第1章：1-緒論+儲層巖石孔隙性

油層物理學(xué)Petrophysics一、石油天然氣開發(fā)的重要意義二、油層物理學(xué)的研究內(nèi)容與任務(wù)三、油層物理學(xué)的發(fā)展概況四、本課程的目的與學(xué)習(xí)方法緒論二、油層物理學(xué)的研究內(nèi)容與任務(wù)二、油層物理學(xué)的研究內(nèi)容與任務(wù)二、油層物理學(xué)的研究內(nèi)容與任務(wù)二、油層物理學(xué)的研究內(nèi)容與任務(wù)二、油層物理學(xué)的研究內(nèi)容與任務(wù)二、油層物理學(xué)的研究內(nèi)容與任務(wù)講課內(nèi)容學(xué)時(shí)緒論11.儲層巖石的物理特性72.儲層流體的物理特性83.多相流體的滲流機(jī)理

124.提高原油采收率機(jī)理4實(shí)驗(yàn)1孔隙度的測定2實(shí)驗(yàn)2滲透率的測定2合計(jì)36三、油層物理學(xué)的發(fā)展概況三、油層物理學(xué)的發(fā)展概況三、油層物理學(xué)的發(fā)展概況三、油層物理學(xué)的發(fā)展概況三、油層物理學(xué)的發(fā)展概況《油層物理學(xué)》是地質(zhì)、采油、油藏和油化等專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。目前國內(nèi)外油田均存在石油采收率不高的問題，如何提高石油采收率是人們矚目的焦點(diǎn)?？茖W(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明，油層采收率不高很重要的原因是和油層本身的物理性質(zhì)有關(guān)，所以關(guān)于油層物理方面的知識是所有石油工作者所必備的。開設(shè)《油層物理》課程，其目的正是為即將奔赴油田工作的大學(xué)生介紹關(guān)于油層物理的最基本知識。四、課程的性質(zhì)和目的【1】油層物理學(xué)，楊勝來，魏俊之編著，石油工業(yè)出版社，2004【2】油層物理，何更生，石油工業(yè)出版社，1994【3】油層物理，羅蟄譚主編，石油工業(yè)出版社，1986【4】油藏物理基礎(chǔ)，洪世繹，石油工業(yè)出版社，19851949年：美國人M.麥斯蓋特《采油物理原理》1956年：前蘇聯(lián)卡佳霍夫《油層物理基礎(chǔ)》70年代：GV奇林加等《碳酸鹽巖石油天然氣開采》D威廉等《石油流體性質(zhì)》斯麥霍夫《裂縫性油氣儲集層勘探的基本理論與方法》卡佳霍夫等《油氣層物理學(xué)》馬爾哈辛《油層物理化學(xué)機(jī)理》參考書

CNKI文章第一章儲層巖石的物理特性第一章儲層巖石的物理特性第一章儲層巖石的物理特性1、儲層巖石的骨架性質(zhì)2、儲層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)及孔隙性3、儲層巖石的滲透性4、儲層巖石的流體飽和度第一章儲層巖石的物理特性§1儲層巖石的骨架性質(zhì)粒級劃分泥（粘土）粉砂砂礫細(xì)粉砂粗粉砂細(xì)砂中砂粗砂細(xì)礫中礫粗礫巨礫顆粒直徑（mm）＜0.01

0.01-0.050.01-0.10.1-0.250.25-0.50.5-11—1010-100100-1000＞1000碎屑巖粒級的劃分巖石的粒度和比面是反映巖石骨架構(gòu)成的最主要指標(biāo)。一、巖石的粒度

粒度組成是構(gòu)成砂巖的各種大小不同顆粒的含量，通常以百分?jǐn)?shù)來表示。通常用薄片法、篩析法和沉降法來測定儲層砂巖的粒度。粒度組成是表示巖石骨架分散性的一種指標(biāo)，組成砂巖的粒度越細(xì)，則表明其分散程度越高。一、巖石的粒度§1儲層巖石的骨架性質(zhì)一、巖石的粒度§1儲層巖石的骨架性質(zhì)二、巖石的比面§1儲層巖石的骨架性質(zhì)定義：細(xì)顆粒物質(zhì)的比面顯然比粗顆粒物質(zhì)的比面大得多？？影響比面的因素：三、砂巖的膠結(jié)物及膠結(jié)類型

儲層巖石的膠結(jié)物是除碎屑顆粒以外的化學(xué)沉淀物質(zhì)，在砂巖中含量不大于50%。它對巖石起膠結(jié)的作用，使之變成堅(jiān)硬的巖石。

膠結(jié)類型可分為基底式、孔隙式及接觸式膠結(jié)。膠結(jié)類型接觸式膠結(jié)孔隙式膠結(jié)基底式膠結(jié)孔隙度，%23—3018—288—17滲透率，10-3μm250—10001—150＜1不同膠結(jié)類型油層的孔隙度和滲透率§1儲層巖石的骨架性質(zhì)§2儲層的孔隙結(jié)構(gòu)及孔隙性

一、儲層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)二、儲層巖石的孔隙度三、雙重介質(zhì)巖石的孔隙度四、巖石孔隙度的測定五、影響孔隙度大小的因素

空隙——巖石顆粒間未被膠結(jié)物充滿或未被其它固體物質(zhì)所占據(jù)的空間。空隙按幾何尺寸或現(xiàn)狀可分為孔隙、空洞和裂縫，籠統(tǒng)地將空隙稱為孔隙。

孔隙結(jié)構(gòu)——是指巖石孔隙的大小、形狀、孔間連通情況、孔隙的類型、孔壁粗糙程度等全部孔隙特征和它的構(gòu)成分式。一、儲層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)

碎屑巖孔隙-裂縫

泥晶顆粒云巖亮晶鮞粒云巖，鑄?？诪橹髁辆蓟?guī)r，遮蔽孔粉晶云巖碳酸鹽巖孔隙掃描電鏡Meinzer分類a分選好，孔隙度高的沉積物；b分選差，孔隙度低的沉積物；c礫石組成的沉積物，礫石本身也是多孔的；d沉積物分選好，但顆粒間有膠結(jié)物沉積；e由溶蝕作用形成的多孔巖石；f由斷裂形成的有膠結(jié)物的多孔巖石1.孔隙的類型及其組合關(guān)系一、儲層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)

孔隙按組合關(guān)系的分類

孔道—較大的空洞（簡稱孔）；

喉道—連接大孔隙之間的細(xì)小通道（簡稱喉）。1.孔隙的類型及其組合關(guān)系一、儲層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)按孔隙大小的分類

超毛細(xì)管孔隙—毛管孔徑大于0.5mm或裂縫寬度大于0.25mm。在此類孔隙中，流體在重力的作用下可以自由流動。

毛細(xì)管孔隙—毛管孔徑大于0.5—0.0002mm或裂縫寬度大于0.25—0.0001mm。在此類孔隙中，流體需要有超過重力的外力去克服毛細(xì)管力。

微毛細(xì)管孔隙—毛管孔徑小于0.0002mm或裂縫寬度小于0.0001mm。在此類孔隙中，液體在孔隙中移動需要非常高的壓力梯度，在實(shí)際油層條件下一般無法達(dá)到。按連通性的分類連通孔隙；死孔隙（不連通孔隙disconnectedpore）一、儲層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)1.孔隙的類型及其組合關(guān)系孔隙大小分布的表示方法——孔隙大小分布曲線和孔隙大小累積分布曲線。2.孔隙大小及其分選性一、儲層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)

利用孔隙累積分布曲線上某些特征點(diǎn)的數(shù)據(jù)，還可定量上表示出巖石孔隙的大小組成及其分選性。分選系數(shù)（或稱：標(biāo)準(zhǔn)偏差－Sp）表示孔隙分布的均勻程度，一般孔隙大小越均勻則分選性越好。di即累積分布曲線上i處的孔隙直徑。Sp值越小，孔隙越均勻。2.孔隙大小及其分選性一、儲層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)孔喉比（throattoporeratio）：孔隙與喉道直徑的比值

γ=孔隙直徑/喉道直徑=Dp/Dt

一般認(rèn)為孔喉比越大對采油越不利。因這個(gè)比值越大，卡斷越易發(fā)生，卡斷是形成殘余油的一種原因。3.孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)一、儲層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)配位數(shù)(coordinationnumber)：每個(gè)孔道所連同的喉道數(shù)。如：一個(gè)孔道與三個(gè)喉道相連，則配位數(shù)為3。一般砂巖配位數(shù)為2-15或更多些迂曲度（λ）：流體質(zhì)點(diǎn)實(shí)際流經(jīng)的路程長度l與巖石外觀長度之比值。λ=孔道實(shí)際長度/孔道表觀長度迂曲度很難確定，一般取1.2-2.5。

二、儲層巖石的孔隙度1.孔隙度的基本概念（porosity）孔隙度是指巖石中孔隙體積Vp（巖石中未被固體物質(zhì)充填的空間體積）與巖石總體積Vb的比值。

V孔隙+V基質(zhì)=V總巖石的絕對孔隙度(總孔隙度、完全孔隙度φa)連通（有效）孔隙體積不連通孔隙體積巖石總孔隙體積可流動的孔隙體積不可流動的孔隙體積巖石的絕對孔隙度是巖石的總孔隙體積Va與巖石外表體積Vb的比值。二、儲層巖石的孔隙度1.孔隙度的基本概念（porosity）巖石的有效孔隙度(φe)

巖石中有效孔隙的體積Ve（連通孔隙）與巖石外表體積Vb之比。計(jì)算儲量和評價(jià)油氣層特性時(shí)一般指有效孔隙度。巖石的流動孔隙度(φf)

在含油巖石中，流體能在其中流動的孔隙體積Vf與巖石外表體積之比。

注意：流動孔隙度與有效孔隙度不同，不僅排除了死孔隙，也排除了微毛細(xì)管孔隙，還排除了巖石顆粒表面上液體薄膜的體積。二、儲層巖石的孔隙度1.孔隙度的基本概念（porosity）流動孔隙度的理解流動孔隙度的理解

在實(shí)際工業(yè)評價(jià)中，只有有效孔隙度才有真正的意義。習(xí)慣上把有效孔隙度稱為孔隙度。砂巖儲層的孔隙度一般為5%~25%，碳酸鹽巖基質(zhì)的孔隙度一般小于5%?？紫抖龋?評價(jià)25~2020~1515~1010~55~0極好好中等差無價(jià)值砂巖儲層按孔隙度分級（萊復(fù)生）2.儲層孔隙度分級二、儲層巖石的孔隙度井號榆58米6臺8榆28榆29榆30榆43榆44滲透率(10-3μm2)1.020.480.150.151.750.880.870.94孔隙度(%)4.456.893.794.006.204.804.704.36以裂縫性儲層為例，具有兩種孔隙系統(tǒng)。巖石顆粒之間的孔隙空間構(gòu)成的粒間系統(tǒng)（原生孔隙）裂縫和孔洞的空隙空間形成的系統(tǒng)（次生孔隙）總孔隙度φt=φf+φp

三、雙重介質(zhì)巖石的孔隙度（121～123頁）Φt——總孔隙度；Φf——裂縫孔隙度（fracture）。Φp——原生孔隙度（primarypore）；與基質(zhì)孔隙度相比，裂縫孔隙度一般可忽略不計(jì)。三、雙重介質(zhì)巖石的孔隙度Φt——總孔隙度；Φf——裂縫孔隙度（fracture）。Φp——原生孔隙度（primarypore）；與基質(zhì)孔隙度相比，裂縫孔隙度一般可忽略不計(jì)。四、巖石孔隙度的測定直接測定法：

從地下取出巖心在實(shí)驗(yàn)室直接進(jìn)行測量，準(zhǔn)確但局限；間接測定法：以各種測井方法為基礎(chǔ)，如中子、密度、聲速孔隙度。誤差較大。一般采用油層物理實(shí)驗(yàn)室常規(guī)巖心分析法來直接測定巖心的孔隙度。Vp（或Vs）確定孔隙度值：需要在實(shí)驗(yàn)室測定兩個(gè)參數(shù)Vb=Vp+Vs巖石總體積＝孔隙體積＋固相顆粒體積Vb與Vp或Vb與Vs幾何測量法最常用，適用于膠結(jié)較好，鉆切過程中不跨、不碎的巖石。封蠟法對于較疏松的易跨、易碎的巖石。飽和煤油法適用于外表不規(guī)則的巖心。w1—已飽和煤油的巖心在空氣中稱的質(zhì)量；

w2—已飽和煤油的巖心在煤油中稱的質(zhì)量；

ρo——煤油的密度。水銀法四、巖石孔隙度的測定1.巖石外表（視）體積的測定方法氣體孔隙度儀法原理：將已知體積（標(biāo)準(zhǔn)室）的氣體Vk在一定的壓力pk下，向未知室作等溫膨脹，再測定膨脹后的體積最終壓力p，該壓力的大小取決于未知體積V的大小。所用氣體一般為氦氣或氮?dú)?.巖石孔隙體積Vp的測定方法四、巖石孔隙度的測定液體（水或煤油）飽和法方法及步驟：a.巖樣準(zhǔn)備—巖樣抽提和烘干，在空氣中稱干重w1；b.巖樣抽真空飽和煤油后稱重w2；c.飽和煤油巖樣在煤油中稱重w3。巖樣孔隙度四、巖石孔隙度的測定VpVb=五、影響孔隙度大小的因素

碎屑顆粒的礦物成分、排列方式、分選程度、膠結(jié)物的類型及數(shù)量以及成巖后的壓實(shí)作用是影響碎屑巖孔隙度的主要因素1.巖石的礦物成分在其它條件相同時(shí)，一般石英砂巖比長石砂巖儲油物性好。2.顆粒的排列方式及分選性

排列方式：例如，等徑圓球排列最疏松與最緊密兩種方式

a—等大圓球的立方體排列，φ≈47.64%；b—等大圓球的斜方六面體排列，φ≈25.96；c—等圓棒的立方體排列，φ≈21.5%

粒徑：統(tǒng)計(jì)規(guī)律認(rèn)為孔隙度隨著粒徑的增加而減少。

顆粒的分選程度：巖石分選差，會降低孔隙度和滲透率a—分選好的物質(zhì)，φ≈32%；b—分選差的物質(zhì)，φ≈17%；c—