砂巖粒度組成分析實驗教學(xué)指導(dǎo)書

1、砂巖粒度組成分析實驗教學(xué)指導(dǎo)書（一）實驗類型砂巖粒度組成分析實驗是面向石油工程、海洋油氣工程、資源勘查工程、地質(zhì)學(xué)等本科專業(yè)開設(shè)的綜合性實驗，2個學(xué)時，服務(wù)于油層物理學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及油層物理學(xué)課程中砂巖、粒度及粒度組成等知識點，數(shù)據(jù)處理過程中需要在直角坐標(biāo)紙上繪制砂巖粒度組成分布曲線，在半對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制砂巖粒度組成累計分布曲線，進一步為砂巖正確命名。（二）實驗?zāi)康呐c意義 1.掌握篩析法測粒度組成分析的方法。 2.掌握評價砂巖分選性和命名的方法和過程。 3.培養(yǎng)學(xué)生求實嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。（三）實驗原理用物理或化學(xué)的方法，將碎屑巖碎成原來的顆粒，去掉粒徑小于0.01mm的泥質(zhì)成分，烘干之后稱一

2、定重量的巖樣，將其通過由上而下，篩孔直徑由大到小的一系列標(biāo)準(zhǔn)篩，把不同粒徑的顆粒分開，稱重后計算各自的百分含量，最后在直角坐標(biāo)紙上繪制粒度組成分布曲線，在半對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制砂巖粒度組成累積分布曲線。（四）實驗設(shè)備及流程1.實驗設(shè)備振篩機、標(biāo)準(zhǔn)篩、電子天平、巖樣、軟毛鋼絲刷。2.實驗流程省略（五）實驗步驟 1.實驗準(zhǔn)備1）選樣。取樣是應(yīng)考慮到巖樣的代表性，不要取樣品中特殊的一角，將代表某種巖心的樣品進行抽提除油。2）樣品處理。根據(jù)薄片鑒定的結(jié)果，針對各種不同的膠結(jié)物，用不同的方法對膠結(jié)物進行處理。對于碳酸鈣膠結(jié)，可配制510的鹽酸，浸泡巖石，待作用結(jié)束，倒出殘液，然后再加入同樣濃度的鹽酸，繼續(xù)處

3、理，反復(fù)操作，直至加的新酸不起泡為止。然后用清水洗凈烘干。如有CaCO3白云巖化現(xiàn)象，可以加較濃的鹽酸，并可稍加熱。對于泥質(zhì)膠結(jié)，用清水浸泡，并可放置在電熱板上稍加熱，并用軟橡皮錘稍加研磨。3）沖洗泥質(zhì)部分。對于均勻樣品可用研磨機研磨，當(dāng)電動機帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，應(yīng)調(diào)節(jié)控制手輪，使轉(zhuǎn)子與磨體之間的間隙配合適當(dāng)，一般以0.1mm左右為宜。然后，將打碎的小塊巖樣與水混合，從加樣漏斗緩慢地加入，直到砂粒全部松解開。最后可在鏡下檢查松顆粒的質(zhì)量，不適于機器研磨的樣品，用手工研磨，即用橡皮錘在瓷缽內(nèi)研磨，研磨到樣品顆粒完全松解開。一般研磨到加水比較清亮即可。4）溢流沖泥，烘干巖樣。將解散成顆粒的樣品烘干，然

4、后將烘干的樣品放入1000ml的三角瓶中，保持流量在130ml/min以下的杯口溢流量進行沖洗，每隔半小時輕微攪拌一次。直到瓶中上半部的水變的透明為止。然后取出沖洗管，靜置數(shù)分鐘后，倒去瓶中大部分水。將沖洗好的樣品移入烘箱內(nèi)，在107恒溫3小時，冷卻后即可振篩。2.實驗測定1）選配標(biāo)準(zhǔn)篩。標(biāo)準(zhǔn)篩自上而下孔徑由大到小排列。2）稱樣并放入標(biāo)準(zhǔn)篩，建議稱取樣品100克。3）振篩15分鐘。將放入樣品的標(biāo)準(zhǔn)篩放在振篩機上，并固定好。開機振篩15分鐘。4）取篩稱重。關(guān)振篩機，取篩，分別稱取每個標(biāo)準(zhǔn)篩中樣品質(zhì)量（總誤差應(yīng)在-1%1%之間）。5）將設(shè)備歸位，把實驗數(shù)據(jù)給老師查看。（六）注意事項1.安全方面。注

5、意實驗過程中的用電安全；實驗室發(fā)生火災(zāi)時，選擇正確滅火方式，同時按照老師的引導(dǎo)，安全有序的從逃生出口進行撤離。2.實驗操作。軟毛鋼絲刷要沿著標(biāo)準(zhǔn)篩橫向或縱向紋路刷。3.數(shù)據(jù)處理。選擇正確的坐標(biāo)系繪制相應(yīng)的曲線。4.實驗報告上交、批改。實驗結(jié)束后上交實驗報告，老師會當(dāng)場給出預(yù)習(xí)報告及實驗操作成績，其他成績及總成績會在兩周內(nèi)給出，并將實驗報告返回給學(xué)生。（七）數(shù)據(jù)處理1.計算各粒級質(zhì)量百分含量： xi=WiA×100%(i=16)2.計算各粒級平均粒徑：1d=12(1di+1di+1) 3.繪成粒度組成分布曲線和粒度組成累積分布曲線。粒度組成分布曲線 粒度組成累計分布曲線4.計算不均勻系

6、數(shù)a：指累積分布曲線上某兩個重量百分?jǐn)?shù)所代表的顆粒直徑之比值。常用累積重量60%的顆粒直徑與累積重10%的顆粒直徑 之比。不均勻系數(shù)越接近于1，則表明粒度的組成越均勻，一般儲層巖石的不均勻系數(shù)在120之間。不均勻系數(shù)小于2的土壤可視為均質(zhì)土。5.計算分選系數(shù)： 歐美國家往往以累積重量25%，50%，75%三個特征點，將累積曲線劃分為四段，然后按特拉斯克方程求出分選系數(shù)。按特拉斯克規(guī)定：1<S<2.5，分選好； 2.5<S>4.5，分選中等；S>4.5，分選差。（八）實驗結(jié)論 1.實驗數(shù)據(jù)的應(yīng)用。根據(jù)不均勻系數(shù)和分選系數(shù)對巖樣進行分選性評價，正確為砂巖命名。2.誤差

7、分析。分析實驗數(shù)據(jù)測試中可能出現(xiàn)的誤差。3.應(yīng)用拓展?？偨Y(jié)砂巖粒度組成對孔隙度和滲透率的影響。（九）思考題1.實驗過程中現(xiàn)象的解釋。粒度組成分布曲線出現(xiàn)單峰和雙峰的原因？ 2.提高實驗精度的方法有哪些？3.數(shù)據(jù)處理過程中現(xiàn)象（方法、問題）的解釋。對數(shù)坐標(biāo)系與直角坐標(biāo)系的區(qū)別與聯(lián)系？（十）實驗考核實驗成績由出勤情況、預(yù)習(xí)報告、實驗操作、實驗報告、報告書寫和創(chuàng)新附加五個環(huán)節(jié)構(gòu)成，其中出勤情況必須滿分項（遲到者，實驗教師可根據(jù)實際情況做出跟隨下一批次做實驗或者沒有實驗成績的決定；缺勤者，沒有實驗成績。），創(chuàng)新附加分不占權(quán)重，總分不超過100分，具體考核指標(biāo)如表1所示。表1 實驗成績的量化考核指標(biāo)考核

8、環(huán)節(jié)考核要素評分細(xì)則分值預(yù)習(xí)報告實驗原理內(nèi)容全面，問題回答正確。10實驗設(shè)備及流程流程正確，流程圖規(guī)范。5實驗步驟、方法設(shè)計科學(xué)，內(nèi)容全面，問題回答正確。10注意事項內(nèi)容全面，問題回答正確。5實驗操作實驗方法方法應(yīng)用準(zhǔn)確。5實驗步驟準(zhǔn)備充分，操作規(guī)范，工具擺放整齊。15實驗數(shù)據(jù)測試認(rèn)真，結(jié)果正確。10實驗報告數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理正確，表達清晰。10實驗結(jié)論結(jié)果分析科學(xué)，結(jié)論體會深刻。10思考題回答正確、全面。10報告書寫格式、內(nèi)容書寫格式規(guī)范、內(nèi)容全面、頁面整潔。10創(chuàng)新附加對實驗過程中遇到的問題，能夠提出具有一定創(chuàng)新性的解決辦法。5對實驗結(jié)果和出現(xiàn)的誤差能做出具有一定創(chuàng)新性的解釋。5儲層巖石孔隙

9、度測定實驗教學(xué)指導(dǎo)書（一）實驗類型儲層巖石孔隙度測定實驗是面向石油工程、海洋油氣工程、資源勘查工程、地質(zhì)學(xué)等本科專業(yè)開設(shè)的綜合性實驗，2個學(xué)時，服務(wù)于油層物理學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及油層物理學(xué)課程中關(guān)于儲層巖石孔隙、孔隙度及孔隙度分類與區(qū)別等知識點，數(shù)據(jù)處理過程中需要使用玻意耳-馬略特定律，解二元一次方程組得到巖心室及相應(yīng)管線體積和對比室體積，進一步得到儲層巖石孔隙度的大小，最后根據(jù)儲集層孔隙度分級（砂巖）標(biāo)準(zhǔn)對儲層進行分級評價。（二）實驗?zāi)康呐c意義1.掌握氣測孔隙度的原理與過程。 2.掌握儲集層巖石孔隙度的分級評價過程與要求。 3.培養(yǎng)學(xué)生求實嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。（三）相關(guān)理論1.理論準(zhǔn)備巖石中除有

10、固體物質(zhì)外，還有未被固體物質(zhì)占據(jù)的空間，稱為孔隙或空隙。根據(jù)空隙的連通狀況可分為連通孔隙（敞開空隙）和不連通孔隙（封閉孔隙）。參與滲流的連通孔隙為有效孔隙，不參與滲流的則為無效孔隙。巖石的絕對孔隙度是指巖石的總孔隙體積與巖石外表體積之比。巖石的有效孔隙度是指巖石中有效孔隙的體積與巖石外表體積之比。巖石的流動孔隙度是指在含油巖石中，流體能在其內(nèi)流動的孔隙體積與巖石外表體積之比。流動孔隙度與有效孔隙度的區(qū)別：它不僅排除了那些為毛細(xì)管力所束縛的液體所占有的孔隙體積，還排除了巖石顆粒表面上液體薄膜的體積。此外，流動孔隙度還隨地層中的壓力梯度和液體的物理化學(xué)性質(zhì)如粘度等而變化。因此，巖石的流動孔隙度在數(shù)

11、值上是不確定的。（源自：何更生，油層物理，1994年第一版）2.實驗原理玻意耳-馬略特定律：一定質(zhì)量的氣體，在溫度保持不變時，它的壓強和體積成反比。用數(shù)學(xué)式可表達為PV=C或P1V1=P2V2。根據(jù)該定律，在巖心室放入4個標(biāo)準(zhǔn)塊和3個標(biāo)準(zhǔn)塊的情況下分別構(gòu)建巖心室與對比室連通前后的玻意耳-馬略特定律表達式，計算巖心室相應(yīng)管線體積V1和對比室體積V2；在巖心室放入待測巖心后，構(gòu)建巖心室與對比室連通前后兩個狀態(tài)的玻意耳-馬略特定律表達式，計算巖心的孔隙體積。（四）實驗設(shè)備及流程1.實驗設(shè)備高純氮氣瓶、孔隙度測定儀、游標(biāo)卡尺、巖心。氣源開關(guān)對比開關(guān)放空開關(guān)對比室?guī)r心室調(diào)壓閥減壓閥氮氣瓶2.實驗流程圖1

12、 儲層巖石孔隙度測定實驗流程（五）實驗步驟 1.實驗準(zhǔn)備1）鉆取巖樣。巖心的選擇應(yīng)具有代表性，鉆取直徑大于或等于2.500cm，長度大于或等于2.5cm的柱狀巖樣。2）巖樣處理。巖樣清洗、烘干按SY/T 5336的規(guī)定清洗至親水。2.實驗測定1）使用游標(biāo)卡尺測量巖心直徑、長度各3次。2）把四塊標(biāo)準(zhǔn)塊裝入巖心室，擰緊把手將巖心室密封好，打開氣源閥，旋緊調(diào)壓閥，使壓力顯示器上顯示0.3MPa左右的壓力。3）關(guān)氣源閥，觀察壓力讀數(shù)無變化后，記錄壓力值P1。4）打開對比閥，觀察壓力讀數(shù)無變化后，記錄壓力值P2。5）打開放空閥，進行流程放空。6）取出巖心室中一塊標(biāo)準(zhǔn)塊，擰緊把手將巖心室密封好，打開氣源閥

13、，旋緊調(diào)壓閥，使壓力顯示器上顯示0.3MPa左右的壓力。7）重復(fù)步驟3）、4）、5），記錄壓力值P3、P4。8）取下巖心室，將巖心裝入巖心室，擰緊把手將巖心室密封好。如巖心小于50mm（此為巖心室高度），請加入標(biāo)準(zhǔn)塊，使巖心室盡量填滿，以減小測量誤差。同時，記錄所使用標(biāo)準(zhǔn)塊。9）打開氣源閥，旋緊調(diào)壓閥，氣瓶提供0.3 MPa左右的壓力。10）重復(fù)步驟3）、4）、5），記錄壓力P5、P6。11）利用玻意耳-馬略特定律計算巖心室相應(yīng)管線體積V1和對比室體積V2。12）利用玻意耳-馬略特定律計算巖石骨架體積V骨架。13）根據(jù)孔隙度定義計算巖石孔隙度。（六）注意事項1.安全方面。注意實驗過程中的用電安

14、全；實驗室發(fā)生火災(zāi)時，按照老師的引導(dǎo)，安全有序的從逃生出口進行撤離；實驗過程中使用高壓氮氣瓶，注意安全使用。2.實驗操作。調(diào)壓閥使用過程中應(yīng)慢慢調(diào)節(jié)，避免快進快退；打開巖心室時，一定要待完全泄壓后進行，避免壓力過高，損傷儀器。3.數(shù)據(jù)處理。正確計算的同時，注意理解相關(guān)參數(shù)的物理意義。4.實驗報告上交、批改。實驗結(jié)束后上交實驗報告，老師會當(dāng)場給出預(yù)習(xí)報告及實驗操作成績，其他成績及總成績會在兩周內(nèi)給出，并將實驗報告返回給學(xué)生。（七）數(shù)據(jù)處理1.利用玻意耳-馬略特定律列出求取巖心室相關(guān)管線體積和對比室體積的方程組：P1（V1-V塊1-V塊2-V塊3-V塊4）= P2（V1-V塊1-V塊2-V塊3-V

15、塊4+V2）P3（V1-V塊2-V塊3-V塊4）= P4（V1-V塊2-V塊3-V塊4+V2）計算巖心室相應(yīng)管線體積V1和對比室體積V2。2.利用玻意耳-馬略特定律列出求取巖石骨架體積的方程：P5（V1+V塊-V骨架）= P6（V1+V塊-V骨架+V2）3.根據(jù)孔隙度定義式計算儲層巖石孔隙度：=VpVb（八）實驗結(jié)論 1.實驗數(shù)據(jù)的應(yīng)用。使用得到的孔隙度值，根據(jù)儲集層孔隙度分級標(biāo)準(zhǔn)對儲層巖石進行分級評價。2.誤差分析。分析實驗數(shù)據(jù)測試中可能出現(xiàn)的誤差。3.應(yīng)用拓展。分析實驗得到的孔隙度是哪種孔隙度，明確巖石總孔隙體積、有效孔隙體積和流動孔隙體積三者之間的區(qū)別與聯(lián)系。（九）思考題1.實驗過程中現(xiàn)象的解釋。測試過程中壓力為什么很快就穩(wěn)定了？2.提高實驗精度的方法有哪些？3.數(shù)據(jù)處理過程中現(xiàn)象（方法、問題）的解釋。巖石骨架計算過程中等式為什么要減去放入標(biāo)準(zhǔn)塊的體積？（十）實驗考核實驗成績由出勤情況、預(yù)習(xí)報告、實驗操作、實驗報告、報告書寫和創(chuàng)新附加五個環(huán)節(jié)構(gòu)成，其中出勤情況必須滿分項（遲到者，實驗教師可根據(jù)實際情況做出跟隨下一批次做實驗或者沒有實驗成績的決定；缺勤者，沒有實驗成績。），創(chuàng)新附加分不占權(quán)重，總分不超過100分，具體考核指標(biāo)如表1所示。表1 實驗成績的量化考核指標(biāo)考核環(huán)節(jié)考核要素評分細(xì)則分值預(yù)習(xí)報告實驗原理內(nèi)容全面，問題回答正確。10實驗設(shè)備及流程流程