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 (rock)(rock)岩浆岩浆岩岩沉积岩沉积岩变质岩变质岩碎屑岩碎屑岩( (砂岩砂岩) )：石英、长石：石英、长石单重介质：单重介质：储集和储集和渗流渗流空间空间均为均为孔隙孔隙（常见），或（常见），或储集储集和和渗流渗流空间均空间均为裂缝。双重介质：为裂缝。双重介质：孔隙孔隙为主要为主要储集空间储集空间，裂缝为主要渗流通道。，裂缝为主要渗流通道。碳酸碳酸盐盐岩岩( (灰岩灰岩) )：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 、单重裂缝介质、单重裂缝介质 、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：由毛细管或微毛细管结构组成的介质。管结构组成的介质。99%以上气储量集中在沉积岩储集层中 沉积类型岩 性分 类典型油气田举例碎屑岩砂岩疏松砂岩萨尔图油田、胜坨油田、涩北气田粉砂岩文东油田致密砂岩枣园油田、靖安油田裂缝性砂岩延长油田砾岩砾岩克拉玛依油田砂砾岩砂砾岩曙光油田裂缝性砂砾岩蒙古林油田、火烧山油田泥岩孔隙缝洞泥灰岩南翼山油田碳酸盐岩白云岩裂缝孔洞白云岩任丘油田裂缝孔隙泥质白云岩风成城油田石灰岩裂缝孔洞灰岩苏桥油田、塔河油田生物灰岩桩西油田孔隙裂缝藻灰岩义东油田其他岩石火成岩裂缝孔隙安山岩风化店油田裂缝性凝灰岩哈达图油田火山岩车排子油田、石西油田玄武岩、安山岩克拉玛依油田417断块变质岩裂缝性变质岩鸭儿峡油田裂缝性花岗岩静安堡油田储层岩石的分类与国内典型油气田实例储层岩石的分类与国内典型油气田实例储量:约50%产量:约60% 储量:约50%产量:约40% 储层岩石的物理特性最感兴趣的对象最感兴趣的对象 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: :油气储层。油气储层。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) )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的一大特点。的一大特点。 第一节 储层岩石的骨架性质储层岩石储层岩石 碳酸盐岩碳酸盐岩砂岩砂岩骨架骨架空隙空隙比面比面粒度组成粒度组成孔隙孔隙颗粒颗粒胶结物胶结物 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：指颗粒颗粒经胶结物胶结而成，经胶结物胶结而成，砂砂含量含量5050的陆源的陆源 碎屑岩。碎屑岩。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0.011mm粒级粒级 划分划分泥泥 ( (粘土粘土) )粉砂粉砂砂砂砾砾细粉砂细粉砂 粗粉砂粗粉砂 细砂细砂中砂中砂粗砂粗砂细砾细砾中砾中砾粗砾粗砾巨砾巨砾颗粒直径颗粒直径 （mmmm）10001000一、岩石的粒度组成vv 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：WWi i颗粒含量颗粒含量；w wi i直径为直径为d di i 的那部分的那部分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。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一、岩石的粒度组成（2 2）粒度组成测定粒度组成测定 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） 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） 数量少、颗粒小、固结岩样等特殊岩样数量少、颗粒小、固结岩样等特殊岩样方法选择：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。 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：用振动筛将粉碎的岩样用振动筛将粉碎的岩样 分离成不同粒径分离成不同粒径（d di i）范范 围的颗粒；围的颗粒；用天平称出各筛中颗粒用天平称出各筛中颗粒 重量；重量；按按 算出各算出各 筛中颗粒的百分含量，筛中颗粒的百分含量， 即得岩石粒度组成。即得岩石粒度组成。粒度组成测定粒度组成测定粒度组成测定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 rs s颗粒密度；颗粒密度； r rL L液体密度。液体密度。粒度组成测定粒度组成测定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400目），直径在 50100um时有足够的精度，但用得少。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：式中：式中： 粒级粒级i i的颗粒平均粒径；的颗粒平均粒径；d di i 、d di i” ” 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孔眼直径。孔眼直径。 粒度组成测定粒度组成测定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。2.粒度组成的表示方法v(1)数字列表法颗粒颗粒 直径直径d di id d1 1d d2 2 d dn n颗粒颗粒 重量重量W Wi iW W1 1W W2 2 W Wn n粒度粒度 组成组成W Wi i/W/WW W1 1/W/WW W2 2/W/W W Wn n/W/W粒度累粒度累 积组成积组成WWi i/W/WW W1 1/W/W(W(W1 1+ W+ W2 2)/W)/W 1(W1(Wi i/W)/W)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。 尖峰越高，颗粒分布越均匀，尖峰越高，颗粒分布越均匀， 比比均匀，均匀， 比比均匀；均匀； 尖峰越靠右，颗粒直径越大，尖峰越靠右，颗粒直径越大， 、比比 、 直径大；直径大； 陡峭段越陡，颗粒分布越均匀，陡峭段越陡，颗粒分布越均匀，比比均匀，均匀， 比比均匀；均匀； 陡峭段越靠右，颗粒直径越大，陡峭段越靠右，颗粒直径越大， 、比比 、 直径大；直径大；12412343di(mm)log(di )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粒度参数（1 1）不均匀系数）不均匀系数a a(heterogeneity coefficient) (heterogeneity coefficient) 评价标准评价标准：a a越越1 1，颗粒越均，颗粒越均 匀，分选越好匀，分选越好 不均匀系数不均匀系数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之比：之比：a ad d6060d d1010式中：式中：d d1010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d d6 60 0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）S12.52.54.54.5 分选好中等差粒度参数（3 3）标准偏差）标准偏差 s s(standard deviation) (standard deviation) 分选性越好=0 同一粒径。定义与计算定义与计算福克福克 沃德公式沃德公式标准方差描述颗粒均匀性评价标准标标准方差分选选等级级4.00分选选性极差粒度参数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。二、岩石的比面二、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岩石比面，岩石比面，cmcm2 2cmcm3 3，1 1cmcm；A A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，cmcm2 2；V Vb b岩石外表体积，岩石外表体积，cmcm3 3。几百几千砂岩2300 cm2cm31. 比面的概念v其它定义以岩石孔隙(pore)体积Vp为基准定义的比面Sp 以岩石骨架体积Vs为基准定义的比面Ss =+VbVsVp1. 比面的概念v三种比面S、Ss、Sp之间的关系 定义：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。二、岩石的比面二、岩石的比面（3 3）比面的实质）比面的实质n n比面是