第一节 储层岩石的骨架性质 第二节 储层岩石的孔隙结构及孔隙性 第三节 储层岩石的压缩性 第四节 储层岩石的流体饱和度 第五节 储层岩石的渗透性 第六节 储层岩石的敏感性 第七节 储层岩石的导热性、导电性及放射性,第二章 油层岩石的物理性质,油气储层为地下深处多孔岩层，油气地下储集空间的特征—储层多孔介质的结构、性质决定了油藏的赋存特点、油气的储存丰度与储量、油气井的产能，也决定了油藏开发的难易程度和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，是从事油田开发和提高采收率工作所必需掌握的基础知识第一节 储层岩石的骨架性质,地壳是由岩浆岩、变质岩和沉积岩三大类岩石组成的这三种类型的岩石中，沉积岩覆盖陆地表面积的75％,覆盖海底几乎100%世界上已经发现的油气田99.9％都分布在沉积岩中也就是说油气藏岩石99.9%是沉积岩，研究油层矿物成分对提高采收率技术的影响，有必要对沉积岩的形成、油气藏的形成和油气水的分布规律进行了解石油与天然气储层主要为沉积岩储层，而沉积岩又分为碎屑岩和碳酸盐岩储层，世界上主要含油气区的储层多为碎屑岩储层，它包括各种类型的砂岩、砾岩、砂砾岩以及泥岩。
碎屑岩储层分布广、物性好，是主要的储层岩石图2—1,图2—2,图2—3,碎屑岩是由碎屑物质经压实﹑胶结而形成的岩石碎屑颗粒之间除了胶结物还有一定的孔隙，石油和天然气就储存在孔隙之中1、碎屑岩,按碎屑颗粒大小分为 砾岩（100～l.0mm） 砂岩（1.0～0.1mm） 粉砂岩（0.1～ 0.01 mm ）,黏土岩主要是由黏土矿物组成的岩石 黏土矿物是粒径小于0.01mm的极细物质，其主要矿物成分为高岭石、蒙脱石、水云母等黏土岩的分布范围广泛，约占沉积岩总量的60％ 黏土岩由于颗粒太细，渗透性差，一般不能成为储油岩，但它是重要的生油岩，因为其中可含大量成油物质—有机质个别情况下，黏土岩裂缝发育，也可以成为储集岩2、黏土岩,,3、化学岩,化学岩又称“化学沉积岩”是母岩风化产物中的溶解物质（真溶液或胶体溶液）搬运到湖泊或海洋盆地，以化学方式沉积下来，经成岩作用形成的岩石，如铝质岩、铁质岩、锰质岩、硅质岩、磷质岩、碳酸盐岩、盐岩等 这类岩石往往本身就是一些有重要意义的沉积矿床，如岩盐矿、钾盐矿、石膏矿、芒硝矿、石灰石矿、白云石矿、铁矿、锰矿、铝土矿等 油田最常见的化学岩是碳酸盐岩，碳酸盐岩沉积于广阔的海底，因此分布面积广，厚度大。
一、岩石的粒度组成 砂岩是由性质不同、形状各异、大小不等的砂岩经胶结物胶结而成的储层性质主要受颗粒的大小、形状、排列方式，胶结物的成分、数量、性质以及胶结方式的影响一） 粒度及粒度组成的概念 岩石颗粒的大小称为粒度，用其直径来表示（单位：mm或μm）岩石的粒度组成是指不同粒径范围的颗粒占全部颗粒的百分数，通常用质量百分数来表示二） 粒度组成的表示方法 1． 粒度组成的表示方法之一 表 2—1 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、频率曲线图等等矿场上常用的是粒度组成分布曲线和粒度组成累积分布曲线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，岩石粒度组成越均匀；曲线尖峰越靠右，表明岩石中粗颗粒越多反之曲线尖峰越靠左，表明岩石中细颗粒越多 在粒度组成累积分布曲线上，上升段越陡表明岩石颗粒越均匀利用该曲线，可以根据一些特征点来求得粒度参数，进而定量分析岩石粒度组成的均匀性1 ）不均匀系数 a 累计分布曲线上累计质量 60 ％所对应的颗粒直径 d60与累计质量 10 ％所对应的颗粒直径 d10之比称为不均匀系数，即：,（2—1）,砂岩颗粒的不均匀系数一般在 1 — 20 之间。
对照累计分布曲线不难理解，粒度越均匀则不均匀系数越接近于 1 2 ）粒度中值d50累计分布曲线上质量 50 ％所对应的颗粒直径，单位 mm 以上表示法为我国和前苏联国家矿场上经常使用的表示方法2． 粒度组成的表示方法之二 在我国和欧美等国家，粒度分布曲线经常采用图 2—3 所示的表示方法，即从大颗粒开始图 2—3 ( b ）中横坐标为,值标尺， 为第 i 种粒级直径取以 2 为对数的值：,(2—2),图 2一3 粒度分布累计曲线的第二种画法,为了定量计算粒度组成的均匀程度或特征，引入下列粒度参数（见表 2—4 ）表 2—4 粒度参数,1 ）粒度中值Md和平均粒径Mz,从粒径中值Md是累计曲线上 50 ％处所对应的粒径，学者特拉斯特提出用 mm 作为粒径的【对应图 2—3 ( a ）】 ，学者福克和沃德提出用价值表示粒径的单位 【对应图 2 —3（b）】平均粒径的提出是为了更好地表示包括粗、细两侧的粒度变化在内的整体平均颗粒大小其定义式见表 2—4 2 ）分选系数 So和标准偏差σ1 分选系数表示颗粒大小的均匀程度，特拉斯特取两个特征点定义分选系数为：,（2—3）,式中P25、P75― 分别为累计分布曲线上 25 ％、 75 ％处所对应的颗粒直径，mm。
按特拉斯克的约定： S = 1～2 . 5 为分选好； S = 25～40 为分选中等； S 4.0 为分选差.,福克和沃德提出用正态分布标准偏差的大小来划分颗粒分选性的等级该方法既包括了粒度组成累计分布曲线上从粗到细的主体区间，也包括了曲线的首部和尾部的特征，因此用该参数评价颗粒的分选性效果比较理想，,它是比较常用的粒度参数之一表 2—5 表明，标准偏差σ越小，岩石分选性越好其公式为：,（2—4）,式中 —第i种粒级（即累计曲线上 95 ％、84 ％、16 ％、 5 % ） 所对应的值表2--5按标准偏差划分的分选等级（据福克和沃德， l 957),3 ）偏度被用来判别粒度分布的不对称程度（定义式见表 2 — 4 ）正态分布是左右对称的；实际砂岩粒度分布并非完全对称，根据峰的偏斜方向性，可分为两种情况： 粗（正）偏态：峰值偏向粗粒度一侧，即颗粒以粗粒为主，5K1 值应为正值，又称粗歪态 细（负）偏态：峰值偏向细粒度一侧，即颗粒以细粒为主， 5K1 值应为负值，又称细歪态 福克按偏度值 SK1 ，将偏度分为五级：很负偏态-1～ - 0.3 ，负偏态-0.3～-0.1 ，近于对称 -0.1～0.1 ，正偏态0.1～ 0.3 ，很正偏态 0.3～1 。
4 ）峰度（尖度）是用来衡量粒度分布曲线的尖锐程度的，也就是粒度分布的中部与两尾端的展形之比，其定义式见表 5 — 4 福克认为KG＜ 0.67 很平坦0.67～0.9 平坦， 0.9 ～1 . 11 中等（正态） , 1.11 — 1.56 尖锐， 1.56～3 . 0 很尖锐， 3.0 非常尖锐二、岩石的比面 1 ．比面的概念及其研究意义 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：,S=A/V （2—5）,式中 S—岩石比面， cm2／cm3; A一岩石孔隙的总内表面积，cm2； V 一岩石外表体积（或称为视体积） , cm3 当颗粒间是点接触时，岩石孔隙的总内表面积即为所有颗粒的总表面积例如，半径为 R 的球体所组成的多孔介质，其比面应为 S=8×4 πR2 / ( 4R ) 3 ＝π/2R 显然， R 越小，孔隙介质比面越大同理，砂岩的砂粒越细，其比面越大，骨架分散程度越高由于砂岩的粒度很小，故其比面是很大的，各类砂岩的比面见表 2 — 6 表 2 — 6,因为岩石孔隙表面是流体流动的边界，比面的大小可以决定岩石的许多性质，它对流体在储层中的流动有较大影响。
岩石与流体接触时所产生的表面现象，流体在岩石中的流动阻力，岩石的渗透性以及骨架表面对流体的吸附量等都与比面有关 岩石比面的大小除受粒度影响外，还受颗粒排列方式、颗粒形状、胶结物含量等因素的影响例如，圆球形颗粒的比面要比扁圆形颗粒小，颗粒间胶结物含量少则比面大比面的定义，也可采用单位质量岩石的总内表面积来表示对于砂岩，按单位质量定义的比面约为 500 — 5000cm2／g ，而页岩的比面约为 l000000cm2 / g （即 l00m2 / g ） 在实际应用和公式推导中，还采用颗粒骨架体积 Vs 或孔隙体积砚来定义比面即：,（2—6）,式中 Ss―以岩石骨架体积为基准的比面，cm2／cm3； Sp―以岩石孔隙体积为基准的比面，cm2／cm3 以上三种不同意义比面之间的关系为：,（2—7）,—岩心孔隙度，小数式中,通常情况下岩石比面是指以岩石外表体积为基准的比面 S,三、砂岩的胶结物及胶结类型 砂岩是由颗粒经胶结物胶结而形成的，在提高采收率中胶结物的性质对注入的工作剂影响很大 1、胶结物性质 储层岩石的胶结物是除碎屑颗粒以外的化学沉淀物质，一般是结晶的或非结晶的自生矿物，在砂岩中含量不大于 50%。
它对颗粒起胶结作用，使之变成坚硬的岩石胶结物质含量增加，岩石的储油能力和渗透能力变差 砂岩中胶结物的成分、数量和胶结类型，影响着砂岩的致密程度、孔隙性、渗透性等岩石物性胶结物的成分中最常见的是泥质和灰质，其次为硫酸盐和硅质 1 ）泥质（粘土）胶结物,泥质是沉积岩粒度分析中粒度小于0.01mm 的物质的总称粘土是指天然的土状细粒集合体，当它与少量的水混合时具有可塑性它的化学成分主要是氧化硅、氧化铝、水以及少量的铁、碱金属和碱土金属氧化物 粘土矿物是指组成粘土主体的矿物根据粘土矿物的特点又将其定义为细分散的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称由上可知，储层岩石中粘土矿物是粘土的主要组成部分，而粘土则是泥质的主要组成部分砂岩中粘土含量往往在 10 ％以上，有的高达 20 % ，它们是造成储层物性变差和油田开发以后储层伤害的主要原因之一 油气储层中常见的粘土矿物以高岭石、蒙皂石、伊利石、绿泥石及混合层等含水层状硅酸盐为主，在一些特殊的地质环境下可见海泡石等链状硅酸盐矿物黏土矿物,两种基本构造单元：硅氧四面体与铝氧八面体,两种基本构造单元片：硅氧四面体片与铝氧八面体片,高岭石的化学式为Al2O3·2Si02·2H2O。
晶体构造是一个硅氧四面体片和一个铝氧八面体片组成，通常被称之为l：1型粘土矿物在高岭石片状结构中，一面为氧层，另一面为氢氧层，氢氧层具有很强的极性，晶片之间易形成氢键因此，在相邻两晶层之间，范德华力和较强的氢键力的综合作用，将相邻两晶层紧密地结合起来，水分子不易进入晶层之间所以高岭石是较稳定的非膨胀性粘土矿物，而且构造单位中电荷平衡，电性很弱蒙脱石的化学式为2Al2O3·8Si02·2H2O 晶体结构由两个硅氧四面体晶片夹一个铝氧八面体晶片组成，通常被称为2：1型粘土矿物每个硅氧四面体尖顶都指向铝氧八面体，铝氧八面体晶片与上下两层硅氧四面体晶片之间通过共用氧原子连接形成晶层 由于蒙脱石晶层上下两个表面均为硅氧四面体的氧层，相邻两晶层之间没有氢键，只是靠较弱的分子间力连接，层间连接极弱，水分子很容易进入晶层间，产生水化膨胀，所以蒙脱石是膨胀性很强的粘土矿物伊利石的晶体结构与蒙脱石相似，由两个硅氧四面体晶片夹一个铝氧八面体晶片组成一个晶层，通常被称为2：1型粘土矿物与蒙脱石不同的是，伊利石中的晶格取代多发生在硅氧四面体中，即有较多的Si4+被Al3+取代，晶体所缺少的正电荷由K+补偿伊利石结构中的K+位于相邻两晶层的两个四面体晶片之间，并嵌在上下两个四面体晶片氧原子的六角形网眼中，阻止水分子进入晶层内。
另外，K+与晶格取代发生的位置很近，相邻晶层与K+产生较强的静电引力，将各晶层紧密地连接在一起，即使在水分子存在的情况下晶层也不易分开，不会引起晶层的膨胀所以，伊利石属于弱膨胀性粘土矿物，其膨胀性介。