油层物理2-2第二节储层岩石的孔隙结构及孔隙性.ppt

第二节 储层岩石的孔隙性 vv孔隙类型、孔隙结构孔隙类型、孔隙结构是决定储层性能的根本因素和影响油是决定储层性能的根本因素和影响油气井产能的重要因素。气井产能的重要因素。vv孔隙性孔隙性是决定油气藏规模和开采价值的重要储层特性。是决定油气藏规模和开采价值的重要储层特性。本节内容本节内容储层岩石的孔隙结构储层岩石的孔隙结构岩石孔隙度的概念岩石孔隙度的概念岩石孔隙度的测定方法岩石孔隙度的测定方法影响孔隙度大小的因素影响孔隙度大小的因素储层岩石的压缩性储层岩石的压缩性本节重点本节重点孔孔隙隙度度、岩岩石石压压缩缩系系数数和和地地层层综综合合弹弹性性压压缩缩系系数数的的定定义义，孔孔隙隙度度的的影影响响因因素分析；素分析；孔隙度的测定原理和测定方法。孔隙度的测定原理和测定方法。本节难点：本节难点：孔隙度的测定原理孔隙度的测定原理地层综合弹性压缩系数计算公式推导地层综合弹性压缩系数计算公式推导1一、储层岩石的孔隙类型v岩石颗粒间未被胶结物质充满或未被其他固体物质占据的空间统称为空隙。v地球上没有空隙的岩石是不存在的，只是不同岩石的孔隙大小、形状和发育程度不同而已。v砂岩和碳酸盐岩存在不同类型的空隙，碳酸盐岩中的空隙是受地下水溶蚀后能形成的。v各种岩石在地应力、构造应力及地质作用后产生裂缝(微裂缝)形成另一类形式的空隙。2一、储层岩石的孔隙类型v空隙按几何尺寸或现状可分为孔隙(一般指砂岩)、空洞(一般指碳酸盐岩)和裂缝。由于孔隙是最普遍的形式，所以常笼统地将空隙统称为孔隙。v岩石孔隙的大小、形状、连通状况和发育程度直接影响油气的储量和生产能力。v孔隙结构是指岩石孔隙的大小、形状、孔间连通情况、孔隙的类型、孔壁粗糙程度等全部孔隙特征和它的构成分式。v储层中孔隙(空隙)的形状、大小、发育程度、形成过程非常复杂，差异甚大，从各种角度出发进行分类和描述。3一、储层岩石的孔隙类型v2.孔隙类型v按成因分类，砂岩储层孔隙可分为三类：粒间孔：碎屑颗粒间的原生孔隙。溶蚀孔：次生孔隙。粒间溶孔、粒内溶孔。微孔隙：混合孔隙。杂基内微孔隙，岩屑内粒间微孔。裂缝：成岩改造或构造形变形成的缝隙。次生孔隙。粒间孔粒间孔粒间孔粒间孔粒间孔粒间孔裂缝裂缝裂缝裂缝裂缝裂缝溶蚀孔溶蚀孔溶蚀孔溶蚀孔溶蚀孔溶蚀孔41）按成因分类（1）粒间孔隙 岩石为颗粒支撑或杂基支撑，含少量胶结物，由颗粒围成的孔隙称为粒间孔。是砂岩中最主要、最普遍的孔隙。砂粒的粒度、分选性、圆球度、接触方位、填充方式和压实程度决定粒间孔隙的大小和形态。以粒间孔为主的砂岩储层，其孔隙大、喉道粗、连通性好，一般具有较大的孔隙度(大于20)和渗透率(大于10010-3)。典型的粒间孔隙的镜下形态如图所示。51）按成因分类v（2）杂基内微孔隙：杂基内微孔隙主要指杂基沉积物在风化时收缩形成的孔隙及粘土矿物重结晶的晶间孔隙。总量很多，但渗透能力极差。v（3）晶体次生晶间孔隙：主要由石英结晶次生加大充填原生孔隙后的残留孔隙。v（4）纹理及层理缝：在具有层理和纹理构造的砂岩中，由于不同砂层的岩性或颗粒排列方位的差异，沿纹理或层理常有微缝隙。v（5）裂缝孔隙：地应力作用形成微裂缝。裂缝宽度一般平行于最小地应力方向。砂岩储层中裂缝宽度一般为零点几微米到几微米几十微米。61）按成因分类v（6）溶蚀孔隙：溶蚀孔隙是由岩石中的碳酸盐、长石、硫酸盐或其他可溶性成分溶蚀后形成的。类型成因储渗特征原生式沉积粒间孔沉积作用大，多，储渗能力好纹理和层理缝沉积作用小，少，储渗能力差次生式沉积溶蚀孔溶解作用小，少，储集能力好晶体次生晶间孔压溶作用小，多，储集能力差裂缝孔隙地应力作用小，少，渗透能力好颗粒破裂孔岩石裂缝等小，少，储渗能力一般混合孔隙杂基微孔隙等复合成因小，少，储渗能力差7云质不等粒岩屑砂岩，粒间孔与微缝云质不等粒岩屑砂岩，粒间孔与微缝8含云质泥岩，顺层构造缝与垂直构造缝相交含云质泥岩，顺层构造缝与垂直构造缝相交云质泥岩，溶蚀缝，云质泥岩，溶蚀缝，含云砾质不等粒岩屑砂岩，砾内微缝含云砾质不等粒岩屑砂岩，砾内微缝92）按孔隙大小的分类v1)超毛细管孔隙指孔隙直径大于0.5mm或裂缝宽度大于0.25mm的孔隙。岩石中的大裂缝、溶洞及未胶结或胶结疏松的砂层孔隙多属于此类。在此类孔隙中，流体在重力用下可自由流动。v2)毛细管孔隙指孔隙直径介于0.50.0002mm之间，或裂缝宽度介于0.250.0001 rnm之间的孔隙。砂岩的孔隙大多属此类。在此类孔隙中，孔隙壁面固体分子对流体分子的作用力较大，如果存在两相流体，则存在毛细管力，液体不能自由流动。但在一定压差作用下，液体在毛细管内右以流动。v3)微毛细营孔隙指孔隙直径小于0.0002mm、裂缝宽度小于0.0001mm的孔隙。粘土、页岩中的孔隙一属于此类型。在此类孔隙中，分子间的引力很大，油层条件下的压力梯度一般无法使液体在孔隙中移动，因此人们常将孔道直径大于或小于0.2tm作为流体能否在孔隙中流动的一个分界线。这类孔隙称为无效孔隙。102）按孔隙大小的分类11一、储层岩石的孔隙类型vv按连通状况分按连通状况分 连通孔隙连通孔隙 pore 孤立孔隙孤立孔隙死孔隙死孔隙disconnected porevv按储渗性能分按储渗性能分 有效孔隙：有效孔隙：参与渗流的连通孔隙参与渗流的连通孔隙 无效孔隙：无效孔隙：不参与渗流的孔隙不参与渗流的孔隙v只有相互连通的“超毛细管孔隙”和“毛细管孔隙”才是有效的油气储渗空间；“微毛细管孔隙”及“死孔隙”是无效的孔隙空间v按生成时间的分类分为原生孔隙和次生孔隙。原生孔隙是与沉积过程同时形成的孔隙，如粒间孔隙；次生孔隙是沉积作用后由于各种原因形成的孔隙如地下水作用形成的溶孔、溶洞，或在构造应力下破裂形成的裂隙总孔隙总孔隙有效孔隙有效孔隙无效孔隙无效孔隙孤立孔隙孤立孔隙(死孔隙死孔隙)微毛管孔隙微毛管孔隙微毛管孔隙微毛管孔隙微毛管孔隙微毛管孔隙孤立孔隙孤立孔隙有效孔隙有效孔隙有效孔隙有效孔隙12二、岩石孔隙结构v岩石的孔隙结构包括孔隙的大小、形状、孔间连通情况、孔隙类型、孔壁粗糙程度等全部孔隙特征和它的构成方式。v岩石的孔隙结构直接影响到岩石的储集特性和渗流特性，它是研究岩石的孔隙度和渗透率的基础。v岩石的孔隙结构由孔隙和喉道两部分组成。孔隙主要起储存流体的作用，而喉道主要影响岩石的渗透性。13二、岩石孔隙结构v(1)孔径：孔隙直径v(2)孔喉比：throat to pore ratio孔隙直径与喉道直径的比值。=孔隙直径/喉道直径=Dp/Dt一般认为孔喉比越大对采油越不利。因这个比值越大，卡断越易发生，卡断是形成残余油的一种原因。v(3)孔隙配位数：coordination number是指每个孔道所连通的喉道数。一般砂岩配位数介于21 5之间。14二、岩石孔隙结构v(4)孔隙迂曲(曲折)度：它是用以描述孔隙弯曲程度的一个参数。迂曲度为流体质点实际流经的路程长度l与岩石外观长度L之比值，迂曲度很难确定，一般取。15三、孔隙大小及分选性v孔隙大小及分选性孔隙大小的表示和评价孔隙大小及分选性是评价储层储孔、渗特性的重要信息，是微观渗流机理研究不可缺少的基础参数。孔隙大小和分布结构参数v孔隙分布特点：高度分散、高度非均质用统计学方法研究其分布特征。v表示：孔隙大小分布曲线孔隙大小累积分布曲线16三、孔隙大小及分选性峰越尖锐，孔隙大小越均匀 孔隙分布曲线用于定性表征岩石孔隙大小分布特征孔隙分布曲线用于定性表征岩石孔隙大小分布特征孔隙分布曲线用于定性表征岩石孔隙大小分布特征孔隙分布曲线用于定性表征岩石孔隙大小分布特征曲线越陡，孔隙大小越均匀17三、孔隙大小及分选性v孔隙的分选性评价分选系数Sp：用来描述孔喉大小分布均匀程度的参数，又称孔喉均匀度。式中：式中：式中：式中：f f f fi i =-log-log2 2 d d i i d d 孔喉直径孔喉直径孔喉直径孔喉直径 f f f f 的下标数字的下标数字的下标数字的下标数字累积分布曲线上对应的百分数累积分布曲线上对应的百分数累积分布曲线上对应的百分数累积分布曲线上对应的百分数分选系数分选系数分选系数分选系数S SP P越大，越大，越大，越大，表明孔喉的均匀程度越差，分选越不好。表明孔喉的均匀程度越差，分选越不好。表明孔喉的均匀程度越差，分选越不好。表明孔喉的均匀程度越差，分选越不好。18三、孔隙大小及分选性v孔隙的分选性评价歪度Skpskewnessskewnessskewnessskewness：指岩石孔喉偏大孔径为主或是偏小孔径为主的分布状况，又称偏态。Skp0时，表孔喉大小分布曲线对称，岩样中大孔、小孔数量时，表孔喉大小分布曲线对称，岩样中大孔、小孔数量相当；相当；Skp 0时，称为粗歪度，表岩样中大孔喉数量多于小孔喉数量；时，称为粗歪度，表岩样中大孔喉数量多于小孔喉数量；Skp 1111，孔隙分布均匀。若孔隙分布均匀。若孔隙分布均匀。若孔隙分布均匀。若孔隙大小分布曲线具有孔隙大小分布曲线具有孔隙大小分布曲线具有孔隙大小分布曲线具有尖峰，一般尖峰，一般尖峰，一般尖峰，一般K K K Kp p p p=1.5=1.5=1.5=1.53 3 3 3l lK Kp p 菱形菱形菱形菱形颗粒小，分选好，排列越不紧密，储层颗粒小，分选好，排列越不紧密，储层颗粒小，分选好，排列越不紧密，储层颗粒小，分选好，排列越不紧密，储层a a a a 越高越高越高越高2、颗粒排列方式及分选性29颗粒排列方式：埋深排列紧密a对孔隙的改造：温、压、地下水等a改变例如：胶结物形成a；溶蚀等作用a时代越老、埋藏越深的岩石的孔隙度越低流体及动态过程对岩石ff 影响较大。如：驱动压差减薄孔隙表面液膜ff；流体粘度增厚孔隙表面液膜ff。3、埋深对孔隙度的影响此外颗粒的圆球度、胶结物含量和裂缝发育程度和地此外颗粒的圆球度、胶结物含量和裂缝发育程度和地层压力的变化也将影响孔隙度的大小。层压力的变化也将影响孔隙度的大小。304、其他因素的影响v比面：比面增加流动孔隙度减小v生产压差：生产压差增加流动孔隙度增大v流体粘度：流体粘度增加流动孔隙度减小v润湿性：非润湿性岩石的流动孔隙度大于润湿岩石的流动孔隙度v成岩后生作用构造力作用：孔隙度增加溶蚀作用：孔隙度增加重结晶作用：孔隙度减小31七、岩石孔隙度的测定v定义：与外表体积Vb、孔隙体积Vp、颗粒体积Vs 三个参数有关 求出其中任意两个，则可算得。32七、岩石孔隙度的测定1.岩石总体积Vb的测定 （1）直接测量法 用千分卡尺直接测量小岩心直径d和长度L。特点：简单。适用对象：胶结好，不垮、不碎的岩心。方法：直接测量封蜡法矿场常用饱和煤油法水银法331.岩石总体积Vb的测定（2）封蜡法原理：利用阿基米德浮力原理进行测量。步骤：称岩样在空气中的重量：w1 称覆盖蜡衣岩样在空气中重：w2 称覆盖蜡衣岩样在水中重：w3 岩样Vb覆盖蜡衣的岩样V蜡衣V：式中：rw、rp水、石蜡密度，g/cm3适用对象：疏松、易垮、易碎的岩样。广泛，矿场最常用。341.岩石总体积Vb的测定（3）饱和煤油法原理：利用阿基米德浮力原理进行测量。步骤：将干岩样抽真空后饱和煤油，称重：饱和煤油岩样在空气中重：w1 饱和煤油岩样在煤油中重：w2 则岩样：式中：ro煤油密度，g/cm3适用对象：外表不规则，但不疏松、不垮、不碎的岩样。351.岩石总体积Vb的测定（4）水银法原理：将岩样放入汞中，通过排除汞的体积确定岩样总体积。特点：快速、准确，但对人体有害。适用对象：没有大的溶孔、溶洞的岩样。（汞是大分子液态金属，为非润湿流体。常温、压下，汞不能进入岩样孔隙中。）362.岩石孔隙体积Vp的测定v岩石岩石Vp是十分重要的储层参数，除计算孔隙度外，是十分重要的储层参数，除计算孔隙度外，在油藏工程研究及各种动态试验（流动试验，驱替在油藏工程研究及各种动态试验（流动试验，驱替试验，提高采收率微观机理研究试验等）中都要用试验，提高采收率微观机理研究试验等）中都要用到到Vp 参数。参数。v方法：气体孔隙度仪饱和煤油法流体加和法372.岩石孔隙体积Vp的测定（1）气体孔隙度仪器矿场上广泛采用矿场上广泛采用原理：据波义尔定律，通过测定孔隙中气体的体积来测定孔隙体积Vp。气体等温膨胀，从标准室进入装岩样的未知室。由波义尔定律：Vk pkp（VkV）则Vp：v特点：适用范围广（疏松、致密岩石均可）；结果准确可靠；可测定岩石Vp和Vs；测定的孔隙体积Vp岩石总孔隙体积。382.岩石孔隙体积Vp的测定（2）饱和煤油法原理：通过测孔隙中饱和的煤油Vo测Vp。步骤：称出干岩样在空气中重：w1 称出干岩样饱和煤油后在空气中重：w2 则岩样Vp：特点：简单；煤油易挥发易产生误差;测定的孔隙体积Vp岩石有效孔隙体积。392.岩石孔隙体积Vp的测定（3）流体加和法原理：由测定的流体体积间接求出岩石Vp。分别测出岩样中油、气、水的体积，则:特点：油气体积不易测准，误差大。403.岩石颗粒体积Vs的测定方法v氦气孔隙度仪法原理与气体孔隙度仪相同，也是利用Boyle定律 413.岩石颗粒体积Vs的测定方法v固体体积计法（固体比重计法）测定时，将岩样捣碎成颗粒放入底瓶，将立瓶倒置，在里面注入煤油，并使液面到达一定的刻度点，然后与底瓶连接起来装好，由立瓶上的刻度直接可读出颗粒的体积Vs 42岩石孔隙度测定的地质方法v地质方法薄片法 通过镜下观察，统计出孔隙所占面积以及薄片所占的面积，从而确定岩石的孔隙度 测井法 中子测井、声波测井、密度测井、微电极测井、微侧向测井等，这些测井方法都是根据实测的测井曲线查相应的孔隙度图板求得岩石孔隙度 4344