第一章测井资料综合解释基础第一节储集层的地质特点和划分方法一、储集层的概念和分类试油的时候，我们看到石油像喷泉一样源源不断地流向地面。是不是地下有石油河或石油海呢？不是的，石油和天然气是储藏在地下具有孔隙、裂缝或孔洞的岩石中的。自然界岩石种类很多，已被人们认识的就有一百多种，如砂岩、泥岩、石灰岩、白云岩、生物灰岩、花岗岩等等。但不是所有的岩石都能储集石油和天然气，能够储藏石油和天然气的岩石必须具备两个条件：一是具有储存油气的孔隙、裂缝和孔洞等空间场所，二是孔隙、裂缝和孔洞之间必须相互连通，能够形成油气流动的通道。我们把具备这两个条件的岩石就叫做储集层。人们常说的油层、气层、油水同层、含油水层和水层都是储集层，因为不管这些地层产什么，它们都是具备这两个条件的。储集层是形成油气藏的基本要素之一，自然也是形成油气层的基本要素之一，因而是测井资料进行地层评价的基本对象。世界上能够储存油气的岩石很多，但按岩性可以分为碎屑岩储集层、碳酸盐岩储集层和其他岩类储集层，前两类是主要的储集层。由于孔隙与裂缝和孔洞对测井地层评价有不同的影响，在地层评价中把储集层分为孔隙性储集层、裂缝性储集层和孔隙裂缝性储集层。孔隙性储集层具有比较均匀的粒间孔隙结构，岩性以砂岩最多，其次是孔隙发育的生物灰岩、白垩、鲕状石灰岩和白云岩。裂缝性储集层是指粒间孔隙度很低而天然裂缝很发育的储集层，其孔隙结构除了均匀而细小的粒间孔隙，还有天然裂缝系统和淋滤而成的比粒间孔隙要大得多的孔洞。孔隙裂缝性储集层和孔隙裂缝性储集层以碳酸盐岩石中最多，也曾在岩浆岩、变质岩、砾岩和泥岩等岩石中发现这类储集层。下面重点介绍碎屑岩和碳酸盐岩储集层。1 碎屑岩储集层碎屑岩储集层包括砂岩、粉砂岩和砾岩。在世界油气储量和产量方面，碎屑岩储集层略低于碳酸盐岩储集层。我国已经发现的油气田，大多是碎屑储集层。碎屑岩储集层的上下一般以泥岩作为隔层，故在油井剖面中常常是砂、泥岩交替，测井解释称之为砂泥岩剖面。碎屑岩主要是由各种岩石碎屑、矿物碎屑、胶结屑、胶结物（如泥质、灰质、硅质和铁质）及孔隙空间组成。决定碎屑岩岩性特征的主要是碎屑的成分和颗粒的大小，按其颗粒大小（粒级），可把碎屑岩分为砾岩、砂岩和粉砂岩等。表11是我国采用的碎屑粒级分类，与温德华士分类有些差别。但用声波、密度和中子三种孔隙度测井资料解释岩性时，其依据是岩石中矿物的化学成分，是采用所谓岩石的化学分类法。按岩石的化学分类，人为砂岩的矿物成分是石英，化学成分是SiO2;石灰岩的矿物成分是方解石，化学成分是CaCO3；白云岩的矿物成分是白云石，化学成分是CaMg(CO3)2；等等。故在测井中认为粉砂岩是颗粒很细的砂岩，而燧石是结晶结构与石英不同的砂岩。粘土虽然属碎屑岩，由于它有特殊的矿物成分和物理化学性质，在测井资料上也有特殊的显示，故测井把粘土划为一个独立的岩类。对粘土性质的研究是现代测井解释的重要基础之一，因为各类储集层都含有程度不同的粘土。表11碎屑的粒级分类碎屑名称颗粒直径（毫米）砾巨砾粗砾中砾细砾1000100010010010102砂巨砂粗砂中砂细砂2110.50.50.250.250.1粉 砂粗粉砂细粉砂0.10.050.050.01粘土0.01碎屑岩储集层基本上就是砂岩储集层，砾岩储集层较少，泥岩储集层（有裂缝才具储集性质）更少。一般砂岩储集层的储集性质（孔隙度和渗透率），主要决定于砂岩颗粒大小，同时还受颗粒均匀程度（分选程度）、颗粒磨圆程度和颗粒之间胶结物的性质及含量的影响。一般来说，砂岩颗粒越大，分选越好，磨圆程度越好，颗粒之间充填胶结物越少，则其孔隙空间越大，连通性越好，即储油物性愈好。从理论上计算，如果是同样直径的圆球颗粒，当相邻四个球心构成正方形时，则不论颗粒直径大小，其孔隙度都是476，但颗粒直径愈大渗透性愈好；如果相邻四个球心构成菱形（最紧排列），则孔隙度降为259，渗透性也变差，且颗粒愈细渗透性愈差。砂岩胶结物一般是泥质的，也有灰质的，以泥质对储集性质影响最大。在测井中认为泥质是粘土、细粉砂与束缚水的混合物。当泥质含量较低时，它一般是分散在砂岩颗粒的表面，因而使砂岩粒间孔隙截面和孔隙体积减小，使其储集性质变差，泥质含量愈大影响愈大。这种泥质称为分散泥质，其含量不可能超过粒间孔隙体积的40。当泥质含量较高时，除了分散泥质，还会有层状泥质，即在砂岩中呈条带状分布的泥质。此外，在砂岩碎屑中还有泥质颗粒，它们将不改变砂岩粒间孔隙的结构，这种泥质称为结构泥质。研究泥质的含量、性质、分布形式及其对储集层性质和测井解释方法的影响，是现代测井解释的主要课题之一。2 碳酸盐岩储集层碳酸盐岩储集层包括石灰岩、白云岩、生物碎屑灰岩、白垩和鲕状石灰岩等，其基本化学成分都是碳酸的盐类（如CaCO3,MgCO3）。这类储集层的油气储量占世界总储量的一半，其产量占总产量的60以上，而且日产千吨以上的高产油井大多在碳酸盐岩油田中。我国华北的震旦系、寒武系和奥陶系的产油层，四川震旦系和二叠系、三叠系的油气层，以及中东和近东一些高产大油田，均属这类储集层。碳酸盐岩石一般都比较致密，原生粒间孔隙度在12左右。但因其性脆和化学性质不稳定，容易形成各种裂和孔洞。一般认为，包括原生粒间孔隙和次生缝洞在内的总孔隙度如果在5以上，碳酸盐岩石就可能具有渗透性。因此，与碎屑岩储集层相比，碳酸盐储集层具有储集空间多样性和分布不均匀性等特点，表12列举了砂岩和碳酸盐岩孔隙的比较。表12砂岩和碳酸盐岩孔隙的比较比较项目砂岩碳酸盐岩沉积物原始孔隙度一般为2540一般为4070岩石最终孔隙度一般为原始孔隙度的一半或更多，数值多为1530常常只是原始孔隙度的很小一部分或近于零，储集层一般为515原始孔隙类型几乎只有粒间孔隙粒间孔隙居多，但粒内孔隙和其他孔隙也重要最终孔隙类型几乎只有原生的粒间孔隙成岩作用后变化很大孔隙大小孔隙直径和孔道大小基本上与颗粒大小和分选作用有关孔隙直径和孔道大小一般与沉积颗粒大小和分选作用关系很小孔隙形状受颗粒形状强烈影响变化极大孔隙大小、形状和分布的均匀性在均匀岩石内一般完全是均匀的可变的，即使在单一类型的岩石内，也可从十分均匀到完全不均匀成岩作用的影响很小，由于压实和胶结作用，原始孔隙度有减小很大,厅使孔隙形成、消失或完全变形，胶结和溶解作用有重要影响裂缝作用的影响对储集层特点没有重大影响如果有裂缝，对储集层特点有重大影响目估孔隙性和渗透性半定量的目估一般比较容易一般需要对孔隙度、渗透率和毛细管压力作仪器测量储集层评价对岩心分析的要求岩芯长1英雨，直径要能反映骨架孔隙度孔隙性储集层可做岩芯分析，但对有大孔隙的岩石，即使直径3英寸的岩心也不够渗透率与孔隙度的关系相当密切，一般决定于孔隙大小和分选程度变化很大，一般与颗粒大小和分选程度无关常见碳酸盐岩储集层的储集空间主要有以下三种，由于其成因和结构不一，各具有不同的特点。（1）孔隙性储集空间孔隙性储集空间与砂岩储集空间极为相似。如鲕粒、生物碎屑和结晶颗粒支撑的粒间孔隙、晶间孔隙以及鲕粒和生物内体腔形成的粒内孔隙，其典型岩性是白垩、鲕状灰岩和针孔状生物灰岩等。我国川南阳高寺气田的鲕状灰岩，其鲕粒直径最大为0.55毫米，最小0.15毫米，一般0.2-0.4毫米，鲕粒间连通孔隙度为1418。又如石灰岩白云岩化及重结晶作用形成的粒间孔隙，也可具有储集性质。由于地层水中的镁离子与方解石中的钙离子发生交换作用，由方解石变成白云石，其体积可收缩12-13，使孔隙空间扩大；伴随的重结晶作用，又使颗粒变粗，也可使孔隙空间扩大。所谓“砂糖状”白云岩，其孔隙度可与砂岩相比。碳酸盐岩石孔隙成因复杂，次生变化也很大。但对测井解释来说，孔隙成因是不关重要的，关键是孔隙大小、形状及其分布。所谓孔隙性碳酸盐岩储集层，就是指孔隙较小（与砂岩孔隙相比）而又分布均匀的储集层。这种储集层的储集性质、油气水在储集层中的渗滤和分布、泥浆侵入的特点等，均与砂岩储集层相似。适用的测井方法与解释方法也基本相同，都是目前测井解释应用最成功的一类储集层。（2）裂缝性储集空间主要是由构造裂缝和层间裂缝组成。构造裂缝发育的程度与构造部位和岩性条件有关，一般在构造轴部和断裂带附近最发育，而按岩性是以白云岩、石灰岩、泥灰岩的顺序而降低。我国川南裂缝性储集层的主要特点是：在构造同一部位往往发育着好几组裂缝，通常有垂直的、水平的、平行的和交错的四组，其中有一组是主要的；裂缝在纵向和横向的发育程度都极不均匀；裂缝宽度可分粗、细、微三种，其中以粗、细裂缝对储集性质最有利。其储集性质的特点是：岩石致密、平均孔隙度很小；渗透性好，但变化大；主要渗透率带（裂缝发育带）厚度很小，一般一米左右，可能只占整个产层的小部分。测试资料表明，裂缝性储集层的产能主要来自垂直裂缝，但有渗透性的层间缝，压裂后也能增加生产能力。由于裂缝的数量、形状和分布极不均匀，使裂缝性储集层的孔隙度和渗透率具有多变性，油气水分布也很不规律。裂缝还具有渗透率高和泥浆侵入深的特点。对测井解释来说，裂缝性储集层是指裂缝异常发育而原生孔隙度又很低的岩石，以致在通常的测井探测范围内，可认为裂缝是均匀分布的，缝油孔隙度与粒间孔隙度相当或占数量优势。对这类储集层，目前的测井方法和解释方法效果都比较好，与孔隙性储集层差别不大，只要适当选择解释参数就行了。而对裂缝不太发育、分布又很不均匀、缝洞孔隙度很小、粒间孔隙度也很低的孔隙裂缝性储集层，由于其总孔隙度较低（5左右），裂缝又分布不不均，目前测井解释还存在不少问题，用通常适用于孔隙性储集层的那些解释方法，常常还不足以区分油气水层。（3）洞穴型储集空间主要是指由溶蚀作用、重结晶作用及其他次生变化形成的比粒间孔隙大得多的孔洞（2毫米以上）。这类孔洞形状不一，大小悬殊，小的4毫米左右，大的体积可达几千立方米，常沿裂缝及地层倾斜方向分布。这是富集油气的一种重要的孔隙类型，常是钻遇高产油气层的一种显示。钻井遇到洞穴，会出现放空和泥浆漏失现象，洞穴愈大，漏失愈严重。对于通常测井的探测范围来说，大洞穴的出现带有局部的性质，并不是处处都有的。因此，虽然有人就洞穴对测井解释的影响进行讨论，但没有形成系统的方法。目前测井解释只考虑较小的洞穴，并认为它们在测井探测范围内是均匀分布的，把洞穴与裂缝一块处理，它们的体积占岩石体积的百分数称为缝洞孔隙度。在测井解释中，也不单独区分洞穴性储集层。二、储集层的基本参数我们如何评价一个储集层好不好？这就要有基本的数量分析，以确定反映储集层性质的基本参数：孔隙度，渗透率，含油气饱和度和含水饱和度，储集层厚度。用测井资料进行地层评价，就是要通过测井资料的综合解释确定储集层的这些参数，并对储集层的性质给以综合评价。1孔隙度储集层的孔隙度是指其孔隙体保占岩石体积的百分数，它是说明储集层储集能力相对大小的基本参数。测井解释中常用的孔隙度概念有总孔隙度、有效孔隙度和缝洞孔隙度。总孔隙度是指全部孔隙体积占岩石体积的百分数，有效孔隙度是指具有储集性质的有效孔隙体积占岩石体积的百分数，缝洞孔隙度是指缝洞孔隙体积占岩石体积的百分数。为了说明有效孔隙的概念，我们以粒间孔隙为例，说明孔隙大小对流体（油、气、水）储存和运移的影响。为此，把粒间孔隙分为三类。（1）超毛细管孔隙超毛细管孔隙是直径在0.5毫米以上的孔隙。在自然条件下，除岩石颗粒表面有一层不能动的束缚水（又称薄膜滞水）以外，其他流体可在超毛细管孔隙中自由流动。一般胶结疏松的砂岩或未胶结的砂层，大都属于