油層物理-第二章孔隙度和孔隙結(jié)構(gòu)-課件

第二章儲(chǔ)油（氣）巖石的孔隙度和孔隙結(jié)構(gòu)§1儲(chǔ)油（氣）巖石的孔隙類型§2儲(chǔ)油（氣）巖石的孔隙度§3儲(chǔ)油（氣）巖石的裂隙（縫）率及其計(jì)算§4儲(chǔ)油（氣）巖石的孔隙結(jié)構(gòu)§1儲(chǔ)油（氣）巖石的孔隙類型一、成因分類1）原生孔隙：與沉積同時(shí)發(fā)生的孔隙2）次生孔隙：沉積作用后由于各種變化所形成的孔隙二、孔隙與巖石之間的組構(gòu)分類1）碎屑巖2）碳酸鹽巖類亞類空間大小特征孔原生粒間孔<2mm為粒間原生或其殘余孔隙次生粒內(nèi)溶孔如長(zhǎng)石和巖屑等顆粒的大部、局部或粒內(nèi)溶解粒間溶孔膠結(jié)物及其晶內(nèi)局部溶孔如方解石等膠結(jié)物或其晶體內(nèi)的局部溶解雜基溶解粘土雜基的局部溶解超大孔由膠結(jié)物及顆粒一起被溶解所致鑄?？琢Ｄｎw粒溶解而保留外形晶模晶體溶解而保留外形生物模生物溶解而保留外形晶間如晚期形成的高嶺石、白云石等晶體間的孔隙洞次生>2mm多與表生淋濾作用有關(guān)縫原生層間縫、收縮縫0.01->1mm沉積作用形成次生成巖縫及其溶孔無方向性、縫細(xì)、延伸范圍小、有的可見溶蝕現(xiàn)象構(gòu)造縫及其溶孔受應(yīng)力控制、組系分明，平整延伸，切割力強(qiáng)，有的可見溶蝕現(xiàn)象碎屑巖孔隙類型表(中國(guó)油氣儲(chǔ)層研究—1994)最緊密排列的單模式最疏松排列的單模式砂質(zhì)礫巖的雙模式洪積礫巖的復(fù)模式碎屑巖原生孔隙的進(jìn)一步劃分單模式雙模式復(fù)合模式雙模式單模式原生粒間孔——單模式原生粒間孔——單模式雙模式原生粒間孔隙原生粒間孔——復(fù)模式復(fù)模式原生粒間孔次生孔隙——粒內(nèi)溶孔次生孔隙——粒間溶孔次生孔隙－超大孔次生孔隙——鑄模孔（粒?？祝?、超大孔粒?？状紊紫丁T?？祝Ｄ？祝┝Ｄ？状紊紫丁T?？祝Ｄ？祝?、超大孔粒?？状紊紫丁T?？祝Ｄ？祝┝Ｄ？状紊紫丁T模孔（粒?？祝┝Ｄ？状紊紫丁T?？祝ㄉ镨T?？祝┥镨T模孔次生孔隙——晶間孔原生層間縫原生層間縫次生成巖縫溶蝕縫次生成巖縫次生構(gòu)造縫ChoquetteandPray的碳酸鹽巖孔隙分類鮞粒白云巖硬石膏充填粒間孔組構(gòu)選擇性孔隙——粒間孔粒間孔粒間孔組構(gòu)選擇性孔隙——粒內(nèi)孔S108102/69粒內(nèi)溶孔（－）4xS108102/69粒內(nèi)溶孔（－）4xS1081039/69顆粒邊緣溶孔（－）4xS1081031/69粒內(nèi)溶孔（－）4xS10748/15部分充填的生物體腔孔（－）4xS108950/64粒內(nèi)溶孔（－）4x123456殘余鮞粒結(jié)構(gòu)結(jié)晶白云巖鑄?？捉M構(gòu)選擇性孔隙——晶間孔、鑄?？拙чg孔細(xì)晶白云巖組構(gòu)選擇性孔隙——晶間孔、鑄?？渍辰Y(jié)云巖中的鑄?？字斜话自剖陀彩喑涮钣彩喑涮铊T模孔白云石充填鑄?？桩a(chǎn)生的晶間孔原生粒間孔粒內(nèi)孔粒間和粒內(nèi)溶孔粒間和粒內(nèi)溶孔組構(gòu)選擇性孔隙——粒間孔生物灘儲(chǔ)層組構(gòu)選擇性孔隙——粒間孔海綿礁白云巖組構(gòu)選擇性孔隙——粒間孔晶孔和晶間溶孔組構(gòu)選擇性孔隙——粒間孔溶孔海綿礁屑灰?guī)r。普光6井，10（78/137），2×10（-）組構(gòu)選擇性孔隙——粒間孔針孔粉—細(xì)晶白云巖，針孔為球粒選擇性溶蝕作用的產(chǎn)物。普光6井，9（70/121），5×10，（-）

組構(gòu)選擇性孔隙——粒間孔粉-細(xì)晶白云巖，由完好的白云石菱面體組成,晶間孔和晶間溶孔非常發(fā)育，局部為超大溶孔，具很好的連通性好，長(zhǎng)邊0.88mm,（－）普光6井，5（17/101），5×10，（-），井深5277.82m組構(gòu)選擇性孔隙——粒間孔溶孔粗晶白云巖，見殘余鮞粒幻影和發(fā)育非常典型的晶間孔，普光2井，30（36/55），5×10，（-），井深5069.40m組構(gòu)選擇性孔隙——粒間孔成巖交代成因的白云石的霧心亮邊結(jié)構(gòu)霧心亮邊結(jié)構(gòu)組構(gòu)選擇性孔隙——粒間孔細(xì)晶白云巖，白云石呈完好的自形晶結(jié)構(gòu)，晶間孔和晶體間溶孔、超大溶孔較為發(fā)育。普光6井，8（13/130），5×10，（-）粉-細(xì)晶白云巖，由完好的白云石菱面體組成,晶間孔和晶間溶孔非常發(fā)育，局部為超大溶孔，具很好的連通性好，長(zhǎng)邊0.88mm,（－）普光6井，5（17/101），5×10，（-），井深5277.82m溶孔粗晶白云巖，見殘余鮞?；糜昂桶l(fā)育非常典型的晶間孔，普光2井，30（36/55），5×10，（-），井深5069.40m成巖交代成因的白云石的霧心亮邊結(jié)構(gòu)霧心亮邊結(jié)構(gòu)普光2井的鮞?？捉M構(gòu)選擇性孔隙——鑄?？譚403晶巖溶角礫巖，殘留溶洞中含油含油溶洞灰?guī)r角礫巖芯觀察結(jié)合常規(guī)測(cè)井研究古巖溶的縱向發(fā)育特征儲(chǔ)層：溶洞、溶縫巖溶角礫巖，殘留溶洞含油灰?guī)r角礫含油溶洞井高角度構(gòu)造溶蝕縫,半充填狀充滿原油沙64井構(gòu)造溶蝕立縫充填充滿原油T403井高角度構(gòu)造溶蝕縫半充填狀充滿原油S67(5461.61-5461.91)縱向溶蝕擴(kuò)大縫）2－5mm寬沙47井5443m，構(gòu)造裂隙半充填泥質(zhì)裂縫、縫合線發(fā)光FMI顯示的溶孔特征（多為星點(diǎn)狀和串珠狀）密度面孔率孔徑溶洞、溶縫600mx400mx100mhighSarawak洞穴倉(cāng)–世界上最大的古喀斯特與層序邊界地表水的滲落洞多層通道

廢棄的上部通道下部的河流通道多層通道廢棄的上部通道下部河流通道發(fā)育很好的具有橢圓形橫剖面潛流帶溶洞，這種形態(tài)是潛流帶最穩(wěn)定的剖面大的滲流峽谷底部仍顯示了橢圓形滲流帶洞穴的殘存形態(tài)，原始滲流帶溶道的頂部在潛水面下降后被侵蝕。（肯塔基Crystal洞穴中的CollinsAvenue）滲流溶柱，4－6米寬，30米高?？纤鵐ammoth洞穴中的Edna’sDome。含洞穴沉積物的二個(gè)大的殘存的潛流溶道，內(nèi)含塊體和石板。最年輕的洞穴位于左邊。（阿拉斯加北部BlanchardSprings洞穴中的DiscoveraryRoom）三、孔隙大小分類四、孔隙的組合關(guān)系分類

（1）孔隙（2）孔喉五、孔隙連通性分類

(1)連通孔隙(2)不連通孔隙（孤立孔隙）級(jí)別主要流動(dòng)喉道直徑，mm特粗喉>0.03粗喉0.02-0.03中喉0.01-0.02細(xì)喉0.001-0.01微喉<0.001喉道分級(jí)§2儲(chǔ)油（氣）巖石的孔隙度

一、儲(chǔ)油（氣）巖石孔隙度的概念所謂孔隙度就是指巖石中孔隙體積（或巖石中未被固體物質(zhì)充填的空間體積）與巖石體積之比值。 φ——巖石孔隙度（小數(shù)或百分?jǐn)?shù)）Vp——巖石孔隙體積（cm3）Vb——體積（cm3）根據(jù)儲(chǔ)油（氣）巖的孔隙是否連通和在一定的壓差下流體能否在其中流動(dòng)，又可以將孔隙度分為絕對(duì)孔隙度、有效孔隙度和流動(dòng)孔隙度。（1）絕對(duì)孔隙度是指巖石總孔隙體積（包括連通和不連通的）Va與巖石體積Vb之比值。（2）有效孔隙度是指巖石在一定的壓差下被石油和天然氣飽和連通的孔隙體積Ve與巖石體積Vb之比值。（3）流動(dòng)孔隙度是指飽和流體的巖石在一定的壓差下，與流體發(fā)生流動(dòng)的體積相當(dāng)?shù)哪遣糠挚紫扼w積與巖石體積之比值。三者關(guān)系：＞＞絕對(duì)孔隙度和有效孔隙度對(duì)未膠結(jié)的砂層和膠結(jié)不甚致密的砂巖來說相差不大。但對(duì)于膠結(jié)致密的砂巖和碳酸鹽巖來說，有較大的差別。流動(dòng)孔隙度不管哪種類型的儲(chǔ)油（氣）巖都永遠(yuǎn)小于絕對(duì)和有效孔隙度。二、孔隙度值大小理論值：標(biāo)準(zhǔn)等直徑球型顆粒最大：立方體排列＝90°＝0.476最?。毫饷骟w排列＝60°＝0.259該公式說明等直徑球形顆粒組成的巖石孔隙度只與排列方式有關(guān)，而與顆粒大小無關(guān)實(shí)際值表2-2世界某些油田砂巖油層孔隙度世界上已開發(fā)的碎屑巖油田孔隙度一般在15—35％之間，個(gè)別低于10％實(shí)際巖石中，則受顆粒大小、分選、圓球度控制級(jí)別孔隙度（％）特高>30高25-30中15-25低10-15特低<10孔隙度分級(jí)三、儲(chǔ)油（氣）巖石孔隙度的影響因素1.沉積作用礦物成分——富火山碎屑物質(zhì)的儲(chǔ)層物性較差（與火山物質(zhì)性質(zhì)較軟易被擠壓形成假雜基及其易蝕變有關(guān)）粒級(jí)——從粉砂巖到細(xì)砂巖直到礫巖均可成為油氣儲(chǔ)層。遠(yuǎn)源砂體如三角洲前緣粉砂巖、中－細(xì)砂巖分選好雜基少，物性好，近源砂體如扇三角洲、水下扇、沖積扇粒度粗，分選差，物性條件較差。沉積相——水動(dòng)力能量不同導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu)不同粒度越細(xì)、分選性越好孔隙度越大。圓球度越好，孔隙度越大。地區(qū)砂體類型亞相層位孔隙度%滲透率10-3um2孔隙結(jié)構(gòu)類型唐家河三角洲河口壩主體Ed3303000特高孔特高滲棗園水下扇扇中水道Ek223147.5中孔中滲水道間Ek218.59.6中孔特低滲扇端席狀砂Ek2137.3低孔特低滲段下?lián)軟_積扇扇根河道Ek114.49.66低孔特低滲扇中河道Ek114.52.36低孔特低滲河道間及扇端席狀砂Ek19.50.4特低孔特低滲黃驊坳陷不同亞相儲(chǔ)層物性2.成巖作用未膠結(jié)分選好的砂，平均孔隙度為35一50％（Pryor，1973），滲透率為幾個(gè)達(dá)西。經(jīng)成巖階段后，砂體孔隙度甚至降到＜5％。當(dāng)然如果發(fā)育了次生孔隙，也可使孔隙度高達(dá)20一30％。（1）壓實(shí)作用（2）膠結(jié)作用（3）溶蝕作用壓實(shí)和成巖作用導(dǎo)致碳酸鹽巖孔隙的建立和破壞過程插圖表示一個(gè)貝殼經(jīng)埋藏、充填和溶解作用產(chǎn)生鑄和模成巖階段孔隙類型孔隙度(％)早成巖A原生孔隙30~40B混合孔隙15~30晚成巖AA1次生孔隙10~25A2B少量次生孔隙及裂縫<10C裂縫成巖階段與孔隙類型分布關(guān)系3.構(gòu)造作用構(gòu)造作用對(duì)碎屑巖儲(chǔ)層孔隙度影響有利的是對(duì)于一些致密的砂巖、頁(yè)巖形成裂隙和微裂隙，因而形成了裂隙性儲(chǔ)油（氣）層，不利的是往一些褶皺緊密的擠壓區(qū)，由于擠壓作用，也可能導(dǎo)致碎屑巖儲(chǔ)層孔隙度的降低。三、儲(chǔ)油（氣）巖石孔隙度的測(cè)定方法測(cè)量?jī)?nèi)容：1.巖石外表體積（或巖石密度）2.巖石顆粒體積（或顆粒密度）3.巖石孔隙體積原理由于所以測(cè)出任意的兩項(xiàng)即可。Vb：巖石體積Vp：巖石孔隙體積Vg：巖石顆粒體積ρb：巖石密度ρg：巖石顆粒密度1.巖石外表體積測(cè)定（1）幾何尺寸法（2）封蠟法（3）水銀法（4）飽和液體法2.巖石顆粒體積的測(cè)定（1）固體體積計(jì)法（2）氣體法3.巖石孔隙體積的測(cè)定（1）真空飽和煤油法（2）氣體膨脹法（3）高壓下注入液體法目前用于孔隙度測(cè)定的儀器（或?qū)嶒?yàn)裝置）有很多，有單獨(dú)為測(cè)量一個(gè)項(xiàng)目而設(shè)計(jì)的，也有組合兩個(gè)項(xiàng)目而設(shè)計(jì)的。每個(gè)單項(xiàng)也有不同的儀器（或?qū)嶒?yàn)裝置）和實(shí)驗(yàn)方法。1.巖石外表體積+孔隙體積（1）水銀法（2）真空飽和煤油法2.巖石外表體積+顆粒體積（1）固體體積計(jì)法（2）氣體法3.巖石的測(cè)定（1）（2）氣體膨脹法（3）高壓下注入液體法§3儲(chǔ)油（氣）巖石的裂隙（縫）率儲(chǔ)油（氣）巖石的裂隙率是巖石中裂隙體積與巖石體積的比值，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：——裂隙率，以小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示；——巖石中裂隙體積，（cm3）.一、基本概念二、裂隙率的計(jì)算——幾何公式法二、裂隙率的計(jì)算——體積法二、裂隙率計(jì)算——曲率法Murry（1968）應(yīng)用巖石學(xué)幾何方法，以張裂縫在地層彎曲的較外層形成為依據(jù)，推導(dǎo)出了裂隙率與層厚和曲率的關(guān)系式該方法最早由前蘇聯(lián)地質(zhì)科學(xué)研究院提出，經(jīng)美國(guó)學(xué)者Cmexoba和VanGolfRacht（1986）等人研究檢驗(yàn)認(rèn)為具有足夠的精度二、裂隙率計(jì)算——面積法（適用于微裂縫）§4儲(chǔ)油（氣）巖石的孔隙結(jié)構(gòu)一、儲(chǔ)油（氣）巖石孔隙結(jié)構(gòu)的研究?jī)?nèi)容包括儲(chǔ)油（氣）巖石的孔隙類型、孔隙（喉）大小、形狀、內(nèi)壁粗糙程度、相互連通情況等。

1.孔隙類型2.孔隙（喉）大?。ò霃剑┘捌浞诌x性概念：所謂孔隙結(jié)構(gòu)是指儲(chǔ)油（氣）巖石孔隙的特征及其構(gòu)成方式。衡量孔隙（喉）大小的參數(shù)：（1）中值（D50）：累積頻率曲線50％所對(duì)應(yīng)的孔隙（喉）直徑。如果是正態(tài)分布，即為平均孔隙（喉）直徑。（2）平均值（Dm）：即孔隙（喉）的平均直徑，如果不是正態(tài)分布，一般不與中值線相重合。D50衡量孔隙（喉）直徑分布的參數(shù)：（1）分選系數(shù)：表示孔隙分布的均勻程度，孔隙越均勻則分選性越好（2）歪度：是指孔隙大小分布偏于粗孔隙還是細(xì)孔隙，偏于粗孔隙稱為粗歪度，偏于細(xì)孔隙稱為細(xì)歪度。（3）峰態(tài)：度量分布曲線的陡峭程度，即度量分布曲線二個(gè)尾部的孔隙直徑的展幅與中央展幅的比值。（4）峰值：是頻率曲線上峰尖端對(duì)應(yīng)的孔隙（喉）直徑3、孔喉比值

孔喉比值即孔隙與喉道的直徑比值。它可以利用鑄體薄片在二維平面上統(tǒng)計(jì)并計(jì)算其平均值求得，也可以利用鑄體薄片與壓汞曲線相配合求得。4.孔隙配位數(shù)與孔隙系數(shù)孔隙配位數(shù)為每個(gè)孔道所連通的喉道數(shù)?？紫断禂?shù)5.孔隙（喉）曲折度可以用該參數(shù)來反映孔隙的連通狀況表現(xiàn)出的差別是：不同大小孔隙的分布即孔隙模式的不同雙模式單模式6.孔隙的排列與組合方式表示孔隙大小及分布對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)的影響孔隙大小、分布不同，孔隙網(wǎng)絡(luò)及其結(jié)構(gòu)也不同表示孔隙配位數(shù)對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)的影響孔隙大小相同，配位數(shù)不同，孔隙網(wǎng)絡(luò)和結(jié)構(gòu)不同普光2井飛一段【30(41/55)－30(44/55】殘余鮞粒結(jié)構(gòu)白云巖和結(jié)晶白云巖二種不同巖性中因孔隙類型、大小不同造成孔隙結(jié)構(gòu)的差異。二、儲(chǔ)油氣巖石孔隙結(jié)構(gòu)的類型

葛家理從流體力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)將儲(chǔ)油氣巖石的孔隙結(jié)構(gòu)劃分為三重孔隙介質(zhì)和六種孔隙結(jié)構(gòu)類型基質(zhì)孔隙和微裂縫具有儲(chǔ)存能力，裂縫具有導(dǎo)流能力1、單重孔隙介質(zhì)

1)粒間孔隙結(jié)構(gòu)

粒間孔隙既是儲(chǔ)油空間，又是油氣滲流的通道

2)純裂縫結(jié)構(gòu)

儲(chǔ)油氣空間和滲流通道都是裂縫2、雙重孔隙介質(zhì)

1)裂縫－孔隙結(jié)構(gòu)

該孔隙結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)是：雙重孔隙度、雙重滲透率和二個(gè)平行的水動(dòng)力場(chǎng)（裂縫寬度較大時(shí)非達(dá)西流）。

2)洞穴－孔隙結(jié)構(gòu)

二種不同的孔隙服從二種不同范疇的流動(dòng)規(guī)律。粒間孔隙只有毛細(xì)管尺寸大小，流體在其中的流動(dòng)服從達(dá)西滲流定律，而洞穴超過毛細(xì)管尺寸，流體的