油藏巖石的物理性質(zhì)

巖石沉積巖巖漿巖變質(zhì)巖碎屑巖儲(chǔ)集層碳酸鹽巖儲(chǔ)集層我國大部分油田波斯灣盆地華北古潛山油田第三章油藏巖石的物理性質(zhì)油氣儲(chǔ)集層（油藏）儲(chǔ)集油氣的巖石

已發(fā)現(xiàn)油氣儲(chǔ)量的99%以上集中在沉積巖中而沉積巖又以碎屑巖和碳酸鹽巖為主。巖石孔隙裂縫溶洞儲(chǔ)集空間滲流通道為油氣提供孔隙性滲透性巖石基本物理性質(zhì)：孔隙度、滲透率、飽和度、壓縮性、潤濕性一、砂巖的粒度組成二、砂巖的膠結(jié)類型砂巖的骨架砂粒膠結(jié)物第一節(jié)砂巖的骨架性質(zhì)

砂巖是由性質(zhì)不同、形狀各異、大小不等的砂粒經(jīng)膠結(jié)物膠結(jié)而成的巖石。1.粒度組成：構(gòu)成砂巖的大小不同的各種砂粒的百分比含量。通常用重量百分?jǐn)?shù)表示一、砂巖的粒度組成2.粒度分析方法：主要用于粒度較大的砂巖。薄片法:篩析法：分析中小粒徑的砂粒；

沉降法：分析直徑<40μm的砂粒。3.粒度組成表示方法及評價(jià)表格法：粒度組成分布曲線：曲線峰值越高，說明粒度組成越均勻。累積曲線：直徑小于某一值的所有顆粒的質(zhì)量％。曲線越陡，說明巖石粒度組成越均勻。1.砂巖的膠結(jié)物種類泥質(zhì)：粘土礦物（遇水膨脹）灰質(zhì)：碳酸鹽類礦物（遇酸反應(yīng)）硫酸鹽：石膏（高溫脫水）硅質(zhì)：硅酸鹽（膠結(jié)最結(jié)實(shí)）2.砂巖的膠結(jié)類型：膠結(jié)物在巖石中的分布狀況以及與碎屑顆粒的接觸關(guān)系稱為膠結(jié)類型。基底膠結(jié)孔隙膠結(jié)接觸膠結(jié)雜亂膠結(jié)二、砂巖的膠結(jié)類型第二節(jié)油藏巖石的孔隙性一、儲(chǔ)層巖石的孔隙和孔隙結(jié)構(gòu)裂隙(縫)孔隙空洞孔隙1.空隙:指巖石中未被碎屑顆粒、膠結(jié)物充填的空間。常稱為孔隙單重介質(zhì)：含一種孔隙類型雙重介質(zhì)：含兩種類型孔隙多重介質(zhì)：含有兩種以上類型孔隙(微觀上)粒間空隙空間由孔隙主體和喉道組成?？紫吨黧w喉道孔隙－控制著巖石儲(chǔ)油能力；喉道－控制著孔隙的滲流能力。配位數(shù)：與一個(gè)孔隙相連的喉道的數(shù)目。①等直徑球形顆粒模型②毛管束模型③網(wǎng)絡(luò)模型(一維、兩維)2、孔隙結(jié)構(gòu)：巖石中孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關(guān)系。研究前沿二、儲(chǔ)層巖石的孔隙度或：單位巖石體積中孔隙體積所占的比例。1.定義：巖石孔隙體積與巖石外表體積之比；一般以百分?jǐn)?shù)表示2.孔隙度的分類(1)絕對孔隙度(2)有效孔隙度巖石孔隙總體積巖石外表體積有效孔隙體積（總孔隙體積減去不流通的“死孔”體積）巖石外表體積礦場資料和文獻(xiàn)上不特別標(biāo)明的孔隙度均指有效孔隙度。儲(chǔ)層巖石(砂巖)孔隙度評價(jià)補(bǔ)充三、碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔隙度φ2——次生孔隙度(裂縫或孔洞孔隙度),百分?jǐn)?shù)。φ1——原生孔隙度,百分?jǐn)?shù)；φt——總孔隙度,百分?jǐn)?shù)；第三節(jié)油藏流體飽和度一、油藏流體飽和度單位孔隙體積中流體所占的比例。(同一油氣藏)測量方法：實(shí)驗(yàn)室和測井開發(fā)過程中油水飽和度在一直發(fā)生變化(同一油藏)特殊飽和度概念：原始含油飽和度Soi

原始含水飽和度Swi

殘余油飽和度Sor

束縛水飽和度Swc

二、束縛水飽和度分布和殘存在巖石顆粒接觸處和微細(xì)孔隙中或吸附在巖石骨架顆粒表面，不可流動(dòng)的水，也稱殘存水。1、束縛水單位孔隙體積中束縛水所占的比例2、束縛水飽和度Swi變化范圍比較大在10-50%3、束縛水飽和度影響因素分析：①巖石的孔隙結(jié)構(gòu)②巖石中泥質(zhì)含量③巖石的潤濕性巖石孔隙小，連通性差，束縛水飽和度大。隨巖石親水性的增強(qiáng)，束縛水飽和度增加。泥質(zhì)含量增加，束縛水飽和度增大。油藏的原始含油飽和度4、儲(chǔ)量計(jì)算油藏的地質(zhì)儲(chǔ)量原始時(shí)刻，油藏中含有的石油量的地面值。三、殘余油飽和度1、殘余油被工作劑驅(qū)洗過的地層中被滯留或閉鎖在巖石孔隙中的油。殘余油占儲(chǔ)層的孔隙體積的比例。2、殘余油飽和度殘余油飽和度的大小與流體性質(zhì)以及巖石的孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)補(bǔ)充剩余油？1、上覆巖層壓力Pf上部巖層對下部巖層作用的壓力。2、地層孔隙流體壓力Ps油藏中孔隙流體所受的壓力，也稱油藏壓力或地層孔隙壓力。巖石骨架壓力Pi巖石骨架所受的壓力。

Pf=Ps+Pi有關(guān)概念第四節(jié)油藏巖石的壓縮系數(shù)油藏巖石的壓縮系數(shù)反映孔隙被壓縮的情況一、油藏巖石的壓縮系數(shù)油藏壓力每變化單位壓力時(shí)巖石孔隙體積的變化率。單位體積巖石，當(dāng)油藏壓力每變化單位壓力時(shí)巖石孔隙體積的變化量。巖石：水：原油：二、油藏的綜合壓縮系數(shù)計(jì)算油藏的彈性采油量：單位體積巖石，當(dāng)?shù)貙訅毫ο陆祮挝粔毫r(shí)，孔隙的縮小和流體的膨脹量之和。單位同以上的壓縮系數(shù)。物理意義：單位體積巖石，當(dāng)?shù)貙訅毫ο陆祮挝粔毫r(shí)，依靠孔隙的縮小，流體的膨脹采出流體量。第五節(jié)油藏巖石的滲透性巖石的滲透性：在一定的壓差作用下，儲(chǔ)層巖石讓流體在其中流動(dòng)的性質(zhì)。其大小用滲透率表示。一、達(dá)西定律1856年、法國人、享利·達(dá)西未膠結(jié)砂充填模型水流滲濾試驗(yàn)達(dá)西方程：滲透率絕對滲透率：滲透率是油藏巖石的性能參數(shù)，其大小只取決于巖石本身，而與實(shí)驗(yàn)流體無關(guān)。長度為3cm的巖心，截面積為2平方厘米，水的粘度為1厘泊，壓差為0.2Mpa下的流體流量為0.5立方厘米每秒，求其滲透率。實(shí)例二、氣測滲透率在巖石長度L的每一斷面的壓力不同，氣體體積流量在巖石內(nèi)各點(diǎn)上是變化的，是沿著壓力下降的方向不斷膨脹。1.用氣體測滲透率的原因：液體常與巖石發(fā)生某些反應(yīng)（如巖石中的粘土遇水發(fā)生膨脹、油中活性物質(zhì)在孔隙壁面上吸附等，使巖石孔隙通道變小），因此用不同的液體測得的滲透率往往不同氣測滲透率的計(jì)算公式：補(bǔ)充波義耳-馬略特定律Qp=Q0p0液體在孔道中心的液體分子比靠近孔道壁表面的分子流速要高；而且,越靠近孔道壁表面,分子流速越低；靠近孔壁表面的氣體分子與孔道中心的分子流速幾乎沒有什么差別。氣體氣體滲透率大于液體滲透率的根本原因Klinkenberg效應(yīng)滑動(dòng)效應(yīng)或三、克林肯柏格效應(yīng)同一巖石，氣測滲透率總比液測滲透率高。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：氣體滑動(dòng)效應(yīng)示意圖a-孔道中的液體流動(dòng)；b-同一孔道中氣體流動(dòng)Klinkenbeger實(shí)驗(yàn)結(jié)果(1)不同平均壓力下測得的氣體滲透率不同；(2)不同氣體測得的滲透率不同；(3)不同氣體測得滲透率和平均壓力的直線關(guān)系，當(dāng)平均壓力趨于無窮大時(shí)，交縱坐標(biāo)于一點(diǎn)。等價(jià)液體滲透率Klinkenberg滲透率或四、油藏巖石滲透率的評價(jià)

根據(jù)李道品在其著作《低滲透砂巖油田開發(fā)》中對低滲透油田的分類：滲透率為(0.1-50)×10-3μm2的儲(chǔ)層統(tǒng)稱為低滲透儲(chǔ)層，其中油層平均滲透率為(1.1-10.0)×10-3μm2的儲(chǔ)層稱為特低滲透儲(chǔ)層。1、巖石的有效孔隙度Φe：Φe越大，K越大。2、巖石的孔隙半徑孔隙半徑越大，K越大。3、巖石的礦物成分泥質(zhì)含量越高，K越小。4、巖石的層理或裂縫平行于層理或裂縫方向的滲透率大于垂直方向；五、影響巖石滲透率的因素1、有效滲透率定義：多相流體同時(shí)流動(dòng)時(shí)，巖石允許每一相流體通過的能力。如：三相時(shí)：Ko、Kw、Kg

2、相對滲透率定義：多相流體共存時(shí)，每一相的有效滲透率與巖石絕對滲透率的比值。如三相時(shí)：Kro、Krw、Krg

六、有效滲透率和相對滲透率3、相對滲透率曲線(1)定義：相對滲透率與流體飽和度關(guān)系曲線(2)典型的相對滲透率曲線油水相對滲透率A區(qū)：Sw≤Swi；B區(qū)：Swi<Sw<1-Sor；C區(qū)：Sw≥1-Sor；(3)相對滲透率曲線的應(yīng)用①預(yù)測水驅(qū)油藏的最終采收率最終采收率＝＝②計(jì)算含水率===第六節(jié)油藏巖石潤濕性和油水微觀分布潤濕現(xiàn)象:干凈的玻璃板上滴一滴水水迅速散成薄薄的一層干凈的玻璃板上滴一滴水銀水銀聚攏形成球狀在銅片上滴一滴水銀水銀呈饅頭狀一、巖石的潤濕性1、潤濕的定義液體在表面分子力作用下在固體表面的展開能力。2、衡量潤濕性的參數(shù)潤濕角θ油水對固體表面的潤濕平衡1－水2－油3－固體過氣液固或液液固三相交點(diǎn)對兩非混相流體界面所作的切線和密度較大的流體與固體表面所夾的角。定義：所以由于3－固體1－水2－油油水對固體表面的潤濕平衡界面張力：由于界面上的物理化學(xué)性質(zhì)與相鄰各相內(nèi)部的性質(zhì)不同，在界面上產(chǎn)生迫使界面面積達(dá)到最小的一種力，單位長度上這種收縮力稱為界面張力。3、潤濕性的判斷θ<90°巖石表面親水θ=90°巖石表面中間潤濕θ>90°巖石表面親油θ＝0°巖石表面完全水濕巖石表面完全油濕θ=180°天然巖石的表面性質(zhì)（礦物成份和粗糙度等）大量實(shí)驗(yàn)表明：巖石的潤濕性主要取決于原油中極性組分的含量二、油水的微觀分布1、親水巖石中的油水分布2、親油巖石中的油水分布注水開發(fā)油田親水巖石:位于孔道中間的油很容易被驅(qū)替出水驅(qū)結(jié)束后孔隙空間只剩下被分割的油滴注水開發(fā)油田親油巖石:位于巖石顆粒表面和微孔隙中的油很難驅(qū)替出來親水巖石的水驅(qū)采收率大于親油巖石的水驅(qū)采收率。同樣條件下三、吸附與潤濕反轉(zhuǎn)溶解與兩相界面系統(tǒng)中的物質(zhì)，自發(fā)地濃集于兩相界面上并急劇減小該界面層的表面張力的這種過程稱之為“吸附”，被吸附的物質(zhì)叫做“表面活性劑”。固體表面的親水性和親油性的相互轉(zhuǎn)化叫做潤濕反轉(zhuǎn)。1）毛管壓力的概念：由一彎曲界面分開的兩種流體之間的壓力差氣—液或液—液

2）毛管力計(jì)算公式：式中：Pc為毛管力；

r為毛管半徑；為界面張力；為潤濕角r油水第七節(jié)油藏巖石的毛管力二、毛管力理論的應(yīng)用1、油藏中流體界面是過渡帶對于氣-液界面：對于油-水界面：過渡帶高度取決于最細(xì)的毛管中的油(或水)柱的上升高度。一般油-水過渡帶比氣-液過渡帶寬σog很小,故氣-液