油层物理-杨胜来 油层物理学5

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1、第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 第二篇 储层岩石的物理特性储层岩石的物理特性 第二篇 储层岩石的物理特性储层岩石的物理特性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 . 油气储层为地下深处多孔岩层，因此油气地下 储集空间的特征储层多孔介质的结构、性质储层多孔介质的结构、性质决 定了： 油藏的赋存特点油藏的赋存特点、 油气的储存丰度与储量油气的储存丰度与储量、 油气井的产能油气井的产能， 油藏开发的难易程度油藏开发的难易程度 油藏开发的最终效果油藏开发的最终效果。 研究和掌握储层物性是认识储层、评价储层、保护和改 造储层的基础，是从事石油勘探、钻

2、井、油田开发开采及提 高油气采收率工作所必需掌握的基础知识。 第二篇 储层岩石的物理特性储层岩石的物理特性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 . 石油与天然气储层主要为 沉积岩储集层：沉积岩储集层： 碎屑岩：碎屑岩：砂岩、砾岩、砾砂岩以及泥岩 碳酸盐岩储集层：碳酸盐岩储集层： 第二篇 储层岩石的物理特性储层岩石的物理特性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 第二篇 储层岩石的物理特性储层岩石的物理特性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 储层岩石的物理特性：储层岩石的物理特性： 孔隙性、渗透性孔隙性、渗透性、（饱和

3、度、压缩性）饱和度、压缩性）、 热学性质、电学性质、放射性、声学特性、力学 特性、机械特性等各种性质。 这些性质或参数并非一成不变的，而是受钻井、 开发开采作业的影响，储层敏感性(速敏、水敏、酸敏等 )及其评价问题，也是本篇研究的一个内容。 第二篇 储层岩石的物理特性储层岩石的物理特性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 第一节 砂岩的构成 一、岩石的粒度组成 1、粒度组成的概念 2、粒度组成的表示方法 3、粒度参数 4、几种平均粒度 二、岩石的比面 三、岩石的胶结物及胶结类型 第五章 储层多孔介质的几何特性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特

4、性 粒级的划分 用橡皮锤将砂岩捣碎、分解成单个的砂粒，可以发现砂岩 是由大小不同的各种颗粒组成。岩石颗粒的大小称为粒度，用 其直径来表示（单位mm或m）。按砂粒大小范围所分的组称为 粒级。划分粒级的方法很多，表52是常见的一种. 第一节 砂岩的构成 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 粒度组成的表示方法 表53所示的粒度组成还可以用作图法表 示，作图法可采用不同的图形来表示粒度分布 ，如：直方图、累积曲线图、频率曲线图等等 粒度组成分布曲线表示了各种粒径的颗粒 所占的百分数，即任一粒级颗粒在岩石中的含 量。曲线尖峰越高，表明该岩石以某一粒径颗 粒为主，岩石粒度组成越均

5、匀；曲线尖峰越靠 右，表明岩石颗粒越粗。反之亦然。 一、岩石的粒度组成 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 一、岩石的粒度组成 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 图图53 53 常见的粒度分布曲线的形态常见的粒度分布曲线的形态 粒度组成分布曲线的几种常见形态见图5 3（mi为质量百分比，d为粒径）。图形表示法直 观明了，可以清楚地表示出岩石粒度的均匀程度 以及颗粒按大小分布的特征。 一、岩石的粒度组成 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 为了定量计 算粒度组成的均 匀程度或特征， 引入了粒度参数 。粒度分布的属 性

6、及粒度参数见 表54。 一、岩石的粒度组成 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 比面的概念及研究它的意义 岩石骨架分散性还可以用岩石的比表面积（又称 比面）来描述， 所谓比面是指单位体积岩石内孔隙 总内表面积或单位体积岩石内岩石骨架的总表面积。 其表达式如下： 式中：S岩石比面，cm2cm3； A岩石孔隙的总内表面积，cm2； V岩石外表体积(或称为视体积)，cm3。 二、 砂岩的比面 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 二、 砂岩的比面 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 油气储层中粘土的分类 油气储层中的粘土矿物

7、按成因可分为两大类：一类为陆 源粘土矿物，它是与砂质同时沉积的粘土，常构成砂岩粒间 的杂基和泥质纹层，由于受搬运和沉积过程中的磨蚀，一般 缺少良好的晶形。另一类为自生粘土矿物，它是在沉积和成 岩过程中形成的，一般在分选好、陆源粘土少、渗透性好的 孔隙性储层砂岩中较发育，通常具有良好的晶形，其结晶程 度与储层的孔隙发育程度有关。 陆源粘土矿物的产状如图55所示，包括分散状基质、 絮状凝块、古老泥岩或同期泥质岩块或团块、泥质纹层及渗 滤的残余物等。在成岩压实过程中，粘土颗粒变形并挤入岩 石孔隙，使砂岩的孔隙度减小。 三、胶结物和胶结类型 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性

8、 第一节 砂岩的构成 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 自生粘土矿物在砂岩孔隙中的产状可分为三种基本类 型，如图56所示，即分散质点式、薄膜式和架桥式，它 们对储层渗透性有不同的影响。 第一节 砂岩的构成 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 三、胶结物和胶结类型 胶结物在岩石中的分布状况以及它们 与碎屑颗粒的接触关系称为胶结类型。它 通常取决于胶结物的成分和含量的多少、 沉积条件以及沉积后的一系列变化等因素 。胶结方式可分为基底胶结、孔隙胶结及 接触胶结(图58)。 1、胶结物质 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性

9、 2、胶结类型 三、胶结物和胶结类型 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 2、胶结类型 表57不同胶结类型油层的孔隙度和渗透率 三、胶结物和胶结类型 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 一、储层岩石的空隙及其类型 1、岩石的空隙类型Meinzer分类 2、岩石的空隙类型按成因分类 3、岩石的空隙类型按空隙大小分类 4、岩石空隙按其他因素分类 二、空隙大小及其分选性 三、空隙结构 第二节 储层岩石的孔隙性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 第二节 储层岩石的孔隙性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的

10、几何特性 实验室用岩芯 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 岩心铸体薄片X100摄像 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 岩心电镜图片X200摄像 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 ESEM2020扫描电子显微镜 第三节 储层岩石的孔隙度 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 岩石的孔隙类型Meinzer分类 Meinzer按储层岩石的孔隙组成和孔隙间的相互关系 分类为六种（见图59）。图中a为分选好、孔隙度高的 沉积物中的孔隙；b为分选差、孔隙度低的沉积物中的孔 隙；c为砾石沉积物，砾石本

11、身也是多孔的，因而整个沉 积物孔隙度高；d沉积物分选较好，但颗粒间有胶结物沉 积，所以孔隙度低，e为由溶蚀作用形成的多孔岩石；f 为由断裂形成的有胶结物的多孔岩石。 第二节 储层岩石的孔隙性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 第二节 储层岩石的孔隙性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 粒间孔隙 岩石为颗粒支撑或杂基支撑，含少量胶结物。由颗粒 围成的孔隙称为粒间孔。该种孔隙是砂岩中最主要、最普 遍的孔隙。 砂粒的粒度、分选性、圆球度、接触方位、填充方式 和压实程度决定粒间孔隙的大小和形态。这类孔隙的分布 与沉积环境有直接关系，又随成岩后地质

12、作用而发生变化 。 以粒间孔为主的砂岩储集层，其孔隙大、喉道粗、连 通性好，一般具有较大的孔隙度(大于20)和渗透率(大 于100103m2)。典型的粒间孔隙的镜下形态如图5 10所示。 第二节 储层岩石的孔隙性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 第二节 储层岩石的孔隙性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 杂基内微孔隙 杂基内微孔隙主要指杂基沉积物在风化时收缩形成的 孔隙及粘土矿物重结晶的晶间孔隙。高岭土、绿泥石、云 母及碳酸盐泥杂基均有此类孔隙。杂基内微孔隙极为细小 ，宽度一般小于0.2m，在高倍显微镜下才能清晰辨别。 该种孔隙总量虽然

13、很多，有时能占到岩石孔隙的50以上 ，但渗透能力极差。杂基内微孔几乎在所有的砂岩中都有 分布（如图511(1)所示） 晶体次生晶间孔 该类孔隙主要由石英结晶次生加大充填原生孔隙后的 残留孔隙。石英次生加大后明显降低孔隙空间，使孔隙变 小，喉道变窄，造成岩石的渗透能力下降（见图5 11(2) 第二节 储层岩石的孔隙性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 纹理及层理缝 在具有层理和纹理构造的砂岩中，由于不同砂层的岩性或 颗粒排列方位的差异，沿纹理或层理常有微缝隙，如图511(3) 所示。该类孔隙使岩石的渗透具有方向性。 裂缝孔隙 在砂岩储层中，由于地应力作用而形成微裂缝。

14、微裂缝呈 细小片状，缝面弯曲，绕过颗粒边界，其排列方式受地应力影响 。裂缝宽度一般平行于最小地应力方向。砂岩储层中裂缝宽度一 般为零点几微米到几十微米。裂缝孔隙在岩石总孔隙中所占份额 很少（一般5），但能极大改善岩石的渗透性。该类孔隙的特 点是地应力显著变化时，裂缝产生变化。如地应力沿裂缝垂直方 向变大时，裂缝闭合，造成地层渗透能力急剧下降。典型的应力 裂缝孔隙示意图见图512。此外云母解理缝也属于裂缝性孔隙 ，图511(4)所示。 第二节 储层岩石的孔隙性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 第二节 储层岩石的孔隙性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介

15、质的几何特性 溶蚀孔隙 溶蚀孔隙是由岩 石中的碳酸盐、长 石、硫酸盐或其它 可溶性成分溶蚀后 形成的（见图5 12）。 第二节 储层岩石的孔隙性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 岩石孔隙组成指组成岩 石的各种直径的孔隙数量的 比例。岩石孔隙组成用孔隙 体积分布曲线和孔隙体积累 积分布曲线表示。图513为 孔隙大小分布分布曲线，纵 坐标表示某一半径的孔隙体 积百分含量，横坐标为孔隙 半径(m，有时也用log2d表 示，d为孔隙直径)。 第二节 储层岩石的孔隙性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 用纵坐标 表示孔隙体积累 积百分数而作出 的

16、曲线为孔隙体 积累积分布曲线 (图514) 第二节 储层岩石的孔隙性 第五章五 张第五章层储层多孔介质的几何特性多孔介质的几何特性 (1)单重孔隙介质 a.粒间孔隙结构: b.纯裂缝结构:理想模型见图515 (2)双重孔隙介质 a.裂缝-孔隙结构: 特别发育于石灰岩与白云岩中。理想模型见516 b.孔洞-孔隙结构:也特别发育于碳酸盐岩石。它是在粒间孔隙的岩石中分布着 大的洞穴，洞穴的尺寸超过毛细管大小所以在这种孔隙结构中，两种不同孔隙服从 两种不同范畴的流动规律。流体在粒间孔隙中的流动服从渗流规律；而在洞穴中的 流动服从流体力学奈维-斯托克斯方程。因此洞穴-孔隙结构也是一种服从两种流体 流动规律的双重孔隙介质，其理想模型如图517。 (3)三重孔隙介质 a.孔隙-微裂缝-大洞穴：由粒间孔隙、微裂缝再加上大洞穴构成。 b.孔隙-微裂