储层岩石的物理性质.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,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基底胶结,孔隙胶结,接触胶结,三、砂岩的比面,比面：,是指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，cm,2,/cm,3,，m,2,/m,3,等；,A岩石颗粒的总表面积或孔隙的总表面积，cm,3,；,V岩石外表体积（或视体积），cm,3,；,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,V,s,为：,真实岩石面积的直径彼此不等，可采用加权平均法求得此面，即：,式中,d,i,第,i,组分的颗粒平均直径；,G,i,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V,p,（或岩石中未被固体物质充填的空间体积）与岩石总体积V,f,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,0.5mm,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,0.25mm,0.0001mm,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,V,p,与岩石的表观体积,V,f,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,V,e,与岩石的表观体积,V,f,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,V,L,与岩石的表观体积,V,f,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：,p,e,L,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,孔隙度，,25,20,20,15,15,10,10,5,5,0,分类,极好,好,中等,差,无价值,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，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,(C,f,),：,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,C,l,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，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，并在,p,1,的压力下使流体通过岩心，通过岩心后的压力为,p,2,，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=p,1,-p,2,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，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,-8,cm,2,=0.9869m,2,。

当压力用工程大气压时，,1D=1.019710,-8,cm,2,=1.0197m,2,在,国际单位制,中，渗透率单位用,m,2,，,1D=1m,2,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油田名称,层位,K(,气,),，,10,-3,m,2,大庆油田,S,层,300-2500,胜利油田,E,、,S,层,200-1500,大港油田,M,、,S,层,1015,玉门油田,L1/M,层,205/24.4,一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S,w,+S,o,=1；,。