第一章,储层岩石的物理特性,第一章 储层岩石的物理特性,岩石 (rock),岩浆岩,沉积岩,变质岩,碎屑岩(砂岩)：石英、长石 储集和流动空间孔隙,碳酸岩(灰岩)：方解石、白云石 储集空间孔隙 流动空间裂缝,问题的提出： l储层中是否含油气？ l含多少油气？ l所含油气是否容易被采出？ 评价储层：用孔隙度、渗透率参数 评价油层：需用三个参数： 孔隙度（porosity)评价储集空间 渗透率(permeability)评价流通能力 饱和度(saturation)评价含油气丰度,第一章 储层岩石的物理特性,第一章 储层岩石的物理特性,岩石性质,第一章 储层岩石的物理特性,本章内容 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 储层岩石流体的饱和度 第四节 储层岩石的渗透率性 第五节 储层岩石参数的平均值处理方法 第六节 储层岩石的敏感性,研究方法 $实验测定：粒度分析 薄片分析 岩心分析 $间接测定：测井 试井 $理论计算：统计学方法 油藏工程方法,第一章 储层岩石的物理特性,l砂岩：指颗粒经胶结物胶结而成，砂含量50的陆源碎屑岩。 l砂岩中含：砾石、砂、粉砂、泥等碎屑颗粒。粒径为0.1-1mm 的碎屑颗粒称为砂。,第一节 储层岩石的骨架性质,本节目的： u明确储层岩石骨架结构的复杂性； u掌握粒度组成的定义，粒度分布曲线的分析方法和粒度参数的计算方法； u掌握比面的三种定义及常规测定方法。,第一节 储层岩石的骨架性质,本节重点： u岩石粒度组成和比面的定义； u粒度分布曲线的分析和粒度参数的计算； u比面的马略特瓶法测定原理。 本节难点： u粒度分布曲线分析； u比面的马略特瓶法测定原理。,第一节 储层岩石的骨架性质,一、岩石的粒度组成,1、粒度的概念(grain size，particle size) 粒度：岩石颗粒直径的大小，用目或毫米直径 表示 目每英寸长度上的孔数 x目=1/x英寸=1/x2.54厘米 储油砂岩颗粒大小：一般为0.011mm,一、岩石的粒度组成,2、粒度组成的概念(granularmetric composition) 粒度组成：指构成砂岩的各种大小不同颗粒的百分含量，常用重量百分数表示。,（i=1,2,n）,粒度组成能定量表征岩石颗粒的大小和分布特征。,式中：Gi颗粒含量 Wi颗粒重量,3、粒度组成测定,(1)测定方法 u筛析法(sieve or screen analysis method) 常规岩样（主要） u沉降法(settling method) 极小颗粒岩样（辅助） u直接测量法 极大颗粒岩样（辅助） u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 方法选择：依据颗粒大小和岩石致密程度。,3、粒度组成测定,(2)测定原理 筛析法、沉降法 首先根据岩样胶结物成分不同，用不同的方法去掉胶结物，松散成颗粒状，从而分析。,3、粒度组成测定,筛析法原理 l分离：用振动筛将粉碎的岩样分离成不同粒径（di）范围的颗粒；,l计算：按上公式算出各筛中颗粒的百分含量，即得岩石粒度组成。,l称量：用天平称出各筛中颗粒重量；,沉降法原理 l岩石颗粒大小不同，其在液体中的沉降速度v 不同。测出颗粒的沉降速度v，据v 可计算颗粒大小： 颗粒粒径：由Stokes公式，,3、粒度组成测定,式中：液体运动粘度；g重力加速度； s颗粒密度； L液体密度。,3、粒度组成测定,(3)粒度组成结果分析的关键 l筛析、沉降法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。,式中：di粒级i 的颗粒平均粒径； di、di”与粒级i 相邻的前后两层筛子的孔眼直径。,l平均粒径计算：,4、粒度组成的表示方法：数字列表法和作图法 (1)数字列表法,一、岩石的粒度组成,4、粒度组成的表示方法,(2)作图法 直方图、累积曲线图、频率曲线图、概率曲线图 常用： l粒度组成分布曲线（直方图）：各种粒径的颗粒所占的重量百分数,l粒度组成累积分布曲线（累积曲线图） 求粒度参数,4、粒度组成的表示方法,峰越高，颗粒越均匀,分布规律：非标准正态分布,峰越靠右，颗粒越粗,粒度组成曲线可定性表征岩石颗粒分布特征。,曲线越陡，颗粒越均匀,曲线越靠右，颗粒越粗,4、粒度组成的表示方法,1,2,3,4,di(mm),lg(di),1,2,3,4,l尖峰越高，颗粒分布越均匀， 比均匀， 比均匀； l尖峰越靠右，颗粒直径越大， 、 比 、 直径大； l陡峭段越陡，颗粒分布越均匀， 比均匀， 比均匀； l陡峭段越靠右，颗粒直径越大， 、比 、 直径大；,一、岩石的粒度组成,5、粒度参数粒度组成特征的定量评价 l不均匀系数 l分选系数S l标准偏差 评价颗粒分布的均匀程度,(1)不均匀系数(heterogeneity coefficient) l累积分布曲线上某两个重量百分数所对应的颗粒直径的比值。 l常用累积重量60%所对应的颗粒直径d60与累积重量10%所对应的颗粒直径d10之比：,5、粒度参数,l评价标准：越1，颗粒越均匀，分选越好。 =12.4 均匀 2.4 不均匀,(2)分选系数 S(sorted coefficient) l以累积分布曲线上累积重量75%所对应的颗粒直径d75与累积重量25%所对应的颗粒直径d25比值的1/2次方表示,5、粒度参数,l评价标准：S=12.5 分选好，岩石颗粒均匀 S=2.54.5 中 S4.5 差,(3)标准偏差(standard deviation) l福克沃德公式,5、粒度参数,l评价标准： 越小(越0)，颗粒的分选越好。 =1为分界线 1，越大，岩石分选性越差，岩石越不均匀,二、岩石的比面,1、比面的概念(specific surface or area) （1）定义 比面：单位体积的岩石内，岩石骨架的总表面积； 或单位体积的岩石内，总孔隙的内表面积。,式中：S岩石比面，cm2cm3，1cm； A骨架的总表面积或孔隙总内表面积，cm2； Vb岩石外表体积（bulk volume）cm3。,u以岩石骨架(sand-grain)体积Vs为基准定义的比面Ss,1、比面的概念,=,+,Vb,Vs,Vp,u以岩石孔隙(pore)体积Vp为基准定义的比面Sp,(2)三种比面S、Ss、Sp之间的关系,1、比面的概念,岩石比面可定量描述岩石骨架颗粒的分散程度。,1、比面的概念,(3)比面的实质 l反映了单位外表体积岩石中所饱和的流体与岩石骨架接触面积的大小。 l反应了岩石骨架的分散程度。比面越大，骨架分散程度越大，颗粒也越细。,S,分散程度,渗流阻力,(4)影响比面的因素 l颗粒大小、形状、排列方式 d,S（颗粒大小）,不园度,S（形状）,1、比面的概念,1、比面的概念, ,S（d相同，排列方式不同）,正方形排列,菱形排列,1=47.5%,2=25.9%,S1,S2,2、岩石比面的测定 方法：透过法（直接法） 吸附法（间接法） (1)透过法 根据流体对岩石的透过性来求比面。常用空气作测定流体。 测定原理： (Kozeny-Carmen方程和Darcy方程),二、岩石的比面,Kozeny-Carmen方程（K 与S 关系式）,式中：k高采尼常数;孔隙度，f； K渗透率，m2；S比面； 毛管迂曲度，一般取1.4 。,2、岩石比面的测定,Darcy方程,2、岩石比面的测定,式中：p0大气压；p1、p2分别为岩心进、出口端压力； A为岩心截面积，cm2；L为岩心长度，cm； Q0通过岩心的空气量，相当于从马略特瓶中流出的水量，cm3/s； 室温下空气的粘度，mPa.s； H为空气通过岩心稳定后的压差，厘米水柱。,式中： S岩石比面，cm2/cm3； 孔隙度，f； A岩心截面积，cm2； L岩心长度，cm； Q0通过岩心的空气流量，cm3 /s； H空气流量稳定后的压差，cm水柱； 室温下空气粘度，mPas。,2、岩石比面的测定,Kozeny-Carmen方程结合Darcy方程,只要测出压差H 和空气流量Q0，即可用上式算出S。 （岩心 已知，A、L 可测；空气 可查表）,2、岩石比面的测定,测试仪器流程：,l马略特瓶 l岩心夹持器 l水压计 l量筒,2、岩石比面的测定,l打开开关5，通过漏斗向马略特瓶中灌水，排出瓶内空气 l当瓶内水面升到一定高度时，打开开关7，并控制流出水量 l当水压计压差稳定在某一高度H时，用量筒量出流出的水量Qo。,测试过程：,（2）吸附法 吸附法：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S 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。,2、岩石比面的测定,2、岩石比面的测定,(3)透过法和吸附法比较,3、比面的估算 (1)由岩石的孔隙度和渗透率估算 由高-卡方程：,二、岩石的比面,当迂曲度=1时,若迂曲度=1.4,3、比面的估算,3、比面的估算,(2)由岩石的粒度组成资料估算 估算思路：,岩石颗粒直径d相同时的比面 每个球形颗粒的表面积为,3、比面的估算,体积为,设岩石的孔隙度为，岩石的外表体积为,岩石颗粒所占的总体积就应当为,3、比面的估算,单位体积岩石颗粒的数量就为,单位体积岩石颗粒的总表面积即比面S为,岩石颗粒不等径时的比面 假设该岩石是由n种不同粒径的颗粒组成，其粒度组成资料如下,3、比面的估算,单位体积岩石所有颗粒的总表面积即比面S就为,3、比面的估算,实际真实岩石颗粒并不完全为球形，因此为更接近于实际，应当考虑岩石不园度的影响，引入岩石颗粒形状校正系数C,估算公式：,式中：C颗粒形状校正系数，一般取1.2-1.4； 岩石孔隙度，f； di、Gi粒径及其对应的重量组成。 适用范围： 适用于岩石胶结疏松，颗粒磨圆度较高，且不含或少含粘土颗粒的岩石比面估算。,3、比面的估算,第二节 储层岩石的孔隙结构及孔隙性,开发实践证明，孔隙类型、孔隙结构是决定储层性能的根本因素和影响油气井产能的重要因素。 储层孔隙性是决定油气藏规模和开采价值的重要储层特性。,本节内容 储层岩石的孔隙结构 岩石孔隙度概念 影响孔隙度大小的因素 孔隙度测定方法 孔隙度与表征性体积单元 储层岩石的压缩性,第二节 储层岩石的孔隙结构及孔隙性,本节目的： u明确储层岩石孔隙结构及孔隙分类方法； u掌握孔隙度、岩石压缩系数和地层综合弹性系数的定义，明确孔隙度影响因素； u掌握孔隙度的各种测定方法，了解孔隙度表征体积单元的含义。,第二节 储层岩石的孔隙结构及孔隙性,第二节 储层岩石的孔隙结构及孔隙性,本节重点： u孔隙度、岩石压缩系数和地层综合弹性系数的定义，孔隙度的影响因素分析； u孔隙度的测定原理和不同测定方法。 本节难点： u孔隙度的测定原理； u地层综合弹性系数计算公式的推导。,储层空隙特征的微观评价 储层孔隙（pore)： 岩石中未被固体物质充填的空隙空间。,一、储层岩石的孔隙结构,孔隙结构(structure or configuration) 岩石的孔隙类型、孔隙大小和分布、形态及连通关系、以及孔隙表面粗糙度等因素的综合。,1、储层岩石的孔隙类型及组合关系 (1)孔隙类型 l按成因，砂岩储层孔隙可分为三类： w粒间孔：碎屑颗粒间的原生孔隙； w溶蚀孔：粒间溶孔、粒内溶孔。次生； w裂缝：成岩改造或构造形变形成的缝隙。次生。,一、储层岩石的孔隙结构,l按形态，砂岩孔隙归结为两类：孔隙和裂缝,1、储层岩石的孔隙类型及组合关系,（2）孔隙组合关系 孔隙-裂缝组合孔隙介质模型宏观研究 按孔、缝发育程度及其对流动的贡献分： l孔隙介质模型：（纯孔隙介质） 孔隙为储集空间、流动通道。 l双孔介质模型： 孔隙为储集空间，裂缝为流动通道。 l双重介质模型：（双孔双渗） 孔、缝均是储集空