储集层

地质学概念

储集层，是具有连通孔隙、允许油气在其中储存和渗滤的岩层储集层的孔渗性越好则有越有利于储集油气，储集层的概念仅说明了储集层具备了储集油气的能力，并非所有的储集层都已经储集了油气。

特征

具有连通孔隙，能使流体储存，并在其中渗滤的岩层，也称储集岩。它是构成油气藏的基本要素之一。储集层必须具备储存石油和天然气的空间和能使油气流动的条件。如储集层中储存了油气则称含油气层。绝大多数油气藏的含油气层是沉积岩（主要是砂岩、灰岩、白云岩），只有少数油气藏的含油气层是岩浆岩和变质岩。储集层是控制油气分布、储量及产能（给出石油、天然气的能力）的主要因素。

类型

按岩性分类：

①碎屑岩储集层：包括砾岩、砂岩、粉砂岩等。世界上有40%的油气储集在该类储层中。

②碳酸盐岩储集层：包括石灰岩、白云岩、生物灰岩、鲕状灰岩等。世界油气50%储量和60%的产量属于该类储层。我国华北震旦、寒武及奥陶系的产油层，四川的震旦、二叠、三叠油气层均属该类储层。

③特殊岩性储集层：除碎屑岩和碳酸盐岩以外的岩石所形成的储集层，如岩浆岩、变质岩、泥岩等。这些岩石的裂缝、溶洞、破碎带、风化壳都可能形成储层。

按储集空间分类：

①孔隙性储层：粒间、晶间、生物腔体孔隙等组成，还有石灰岩白云岩化后重结晶形成的均匀分布的孔隙。

②裂缝性储层：主要由构造裂缝和层间裂缝组成，由于裂缝的数量、形状和分布可能极不均匀，故孔隙度、渗透率可能有很大变化。

③洞穴性储层：由溶蚀作用产生的洞穴组成，其大小形状不一，分布不均匀，用常规方法解释有困难。

岩石物理性质

孔隙性

概括

储集层的孔隙(包括裂缝和孔洞)是指岩石中未被固体物质充填的空间。地壳中不存在没有孔隙的岩石，但是不同的岩石，其孔隙大小、形状和发育程度是不同的。因此，岩石孔隙发育程度直接影响储存油气的数量。岩石孔隙发育程度用孔隙度（孔隙率）来表示，即岩石的孔隙体积与岩石体积之比(以百分数表示)。自然界岩石的孔隙有连通孔隙和不连通孔隙。此外，孔隙的大小也是直接影响油气在其中流动的重要因素。

分类

岩石的孔隙按其大小（孔隙直径或裂缝宽度）可分为3类：

①超毛细管孔隙。指管形孔隙直径大于 0.5毫米或裂缝宽度大于0.25毫米的孔隙。这种孔隙中的流体可以在重力作用下自由流动。岩石中的大裂缝、溶洞及未胶结或胶结疏松的砂岩层孔隙大部分属此类。

②毛细管孔隙。指管形孔隙直径介于0.5～0.0002毫米之间，或裂缝宽度介于0.25～0.0001毫米之间的孔隙。在这种孔隙中的流体，由于毛细管力的作用，流体不能自由流动。要使流体在其中流动，需要有明显的超过重力的外力去克服毛细管阻力。一般砂岩的孔隙属于此类。

③微毛细管孔隙。指管形孔隙直径小于0.0002毫米，或裂缝宽度小于0.0001毫米的孔隙。要使这种孔隙中的流体流动，需要非常高的剩余压力梯度，这在地下油层条件下一般是达不到的。因此，对石油、天然气的开发无意义。一般泥岩、页岩中的孔隙属于此类。

那些不连通的孔隙和微毛细管孔隙，对油气的储集是毫无意义的。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。有效孔隙度 (Pe)是指岩石有效孔隙体积(Ve)和岩石总体积(Vt)之比：

砂岩有效孔隙度变化在 5～30%之间，一般为10～20%；碳酸盐岩储集层孔隙度小于5%。

渗透性

定义

储集层的另一特性是流体在孔隙中流动的能力，也就是储集层的渗透性。它是指在一定的压力差下，岩石允许流体通过其连通孔隙的性质。储集层渗透率决定了油气在其中渗滤的难易程度，它是评价储集层产能的主要参数。渗透率有绝对渗透率、有效渗透率和相对渗透率之分。

公式

岩石渗透性的好坏，用渗透率表示。实验表明，当单相流体通过孔隙介质沿孔隙通道呈层状流时，遵循直线渗滤定律，即达西公式：液体通过孔隙介质的流量(Q)与两端的压力差(△P)和横截面积(F)成正比,而与液体的粘度(μ)和孔隙介质的长度(L)成反比。系数K为渗透率。

式中：

q——流量，cm^3/s；

A——流体流动的岩石横截面积，cm^2；

μ——粘度，cP（1cP=0.001Pa.s）；

L——流体流过的岩石长度，cm；

Δp——流体流过的岩石两端的压差，atm（1atm=101325Pa）；

K——渗透率，D。

应用

应用达西公式，在单相条件下求得的渗透率为绝对渗透率。而储集层的孔隙常为两相（油－气、油－水、气－水），甚至三相（油－气－水）流体共存，各相流体彼此干扰和互相影响。在二相或三相条件下，某一相的渗透率与绝对渗透率是有差别的，为此提出了有效渗透率和相对渗透率的概念。有效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的渗透率，分别用K0（油）、Kg(气)、Kw （水）表示。相对渗透率为有效渗透率与绝对渗透率（为该相完全饱和的渗透率）之比值。分别用 Kg/K、K0/K、KW/K表示气、油、水的相对渗透率。

分类

（1）绝对渗透率：当岩心孔隙被一种流体100%饱和时的渗透率，用K表示。只与岩石本身的性质及岩石孔隙结构有关，而与流体的性质无关。岩心分析或测井解释给出的渗透率一般是指岩石绝对渗透率。

（2）有效渗透率：当有两种或两种以上的流体通过岩石的孔隙时，对其中某一种流体测得的渗透率称为该种流体的有效渗透率也称相渗透率。还与流体的性质和相对含量有关。

（3）相对渗透率：某种流体的相对渗透率是同一岩石某种流体的有效渗透率和该岩石绝对渗透率的比值。

流体饱和度

定义

饱和度：某种流体所充填的孔隙体积占孔隙体积的百分数。

分类

含水饱和度：岩石含水孔隙体积占有效孔隙体积的百分数。Sw

含油气饱和度：岩石含油气体积占有效孔隙体积的百分数。Sh

Sw+ Sh=1

束缚水饱和度 :岩石含束缚水孔隙体积占有效孔隙体积的百分数。与岩性、粘土含量、湿润性有关。Swi