【PPT课件】储层岩石的物理性质(1)

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1、第二章 储层岩石的物理性质,第一节 储层岩石的粒度组成和比面,一、岩石的粒度组成,岩石是性质不同、形状各异、大小不等的砂子颗粒经地质胶结而成，颗粒与颗粒之间未被胶结物充填的地方便构成了孔隙。,1.粒度组成定义：是指构成砂岩的各种大小不同颗粒的含量，通常以百分数表示。,2.分析法（1）筛析法；（2）沉降法。,第一节 储层岩石的粒度组成和比面,3.粒度组成的表示方法 目前矿场上通常以粒度组成分布曲线和粒度组成累计分布曲线表示。,此图可以分析颗粒的大小。此图尖峰越高，表示粒度分布越均匀。反之，则表示粒度分布不均匀。尖峰所在横坐标表示含量最多的颗粒直径大小。,第一节 储层岩石的粒度组成和比面,图2-2

2、 粒度组成累计分布曲线,此图可以分析颗粒分布的均匀程度。图中曲线越陡直，表示粒度分布越均匀。反之，则表示粒度分布不均匀。,第一节 储层岩石的粒度组成和比面,二、砂岩的胶结类型,储层岩石的胶结物是除碎屑颗粒以外的化学沉淀物质，一般是结晶的与非结晶的自生矿物，在砂岩中含量小于50，它对岩石颗粒起胶结作用，使之变成坚硬的岩石。,胶结类型：胶结物在岩石中的分布状况以及与碎屑颗粒的接触关系。,它通常取决于胶结物的成分和含量的多少、生成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。,第一节 储层岩石的粒度组成和比面,二、砂岩的胶结类型,1.基底胶结 胶结物含量最高。碎屑颗粒

3、孤立地分布于胶结物之中，彼此不接触或少有接触。由于胶结物与碎屑颗粒同时沉积，故称原生胶结，胶结强度很高。孔隙类型全为胶结物内的微孔，其储油、气物性很差。,2.孔隙胶结 胶结物含量不多，充填于颗粒之间的孔隙中颗粒呈支架状接触。胶结物多是次生的，分布不均匀，多充填于大的孔隙中，胶结强度次于基底胶结。,第一节 储层岩石的粒度组成和比面,3.接触胶结 胶结物含量很少，一般小于5%，仅分布于颗粒相互接触的地方，颗粒呈点状或线状接触，胶结物多为原生或碎屑风化物质，最常见者为泥质。此种胶结的储油物性最好。大庆油田属于这种胶结。岩石孔隙度大于25%，渗透率从几十个毫达西到几个达西。,三、砂岩的比面,比面：是指

4、单位体积岩石内颗粒的总表面积，单位体积岩石内总孔隙的内表面积。 当颗粒是点接触时，即为所有颗粒的总表面积。数学表达式为：,式中 S岩石比面，cm2/cm3，m2/m3等； A岩石颗粒的总表面积或孔隙的总表面积，cm3； V岩石外表体积（或视体积），cm3； 岩石中的细颗粒越多，它的比面就越大，反之，就越小。也就是说，岩石比面越大，说明其骨架的分散程度越大，颗粒越细。,设岩石为等直径d的球形颗粒组成，每颗颗粒的表面积为：,体积应为,从而单位体积岩石中的颗粒总数N则为,显然，单位体积岩石中全部颗粒总表面积，及比面S为：,又假设单位体积岩石中孔隙总体积为，则该岩石中颗粒所占的体积Vs为：,真实岩石面

5、积的直径彼此不等，可采用加权平均法求得此面，即：,式中 di第i组分的颗粒平均直径； Gi第i组分的颗粒质量分数，由颗粒组成分析给出。,由于砂岩颗粒不完全为球形，为了让计算值更接近实际情况，引入校正系数c，即：,第二节 储层岩石的孔隙度及压缩系数,一、岩石的孔隙度,孔隙：岩石中存在的未被固态物质填满的空间。,1.孔隙度的定义定义：指岩石中孔隙体积Vp（或岩石中未被固体物质充填的空间体积）与岩石总体积Vf的比值。,储层的孔隙度越大，能容纳流体的数量就越多，储集性能就越好。,第二节 储层岩石的孔隙度及压缩系数,2.孔隙分类（1）按孔隙大小和在渗流当中所起的作用不同，可分为,a.超毛管孔隙 孔径0.

6、5mm或裂缝宽度0.25mm，在此类孔隙中，流体在重力作用下可自由流动。岩石中的大裂缝、溶洞及未胶结或胶结疏松的砂层孔隙多属此类。,第二节 储层岩石的孔隙度及压缩系数,b.毛细管孔隙 0.0002mm孔径0.5mm，裂缝宽度介于0.25mm0.0001mm之间。由于毛细管的作用，液体不能自由流动，必须有超过重力的外力去克服毛细管力，液体才能沿毛细管孔隙流动。一般砂岩孔隙属此类。,c.微毛管孔隙 孔径0.0002mm或缝宽0.0001mm，在此类孔隙中，分子间引力很大，要使流体在孔隙中移动，需要非常高的压力梯度，这在油层条件下一般无法达到。因此，实际上液体是不能沿微毛细管移动的。泥页岩中的孔隙一

7、般属此类型。,第二节 储层岩石的孔隙度及压缩系数,2.孔隙分类（2）按连通状况分：连通孔隙（敞开孔隙）；不连通孔隙（封闭孔隙）。（3）按流动情况分：有效孔隙，无效孔隙。,3.不同孔隙度的概念（1）岩石的孔隙度（绝对孔隙度）：岩石的总孔隙体积Vp与岩石的表观体积Vf之比。,第二节 储层岩石的孔隙度及压缩系数,有效孔隙度用于评价油层特性，计算储量及饱和度。,3.不同孔隙度的概念（2）岩石的有效孔隙度：岩石的有效孔隙体积Ve与岩石的表观体积Vf之比。,（3）岩石的流动孔隙度L：指在含油岩石中，油能在其内流动的孔隙体积VL与岩石的表观体积Vf之比。,第二节 储层岩石的孔隙度及压缩系数,流动孔隙度不仅排

8、除了死孔隙，亦排除了那些为毛管力所束缚的液体所占有的孔隙体积，还排除了岩石颗粒表面上液体薄膜的体积。流动孔隙度与地层中的压力梯度和流体的性质有关。流动孔隙度在数值上是不确定的，但在油田开发分析中，具有一定的实际价值。,三者之间的关系：peL。,第二节 储层岩石的孔隙度及压缩系数,碳酸盐储层：一般小于5。,4.储层孔隙度分级砂岩储层：530之间，一般1025。,表2-2 储层岩石按孔隙度的分类,第二节 储层岩石的孔隙度及压缩系数,天然岩石是各种粒度的结合体，孔隙度的大小与粒径的分选程度有关，分选越好，孔隙度则越大。,5.与d 孔隙度与砂粒粒径没有直接关系。 等径球形颗粒组成的理想岩石，其孔隙度和

9、颗粒排列方式有关，正方形排列孔隙度最大，47.5，菱形排列最小25.9。,6.测定方法 地球物理测井方法、岩心室内试验。,第二节 储层岩石的孔隙度及压缩系数,二、岩石的压缩系数,1.岩石压缩系数 在油田开发前，地层中岩柱压力和油藏压力及岩石骨架所承受的压力处于平衡状态；投入开发后，随着油层中流体的采出，油层压力不断下降，平衡遭到破坏，使外压与内压的压差增大。此时，岩石颗粒挤压变形，排列更加紧密，从而孔隙体积缩小。,第二节 储层岩石的孔隙度及压缩系数,由于压力降低时，孔隙体积缩小，使油不断地从油层中流出，因此，从驱油角度讲，这是驱油的动力，它驱使地层岩石孔隙内的流体流向井底。岩石压缩系数的大小，

10、表示了岩石弹性驱油能力的大小，也称为岩石弹性压缩系数。,压缩系数(Cf)：是指油层压力每降低一个大气压时，单位体积岩石内孔隙体积的变化值。,第二节 储层岩石的孔隙度及压缩系数,2.综合弹性系数 虽然岩石的压缩系数很小，但考虑到还有流体的压缩系数，特别是当边水或底水区很大时，岩石的压缩系数使孔隙体积缩小，连同流体的压缩系数使流体发生膨胀两者的作用，就可以从地层中将大量的流体排到生产井中去。它反映了弹性驱油能量的大小。,第二节 储层岩石的孔隙度及压缩系数,式中 Cl液体的压缩性质。 C*称为地层综合弹性压缩系数，物理意义：当油层压力降低单位压力时，单位体积油层内，由于岩石颗粒的变形，孔隙体积的缩小

11、，液体体积的膨胀，所排出的油体积或水体积。,储层弹性能量的大小通常用综合弹性系数C*表示：,第三节 储层岩石的渗透性,它的大小用渗透率表示。岩石渗透率的大小反映了流体在岩石内流动的阻力大小，它与岩石的孔隙结构有关。在其他参数相同的情况下，岩石的渗透率高，液流渗流阻力就低。所以，渗透率是评价一个储层好坏的重要指标。,由岩石的孔隙结构已经知道，孔隙是储存油、气的空间，相互连通的孔隙网就构成了油气流动的通道。,渗透性：在一定的压力下，孔隙具有让流体（油、气、水）通过的性质。,1.达西定律实验过程：设有一截面为A，长度为L的圆柱形待测岩心，将其夹紧于岩心夹持器中，如图所示。用粘度为 的流体充满岩心，并

12、在p1的压力下使流体通过岩心，通过岩心后的压力为p2，此时测得的流量为Q。,第三节 储层岩石的渗透性,一、达西定律,实验结果：流量Q分别与岩心截面积A和压差p=p1-p2成正比；与和L成反比。,第三节 储层岩石的渗透性,达西将非胶结砂层中水流渗滤的实验研究结果概括成一个定律(又被命名为达西定律)。在一定条件下，达西定律也适用于流体在胶结岩石和其它多孔介质中的渗滤。若将水头差折算成压力差计算，达西定律可以下式来描述：,达西实验发现，当水通过同一粒径的砂子时，其流量的大小及砂层截面积及进、出口端的压差成正比，与砂层的长度成反比。在采用不同粒径的砂粒和流体时还发现，流量与流体的粘度成反比，粒径不同，

13、当其它条件相同时，其流量也不同。,达西定律：单位时间内，通过岩心的流体体积Q与岩心两端压差P及岩心的横截面积A成正比；与岩心长度L及流体粘度成反比。,K为岩石的绝对渗透率。,第三节 储层岩石的渗透性,加一比例系数K，则当岩心全部孔隙为单相液体所充满并在岩心中流动，岩石与液体不发生化学和物理化学作用的条件下，对同一岩心，比例系数值K的大小是与液体性质无关的常数。因此，在上述条件下，K仅仅是取决于岩石孔隙结构的参数，我们把这一系数称为岩石的绝对渗透率。,第三节 储层岩石的渗透性,在石油工业中，常用达西作为渗透率单位。,第三节 储层岩石的渗透性,当压力用标准大气压时，1D=0.986910-8cm2

14、=0.9869m2。当压力用工程大气压时，1D=1.019710-8cm2=1.0197m2。在国际单位制中，渗透率单位用m2，1D=1m2。,物理意义：它代表了多孔介质中孔隙通道面积的大小和孔隙弯曲程度。渗透率越高，多孔介质孔道面积越大，流动越容易，可渗性也越好。,在实际用液体测定时，不与岩石发生物理、化学作用的液体很难选用到。例如，当用水测岩石渗透率而岩石中含有粘土矿物时，粘土会遇水膨胀而使渗透率降低。而空气具有来源广、价格低，氮气又具有化学稳定性好，使用方便的优点等，故目前我国常规岩心分析标准中，规定用气体(干燥空气或氮气)来测定岩石的绝对渗透率。,第三节 储层岩石的渗透性,二、气测渗透

15、率,第三节 储层岩石的渗透性,三、给出了我国及世界上一些油田的渗透率值。,一般油气层岩石孔隙中总含有液态烃(原油)和气态烃(天然气)以及地层水，而这些流体在储层条件下会按一定的方式分布。油田开发中人们首先关心的就是油、气、水在孔隙中各自占多大的空间，因为它直接关系到油气在地层中储量的大小，为了描述所占比例的大小，采用了饱和度这一参数。,第四节 储层岩石的流体饱和度,一、流体的饱和度,第四节 储层岩石的流体饱和度,定义：单位孔隙体积内，某种流体所占体积的百分数。,油的饱和度为,水的饱和度为,气的饱和度为,如果储层孔隙中只存在油水两相，则Sw+So=1； 如果储层孔隙中，油、气、水三相共存时, Sw+So+Sg=1。总之，岩石中由几相流体充满其孔隙，则这几相流体饱和度之和就为1(即100)。,二、原始含油饱和度及束缚水饱和度,第四节 储层岩石的流体饱和度,流体饱和度是继岩石孔隙度之后的储层岩石又一重要参数。随着油田的开发，不同时期地层中油、气、水饱和度的大小是不同的，它直接反映了地层油气储量的变化。为此，在勘探阶段所测的流体饱和度可以分为原始含油，含气饱和度和原始含水饱和度。,1.原始含油饱和度Soi定义：油藏投入开发以前所测出的储层岩石孔隙空间中原始含油体积Voi与岩石孔隙体积Vp的比值。,