第1章：1-緒論+儲(chǔ)層巖石孔隙性

油層物理學(xué)Petrophysics一、石油天然氣開(kāi)發(fā)的重要意義二、油層物理學(xué)的研究?jī)?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?jī)?nèi)容與任務(wù)二、油層物理學(xué)的研究?jī)?nèi)容與任務(wù)二、油層物理學(xué)的研究?jī)?nèi)容與任務(wù)二、油層物理學(xué)的研究?jī)?nèi)容與任務(wù)二、油層物理學(xué)的研究?jī)?nèi)容與任務(wù)二、油層物理學(xué)的研究?jī)?nèi)容與任務(wù)講課內(nèi)容學(xué)時(shí)緒論11.儲(chǔ)層巖石的物理特性72.儲(chǔ)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(cè)定2實(shí)驗(yàn)2滲透率的測(cè)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(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。目前國(guó)內(nèi)外油田均存在石油采收率不高的問(wèn)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(shí)是所有石油工作者所必備的。開(kāi)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(shí)。四、課程的性質(zhì)和目的【1】油層物理學(xué)，楊勝來(lái)，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(guó)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(kāi)采》D威廉等《石油流體性質(zhì)》斯麥霍夫《裂縫性油氣儲(chǔ)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(shū)

CNKI文章第一章儲(chǔ)層巖石的物理特性第一章儲(chǔ)層巖石的物理特性第一章儲(chǔ)層巖石的物理特性1、儲(chǔ)層巖石的骨架性質(zhì)2、儲(chǔ)層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)及孔隙性3、儲(chǔ)層巖石的滲透性4、儲(chǔ)層巖石的流體飽和度第一章儲(chǔ)層巖石的物理特性§1儲(chǔ)層巖石的骨架性質(zhì)粒級(jí)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(jí)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(lái)表示。通常用薄片法、篩析法和沉降法來(lái)測(cè)定儲(chǔ)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(chǔ)層巖石的骨架性質(zhì)一、巖石的粒度§1儲(chǔ)層巖石的骨架性質(zhì)二、巖石的比面§1儲(chǔ)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(lèi)型

儲(chǔ)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(duì)巖石起膠結(jié)的作用，使之變成堅(jiān)硬的巖石。

膠結(jié)類(lèi)型可分為基底式、孔隙式及接觸式膠結(jié)。膠結(jié)類(lèi)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(lèi)型油層的孔隙度和滲透率§1儲(chǔ)層巖石的骨架性質(zhì)§2儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)及孔隙性

一、儲(chǔ)層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)二、儲(chǔ)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(cè)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(mǎn)或未被其它固體物質(zhì)所占據(jù)的空間?？障栋磶缀纬叽缁颥F(xiàn)狀可分為孔隙、空洞和裂縫，籠統(tǒng)地將空隙稱(chēng)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(lèi)型、孔壁粗糙程度等全部孔隙特征和它的構(gòu)成分式。一、儲(chǔ)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(lèi)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(lèi)型及其組合關(guān)系一、儲(chǔ)層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)

孔隙按組合關(guān)系的分類(lèi)

孔道—較大的空洞（簡(jiǎn)稱(chēng)孔）；

喉道—連接大孔隙之間的細(xì)小通道（簡(jiǎn)稱(chēng)喉）。1.孔隙的類(lèi)型及其組合關(guān)系一、儲(chǔ)層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)按孔隙大小的分類(lèi)

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(lèi)孔隙中，流體在重力的作用下可以自由流動(dòng)。

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(lèi)孔隙中，流體需要有超過(guò)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(lèi)孔隙中，液體在孔隙中移動(dòng)需要非常高的壓力梯度，在實(shí)際油層條件下一般無(wú)法達(dá)到。按連通性的分類(lèi)連通孔隙；死孔隙（不連通孔隙disconnectedpore）一、儲(chǔ)層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)1.孔隙的類(lèi)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(xiàn)和孔隙大小累積分布曲線(xiàn)。2.孔隙大小及其分選性一、儲(chǔ)層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)

利用孔隙累積分布曲線(xiàn)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(chēng)：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(xiàn)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(chǔ)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(duì)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(chǔ)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(zhǎng)度l與巖石外觀長(zhǎng)度之比值。λ=孔道實(shí)際長(zhǎng)度/孔道表觀長(zhǎng)度迂曲度很難確定，一般取1.2-2.5。

二、儲(chǔ)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(duì)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(dòng)的孔隙體積不可流動(dòng)的孔隙體積巖石的絕對(duì)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(chǔ)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(chǔ)量和評(píng)價(jià)油氣層特性時(shí)一般指有效孔隙度。巖石的流動(dòng)孔隙度(φf(shuō))

在含油巖石中，流體能在其中流動(dòng)的孔隙體積Vf與巖石外表體積之比。

注意：流動(dòng)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(chǔ)層巖石的孔隙度1.孔隙度的基本概念（porosity）流動(dòng)孔隙度的理解流動(dòng)孔隙度的理解

在實(shí)際工業(yè)評(píng)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(chēng)為孔隙度。砂巖儲(chǔ)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?，%評(píng)價(jià)25~2020~1515~1010~55~0極好好中等差無(wú)價(jià)值砂巖儲(chǔ)層按孔隙度分級(jí)（萊復(fù)生）2.儲(chǔ)層孔隙度分級(jí)二、儲(chǔ)層巖石的孔隙度井號(hào)榆58米6臺(tái)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?xún)?chǔ)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(shuō)+φp

三、雙重介質(zhì)巖石的孔隙度（121～123頁(yè)）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(cè)定直接測(cè)定法：

從地下取出巖心在實(shí)驗(yàn)室直接進(jìn)行測(cè)量，準(zhǔn)確但局限；間接測(cè)定法：以各種測(cè)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(lái)直接測(cè)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(cè)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(cè)量法最常用，適用于膠結(jié)較好，鉆切過(guò)程中不跨、不碎的巖石。封蠟法對(duì)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(chēng)的質(zhì)量；

w2—已飽和煤油的巖心在煤油中稱(chēng)的質(zhì)量；

ρo——煤油的密度。水銀法四、巖石孔隙度的測(cè)定1.巖石外表（視）體積的測(cè)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(cè)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(cè)定方法四、巖石孔隙度的測(cè)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(chēng)干重w1；b.巖樣抽真空飽和煤油后稱(chēng)重w2；c.飽和煤油巖樣在煤油中稱(chēng)重w3。巖樣孔隙度四、巖石孔隙度的測(cè)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(lèi)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(zhǎng)石砂巖儲(chǔ)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(huì)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—