腔孔隙,遮蔽孔隙,鸟眼孔隙和生物潜穴等 。
粒间孔隙,指粒屑碳酸盐岩粒屑之间未被基质填积和胶结物充填的原始孔隙空间 。 粒间孔隙只有在粒屑含量很高 （ 一般应大于 50%） 形成颗粒支撑格架时才能出现 。 粒间孔隙的发育程度与粒屑的含量,大小,形状,分选程度以及粒屑的堆积方式,
胶结物含量等因素密切相关,而它能否得以保存还取决于沉积后的地质历史时期淀晶方解石或其它可溶矿物的充填程度 。 粒间孔隙是碳酸盐岩储集层的主要孔隙类型之一 。 世界上相当多的碳酸盐岩储集层发育此类孔隙 。
粒内孔隙,指组成碳酸盐岩的各种颗粒内部的孔隙,如骨屑,团块,内碎屑,鲕粒等颗粒内部的孔隙 。 这类孔隙有原生的,也有次生的 。
生物骨架孔隙,它是由原地固着向上生长的造礁生物 （ 珊瑚,海绵,层孔虫,苔藓虫和藻类
） 群体骨架间的孔隙 。 这类岩石具有很高的孔隙度和渗透率 。 它是碳酸盐岩的主要孔隙类型之一
。 具生物骨架孔隙的生物礁储集层往往和具粒间孔隙的生物碎屑灰岩储集层相伴生 。
生物体腔孔隙,它是指生物死亡后生物壳体内的软体腐烂分解,体腔内未被灰泥等充填或部分充填而保留下来的空间 。 具此类孔隙的岩石绝对孔隙度大,有效孔隙度不大,因此,由它单独构成储集层的储集空间少见,多半和粒间孔隙相伴生 。
此外,遮蔽孔隙,鸟眼孔隙 和 生物潜穴 一般作为储集空间意义不大 。
2.次生孔隙碳酸盐岩的次生孔隙是指在沉积期后发生的,受成岩后生作用控制的孔隙,它包括 晶间孔隙 和 溶孔,溶洞 。 次生孔隙是碳酸盐岩储层重要的储集空间 。
晶间孔隙,它是指碳酸盐矿物晶体之间的孔隙 。 一般呈棱角状,其孔隙大小除与晶粒大小及其均匀性有关外,还受排列方式的影响 。
一般以粉晶,细晶,排列又不均匀者孔隙较发育,如砂糖状白云岩具良好的晶间孔隙 。 晶间孔隙主要是白云石化作用,重结晶作用的结果而形成的,尤以白云石化作用形成的晶间孔隙最为重要,
类型之一 。
溶蚀孔隙,溶蚀孔隙简称溶孔,是指碳酸盐矿物或伴生的其它易溶矿物被水溶解后形成的孔隙 。 溶解作用在沉积过程中就开始了,它可以一直延续到成岩以后,
直到表生作用阶段 。 一般说来,在近岸浅水地带沉积物暴露水面时或在不整合面下的岩溶带溶蚀作用最为活跃,溶蚀孔隙发育 。
溶蚀孔隙是碳酸盐岩储集层的主要孔隙类型之一,它包括下面几种主要类型 。
（ 1） 粒内溶孔和溶模孔,粒内溶孔是指由于选择性溶解作用的结果,各种颗粒内部部分被溶解所形成的孔隙,如鲕内溶孔,介内溶孔等 。 当溶解作用继续进行,把颗粒全部溶蚀,并形成与颗粒形态,大小完全相似的孔隙,则称溶模孔,如鲕模孔 （ 又称负鲕 ）,介模孔,晶体溶模孔等 。
（ 2） 粒间溶孔,粒间溶孔是指溶蚀颗粒之间的灰泥基质或胶结物而形成的孔隙,其溶蚀范围可以部分涉及周围的颗粒 。 淋滤粒间灰泥是粒间溶孔常见的一种类型 。 它往往有较好的孔隙度和渗透率,构成良好的油气储集空间 。
（ 3）晶间溶孔,指选择性溶蚀矿物晶体之间的物质所形成的孔隙。它主要发育在白云岩中，选择白云岩晶体间的方解石进行溶蚀。溶孔呈港湾状，大小较均匀，常称,针孔,。
（ 4）其它溶孔和溶洞,上述三类溶蚀孔隙是和岩石的组构有关，是选择性溶解作用形成的溶孔
。此外，还有和岩石组构无关的溶孔，这类溶孔呈不规则的等轴状。溶洞和溶孔之间没有严格的区别，一般孔径大于 5mm或 1cm者称溶洞，小于此者称溶孔。溶洞多半发育在厚层质纯的石灰岩和白云岩中。古岩溶分布的地区和层段可作为良好的储集层。川东南的高产井约 80%与古岩溶有关
。
3.裂缝 （ 陡构造及碳酸盐岩裂缝 ）
碳酸盐岩性脆,易破裂,裂缝发育是一种常见的地质现象 。 碳酸盐岩储层中的裂缝既是储集空间,又是重要的渗滤通道 。 世界上主要的碳酸盐岩产油气层均与裂缝的发育有着密切的关系 。 碳酸盐岩中裂缝的类型很多,按成因可分为,构造裂缝 和 非构造裂缝 两大类 。 非构造裂缝又可分为 成岩裂缝,风化裂缝和 压溶裂缝 三类 。
构造裂缝系指在构造应力作用下,构造应力超过岩石的弹性限度,岩石发生破裂而形成的裂缝 。 它的特点是 边缘平直,延伸远,成组出现,具有明显的方向性 。
在漫长的地质历史中,岩层往往经受多次构造运动的影响,形成了复杂的裂隙系统,它构成了碳酸盐岩裂缝性储集层的 主要储集空间 和 油气运移的主要通道 。 构造裂缝往往发育在一定的岩层中,它的发育程度与岩性密切相关,岩性越脆越易产生裂缝 。 因此,
一般说来,构造裂缝在白云岩中最发育,石灰岩中次之,泥灰岩中最差 。 构造裂缝又往往发育在一定的构造部位上,它和岩石所承受的构造应力的强度和自身的形变有关 。 背斜构造的顶部,轴部以及箱状背斜的肩部裂缝最发育,背斜倾没端次之 。 此外 断层附近及其消失部位 也是构造裂缝发育的有利部位 。
成岩裂缝它是指沉积物在石化过程中被压实,失水收缩或重结晶等情况下形成的一些裂缝 。 裂缝一般受层理限制,不穿层,多数平行层面,裂缝面弯曲,形状不规则,有时有分枝现象 。
风化裂缝又称溶蚀裂缝,它是指古风化壳由于地表水淋滤和地下水渗滤溶蚀所形成或所改造的裂缝,此类裂缝大小不均,形态奇特,缝隙边缘具有明显的氧化晕圈 。 这类裂缝发育深度视潜水面的深度而异 。
由于淋滤和溶蚀作用形成的裂缝网对液体流动不会产生什么阻力,因此,具风化裂缝的岩层渗嘎时周围致密岩层要高得多 。
压溶裂缝成分不太均匀的碳酸盐岩,在上覆地层静压力作用下,富含二氧化碳的地下水沿裂缝或层理流动,发生选择性溶解而形成,常见的是缝合线 。 缝合线中常残留有许多泥质和沥青,其作为油气储集空间意义不大,但对油气的渗滤有一定的作用 。
（ 二 ） 影响碳酸盐岩储集层物性的主要因素
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 。 碳酸盐岩原生孔隙的类型虽然多种多样,但主要的是粒间孔隙和生物骨架孔隙 。 这类孔隙的发育程度主要取决于粒屑的大小,分选程度,胶结物含量以及造礁生物的繁殖情况 。 因此,水动力能量较强的或有利于造礁生物繁殖的沉积环境常常是原生孔隙型碳酸盐岩储集层的分布地带 。 一般包括台地前缘斜坡相,生物礁相,
浅滩相和潮坪等 。 在水动力能量低的环境里形成微晶或隐晶石灰岩,由于晶间孔隙微小,加上生物体少,不能产生较多的有机酸和 CO2,因此不仅在沉积时期,就是在成岩阶段要形成较多的次生溶孔也是比较困难的 。。
2.成岩后生作用碳酸盐岩的孔隙在它形成的地质历史过程中是 不断变化 的 。 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 。
碳酸盐岩的成岩后生作用有些有利于储层物性的改善,而有些则使储层物性变差 。 因此,研究成岩后生作用对孔隙的影响是很重要的 。 碳酸盐岩的成岩后生作用主要有 压实及压溶作用
,胶结作用,重结晶作用,白云石化作用,溶解作用,方解石化作用,硅化作用,硫酸盐化作用 等 。 现择其对储层储集物性有重要影响的作用简述如下：
（ 1）溶蚀作用,碳酸盐岩孔隙的形成和发育情况与地下水的溶解作用和淋滤作用关系密切，这是由碳酸盐岩的 易溶性 所决定的。地下水因溶解带走了易溶矿物是造成溶蚀孔隙、孔洞的原因，也是溶蚀裂缝扩大的原因。在漫长的地质年代里，碳酸盐岩的溶解是很可观的。巨大的岩溶洞穴、
地下暗河等是碳酸盐岩发育区常见的景观。
碳酸盐岩结晶矿物的溶解度决定于它们本身的性质、地下水的溶解能力以及热动力条件。
岩石的矿物成分不同其溶解度也不同 。 已有资料表明,方解石和白云石的溶解度决定于水中 CO2的含量,
地下水的温度 和 硫酸钙的含量 等 。
随着水中 CO2含量的增加,方解石和白云石的溶解度增大,且当水中 CO2含量高时,方解石的溶解度比白云石高；相反,当水中 CO2含量低时,白云石的溶解度比方解石高 （ 图中 B） 。 一般在 CO2含量较高的水中,
在低温条件下 （ 小于 0℃ ） 方解石的溶解度比白云石的溶解度大约高 0.5倍 。 随着温度上升,这个差值变小,
当温度为 55℃ 时白云石的溶解度和方解石相等 。 温度进一步升高,白云石的溶解度反比方解石高 （ 图中 A）
。 水中硫酸钙含量对方解石和白云石溶解度影响问题还没有彻底弄清楚 。 一般说来,白云石的溶解度与硫酸钙含量增加关系不大,而方解石的溶解度明显随之下降 （ 图中 C） 。
在不同因素影响下方解石和白云石溶解度的变化示意图
（转引自潘钟祥,1986）
A-温度影响（ CO2压力为 9.80665× 104Pa）； B-碳酸含量的影响（温度为 250C）； C-
CaSO4的影响（ CO2压力为 0.0012× 9.80665× 104Pa,温度为 250C ）
1.方解石 2.白云石结晶矿物晶粒大小 不同,它们的溶解度也不相同 。 如 2mm石膏微粒比 0.3mm的石膏微粒的溶解度低 20%,碳酸盐矿物也是如此 。 因此,
小颗粒的溶解有利于大颗粒的生长 。
此外,碳酸盐岩中所含不溶矿物杂质 对溶解过程也有很大的影响,当碳酸盐岩中存在泥质,硅质或有机物等杂质时会阻碍溶解过程进行 。 如我国四川乐山震旦亚界白云岩,岩石不溶残余物含量小于 1%者,孔洞发育；当不溶残余物含量大于 10%时,很少发育大溶洞 。
碳酸盐岩的溶蚀孔洞一般均发育在岩溶带 。岩溶带的发育状况与气候条件、地下水的活动情况有密切的关系。一般温暖潮湿气候区，地下水活动强烈，溶蚀作用也相当活跃。在碳酸盐岩发育区，地下水的活动有明显的垂直分带性。 接近地表部分（饱气带）,
水流方向近于垂直，以淋滤为主，水流速度快，对岩石的溶蚀作用差，仅发育一些垂向溶缝。该带之下为潜水面季节变化带,此带中的地下水时而垂向淋滤，
时而水平流动，可出现垂直和水平两类溶洞。再往下为 潜流带（饱水带）,地下水作水平流动，流速慢，
对岩石溶蚀时间长，溶蚀孔洞发育。因此,溶蚀孔洞最发育的地带是风化壳以下潜水面附近的岩溶带 。我们知道,由于构造运动发展的不均衡性，在一个古风化壳面以下往往可以见到多层岩溶发育带。我国华北地区下古生界碳酸盐岩地层在奥陶系沉积以后，整体上升，经过长期的沉积间断，古岩溶发育良好，因此，
是一个良好的储集层。
（ 2）重结晶作用,重结晶作用是指碳酸盐岩被埋藏之后，随着温度、压力的升高，岩石矿物成分不变，而矿物晶体大小、形状和方位发生了变化的作用。这种作用使致密、细粒结构的岩石变为粗粒结构的、疏松、多晶间孔隙的岩石。粗粒结构的岩石强度降低，易产生裂缝。
这样，有利于地下水渗滤，为溶蚀孔隙的发育创造条件。我国四川侏罗系大安寨介壳灰岩产油气层，其孔隙发育程度随重结晶作用的增强而变好。当碳酸盐岩中存在泥质、有机质、硅质、硫酸盐等杂质时，它们会降低碳酸盐岩重结晶的速度，又往往填塞在各种孔隙空间，对碳酸盐岩的储油物性产生不利的影响。
（ 3） 白云石化作用,白云石化作用是指白云石取代方解石,
硬石膏和其它矿物的作用 。 白云石化作用一般可分为二类,一类发生在沉积物中的 准同生期白云石化作用 ；另一类发生在岩石中的 成岩后生期白云石化作用 。 白云石化作用对碳酸盐岩孔隙度的影响问题,至今仍是一个未解决的争论问题 。 以前一种比较流行的看法是白云石化作用总是引起孔隙度的增加,这是根据 1837年包蒙所提出的白云石分子交代石灰岩中方解石分子的分子对等假说,其反应式是：
2CaCO3+Mg++=CaMg(CO3)2+Ca++
此时体积缩小 12.5%,这样就形成孔隙极为发育的白云岩 。 这种观点一直到现在还有人运用 。 但是,亦有许多学者反对这种观点 。 1915年伦德斯在研究岩石白云石化作用对孔隙的形成问题时,指出,（ 1） 白云石化带并不总是孔隙发育带； （ 2） 所观察到的白云岩孔隙与计算所得结果不一致； （ 3） 白云岩中的孔隙本身带有溶蚀的痕迹,而不是依靠体积缩小的方式形成孔隙 。
1953年柯尔任斯基在详细研究了各种交代作用以后指出,交代作用并不伴随体积的变化,交代作用的发育程度与孔隙溶液溶解固相物质的作用密切有关 。 存在于孔隙中的溶液含有可转变为固相的物质,但其浓度是不同的,不同的浓度就是造成致密的或多孔的交代岩石的主要原因 。 溶液过饱和时,
往往形成致密坚硬的岩石； 相反,在溶液矿化度低的情况下,岩石的孔隙就发育 。 通常在表生交代作用条件下,溶解作用大于沉淀作用；因而常形成多孔的白云岩 。 尽管意见不同,但 一般说来,白云石化对岩石孔隙度和渗透率还是起改善作用的 。
此外,还有压实及压溶作用和胶结作用等,它们对储层物性主要起破坏作用,不少研究者都曾作过研究和总结,这里不再赘述 。
3.构造因素裂缝既是碳酸盐岩储层的储集空间,更重要的是油气渗滤的重要通道 。 不同类型的裂缝其成因不同 。 根据成因可将裂缝划分为 构造裂缝 和 非构造裂缝 两大类 。 对储层物性有重要影响的主要是构造裂缝 。 构造裂缝受构造因素控制,构造因素包括 构造作用力的强弱,性质,受力次数,变形环境 和 变形阶段 等 。 一般说来,受力越强,张力越大,受力次数越多,构造裂缝越发育；反之
,则发育较差 。 同一岩石在常温常压的应力环境下裂缝发育,在高温高压环境下则发育较差 。 在一次受力变化的后期阶段,裂缝密度大,组系多；前期阶段则相应较少 。 这些条件的时空配置,
控制着构造裂缝的发育分布规律 。
(三 )碳酸盐岩储集层的沉积环境及其分布碳酸盐岩大多是在 温暖的浅水环境 下形成的,碳酸盐岩储集层的分布严格受沉积环境的控制 。 在碳酸盐岩沉积区,水动力能量较强的环境是形成碳酸盐岩储层的良好地带
。 据我国及世界上碳酸盐岩油气田的研究,
碳酸盐岩储集层主要分布在生物礁,浅滩及潮坪等沉积环境 。
1.生物礁环境世界上以生物礁为产层的油气田很多,礁块油气田一般储量大,产量高,这与生物礁储集层的储集物性有密切的关系 。 世界上共有 9口日产量曾达万吨以上的高产油井,其中以礁灰岩为产层的就占 4口 。
生物礁是与一种特殊环境生长的碳酸盐岩体
,主要出现在 滨岸 -浅水碳酸盐岩沉积环境 中 。 按照生物礁生成的位置可以把它们分为,（ 1） 岸礁
：呈曲线状,紧靠陡峭的海岸生长； （ 2） 堤礁,
又称堡礁,障壁礁,生长在平缓的滨海带,平行于岸线生长,有时可以出现几排,中间有泻湖相隔,离岸较远； （ 3） 台礁,是一些孤立的礁体,
发育在浅海碳酸盐岩台地的边缘 。
生物礁 一般是指造礁生物（如珊瑚、海绵、苔藓虫、
层孔虫、钙藻等）原地固着生长而形成明显向上凸起的、
坚固的、具有能抵抗波浪作用的块状生物岩体。 生物礁的主体 — 礁核是由造礁生物的骨架、茎状（枝状）化石遗骸障积灰泥以及蓝绿藻、红藻等生物粘结碎屑颗粒等组成。礁核内发育有大量的多种类型的孔隙，例如生物骨架孔隙、粒间孔隙、生物体腔孔隙等原生孔隙，并在原生孔隙的基础上，经淋滤溶蚀或白云石化作用而出现大量次生溶孔、溶洞和白云石化晶间孔隙，它使原生孔隙进一步扩大和连通，大大改善其储集物性。线状生物礁体向海一侧为礁前。礁前带由于受海浪的强烈冲击，
坡度陡峻，造成崩塌堆积物。礁前塌积物以砾屑灰岩、
砂屑灰岩为主，粒间孔隙十分发育。 生物礁体向陆一侧为礁后。礁后带坡度缓，常常紧邻泻湖，水动力能量弱，
堆积物大小混杂，分选差，多灰泥沉积。因此 生物礁块状岩体中孔隙主要发育在 礁核 和 礁前塌积岩 区内 。
2.浅滩沉积环境这里的浅滩是 指水动力能量较强的碳酸盐沉积环境中形成的滨岸砂滩,障壁砂滩,泻湖边缘浅滩和潮汐三角洲等环境 。 在这些环境中由于波浪和潮汐作用强烈,
堆积了圆度好分选佳的 骨屑灰岩,砂屑灰岩,鲕粒灰岩等岩石类型,其粒间孔隙极为发育,假如这些浅滩在后期暴露水面,经雨水淋滤,溶蚀又可形成大量次生溶孔
。 由于选择性溶解作用的结果,一般由文石质组成的鲕粒,软体动物碎屑,藻屑等最易溶解,可形成鲕内溶孔
,砂屑溶孔,藻屑溶孔,介屑溶孔等粒内溶孔和溶模孔
。 假如浅滩处于较封闭的盐水环境,则可因白云石化而出现晶间孔隙 。 北非利比亚北部锡尔特盆地的泽勒坦油田,第三系的伞藻 -有孔虫砂屑灰岩,属砂坝沉积,由于它们的粒间孔隙和粒内孔隙在后期经淋滤,溶蚀而扩大和沟通,使其孔隙度高达 30-50%。
3.潮坪环境这里主要是指 潮上带和潮间带之间的潮浦环境,也 即有障壁的碳酸盐海岸平均低潮线以上的向陆部分 。 这一地区的主要特点是：大洋海浪的作用不明显,主要遭受潮汐作用和大风暴的影响；蓝绿藻非常发育 （ 尤其是潮间带 ） ；粗碎屑颗粒作为滞后的残留物一般停积在潮汐沟内,在潮汐坪上以细粒沉积作用为主,经常出现团粒泥晶灰岩,叠层石灰岩 。
在干旱气候区,由于强烈的蒸发作用,潮上带就成为盐沼 （
萨勃哈 ） 环境,出现石膏,硬石膏,白云岩等蒸发岩沉积 。
这种环境中的沉积物可能遭到早期白云石化,形成微晶白云岩,出现晶间孔隙 。 如果在成岩晚期出现白云石化,则晶间孔隙可能更发育 。 其次,蓝绿藻被埋葬和腐烂可形成鸟眼孔隙 。 由于它们经常暴露地表,大气降水选择文石质的蓝绿藻纹层进行溶解,可形成窗孔状溶蚀孔隙,膏盐矿物的溶解可形成晶模孔等 。 因此,在潮坪上是形成鸟眼孔隙,窗孔状溶蚀孔隙,晶模孔和白云石晶间孔的主要场所,是世界上许多油气田的良好储集层 。 例如,美国密执安盆地泥盆系的蒸发岩中所夹白云岩层,晶间孔隙发育,为产油层 。
(三 ) 碳酸盐岩储集层与砂岩储集层的比较前者储集空间类型多,影响因素多,
次生变化大,致使 碳酸盐岩储集层比砂岩储集层具有更大的差异性,复杂性和非均质性等特点 。 现将这两类储集层的主要特征对比如下：
砂岩与碳酸盐岩储集性质比较孔隙大小 与颗粒直径和分选好坏关系较少，受次生作用影响大与颗粒直径、分选好坏等有密切关系由于经受沉积后的各种改造，溶洞、裂缝发育，变化极大虽受成岩后生变化影响，
但几乎仍为粒间孔隙最终孔隙类型原始孔隙类型 粒间孔隙较多，但其他孔隙类型也很重要几乎全为粒间孔隙一般为原始孔隙度的一半或一半以上，储层普遍为 15-30%
成岩后的孔隙度 一般只有原始孔隙度很小一部分或接近于零，储层中通常为 5-15%
沉积物中的原始孔隙度一般为 40%-70%一般为 25-40%
碳酸盐岩砂岩岩石类型特 征孔隙形状 主要取决于颗粒形态、胶结情况和溶蚀程度的大小变化极大孔隙大小、形状和分布的一致性在均匀的砂岩体内，一般有好的一致性即使在单一类型的岩体内，
变化也很大，从具有好的一致性到极不均一成岩作用的影响 由于压实作用和胶结作用，
孔隙有所减小，但溶蚀作用也会扩大孔隙影响很大，能够形成、消失甚至完全改变原有孔隙裂隙的影响 除低渗透层外，对储层性质的影响一般不重要对储层性质影响很大孔隙度与渗透率的目估情况能大体进行估量 从能大体进行目估到不能目估，而需要仪器测量岩心分析对储集层估价的作用适合作岩心分析 对非均质性很强的储层，用大直径的岩心也难于对储层进行评价孔隙度与渗透率之间的关系有一定相关关系 从有一定相关关系到不相关
（序前表）
从表中不难看出，碳酸盐岩储集层具有以下特点：
（ 1）孔隙大小、形状变化极大,从主要取决于岩石的组构要素直至完全无关。组构要素是指岩石中原生和次生的实体组分（如原生沉积颗粒和次生矿物晶体），也包括结构和较小的构造。
（ 2）孔隙成因复杂，次生孔隙占有十分重要的地位。 沉积物的收缩和膨胀作用，岩石的破裂作用
，沉积颗粒的选择性溶解和非选择性溶解、生物钻孔或有机质的分解等作用，皆可在碳酸盐岩中形成各种孔隙。
（ 3）储层非均质性极强,孔隙度与渗透率之间的关系变化极大。
4.3.3其它岩类储集层其它岩类储集层是指除碎屑岩和碳酸盐岩外的各种岩类储集层,包括岩浆岩,变质岩,
粘土岩等 。 这类储集层的岩石类型虽然很多,
但它们拥有的油气储量仅占世界油气总储量的一小部分,故其意义远不如碎屑岩和碳酸盐岩储集层 。 但随着油气勘探的深入及常规储层的不断开发,为了寻找石油和天然气的后备储量
,这类储集层的研究将会变得越来越重要 。 到目前为止,国内外已在这类储集层中获得了一定产量的油气,我国也已在火山岩,结晶基岩和粘土岩中获得了工业性油流,并具有一定的生产能力 。
(一 )火山岩储集层主要是指由火山喷发岩及火山碎屑岩形成的储集层,常见的有玄武岩,安山岩,粗面岩,流纹岩,集块岩,火山角砾岩,凝灰岩等 。 由于火山碎屑岩的成因及分布均与火山喷发密切相关,故从油气勘探的角度往往把火山喷发岩和火山碎屑岩形成的储集层统称为火山岩储集层 。
以火山碎屑岩为储集层的油气田比较常见,而以火山喷发岩为储集层的油气田为数不多 。 火山碎屑岩储集层的储集空间与碎屑岩有相似之处,孔隙类型亦比较多 。 既有粒间孔,粒内孔,晶间孔,气孔,溶蚀孔等,又有构造裂缝,节理和成岩裂缝等 。 日本新泻县上第三系发现了一系列与火山碎屑岩有关的小型油气田,它们的地层主要是一套海相暗色泥岩与火山碎屑岩,砂岩互层 。 有 11个油气田的油气储集在火山碎屑岩中,其中吉井气田的某些井日产气量可达
10× 104m3以上,一般可达 3－ 4× 104m3/d。
我国下辽河坳陷某油田,在下第三系沙河街组三段下部的火山岩中也获得了工业油流,产层岩性为凝灰岩,粗面岩,初产量可达 14吨 /日 （ 6mm油嘴 ）,酸化后可增至数十吨 /日 。 此外,在华北盆地某坳陷的兴隆台地区,在太古界花岗岩,中生界花岗角砾岩和火山喷发岩组成的风化壳中,也获得了工业油流 。
通过对火山岩储集层油气藏的勘探实践,人们逐渐认识到 火山岩储层含油气性的好坏与下列两个因素关系密切,
① 发育于生油层系之中或其邻近的火山岩储层,由于具备充足的油气源,含油气有利 。
② 火山喷发岩,火山碎屑岩储集层储集物性的好坏是决定其含油气程度的基本条件 。
(二 )结晶岩储集层结晶岩储集层 包括各种岩浆岩和变质岩类,它们都有 不同程度的结晶,故也称结晶岩系 。 这类储集层的形成与风化作用密切相关 。 在含油气盆地中,这种结晶岩系往往构成沉积盖层的基底 。 当这些结晶岩由于受到 长期而强烈的风化 时,在其表面常出现一个风化孔隙带,加之构造运动产生的裂缝,从而使岩石的孔隙性和渗透性大大增加,成为油气储集的良好场所
,因而这类储集层 多分布在基岩侵蚀面上 。
我国酒泉盆地鸭儿峡油田,其产层为志留系变质岩基底,由板岩,千枚岩及变质砂岩组成 。 据岩芯测定,基岩孔隙度小 （ <2.5%）,渗透率接近于零,但裂隙发育,平均裂缝密度 >40条 /米 。 裂隙方向性强,在构造应力较强的部位,尤其是在断裂带附近最为发育
,这些裂隙提供了油气储集空间和渗滤通道,高产井主要沿断裂分布,井间有干扰现象 。
又如美国得克萨斯洲里顿泉油田,基性岩浆岩 （ 蛇纹岩 ） 沿基底断裂带溢出,在下白垩统上部石灰岩表面形成低角度的火山锥,经风化蚀变促使孔隙和裂隙发育
,其上为上白垩统页岩和泥灰岩所覆盖,石油聚集于岩浆岩顶部的裂隙性储层中 。 石油是从上白垩统页岩和泥灰岩中运移进去的 。
此外,我国准噶尔盆地克拉玛依油田也在其基岩 -志留系,泥盆系变质岩风化裂隙带中获得了一定的产油能力 。
结晶岩类储集层的储集空间,主要是由风化作用产生的孔隙,裂隙以及构造裂缝等,风化作用的强弱取决于风化时间,岩性,气候,地形,构造,生物和地下水的活动等因素 。 故这类储集层 多发育于不整合带,在盆地边缘斜坡及盆地内古地形突起上,风化裂隙更发育些
。 同时构造条件使裂隙在区域性发育的基础上重复加强
,形成有一定方向性和连通性的裂隙密集带,提供了油气储集的良好场所 。
(三 )泥质岩类储集层泥质岩类储集层指泥岩,页岩,钙质泥岩以及砂质泥岩等因 欠压实 或 构造裂隙发育 而形成的储集层 。 过去认为这类岩石因孔隙很小,排驱压力高,而只能做为 "致密 "的盖层 。 但近年来,国内外的油气勘探实践表明：在沉积盆地的泥质类岩石中确实存在油气藏,而泥质岩本身构成了这类油气藏的储集层 。 泥质类岩石在沉积剖面中往往与碎屑岩互层,分布极为广泛,泥质岩类储集层的油气勘探具有较大的潜力,是今后油气勘探 （ 特别是天然气勘探 ） 的重要新领域和后备阵地 。
裂缝发育的泥质类岩石可成为油气储集层 。 如美国东部泥盆系页岩就是重要的储气层 。 我国许多油田也开展了泥质岩油气藏的勘探,并取得了较大的进展 。 如我国青海省柴达木盆地油泉子油田在第三系钙质泥岩中找到了工业性油流 。 江汉油田在江汉盆地王场构造潜江二段地层中找到了泥岩产油层,有的油井累计产油已达数千吨 。
近年来,胜利油田在泥质岩类储集层的勘探研究方面取得了较大的进展,发现了大量的泥质岩类储集层 。 他们将泥质岩类储集层的储集空间划分为 裂缝型,孔隙型 和 孔 -缝复合型 三种
,并提出了泥质岩类储集层所形成的五种油气藏模式 （ 如图 ）
,总结了泥质岩储集层的形成条件,即 ① 特定的岩相条件,②
压实或欠压实的成岩条件,③ 断裂或其它的动力造缝条件,是形成泥质岩类储集层的必要条件 。
总之，储集层是石油和天然气储存、聚集的场所，储集层的有无和发育程度，往往影响一个地区油气的有无及好坏，是评价一个地区、一个构造含油气性的重要条件，是油气勘探工作中的核心问题之一。 所以 在油气勘探的各个阶段，对储集层的研究，历来就是石油地质学家的一项十分重要的任务。
以上我们简要介绍了不同类型的其它岩类储集层，但应指出的是：在自然界对形成油气储集层来说，岩石类型并不是主要的,关键在于是否具有孔隙性和渗透性 。任何岩类的岩石只要具有一定的孔隙性和渗透性，都可能成为油气储集层。因此
，在油气勘探中，我们固然应该注意一些常见的已知储集层岩类，但也不能忽视一些具有孔渗性的其它岩类储集层，否则将会漏掉或推迟油气田的发现。
4.4储集层研究
4.4.1储集层研究的任务和内容储集层是地下油气储存的场所,是形成油气藏的基本要素之一 。 储集层的层位,厚度,类型,形态,分布,内部结构和储集物性的变化规律控制着地下油气藏的类型,分布和生产能力 。 因而,深入进行储集层的研究,不仅有利于寻找油气富集带,而且还可进一步预测可能出现的油气藏类型和分布情况,给油气勘探工作提供依据 。 同时储集层的研究成果,又是油气田开发和油气层改造的地质依据,所以储集层研究在油气勘探和开发工作中具有十分重要的意义 。
在油气勘探和开发工作中,对储集层的研究归纳起来主要有两方面的任务：
(1)评价储层物性,掌握其变化规律；
(2)预测储层的空间分布 。
其研究的主要内容包括：
(1)研究储集层的物性参数 （ 包括孔渗性和非均质性 ） ；
(2)研究储集层内流体的性质及其分布
,并对其含油气性进行评价；
(3)研究储集层的成因,分布,连续性及横向变化；
(4) 研究储集层的空间位置和顶底面的构造形态,为油气勘探和开发服务 。
4.4.2储集层研究的方法为了完成上述研究任务,在储集层研究工作中,人们主要采用了以下一些方法,并且这些方法是随着油气勘探开发工作的不断深入而逐步发展起来的 。
(一 ) 关于储层储集物性的研究方法
1.常规物性分析法它主要是通过对储层样品进行常规的分析,化验,获取最基本的 孔隙度,渗透率 和饱和度 等参数,通过编制储层等孔隙度图,
等渗透率图和各种影响因素变化的图件,进而达到了解储层储集物性,掌握其变化规律的目的 。
2.储层孔隙结构研究法随着油气勘探和开发工作的深入,人们日益发现简单的孔隙度,渗透率数值并不能完全反映储层物性及其中流体的渗滤特征,
特别是对碳酸盐岩储层 。 于是人们又将储层物性的研究转向孔隙结构的研究 。 研究储层孔隙结构的方法主要有：压汞法,铸体薄片法,扫描电镜法和图像分析法等 。 所有这些方法,其特点都是力图 深入探索储层孔隙结构特征,更全面地了解储层物性及其变化规律 。 应该承认,从一般的孔隙度和渗透率研究过渡到孔隙结构特征研究,是储层物性研究的一个很大的进步 。
3.当今储层物性研究的现状及发展趋势近十多年来,储集层的研究无论在理论上和方法上都有迅速发展,逐渐形成了 "油气储层地质学 "等新兴学科,
储层物性的研究也已进入了多学科,多信息,多种手段相结合,从宏观到微观,从常规到特殊,从静态到动态,从定性到定量 研究的新阶段 。 在这一阶段,储层非均质性研究,模拟地下地层条件的储层物性研究等已引起人们的高度重视,地质,地震及测井资料的综合利用,为储层物性研究提供了新的信息及技术手段,地震地层学及层序地层学的诞生,使人们在储层物性的成因预测研究方面,又向前迈进了一大步 。 尽管如此,储层物性研究无论在理论上
,还是在具体技术方法上都还有需要进一步完善的地方 。
尤其是在储层非均质性的定量描述,以及如何将储层物性与沉积条件相结合,与地震资料相结合,以达到从沉积条件,利用地震资料预测储层物性好坏及其变化规律等方面
,都是今后尚需深入研究的课题 。
(二 )关于储层分布的研究方法
1.砂岩等厚图法在油气勘探工作中,寻找新的储集层比预测已知储集层的分布范围更为困难,特别是地下一些孤立的砂岩体 。 过去对它们特别是对后者的发现往往是靠偶然的机遇 。 而对已知砂岩体分布范围的预测,过去一般是根据三种图件,即地层等厚图,砂岩等厚图和砂岩百分含量等值线图,按照它们的变化趋势来圈定储集层的分布范围 。 对于碳酸盐岩地层主要是根据次生孔隙的发育分布情况 （
因最初人们对碳酸盐岩储层原生孔隙的认识不够 ） 来预测储层的分布范围 。
2.综合岩相分析法由于上述方法主要是根据砂岩体的外部特征来进行储层分布范围的预测,这难免会带有一定的盲目性,其预测结果也往往与地下实际情况不大符合
,于是人们在实践中又逐步提出了综合岩相分析预测法 。 该方法是 从岩相分析入手,再造各种砂,砾岩体和碳酸盐岩储集层的沉积环境和古地理条件,
用以预测储集层的分布范围 。 因为 沉积环境直接控制着不同沉积物的特征,分布及发育程度,所以在油气勘探工作中,我们不但需要划分海相,陆相,
海陆过渡相等大的沉积相类型,而且还要进行详细的微相划分,再造各种砂,砾岩体和碳酸盐岩储集层的沉积环境和古地理条件,从而推测储层的成因类型,预测其变化特征及分布范围,指出有利的油气储集地带 。
对碎屑岩储层分布的研究,要详细收集 露头 和 井下岩芯的矿物成分,颜色,结构,构造,生物化石及厚度等资料,结合地震相和沉积相研究,编制地层等厚图,
砂岩等厚图,砂岩百分含量等值线图及轻,重矿物百分含量图,以及其他有关结构,构造,化石等方面的基础图件,进行综合研究 进行综合研究,分析物源方向,确定砂岩体的位置,类型及分布范围 。
对碳酸盐岩储层来说,由于其储集空间类型,成岩后生变化及其控制因素等都比碎屑岩储层复杂得多,所以,预测碳酸盐岩储层的分布,一方面同碎屑岩相似,
要收集各项资料和数据,编制各种基础图件,进行沉积环境和古地理研究,预测孔隙型碳酸盐岩储层的类型,
变化特征及分布范围； 另一方面还要加强 构造力学 和 古岩溶学 的研究,分析构造裂缝的成因类型,组系方向及发育部位,探讨古岩溶带的特征,层数,厚度及分布范围,从而预测裂隙型碳酸盐岩储层的类型,变化特征及分布范围 。
3.多信息储层分布综合预测法在现有的技术水平和资料条件下,任何单一信息的储层预测方法,由于受多种因素 （ 包括客观的和人为的 ） 干扰,必然存在较大的不确定性 。 而 多信息,多学科 和 多种手段相结合的储层综合预测方法,则可最大限度地降低这种不确定性,提高储层预测的准确性,这也是近年来国内外油气储层研究发展的新趋势 。
多信息储层综合预测的基本思路 (据孙家振等,1997） 是,"以综合分析为主导,在充分利用钻井,测井,地震和油气等资料的基础上,
强调地震与地质,构造与沉积,储层和油气预测与圈闭评价密切结合,通过数学统计分析和综合评价从而获得最终的预测结果 "。
近年来，以预测储层分布为主要目的发展起来的 层序地层学 和 高分辨率层序地层学,就是多信息储层分布综合预测方法的典型代表。
它以地层的等时对比追踪为前提，综合应用地震、钻井、测井和露头资料，力图将地层的沉积规律、分布模式与地震反射剖面和测井资料更紧密地结合起来,从而得出更精确的地层学解释和预测更小单元的储层。在预测方法上除注重速度分析外，则更加强调地震分辨率的提高和各种新技术、新方法的综合应用。实践证明：在层序地层学理论指导下，三维高分辨率地震资料的应用和准确的层位标定，可大大地提高储层预测的精度（据孙家振等,1997）。
最后还应指出的是：由于受物探资料条件（主要是分辨率和多解性）
和地下复杂地质条件的限制，目前用于储层预测的各项技术方法均存在一定程度的局限性和不确定性，迄今为止，尚没有一种十分成熟的勘探方法和技术能够准确地预测储集层的横向变化和流体性质（ Neal,1995）,所以，储集层研究仍将是今后油气勘探和开发研究工作中一个十分重要的研究课题。
4.5盖层
4.5.1盖层的概念及类型任何一个地区,要形成油气藏除储集层是必要的而外,盖层同样也是不可缺少的 。 盖层 是指位于储集层上方,能够阻止储集层中的烃类流体向上逸散的岩层 。 盖层的好坏及分布,
直接影响着油气在储集层中的聚集和保存,决定了含油气系统的有效范围
,是含油气系统的重要组成部分 。
盖层的类型因划分依据不同而有不同的分类方案 。 按照产状和作用可将盖层分为 3类 （ 据陈荣书,1994）,
（ 1） 区域盖层它是指 稳定覆盖在油气田上方的区域性非渗透岩层 。 区域盖层可以遍布凹陷或盆地的大部分地区,具有厚度大,分布面积广,横向稳定性好,具有塑性岩性等特点 。 区域盖层一般与圈闭储集层不直接接触,它的作用是将油气运移限制在一定的地层单元内,对盆地或地区的油气聚集起着十分重要的作用,在很大程度上决定着盆地的含油气丰度与油气性质 。
（ 2） 圈闭盖层它是指 直接位于圈闭储集层上面的非渗透岩层 。 它对圈闭中的油气起着直接的封盖作用 。 圈闭盖层又称局部盖层,
简称盖层 。 是本节论述的主要对象 。
（ 3） 隔层它是指 存在于圈闭内,对油气有封隔作用的非渗透岩层 。 它影响着油气藏中的油气以及压力的分布规律 。
按岩性特征盖层可分为 泥页岩类,蒸发岩类 和 致密灰岩 3种 。 常见盖层的岩石类型有 泥岩,页岩,石膏和硬石膏
,盐岩,含膏或含盐的软泥岩与泥岩,泥灰岩和泥质灰岩
,泥质细粉砂岩 以及 致密灰岩 等 。 在特殊情况下致密砂岩和粉砂岩也可作为盖层 。 但就整体而言,泥页岩和蒸发岩类盖层最为重要 。 泥,页岩盖层常与碎屑岩储集层相伴生
,盐岩,石膏等蒸发岩类盖层则多发育在碳酸盐岩剖面中
。 据克莱姆 （ H.D.Klemme,1977） 对世界上 334个大油气田的统计表明,以泥页岩类为盖层的占 65%（ 储量 ）,以蒸发岩为盖层的占 33%,盖层为致密灰岩的仅占 2%。 我国绝大多数油气田的盖层为泥页岩 。 如松辽盆地大庆油田的萨尔图
,葡萄花,高台子油层的盖层；吐 -哈盆地鄯善,温吉桑油气田的盖层都是泥页岩 。 其次是蒸发岩,如川南三叠系以碳酸盐岩为产层的气田,盖层是石膏层 。
除泥质岩和蒸发岩外，泥质粉砂岩、粉砂 -细砂岩在一定条件下也可能成为石油的盖层。因为 油气聚集的盖层可以是任意岩性的，唯一的条件是 盖层的最小排驱压力要大于下伏聚集油气柱的浮压 。 从排驱压力的观点出发，盖层和储集层之间并不存在确定的界限，只要两者的孔径存在一定的差别，足以封闭一定高度的烃柱，就可以起盖层作用。如美国阿巴拉契亚区百呎砂岩中的油气就是由渗透性差的砂岩所封闭的。我国鄂尔多斯盆地晚三叠世砂岩中的油气，也是由低孔渗性砂岩作盖层的，不过应该承认这种盖层的保护能力比其它盖层要差得多，由它们封盖的油气藏大多是小型油气藏。
此外，在极地和高寒地带形成的永冻层（气 -水合物）也是一种良好的盖层，特别是对天然气。目前在西西伯利亚已发现有由永冻层作盖层的气藏。
4.5.2盖层的封闭机理盖层问题一直是石油地质学研究的薄弱环节 。
过去曾单纯地认为盖层之所以具有封隔性,是由于盖层岩性致密,无裂缝,渗透性差所致 。 现在从盖层的微观性质研究发现：盖层能封隔油气的重要原因之一是盖层具有较高的排驱压力 。 目前已公认盖层的封闭机理有物性封闭,超压封闭及烃浓度封闭 （ 张厚福,1998）,但以物性封闭最为常见 。
1.物性封闭 （ 或毛细管压力封闭 ）
从微观上讲,盖层的物性封闭实际上是通过盖层的毛细管压力 （ 或排驱压力 ） 来封闭的 。 我们知道,地下的岩石大多是被水润湿的,作为盖层的岩石又大多是岩性致密,颗粒极细,
孔喉半径很小,渗透性很差的岩石 。 油气要通过盖层进行运移
,必须首先排驱其中的水,才能进入其中 。 若驱使油气运移的动力未达到进入盖层的排驱压力,则油气就被封隔于盖层之下
。 岩石排驱压力的大小与岩石的孔径及流体的性质有密切关系
。 岩石孔喉半径越大,排驱压力越小；反之,排驱压力就越大
。 一般泥页岩,蒸发岩,致密灰岩的孔喉半径小,因此具有较高的排驱压力 。 排驱压力的大小还与流体的性质有关,在亲水岩石中,油水界面张力小于气水界面张力,所以在孔喉半径相同的情况下,石油比天然气更易排驱岩石中所含的水 。 单从这个角度来讲,油藏对盖层的要求似乎比气藏更严格 。 但应该注意到,由于气水之间的密度差远远大于油水之间的密度差,在油柱与气柱高度相同的情况下,水对气的净浮力远远大于对油的净浮力,加之天然气分子直径较小,扩散能力比石油强,因此,实际上气藏对盖层的要求比油藏更为严格 。
2.超压封闭与岩石物性封闭相比,超压封闭是较新而生疏的概念 。 超压现象在世界 年轻的沉积盆地中分布十分广泛,它主要与快速沉积的厚层泥质岩有关 。 我们知道,在正常情况下,泥质岩的压实程度随深度的增加而增强 。 随着埋深的增加,泥岩中的流体被排出,岩石孔隙度变小,岩石变得致密 。 但若在压实过程中流体不能有效地排出,泥岩处于欠压实状态,泥岩中的流体部分地承受上覆岩层的压力,这样泥岩中流体压力就超过正常的静水压力,从而形成异常高压 （ 超压 ） 。 正是因为泥岩中这种超压的存在使其下伏油气层中的油气不能向上逸散,形成盖层的超压封闭 。 位于储集层上方的超压泥岩层是油气,特别是天然气的良好盖层,它能有效地阻止油气向上方运移,但若这种超压泥岩层仅存在于烃类聚集之中或其下,不仅不能起封闭作用,而且还会促进油气向上逸散 。
此外,还有盖层的自封闭及烃浓度封闭等,由于研究还不深入,这里不作进一步论述 。
4.5.3盖层的评价在相当长时期内对盖层研究只作定性评价 。 自七十年代以来,特别是对天然气藏的深入研究表明,盖层对油,气藏的形成是一个很重要的因素,才逐渐开展盖层的定量评价研究,目前正处于由定性评价向定量评价转变的阶段 。 盖层评价的参数主要有以下几个方面,
(1)孔隙大小这是评价盖层最常用也是较有效的参数 。 因为孔隙大小既是影响排驱压力的重要参数,也是制约石油及天然气扩散的重要参数 。 涅斯捷洛夫 （ Н е с т е л о в,1975
） 根据盖层孔径的大小,把盖层分为三个等级,① 岩石孔径小于 5× 10-6cm时,可作油层或气层的盖层； ② 岩石孔径在 5× 10-6-2× 10-4cm之间时,只能作油层的盖层,不能作为气层的盖层； ③ 岩石孔径大于 2× 10-4cm时,油气均可逸散,一般不能作为盖层 。
(2)盖层的渗透性和排驱压力这是与孔径大小密切相关的参数 。 王少昌等 （ 1987）
根据实验室测定的数据对泥质类盖层封闭能力的评价分级如表,
泥质岩和泥质、细砂岩封盖能力评价等级表
（据王少昌等,1987简化；转引自陈荣书,1994）
等级封闭能力绝对（空气）渗透率（ μ m2 ）
排驱压力
（巴） 主要岩性空气煤油 水
Ⅰ 最好好
10-9
10-8
47
20
170
90
750
380
泥岩、粉砂质泥岩
、泥质粉砂岩、
粉砂质泥岩、泥质粉砂岩
Ⅱ 较好 10-7 27 200 同 上
Ⅲ 一般 10-6 1 12 100 泥质粉、细砂岩
Ⅳ 差 10-5 <1 5.3 50 泥质细砂岩
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(3)盖层的厚度及连续性盖层厚度要多大才能达到有效封闭油气藏的基本要求,即盖层厚度是否存在可以定量确定的下限
？ 大量事实表明,这与盖层岩性,孔隙结构,破裂情况及横向稳定性有密切关系 。 涅斯捷洛夫对盖层的厚度问题进行了实验和理论计算后指出：油气通过 1 米厚的粘土盖层所需油藏压力差达
120× 101325Pa（ 约 120at）,因此,从理论上推算只要 1米厚的粘土层就足已能起到封闭油气的作用 。
如果考虑地质时间漫长,也只需几米厚就足够了 。
列别托 （ 1977） 曾对西高加索地区下白垩统油层的泥岩盖层作过统计分析,认为埋深在 1200-3000米范围内,5-10m厚的泥岩可起到良好的盖层作用 。
据松辽盆地的经验，泥岩厚度小于 20米者，
一般不能作为盖层；而川南三叠系气藏的石膏盖层厚度一般仅 20米左右，在长垣坝和高木顶两个气田,6-10米厚的石膏盖层也能封隔独立的工业气藏。由此可见,厚度对盖层的封隔作用不是主要的,起主导作用的是排驱压力的大小和裂缝（特别是开启裂缝）的发育程度 。当岩层的排驱压力足够大，又无开启裂缝，即使其厚度不大也可成为良好的盖层。当然，如果盖层的排驱压力不够大，横向稳定性变差或有少量裂缝存在时，盖层的厚度必须加大才能起到盖层的作用。
(4)埋深泥质岩盖层随着埋深的增加,其压实程度增高
,孔隙度,渗透率随之减小,排驱压力增大,其封闭性能也不断增高 。
但是由于埋深增大,地温增高,粘土矿物及其组分关系也在不断地演化 。 当泥岩压实到一定阶段时,蒙脱石向伊利石转化,析出大量的层间水或结晶水 。 在厚层泥岩的顶,底与砂岩相邻的部分,首先被压实排出孔隙水,形成致密带,使其中间的泥岩具有较高的孔隙流体异常压力,此时泥岩的封闭程度最高,封闭能力最强 。
随着埋深的进一步增加,泥岩在较高的温度
,压力作用下,脱水明显,岩性变脆,可塑性降低,易于产生裂缝,这在很大程度上可能降低泥岩的封闭能力 。 （ 图 ）
据
П р о з о р о в и ч
等研究认为,泥岩在
1500-2500到 4000m区间具有最佳封闭能力 。
泥质岩盖层封闭性演化模式
1.蒙脱石 2.伊蒙混层 3.伊利石
4.绿泥石 5.高岭石 6.伊蒙混层
4.5.4生储盖组合生储盖组合 是指在地层剖面中紧密相邻的包括生油层,储集层和盖层的一个有规律的组合,称为一个生储盖组合 。 由于在实际地层剖面中,岩性往往是过渡的,互层的,厚薄不均一的,所以对生储盖组合的划分也不是截然的 。 一般取相近的主要生油层,主要储集层和盖层,划为一个生储盖组合 。
在任何一个地区,正确划分生储盖组合,对于预测可能的油气藏类型,指出有利的勘探地区具有重要的意义 。
根据生油层,储集层和盖层三者在时间上和空间上的相互配置关系,可将生储盖组合划分为 四 种类型 。
1.正常式生储盖组合它是指在地层剖面上,生,储,盖层表现为由下而上的正常分布关系,即生油层位于组合下部,储集层位于中部,盖层位于上部的组合形式 。 在正常式生储盖组合中油气从生油岩向储集层运移以垂向运移为主 。
2.侧变式生储盖组合它是由于岩性,岩相在空间上的变化而导致生,储,盖层在横向上发生变化而形成的组合形式 。 这种组合多发育在 坳陷内生油凹陷向边缘斜坡过渡带或隆起的斜坡上 。 以生油层,储集层同属一层为主要特征,油气以横向的同层运移为主 。
3.顶生式生储盖组合它是指生油层与盖层属同一地层,而储集层位于其下的组合类型 。
4.自生,自储,自盖式生储盖组合它是指生油层,储集层和盖层都属同一地层的组合类型 。
石灰岩中的局部裂缝发育段储油,泥岩中的砂岩透镜体储油以及一些泥岩中的裂缝发育段储油都属这种组合类型 。
此外,根据生油层与储集层的时代关系,还可划分出 新生古储,古生新储 和 自生自储 三种型式 。
新生古储是指较新地层中生成的油气储集在相对较老的地层中 。 古生新储是指较老地层中生成的油气运移到较新地层中聚集 。 而自生自储是指生油层与储集层都属于同一层位 。 以上三种组合型式的盖层都比储集层新 。
