油层物理2-1第一节储层岩石的骨架性质课件

第二章 储层岩石的物理特性 The Physical Properties of Reservoir Rocks  储层岩石 岩石岩石岩石岩石 (rock)(rock)(rock)(rock) 岩浆岩浆岩浆岩浆岩岩岩岩 沉积岩沉积岩沉积岩沉积岩 变质岩变质岩变质岩变质岩 碎屑岩碎屑岩碎屑岩碎屑岩( ( ( (砂岩砂岩砂岩砂岩) ) ) )：石英、长石：石英、长石：石英、长石：石英、长石 单重介质：单重介质：单重介质：单重介质：储集和储集和储集和储集和渗流渗流渗流渗流空间空间空间空间均为均为均为均为孔隙孔隙孔隙孔隙（常见），或（常见），或（常见），或（常见），或储集储集储集储集 和和和和渗流渗流渗流渗流空间均空间均空间均空间均为裂缝。双重介质：为裂缝。双重介质：为裂缝。双重介质：为裂缝。双重介质：孔隙孔隙孔隙孔隙为主要为主要为主要为主要储集空间储集空间储集空间储集空间，，，， 裂缝为主要渗流通道。裂缝为主要渗流通道。裂缝为主要渗流通道。裂缝为主要渗流通道。 碳酸碳酸碳酸碳酸盐盐盐盐岩岩岩岩( ( ( (灰岩灰岩灰岩灰岩) ) ) )：方解石、白云石：方解石、白云石：方解石、白云石：方解石、白云石 单重介质：单重孔隙介质单重介质：单重孔隙介质单重介质：单重孔隙介质单重介质：单重孔隙介质 、单重裂缝介质、单重裂缝介质、单重裂缝介质、单重裂缝介质 、单重溶、单重溶、单重溶、单重溶 洞介质。双重介质：裂缝－孔隙、裂缝－溶洞和溶洞－洞介质。双重介质：裂缝－孔隙、裂缝－溶洞和溶洞－洞介质。双重介质：裂缝－孔隙、裂缝－溶洞和溶洞－洞介质。双重介质：裂缝－孔隙、裂缝－溶洞和溶洞－ 孔隙双重介质。三重介质：裂缝－孔隙－溶洞。孔隙双重介质。三重介质：裂缝－孔隙－溶洞。孔隙双重介质。三重介质：裂缝－孔隙－溶洞。孔隙双重介质。三重介质：裂缝－孔隙－溶洞。 其他岩石其他岩石其他岩石其他岩石 泥岩泥岩泥岩泥岩 多孔介质：由毛细管或微毛细多孔介质：由毛细管或微毛细多孔介质：由毛细管或微毛细多孔介质：由毛细管或微毛细 管结构组成的介质。管结构组成的介质。管结构组成的介质。管结构组成的介质。 2  99%以上气储量集中在沉积岩储集层中 沉积类型沉积类型岩岩 性性分分 类类典型油气田举例典型油气田举例 碎屑岩碎屑岩 砂岩砂岩 疏松砂岩疏松砂岩萨尔图油田、胜坨油田、涩北气田萨尔图油田、胜坨油田、涩北气田 粉砂岩粉砂岩文东油田文东油田 致密砂岩致密砂岩枣园油田、靖安油田枣园油田、靖安油田 裂缝性砂岩裂缝性砂岩延长油田延长油田 砾岩砾岩砾岩砾岩克拉玛依油田克拉玛依油田 砂砾岩砂砾岩 砂砾岩砂砾岩曙光油田曙光油田 裂缝性砂砾岩裂缝性砂砾岩蒙古林油田、火烧山油田蒙古林油田、火烧山油田 泥岩泥岩孔隙缝洞泥灰岩孔隙缝洞泥灰岩南翼山油田南翼山油田 碳酸盐岩碳酸盐岩 白云岩白云岩 裂缝孔洞白云岩裂缝孔洞白云岩任丘油田任丘油田 裂缝孔隙泥质白云岩裂缝孔隙泥质白云岩风成城油田风成城油田 石灰岩石灰岩 裂缝孔洞灰岩裂缝孔洞灰岩苏桥油田、塔河油田苏桥油田、塔河油田 生物灰岩生物灰岩桩西油田桩西油田 孔隙裂缝藻灰岩孔隙裂缝藻灰岩义东油田义东油田 其他岩石其他岩石 火成岩火成岩 裂缝孔隙安山岩裂缝孔隙安山岩风化店油田风化店油田 裂缝性凝灰岩裂缝性凝灰岩哈达图油田哈达图油田 火山岩火山岩车排子油田、石西油田车排子油田、石西油田 玄武岩、安山岩玄武岩、安山岩克拉玛依油田克拉玛依油田417417断块断块 变质岩变质岩 裂缝性变质岩裂缝性变质岩鸭儿峡油田鸭儿峡油田 裂缝性花岗岩裂缝性花岗岩静安堡油田静安堡油田 储储储储 层层层层 岩岩岩岩 石石石石 的的的的 分分分分 类类类类 与与与与 国国国国 内内内内 典典典典 型型型型 油油油油 气气气气 田田田田 实实实实 例例例例 储量:约50% 产量:约60% 储量:约50% 产量:约40% 3  储层岩石的物理特性 最感兴趣的对象最感兴趣的对象最感兴趣的对象最感兴趣的对象———————— 油气；油气；油气；油气； 必须研究油气居留于地下的空间必须研究油气居留于地下的空间必须研究油气居留于地下的空间必须研究油气居留于地下的空间: : : :油气储层。油气储层。油气储层。油气储层。 油气储层性质油气储层性质油气储层性质油气储层性质: : : : 岩石骨架、骨架孔隙中的流体以及流体在孔隙岩石骨架、骨架孔隙中的流体以及流体在孔隙岩石骨架、骨架孔隙中的流体以及流体在孔隙岩石骨架、骨架孔隙中的流体以及流体在孔隙 中的渗流机理三个部分。中的渗流机理三个部分。中的渗流机理三个部分。中的渗流机理三个部分。 本章着重讨论储层岩石骨架的各种性质本章着重讨论储层岩石骨架的各种性质本章着重讨论储层岩石骨架的各种性质本章着重讨论储层岩石骨架的各种性质 骨架复杂，不能用表示其边界曲面的方程来确定骨架复杂，不能用表示其边界曲面的方程来确定骨架复杂，不能用表示其边界曲面的方程来确定骨架复杂，不能用表示其边界曲面的方程来确定, , , ,因而采用某因而采用某因而采用某因而采用某 些能用实验方法测量的宏观些能用实验方法测量的宏观些能用实验方法测量的宏观些能用实验方法测量的宏观 ( ( ( (即平均即平均即平均即平均) ) ) )几何参数来描述或反映几何参数来描述或反映几何参数来描述或反映几何参数来描述或反映 多孔骨架几何性质，也是油层物理研究方法多孔骨架几何性质，也是油层物理研究方法多孔骨架几何性质，也是油层物理研究方法多孔骨架几何性质，也是油层物理研究方法的一大特点。的一大特点。的一大特点。的一大特点。 4  第一节 储层岩石的骨架性质 储层岩石储层岩石储层岩石储层岩石 碳酸盐岩碳酸盐岩碳酸盐岩碳酸盐岩 砂岩砂岩砂岩砂岩 骨架骨架骨架骨架 空隙空隙空隙空隙 比面比面比面比面 粒度组成粒度组成粒度组成粒度组成 ——孔隙孔隙孔隙孔隙 颗粒颗粒颗粒颗粒 胶结物胶结物胶结物胶结物 §砂岩中含：砂岩中含：砾石、砂、粉砂、泥砾石、砂、粉砂、泥等碎屑颗粒。等碎屑颗粒。 n n 砂岩：指砂岩：指砂岩：指砂岩：指颗粒颗粒颗粒颗粒经胶结物胶结而成，经胶结物胶结而成，经胶结物胶结而成，经胶结物胶结而成，砂砂砂砂含量含量含量含量＞＞＞＞5050％％％％的陆源的陆源的陆源的陆源 碎屑岩。碎屑岩。碎屑岩。碎屑岩。 5  6  一、岩石的粒度组成 vv（（1 1））粒度的概念粒度的概念(grain size(grain size，，particle size)particle size) §粒度：岩石颗粒直径的大小，用“目” 或“毫米”表示 §目——每英寸长度上的孔数，1英寸＝2.54cm §储油砂岩颗粒大小：一般为0.01～1mm 粒级粒级粒级粒级 划分划分划分划分 泥泥泥泥 ( ( ( (粘土粘土粘土粘土) ) ) ) 粉砂粉砂粉砂粉砂砂砂砂砂砾砾砾砾 细粉砂细粉砂细粉砂细粉砂 粗粉砂粗粉砂粗粉砂粗粉砂 细砂细砂细砂细砂中砂中砂中砂中砂粗砂粗砂粗砂粗砂细砾细砾细砾细砾中砾中砾中砾中砾粗砾粗砾粗砾粗砾巨砾巨砾巨砾巨砾 颗粒直径颗粒直径颗粒直径颗粒直径 （（（（mmmmmmmm）））） <0.01<0.01<0.01<0.01 0.010.010.010.01    0.050.050.050.05 0.050.050.050.05   0.10.10.10.1 0.10.10.10.1   0.250.250.250.25 0.250.250.250.25   0.50.50.50.50.50.50.50.5   1 1 1 11 1 1 1   1010101010101010   100100100100100100100100   1000100010001000>1000>1000>1000>1000 7  一、岩石的粒度组成 v 粒度组成粒度组成 granular metric compositiongranular metric composition：： §指构成砂岩的各种大小颗粒的含量组成。一般指构成砂岩的各种大小颗粒的含量组成。一般 以重量百分数表示，即：以重量百分数表示，即： 式中：式中：式中：式中：WW i i －－－－颗粒含量颗粒含量颗粒含量颗粒含量；；；； w w i i －－－－直径为直径为直径为直径为d d i i 的那部分的那部分的那部分的那部分颗粒的含量颗粒的含量颗粒的含量颗粒的含量 粒度组成可定量表征岩石颗粒的大小和分布特征。粒度组成可定量表征岩石颗粒的大小和分布特征。粒度组成可定量表征岩石颗粒的大小和分布特征。粒度组成可定量表征岩石颗粒的大小和分布特征。 岩石的粒度组成可以决定岩石的多种物理性质岩石的粒度组成可以决定岩石的多种物理性质岩石的粒度组成可以决定岩石的多种物理性质岩石的粒度组成可以决定岩石的多种物理性质 8  一、岩石的粒度组成 （（2 2））粒度组成测定粒度组成测定 ①① 测定方法测定方法 §筛析法筛析法 §沉降法沉降法 §直接测量法直接测量法 §光学、电学、薄片及图象分析法光学、电学、薄片及图象分析法 ———— 常规岩样（主要）常规岩样（主要）常规岩样（主要）常规岩样（主要） ———— 极小颗粒岩样（辅助）极小颗粒岩样（辅助）极小颗粒岩样（辅助）极小颗粒岩样（辅助） ———— 极大颗粒岩样（辅助）极大颗粒岩样（辅助）极大颗粒岩样（辅助）极大颗粒岩样（辅助） ———— 数量少、颗粒小、固结岩样等特殊岩数量少、颗粒小、固结岩样等特殊岩数量少、颗粒小、固结岩样等特殊岩数量少、颗粒小、固结岩样等特殊岩 样样样样 方法选择：方法选择：方法选择：方法选择： 依据颗粒大小和岩石致密程度。依据颗粒大小和岩石致密程度。依据颗粒大小和岩石致密程度。依据颗粒大小和岩石致密程度。 9  ②② 测定原理测定原理 ＜筛析法＞＜筛析法＞ sieve or screen analysis methodsieve or screen analysis method 分离：分离： 称量：称量： 计算：计算： 用用用用振振振振动动动动筛筛筛筛将将将将粉粉粉粉碎碎碎碎的的的的岩岩岩岩样样样样分分分分 离离离离成成成成不不不不同同同同粒粒粒粒径径径径（（（（d d i i ））））范范范范围围围围 的颗粒；的颗粒；的颗粒；的颗粒； 用用用用天天天天平平平平称称称称出出出出各各各各筛筛筛筛中中中中颗颗颗颗粒粒粒粒重重重重 量；量；量；量； 按按按按 算算算算出出出出各各各各筛筛筛筛 中中中中颗颗颗颗粒粒粒粒的的的的百百百百分分分分含含含含量量量量，，，，即即即即得得得得 岩石粒度组成。岩石粒度组成。岩石粒度组成。岩石粒度组成。 粒度组成测定 10  粒度组成测定 ＜沉降法＜沉降法settling methodsettling method＞＞ 岩石颗粒大小不同，其在液体中的沉降速度岩石颗粒大小不同，其在液体中的沉降速度v v不同。通不同。通 过测定各颗粒的沉降速度过测定各颗粒的沉降速度v v，据斯托克，据斯托克StokesStokes公式可计算公式可计算 颗粒大小：颗粒大小： 颗粒粒径：颗粒粒径： 式中：式中：g g－－液体运动粘度；液体运动粘度； g g－重力加速度；－重力加速度； r r s s －颗粒密度；－颗粒密度； r r L L －液体密度。－液体密度。 11  粒度组成测定 v沉降法测量条件： §颗粒坚硬，具有光滑球形表面； §在粘性和不可压缩液体中颗粒运动缓慢，距离 容器壁和底无穷远，颗粒以恒速沉降； §颗粒与分散介质之间不发生滑动； §颗粒浓度<1% v适用于粒径较细（<37um或>400目），直径在 50～100um时有足够的精度，但用得少。 12  粒度组成平均粒径 v筛析测出的粒径代表某粒径范围内所有颗粒的平 均大小，即平均粒径 平均粒径计算：平均粒径计算：平均粒径计算：平均粒径计算： 式中：式中：式中：式中： —— —— 粒级粒级粒级粒级i i的颗粒平均粒径；的颗粒平均粒径；的颗粒平均粒径；的颗粒平均粒径； d d i i ’ ’、、、、d d i i ”—— ”—— 与粒级与粒级与粒级与粒级 i i 相邻的前后两层筛子的相邻的前后两层筛子的相邻的前后两层筛子的相邻的前后两层筛子的 孔眼直径。孔眼直径。孔眼直径。孔眼直径。 13  粒度组成测定 v直接测量法 § ——极大颗粒岩样（辅助） v光学、电学、薄片及图象分析法（特殊岩样） § —— 数量少、颗粒小、固结岩样 v方法选择：依据颗粒大小和岩石致密程度。 14  2.粒度组成的表示方法 v(1)数字列表法 颗粒颗粒颗粒颗粒 直径直径直径直径 d d d d i i i i d d d d 1 1 1 1 d d d d 2 2 2 2 • • • • • • d d d d n n n n 颗粒颗粒颗粒颗粒 重量重量重量重量 W W W W i i i i W W W W 1 1 1 1 W W W W 2 2 2 2 • • • • • • W W W W n n n n 粒度粒度粒度粒度 组成组成组成组成 W W W W i i i i /W/W/W/W W W W W 1 1 1 1 /W/W/W/W W W W W 2 2 2 2 /W/W/W/W• • • • • • W W W W n n n n /W/W/W/W 粒度累粒度累粒度累粒度累 积组成积组成积组成积组成 ΣWΣWΣWΣW i i i i /W/W/W/W W W W W 1 1 1 1 /W/W/W/W(W(W(W(W 1 1 1 1 + W+ W+ W+ W 2 2 2 2 )/W)/W)/W)/W• • • • • •1(ΣW1(ΣW1(ΣW1(ΣW i i i i /W)/W)/W)/W) 15  2.粒度组成的表示方法 v(2)作图法 §粒度组成分布曲线 §粒度组成累积分布曲线 ——求粒度参数 曲线越陡，岩石颗粒越均匀曲线越陡，岩石颗粒越均匀曲线峰越尖，岩石颗粒越均匀曲线峰越尖，岩石颗粒越均匀曲线峰越尖，岩石颗粒越均匀曲线峰越尖，岩石颗粒越均匀 16  2.粒度组成的表示方法 曲线位置不同，岩石平均粒径不同曲线位置不同，岩石平均粒径不同 粒度组成曲线可定性表征岩石颗粒的分布特征。粒度组成曲线可定性表征岩石颗粒的分布特征。粒度组成曲线可定性表征岩石颗粒的分布特征。粒度组成曲线可定性表征岩石颗粒的分布特征。 17  ØØ尖峰越高，颗粒分布越均匀，尖峰越高，颗粒分布越均匀，尖峰越高，颗粒分布越均匀，尖峰越高，颗粒分布越均匀， ①①①①比比比比②②②②均匀，均匀，均匀，均匀， ③③③③比比比比④④④④均匀；均匀；均匀；均匀； ØØ尖峰越靠右，颗粒直径越大，尖峰越靠右，颗粒直径越大，尖峰越靠右，颗粒直径越大，尖峰越靠右，颗粒直径越大， ③③③③、、、、④④④④比比比比①①①① 、、、、 ②②②②直径大；直径大；直径大；直径大； ØØ陡峭段越陡，颗粒分布越均匀，陡峭段越陡，颗粒分布越均匀，陡峭段越陡，颗粒分布越均匀，陡峭段越陡，颗粒分布越均匀，①①①①比比比比②②②②均匀，均匀，均匀，均匀， ③③③③比比比比④④④④均匀；均匀；均匀；均匀； ØØ陡峭段越靠右，颗粒直径越大，陡峭段越靠右，颗粒直径越大，陡峭段越靠右，颗粒直径越大，陡峭段越靠右，颗粒直径越大，③ ③ ③ ③ 、、、、④④④④比比比比①①①① 、、、、 ②②②②直径大；直径大；直径大；直径大； 1 24 1 2 3 4 3 di(mm)log(di ) 18  粒度参数 v粒度参数 —— 粒度组成特征的定量评价 §不均匀系数不均匀系数 a a §分选系数分选系数 S S §标准偏差标准偏差 s s 评价颗粒分布的均匀程度评价颗粒分布的均匀程度评价颗粒分布的均匀程度评价颗粒分布的均匀程度 19  粒度参数 （（（（1 1）不均匀系数）不均匀系数）不均匀系数）不均匀系数 a a a a (heterogeneity coefficient) (heterogeneity coefficient) 评价标准评价标准评价标准评价标准：：：： a a a a 越越越越→→1 1，颗粒越均，颗粒越均，颗粒越均，颗粒越均 匀，分选越好匀，分选越好匀，分选越好匀，分选越好 不均匀系数不均匀系数不均匀系数不均匀系数 a a a a: : 累积分布曲线上两个重量百分数对应的粒径累积分布曲线上两个重量百分数对应的粒径累积分布曲线上两个重量百分数对应的粒径累积分布曲线上两个重量百分数对应的粒径 之比：之比：之比：之比： a a a a ＝＝＝＝d d60 60／ ／／／d d10 10 式中：式中：式中：式中：d d10 10— —累积重量为累积重量为累积重量为累积重量为 1010％％％％ 对应的平均粒径对应的平均粒径对应的平均粒径对应的平均粒径 d d 6 60 0 ——累积重量为累积重量为累积重量为累积重量为6060％％％％ 对应的平均粒径对应的平均粒径对应的平均粒径对应的平均粒径 20  粒度参数 （（2 2）分选系数）分选系数S S sorted coefficientsorted coefficient 评评价价标标准准： （特拉斯克） S1－2.52.5－4.5＞4.5 分选好中等差 21  粒度参数 （（（（3 3）标准偏差）标准偏差）标准偏差）标准偏差 s s s s (standard deviation) (standard deviation)  分选性越好分选性越好  =0 =0 同一粒径。同一粒径。 定义与计算定义与计算定义与计算定义与计算 福克福克福克福克· ·沃德公式沃德公式沃德公式沃德公式 标准方差描述颗粒均匀性评价标准标准方差描述颗粒均匀性评价标准 标标准方差准方差分分选选等等级级 <0.35分分选选性极好性极好 0.35~0.5分分选选性好性好 0.5~0.71分分选选性性较较好好 0.71~1.00分分选选性中等性中等 1.00~2.00分分选选性差性差 2.00~4.00分分选选性很差性很差 >4.00分分选选性极差性极差22  粒度参数 v（4）粒径中值： §指粒度组成累积分布曲线上50%处对应的粒径， 它表示岩石粒度分布趋势。 v（5）平均粒径： §岩石颗粒直径的平均值，它表示岩石颗粒分布 和集中趋势的参数。 23  二、岩石的比面 v1. 比面的概念 §比面比面：单位体积岩石内，骨架的总表面积；：单位体积岩石内，骨架的总表面积； 单位体积岩石内，孔隙的总内表面积。单位体积岩石内，孔隙的总内表面积。 S S S S————岩石比面，岩石比面，岩石比面，岩石比面，cmcmcmcm 2 2 2 2 ／／／／cmcmcmcm 3 3 3 3 ，，，，1 1 1 1／／／／cmcmcmcm；；；； A A A A————骨架的总表面积骨架的总表面积骨架的总表面积骨架的总表面积或孔隙总内表面积，或孔隙总内表面积，或孔隙总内表面积，或孔隙总内表面积，cmcmcmcm 2 2 2 2 ；；；； V V V V b b b b ————岩石外表体积，岩石外表体积，岩石外表体积，岩石外表体积，cmcmcmcm 3 3 3 3 。。。。 几百几百~几千几千 砂岩砂岩<950cm2／／cm3 细砂岩细砂岩 950—2300cm2／／cm3 粉砂岩粉砂岩 >2300 cm2／／cm3 24  1. 比面的概念 v其它定义 以岩石孔隙以岩石孔隙(pore)(pore)体积体积V Vp p为基准定义的比面为基准定义的比面S Sp p 以岩石骨架体积以岩石骨架体积V Vs s为基准定义的比面为基准定义的比面S Ss s =+ VbVsVp 25  1. 比面的概念 v三种比面S、Ss、Sp之间的关系 定义：定义： ★比面可定量描述岩石骨架颗粒的分散程度。比面可定量描述岩石骨架颗粒的分散程度。 比面越大，分散程度越大。 26  二、岩石的比面 （（3 3）比面的实质）比面的实质 n n 比面是描述岩石骨架（颗粒）分散程度的指标。与粒径相比，比面是描述岩石骨架（颗粒）分散程度的指标。与粒径相比，比面是描述岩石骨架（颗粒）分散程度的指标。与粒径相比，比面是描述岩石骨架（颗粒）分散程度的指标。与粒径相比， 比面更直观地反映出了岩石颗粒的分散程度。比面更直观地反映出了岩石颗粒的分散程度。比面更直观地反映出了岩石颗粒的分散程度。比面更直观地反映出了岩石颗粒的分散程度。 n n 反映单位外表体积岩石中饱和的流体与岩石骨架接触面积的反映单位外表体积岩石中饱和的流体与岩石骨架接触面积的反映单位外表体积岩石中饱和的流体与岩石骨架接触面积的反映单位外表体积岩石中饱和的流体与岩石骨架接触面积的 大小。大小。大小。大小。比面越大，吸附阻力越大比面越大，吸附阻力越大比面越大，吸附阻力越大比面越大，吸附阻力越大。。。。 n n 反映岩石颗粒平均大小。反映岩石颗粒平均大小。反映岩石颗粒平均大小。反映岩石颗粒平均大小。 — — 8 8个球的表面积：个球的表面积：个球的表面积：个球的表面积：s s＝＝＝＝8×π×8×π×（（（（2R2R））））2 2 — — 立方体体积：立方体体积：立方体体积：立方体体积：V V＝（＝（＝（＝（4R4R））））3 3 — — 立方体的比面：立方体的比面：立方体的比面：立方体的比面：S S＝＝＝＝s/Vs/V＝＝＝＝π π／／／／2R2R — — 即：即：即：即：S S∝∝∝∝1 1／／／／R R 假设由半径为假设由半径为假设由半径为假设由半径为R R的球按立方体排列组成一个边的球按立方体排列组成一个边的球按立方体排列组成一个边的球按立方体排列组成一个边 长为长为长为长为4R4R的多孔介质立方体，则的多孔介质立方体，则的多孔介质立方体，则的多孔介质立方体，则 27  二、岩石的比面 v（4）影响岩石比面的因素 §颗粒大小、分选、形状、排列方式颗粒大小、分选、形状、排列方式 ————结构结构 §胶结物含量（少则比面大）胶结物含量（少则比面大） ————组成组成 一般，一般，一般，一般，岩石颗粒越小，岩石比面越大。岩石颗粒越小，岩石比面越大。岩石颗粒越小，岩石比面越大。岩石颗粒越小，岩石比面越大。 >>> 不圆度不圆度↑ S↑（（颗粒形状）颗粒形状） 28  二、岩石的比面 φ↑ S↓（（d相同，排列方式不同）相同，排列方式不同） 正方形排列正方形排列 菱形排列菱形排列  1=47.5% 2=25.9% > S1S2< 29  二、岩石的比面 2. 2. 比面的测定比面的测定 方法：方法：透过法（直接法）透过法（直接法） 吸附法（间接法）吸附法（间接法） （（（（1 1）透过法）透过法）透过法）透过法 透过法透过法透过法透过法：据流体对岩石的透：据流体对岩石的透：据流体对岩石的透：据流体对岩石的透 过性求岩石比面。过性求岩石比面。过性求岩石比面。过性求岩石比面。 测定流体：测定流体：测定流体：测定流体：常用空气常用空气常用空气常用空气 测定公式：测定公式：测定公式：测定公式： 30  二、岩石的比面 式中：式中： S S－岩石比面，－岩石比面，cmcm 2 2 /cm/cm 3 3 ；； f f －孔隙度，－孔隙度，f f；； A A－岩心截面积，－岩心截面积，cmcm 2 2 ；； L L－岩心长度，－岩心长度，cmcm；； Q Q 0 0 －通过岩心的空气流量，－通过岩心的空气流量， cmcm 3 3 /s /s；； H H－空气流量稳定后的压差，－空气流量稳定后的压差，cmcm水柱；水柱； m m －室温下空气粘度，－室温下空气粘度，mPa·smPa·s；； 只要测出压差只要测出压差只要测出压差只要测出压差HH和空气流量和空气流量和空气流量和空气流量Q Q 0 0 ，，，，即可用上式算出岩石即可用上式算出岩石即可用上式算出岩石即可用上式算出岩石 比面比面比面比面S S。。。。（岩心（岩心（岩心（岩心     已知，已知，已知，已知，A A、、、、L L可测算；空气可测算；空气可测算；空气可测算；空气 m m m m 可查表）可查表）可查表）可查表） 31  二、岩石的比面 （（2 2）吸附法）吸附法 吸附法吸附法：通过测定吸附在岩石表面单层分子的：通过测定吸附在岩石表面单层分子的 吸附量间接测算岩石吸附量间接测算岩石比面比面的方法。的方法。 测定流体：常用氮、氪、氙等惰性气体。 测定原理：低温物理吸附原理。 32  二、岩石的比面 v对比透过法和吸附法 方法方法方法方法原理原理原理原理特点特点特点特点结果结果结果结果用途用途用途用途 透透透透 过过过过 法法法法 通过通过通过通过 气体流量气体流量气体流量气体流量 测定测定测定测定 直接法直接法直接法直接法 动态法动态法动态法动态法 S S S S 透透透透反映岩石中 反映岩石中反映岩石中反映岩石中能参与能参与能参与能参与 流动的孔隙表面积流动的孔隙表面积流动的孔隙表面积流动的孔隙表面积 适用于动态研究中适用于动态研究中适用于动态研究中适用于动态研究中 储层储渗特性评价储层储渗特性评价储层储渗特性评价储层储渗特性评价 吸吸吸吸 附附附附 法法法法 通过通过通过通过 气体吸附量气体吸附量气体吸附量气体吸附量 测定测定测定测定 间接法间接法间接法间接法 静态法静态法静态法静态法 S S S S 吸吸吸吸还包括不参与流动 还包括不参与流动还包括不参与流动还包括不参与流动 的微孔隙和裂缝的表的微孔隙和裂缝的表的微孔隙和裂缝的表的微孔隙和裂缝的表 面积面积面积面积，因此，因此，因此，因此S S S S吸 吸吸吸>S >S>S>S透 透透透 适用于需考虑吸附适用于需考虑吸附适用于需考虑吸附适用于需考虑吸附 情况的开发作业过情况的开发作业过情况的开发作业过情况的开发作业过 程的评价和研究程的评价和研究程的评价和研究程的评价和研究 33  （（（（1 1）据孔隙度和渗透率估算）据孔隙度和渗透率估算）据孔隙度和渗透率估算）据孔隙度和渗透率估算 由高采尼方程：由高采尼方程：由高采尼方程：由高采尼方程： （（（（K K与与与与S S关系式）关系式）关系式）关系式） 式中：式中：式中：式中：k k——高采尼常数（高采尼常数（高采尼常数（高采尼常数（k k＝＝＝＝2 2 t t t t 2 2 ），），），）， t t t t ——毛管迂曲度；毛管迂曲度；毛管迂曲度；毛管迂曲度；     －孔隙度，－孔隙度，－孔隙度，－孔隙度，f f；；；；K K－渗透率，－渗透率，－渗透率，－渗透率，m m m mmm 2 2 ；；；；S S－比面－比面－比面－比面. . 若取若取若取若取 t t t t ＝＝＝＝1.41.4，则比面估算式为：，则比面估算式为：，则比面估算式为：，则比面估算式为： 储层岩石的骨架性质 3. 3. 比面的估算比面的估算 uu据据据据         和和和和K K估估估估算算算算 uu据粒度组成估算据粒度组成估算据粒度组成估算据粒度组成估算 34  储层岩石的骨架性质 § § 估算思路估算思路 （（（（2 2）据岩石粒度组成估算）据岩石粒度组成估算）据岩石粒度组成估算）据岩石粒度组成估算 35  储层岩石的骨架性质 § § 估算公式推导估算公式推导 ①①①① 假设单位体积岩石中，有假设单位体积岩石中，有假设单位体积岩石中，有假设单位体积岩石中，有n n 颗直径为颗直径为颗直径为颗直径为d d 的同等大小的理想圆的同等大小的理想圆的同等大小的理想圆的同等大小的理想圆 球；每个圆球的：球；每个圆球的：球；每个圆球的：球；每个圆球的： 表面积：表面积：表面积：表面积： s s i i ＝＝＝＝πdπd 2 2 ，，，， 体积：体积：体积：体积：V V i i ＝＝＝＝πdπd 3 3 ／／／／6 6 ②②②② 设该球形颗粒组合的孔隙度为设该球形颗粒组合的孔隙度为设该球形颗粒组合的孔隙度为设该球形颗粒组合的孔隙度为f f f f，则单位体积岩石中的颗粒，则单位体积岩石中的颗粒，则单位体积岩石中的颗粒，则单位体积岩石中的颗粒 数量为颗粒所占总体积数量为颗粒所占总体积数量为颗粒所占总体积数量为颗粒所占总体积/ /每个颗粒的体积，即：每个颗粒的体积，即：每个颗粒的体积，即：每个颗粒的体积，即： ③③③③ 则单位体积中岩石的比面：则单位体积中岩石的比面：则单位体积中岩石的比面：则单位体积中岩石的比面： S S＝＝＝＝n n· ·s s i i ＝＝＝＝n n× ×πdπd 2 2 ＝＝＝＝6 6（（（（1-1-     ）／）／）／）／d d 36  储层岩石的骨架性质 ⑤⑤⑤⑤ 则单位体积岩石的比面：则单位体积岩石的比面：则单位体积岩石的比面：则单位体积岩石的比面： ⑥⑥⑥⑥ 鉴于实际岩石颗粒不可能为圆球形，在上公式中引入颗粒形状鉴于实际岩石颗粒不可能为圆球形，在上公式中引入颗粒形状鉴于实际岩石颗粒不可能为圆球形，在上公式中引入颗粒形状鉴于实际岩石颗粒不可能为圆球形，在上公式中引入颗粒形状 校正系数校正系数校正系数校正系数C C，则，则，则，则由由由由岩石粒度组成估算岩石比面的计算公式为：岩石粒度组成估算岩石比面的计算公式为：岩石粒度组成估算岩石比面的计算公式为：岩石粒度组成估算岩石比面的计算公式为： ④④④④ 实际岩石由不等大小的颗粒组成，仍假设其为圆球形，则第实际岩石由不等大小的颗粒组成，仍假设其为圆球形，则第实际岩石由不等大小的颗粒组成，仍假设其为圆球形，则第实际岩石由不等大小的颗粒组成，仍假设其为圆球形，则第i i 种平均粒径为种平均粒径为种平均粒径为种平均粒径为d d i i ，含量为，含量为，含量为，含量为G G i i 的岩石颗粒的总表面积：的岩石颗粒的总表面积：的岩石颗粒的总表面积：的岩石颗粒的总表面积： 37  储层岩石的骨架性质 n n 适用范围适用范围适用范围适用范围 胶结疏松、颗粒磨圆度较高、不含或少含粘土颗粒胶结疏松、颗粒磨圆度较高、不含或少含粘土颗粒胶结疏松、颗粒磨圆度较高、不含或少含粘土颗粒胶结疏松、颗粒磨圆度较高、不含或少含粘土颗粒 的岩石。的岩石。的岩石。的岩石。 式中：式中：式中：式中：C C——颗粒形状校正系数，一般取颗粒形状校正系数，一般取颗粒形状校正系数，一般取颗粒形状校正系数，一般取1.2-1.41.2-1.4；；；；     －岩石孔隙度，－岩石孔隙度，－岩石孔隙度，－岩石孔隙度，f f；；；； d d i i 、、、、G G i i －粒径及其对应的重量组成。－粒径及其对应的重量组成。－粒径及其对应的重量组成。－粒径及其对应的重量组成。 38  三、胶结物及胶结类型 v砂岩中的填充物是由杂基和胶结物组成。 v胶结物： §是指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。它对岩石颗粒起胶结作用，使之变成坚硬的岩石。在 砂岩中含量不大于50%。 v杂基： §又称基质。它是指充填于碎屑颗粒之间的细小机械混入物，一般 为粉砂和粘土物质,还有细粉砂和碳酸盐灰泥，粒度小于0.03mm。 §杂基对于碎屑也起胶结作用，但它不同于胶结物。杂基不是化学 成因的矿物，而主要以悬浮方式搬运，作为机械沉积分异作用的 最终产物进入沉积场所的。 v胶结物质含量增加总使岩石的储油能力和渗透能力变差。 v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。 39  v胶结物成份可分为： §泥质、钙质（灰质）、硫酸盐、硅质和铁质。 §最常见的是泥质、钙质（灰质）、硫酸盐。 v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之间的 接触关系。 v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。 基底胶结 胶结类型 孔隙胶结 接触胶结 40  胶结类型 胶结类型接触式胶结孔隙式胶结基底式胶结 孔隙度，% %23—3023—3018—2818—288—178—17 渗透率，1010-3 -3μm μm2 250—100050—10001—1501—150＜1 1 41  胶结类型 1、基底胶结 胶结物含量较高，碎屑颗粒孤立地分布在胶 结物之中，由于胶结物与碎屑颗粒同时沉积，也 称原生胶结。 特点：胶结强度很高，孔隙性很差。 42  胶结类型 2、孔隙胶结 胶结物含量较少，颗粒大部分能相互接触。 特点：胶结强度较低，孔隙性较好。 43  胶结类型 3、接触胶结 胶结物含量很少,一般小于5%，颗粒之间 的接触为点接触或线接触，胶结物多为泥质。 特点：胶结物强度较差，孔隙性、渗透性最好。 44  四、砂岩胶结物的敏感性矿物 v储层伤害 §在油气田勘探、开发过程的各个环节，储层都 会与外来流体以及储层所携带的固体颗粒接触； 如果这些流体与储层不匹配，则导致储层渗透 率降低，损害储层的生产能力。 v胶结类型直接影响岩石的储油物性，但就对储层 的敏感性来说，则主要受胶结物中的敏感性矿物 的影响。 45  1、粘土通水膨胀特性 粘土： 直径小于0.01mm的颗粒占50％以上的细 粒碎屑。 它的成分主要包括粘土矿物和非粘土矿物。 粘土矿物是高度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，是砂岩的主要 胶结物。 v 粘土矿物的基本结构组成： 46  v粘土矿物可以分为： §高岭石型、蒙皂石型、水云母型和绿泥石型。 §蒙皂石粘土有最大的膨胀性，水云母和绿泥石次之， 高岭石的膨胀性最小。 v粘土“膨润度”： §指粘土膨胀的体积占原始体积的百分数，它是衡量粘 土膨胀大小的指标。 v通常淡水使粘土膨胀最厉害； v测定粘土膨胀大小常用的粘土膨胀仪。 47  2、石膏脱水特性 石膏（CaSO4•2H2O），当被加热时，随着 温度的升高会有结晶水析出。 应用: 当测定岩心含水饱和度时，会使岩心含水饱和 度偏高，而出现所谓的“超百”现象(即岩石中所 有流体饱和度之和大于100％)。 48  3、碳酸盐岩遇酸分解 碳酸盐矿物可与酸反应，其含量的多少不仅影 响到储油气岩石的物性，且直接决定着油井的增 产措施。 碳酸盐含量的测定多基于下述反应： 49  4、酸敏矿物及特点 与酸反应后容易生成沉淀而堵塞孔道引起渗透率 降低的矿物。 50  砂岩的土酸酸化 土酸: 由10%-15%浓度的HCl和3%-8%浓度 的HF及一些添加剂组成。 砂岩的土酸酸化时，不能单独使用HF；同时，如 果砂岩中含碳酸盐较多，则盐酸的比例应高一些。 原因有三： 1、HF与硅铝酸盐反应生成沉淀 但CaF2在酸性溶液中处于溶解状态，HCl可提 高酸液浓度。 51  2、HF与砂岩的反应速度 HF与碳酸盐反应速度最快，其次是粘土，最 后是石英；而盐酸与碳酸盐的反应速度比HF与碳 酸盐反应速度快得多，加入盐酸可减少HF的浪费； 3、 HF价格昂贵 52