油层物理储油气岩石的物理性质.pptx

绪论岩石骨架孔隙(含有Gas、Oil、Water等)基质裂缝溶洞裂缝-孔隙裂缝-溶洞第1页/共103页第2页/共103页单重孔隙介质、单重裂缝介质 、单重溶洞介质 裂缝孔隙、裂缝溶洞和溶洞孔隙双重介质,甚至裂缝孔隙溶洞三重介质均质多孔介质与非均质多孔介质第3页/共103页我们最感兴趣的对象:油气必须研究油气居留于地下的空间:油气储层油气储层性质:岩石骨架、骨架孔隙中的流体 以及流体在 孔隙中的渗流机理三个部分 采用某些能用实验方法测量的宏观(即平均)几何参数来描述或反映 多孔骨架几何性质，如粒度组成、比面、孔隙度、饱和度、渗透 率、压缩性、热学性质、电学性质、放射性、声学特性以及敏感 矿物的敏感性。这些内容也是学好本课程中有关章节及其它课程所必备的基础知识 这种采用实验手段研究岩石整体宏观性质(而不是研究单个颗粒或孔 隙)的方法，也是油层物理学科研究方法的一大特点。本章着重讨论储层岩石骨架的各种性质骨架复杂，不能用表示其边界曲面的方程来确定第4页/共103页第一章、储层岩石的物理特性第一章、储层岩石的物理特性主要内容主要内容第一节第一节 储层岩石的骨架性质储层岩石的骨架性质第二节第二节 储层岩石的孔隙结构及孔隙性储层岩石的孔隙结构及孔隙性第三节第三节 储层岩石的流体的饱和度储层岩石的流体的饱和度第四节第四节 储层岩石的渗透率性储层岩石的渗透率性第五节第五节 储层岩石参数的平均值处理方法储层岩石参数的平均值处理方法第六节第六节 储层岩石的敏感性储层岩石的敏感性粒度组成、比面、孔隙度与压缩性、饱和度、渗透 率、敏感性热学性质电学性质、放射性、声学特性第5页/共103页Sect1Sect1 储层岩石的储层岩石的 骨架性质骨架性质 岩石的颗粒组成 岩石的比面 分散性岩石是颗粒经胶结物的胶结作用而形成的。岩石=颗粒+胶结物+孔隙岩石外表体积=骨架体积+孔隙体积一、岩石的粒度组成 1、粒度：岩石颗粒直径的大小，用“目”表示。目每英寸长度上的孔数。2、粒度组成（分布函数）：各大小不同的岩石 颗粒的重量百分比。(岩石的粒度组成可以决定岩石的许多物理性质)第6页/共103页 3、粒度组成的表示方法：列表法和作图法 3.1列表法：di d1 d2 dnWi W1 W2 Wn 组成累积组成第7页/共103页A 粒度组成分布曲线粒度组成分布曲线B 粒度组成累积分布曲线粒度组成累积分布曲线3.2作图法：作图法：粒度组成曲线可粒度组成曲线可定性定性表征岩石颗粒分布特征（表征岩石颗粒分布特征（非标准正态分布）第8页/共103页1234di(mm)log(di)1234C 粒度组成分布曲线粒度组成分布曲线对比分析对比分析问题：分布曲线形态反映出岩石问题：分布曲线形态反映出岩石粒度组成粒度组成？特点？特点第9页/共103页1234di(mm)log(di)1234l l尖峰越高，颗粒分布越均匀，比均匀，比均匀。l l尖峰越靠右，颗粒直径越大，、比、直径大。l l陡峭段越陡，颗粒分布越均匀，比均匀，比均匀。l l陡峭段越靠右，颗粒直径越大，、比、直径大。第10页/共103页4、粒度组成实验分析方法（筛析法、沉降法等）A、筛析法（sieve or screen analysis method)sieve or screen analysis method)筛选范围一般按 或 两个级差），适用于较粗颗粒。didi颗粒平均直径：原理装置第11页/共103页 B、沉降法(settling method)(settling method)：适用于粒径较细（400目），但用得少。颗粒浓度要求原理Stokes公式1%测量精度直径在50100um时有足够的精度第12页/共103页C、直接测量法 极大颗粒岩样（辅助）D、光学、电学、薄片及图象分析法（特殊岩样）数量少、颗粒小、固结岩样方法选择：依据颗粒大小和岩石致密程度。5、粒度参数（粒度组成特征的定量评价）l l平均粒径与粒径中值 l l不均匀系数 l l分选系数S l l标准偏差 评价颗粒分布的均匀程度第13页/共103页5.1、平均粒径：岩石颗粒直径的平均值，它表示岩石颗粒分布和集中趋势的参数。5.2、粒径中值：指粒径累积分布曲线上50%处对应的粒径，它表示岩石粒度分布趋势。第14页/共103页5.3、不均匀系数（）(heterogeneity coefficient)(heterogeneity coefficient)：累积分布曲线上某两个重量百分数所代表的颗粒直径的比值，常用d60/d10。颗粒的均匀程度颗粒的均匀程度;1颗粒组成越均匀；颗粒组成越均匀；4.5 分选差；定义与计算分选系数描述颗粒均匀性评价标准第16页/共103页5.5、标准方差(standard deviation)(standard deviation)：用标准方差 的大小来划分岩石分选性的等级标准方差描述颗粒均匀性评价标准 分选性越好分选性越好 =0同一粒径。同一粒径。定义与计算福克沃德公式第17页/共103页 S岩石比面，岩石比面，cm2cm3，1cm；A骨架的总表面积或孔隙总内表面积，或孔隙总内表面积，cm2；Vb岩石岩石外表体积外表体积（bulk volumebulk volume）cm3。Sect1Sect1 储层岩石的储层岩石的 骨架性质骨架性质 二、岩石的比面(specific surface or(specific surface or area)area)岩石的颗粒组成 岩石的比面 分散性1、比面的概念 单位体积岩石内，岩石骨架的总表面积；或单位体积的岩石内，总孔隙的内表面积。砂岩砂岩950cm2300 cm2300 cm2cmcm3几百几千第18页/共103页2.1、以岩石孔隙(pore)体积Vp为基准定义的比面Sp =+VbVsVp2、比面的其它定义 2.2、以岩石骨架(sand-grain)体积Vs为基准定义的比面Sp 第19页/共103页2.3、三种比面S、Ss、Sp之间的关系 定义：3、比面的实质 反映了单位外表体积岩石中所饱和的流体与岩石骨架接触面积的大小 反应了岩石骨架的分散程度。比面越大，骨架分散程度越大，颗粒也越细。S分散程度渗流阻力(Vp第21页/共103页 S（d相同，排列方式不同）正方形排列菱形排列 1=47.5%2=25.9%S1S2颗粒大小、形状、排列方式 第22页/共103页5.1、比面的实验测定（透过法，吸附法）5、岩石比面的因素确定（实验方法，估算方法）5.1.1透过法（根据流体对岩石的透过性来求比面。常用空气作测定流体）（1）测定理论：(Kozeny-Carmen方程和Darcy方程)直接法间接法高才尼卡尔曼程第23页/共103页Kozeny-Carmen方程（K 与与S 关系式关系式）式中：式中：k高采尼常数高采尼常数;孔隙度，孔隙度，f；K渗透率，渗透率，m2；S比面；比面；毛管迂曲度，毛管迂曲度，一般取1.41.4 。LrLi第24页/共103页Darcy方程式中：式中：p p0 0大气压；大气压；p p1 1、p p2 2分别为岩心进、出口端压力；分别为岩心进、出口端压力；A A为岩心截面积，为岩心截面积，cmcm2 2；L L为岩心长度，为岩心长度，cmcm；Q Q0 0通过岩心的空气量，相当于从马略特瓶中流出的水通过岩心的空气量，相当于从马略特瓶中流出的水量，量，cmcm3 3/s/s；室温下空气的粘度，室温下空气的粘度，mPa.smPa.s；H H为空气通过岩心稳定后的压差，厘米水柱。为空气通过岩心稳定后的压差，厘米水柱。第25页/共103页3）实验方法：基本理论）实验方法：基本理论高高卡方程卡方程和和达西定律达西定律第26页/共103页式中：式中：S岩石比面，岩石比面，cm2/cm3；孔隙度，孔隙度，f；A岩心截面积，岩心截面积，cm2；L岩心长度，岩心长度，cm；Q0通过岩心的空气流量，通过岩心的空气流量，cm3/s；H空气流量稳定后的压差，空气流量稳定后的压差，cm水柱；水柱；室温下空气粘度，室温下空气粘度，mPas。岩心岩心 已知，已知，A、L 可测；空气可测；空气 可查表可查表只要测出压差只要测出压差H 和空气流量和空气流量Q0，即可用上式算出，即可用上式算出S。核心理论公式第27页/共103页l马略特瓶l岩心夹持器l水压计l量筒5.1.1透过法（根据流体对岩石的透过性来求比面。常用空气作测定流体）（2）测定仪器流程第28页/共103页l打开开关打开开关5，通过漏斗向马略特，通过漏斗向马略特瓶中灌水，排出瓶内空气瓶中灌水，排出瓶内空气l当瓶内水面升到一定高度时，打当瓶内水面升到一定高度时，打开开关开开关7，并控制流出水量，并控制流出水量l当水压计压差稳定在某一高度当水压计压差稳定在某一高度H时，测定流出水流速时，测定流出水流速Qo。5.1.1透过法（根据流体对岩石的透过性来求比面。常用空气作测定流体）（2）测定方法问题：流出水流速Qo与通过岩心的空 气流量有何关系？第29页/共103页5.1.2吸附法 （通过测定吸附在岩石表面单层分子的吸附量间接测算岩石S 的方法）测定流体：常用氮、氪、氙等惰性气体。测定原理：低温物理吸附原理。5.1.3透过法和吸附法比较第30页/共103页5.2、比面的估算5、岩石比面的因素确定（实验方法，估算方法）5.1.1用岩石的孔隙度和渗透率估算 基本原理：(Kozeny-Carmen方程)=1=1.4第31页/共103页5.2、比面的估算5、岩石比面的因素确定（实验方法，估算方法）5.1.1由岩石的粒度组成资料估算（适用于岩石胶结疏松，颗粒磨圆度较高，且不含或少含粘土颗粒的岩石比面估算）基本思路：第32页/共103页d1G1%d2G2%dnGn%已知岩石由n种不同颗 粒直径的砂岩组成 1）直径为di的颗粒岩的体积为：2)直径为di的颗粒岩的表面积为：3)设孔隙度设孔隙度(=Vp/Vb)，则单位外表体积岩石中颗粒体积为：，则单位外表体积岩石中颗粒体积为：4)单位外表体积岩石中颗粒数量为：单位外表体积岩石中颗粒数量为：第33页/共103页5)单位外表体积岩石中颗粒总表面积为：单位外表体积岩石中颗粒总表面积为：6)若岩石中直径为若岩石中直径为di的颗粒重量含量为的颗粒重量含量为Gi%，则，则di的总表面积为：的总表面积为：7)单位体积岩石所有的颗粒总表面积单位体积岩石所有的颗粒总表面积S为：为：(理想公式理想公式)(实际公式实际公式)(颗粒形状校正系数C=1.21.4)第34页/共103页 S岩石比面，岩石比面，cm2cm3，1cm；A骨架的总表面积或孔隙总内表面积，或孔隙总内表面积，cm2；Vb岩石岩石外表体积外表体积（bulk volumebulk volume）cm3。Sect1Sect1 储层岩石的储层岩石的 骨架性质骨架性质 三、岩石的碳酸盐含量 岩石的颗粒组成 岩石的比面 分散性1、比面的概念 单位体积岩石内，岩石骨架的总表面积；或单位体积的岩石内，总孔隙的内表面积。砂岩砂岩950cm2300 cm2300 cm2cmcm3几百几千第35页/共103页 油油层层岩岩石石的的碳碳酸酸盐盐含含量量:是是指指岩岩石石中中的的碳碳酸酸岩岩、钠钠盐盐（NaNa2 2COCO3 3）、钾钾 盐盐（K K2 2COCO3 3）、石石 灰灰 岩岩（CaCOCaCO3 3）、白白 云云 岩岩（CaCOCaCO3 3MgCOMgCO3 3）和菱铁矿（）和菱铁矿（FeCOFeCO3 3）等的总含量。）等的总含量。碳碳酸酸盐盐在在油油层层岩岩石石中中的的含含量量变变化化很很大大。例例如如，碳碳酸酸盐盐岩岩储储层层就就是是全全由由碳碳酸酸盐盐类类所所组组成成。亦亦有有可可能能完完全全不不含含碳碳酸酸盐盐类类，或或者含量很小的情况，如象石英砂岩。者含量很小的情况，如象石英砂岩。研究油藏岩石中的碳酸盐含量，对于油层的增产措施（例研究油藏岩石中的碳酸盐含量，对于油层的增产措施（例如，酸处理），有着十分重要的作用。碳酸盐含量作为研究油如，酸处理），有着十分重要的作用。碳酸盐含量作为研究油层的对比标志，也具有相当重要的意义。层的对比标志，也具有相当重要的意义。Sect1Sect1 储层岩石的储层岩石的 骨架性质骨架性质 三、岩石的碳酸盐含量 岩石的颗粒组成 岩石的比面 分散性第36页/共103页 测量岩石中的碳酸盐含量的方法 主要是使所含的各种碳酸盐起化学分解，然后计量分解时所放出的二氧化碳气体。在测量碳酸盐含量时，一般计算均折算为CaCO3。测定碳酸盐含量，主要在实验室进行。岩石的碳酸盐含量，可根据求出的CO2的体积，按下式求出 式中:C岩石中CaCO3的含量，%；V所求出的CO2的体积，3；G在实验温度及大气压下，1 13 3的的COCO2 2的重量，毫克的重量，毫克；G岩样重量，克。小测验:请论证公式的正确性!第37页/共103页孔隙性是决定油气孔隙性是决定油气藏规模和开采价值藏规模和开采价值的重要储层特性。的重要储层特性。Sect2Sect2 储层岩石的储层岩石的 孔隙结构孔隙结构 及及 孔隙性孔隙性 孔隙类型、孔隙结构是决定孔隙类型、孔隙结构是决定储层性能的根本因素和影响储层性能的根本因素和影响油气井产能的重要因素。油气井产能的重要因素。本节内容储层岩石的孔隙结构岩石孔隙度概念影响孔隙度大小的因素孔隙度测定方法孔隙度与表征性体积单元储层岩石的压缩性本节目的及重点、难点 明确孔隙结构及孔隙分类方法掌握孔隙度、岩石压缩系数和地层综合弹性系数定义，明确孔隙度影响因素,掌握孔隙度的各种测定方法，了解孔隙度表征体积单元含义第38页/共103页一、储层岩石的 孔隙 结构=+VbVsVp岩石外表体积=骨架体积+孔隙体积岩石中未被固体物质充填的空隙空间岩石的孔隙类型、孔隙大小和分布、形态及连通关系、以及孔隙表面粗糙度等因素的综合孔隙 结构铸摸图第39页/共103页1、储层岩石的孔隙类型及组合关系 (1)孔隙类型孔隙类型l l按按成因成因，孔隙可分为，孔隙可分为三类三类 w w粒间孔：粒间孔：碎屑颗粒间的孔隙碎屑颗粒间的孔隙 (原生孔隙原生孔隙)w w溶蚀孔：溶蚀孔：粒间溶孔、粒内溶孔粒间溶孔、粒内溶孔(次生次生)w w裂缝：裂缝：成岩改造或构造形变成岩改造或构造形变 形成的缝隙形成的缝隙(次生次生)。l l按按形态形态归为孔隙和裂缝归为孔隙和裂缝两类两类第40页/共103页砂岩储集岩的孔隙类型示意图碳酸盐岩的孔隙分类命名（据Choquette;p.p.w.&pray,L.C.,1970Choquette;p.p.w.&pray,L.C.,1970）第41页/共103页砂岩储集岩的孔隙和喉道1-连通孔隙；2-喉道；3-死胡同孔隙；4-微毛细管束缚孔隙；5-颗粒；6-孤立的孔隙碳酸盐岩的储集空间1-基质孔隙；2-喉道；3-裂缝；4-洞穴；5-基质第42页/共103页1、储层岩石的孔隙类型及组合关系（2 2）孔隙组合关系）孔隙组合关系孔隙类型复杂孔隙类型复杂孔隙尺度差异大孔隙尺度差异大单重孔隙介质单重孔隙介质、单重裂缝介质、单重裂缝介质 、单重溶洞介质、单重溶洞介质 裂缝孔隙、裂缝溶洞和溶洞孔隙双重介质裂缝孔隙、裂缝溶洞和溶洞孔隙双重介质裂缝孔隙溶洞三重介质裂缝孔隙溶洞三重介质孔隙组合复杂多样孔隙组合复杂多样孔隙结构非均质性极强可分为：第43页/共103页1、储层岩石的孔隙类型及组合关系（3 3）孔隙分类）孔隙分类按大小分为第44页/共103页按连通状况分连通孔隙连通孔隙孤立孔隙孤立孔隙死孔隙死孔隙按储渗性能分有效孔隙：参与渗流的连通孔隙有效孔隙：参与渗流的连通孔隙无效孔隙：不参与渗流的孔隙无效孔隙：不参与渗流的孔隙只有相互连通的只有相互连通的“超毛细管孔隙超毛细管孔隙”和和“毛细管孔隙毛细管孔隙”才是有效的油气储渗空间；才是有效的油气储渗空间；“微毛细管孔隙微毛细管孔隙”及及“死孔隙死孔隙”是无意义的孔隙空间是无意义的孔隙空间1、储层岩石的孔隙类型及组合关系（3 3）孔隙分类）孔隙分类第45页/共103页(2)(2)孔隙配位数：孔隙配位数：每个孔隙所连通的喉道数 （一般砂岩的配位数在215之间）2、孔隙结构参数（薄片、铸体及图象分析）（1 1）孔喉比：）孔喉比：孔隙直径与喉道直径的比值第46页/共103页2、孔隙结构参数（薄片、铸体及图象分析）（3 3）孔隙迂曲度）孔隙迂曲度：流体质点在岩石中实际流经的路程长度L r 与岩石的外观长度Li之比 LrLi迂曲度迂曲度可定量描述可定量描述孔隙孔隙的的弯曲程度弯曲程度。但。但无法测无法测定，一般在定，一般在1.21.22.5 2.5 范围中取值，常取范围中取值，常取1.41.4。第47页/共103页3、孔隙大小及分选性（孔隙大小的表示和评价）(1)(1)孔隙大小和分布孔隙大小和分布孔隙分布特点孔隙分布特点l半渗透隔板法半渗透隔板法l压汞法压汞法l离心法离心法l高度分散高度分散l高度非均质高度非均质 l统计学方法统计学方法研究方法研究方法描述方法描述方法l孔隙大小分布曲线孔隙大小分布曲线l孔隙大小累积分布孔隙大小累积分布曲线曲线实验测试方法实验测试方法第48页/共103页孔隙分布曲线可孔隙分布曲线可定量定量表征岩石孔隙大小表征岩石孔隙大小分布特征分布特征峰越高，孔隙大小越均匀峰越高，孔隙大小越均匀曲线越陡，孔隙大小越均匀曲线越陡，孔隙大小越均匀第49页/共103页3、孔隙大小及分选性（孔隙大小的表示和评价）(2)(2)孔隙大小分选性评价孔隙大小分选性评价l分选系数Sp(sorted coefficient)(sorted coefficient)l歪度Skp(skewness)l峰态Kp：(kurtosis)）分选系数Sp：描述孔隙分布的均匀程度 Sp 均匀度 第50页/共103页3、孔隙大小及分选性（孔隙大小的表示和评价）歪度（或偏态）：描述孔隙大小分布偏于粗孔径还是细孔径SASASB以峰值为标准，考察细毛管与粗毛管的体积之比当SASB,粗歪度;当SASB,细歪度.评价标准第51页/共103页3、孔隙大小及分选性（孔隙大小的表示和评价）峰态Kp：描述孔隙分布曲线的陡峭程度，反映岩石中最常出 现的孔喉大小的集中程度.l正态分布正态分布,Kp=1l尖峰分布尖峰分布,Kp1,一般一般Kp=1.53l双峰甚至多峰双峰甚至多峰分布分布，Kp长石(其它条件相同，液膜厚度 H石英菱形颗粒分选好，排列越不紧密，颗粒分选好，排列越不紧密，a a 越高越高第61页/共103页内因内因三、影响岩石孔隙度大小的因素 影响因素外因外因(温度,压力条件或埋深对孔隙度的影响)l l颗粒排列方式：埋深颗粒排列方式：埋深排列紧密排列紧密al l对孔隙的改造：温、压、地下水等对孔隙的改造：温、压、地下水等a改变改变 例如，胶结物形成例如，胶结物形成a；溶蚀等作用；溶蚀等作用a 时代越老、埋藏越深的岩石的孔隙度越低时代越老、埋藏越深的岩石的孔隙度越低流体及动态过程对岩石流体及动态过程对岩石ff 影响较大。影响较大。如：如：w w驱动压差驱动压差减薄孔隙表面液膜减薄孔隙表面液膜ff w w流体粘度流体粘度增厚孔隙表面液膜增厚孔隙表面液膜ff 第62页/共103页孔隙度随深度变化的关系围限压力下测定孔隙度的示意图孔隙度随围限压力 增大而减小的曲线孔隙度保留率第63页/共103页四、岩石孔隙度的测定方法 1、常规岩心分析法求出求出Vb、Vp、Vs 三个参数中任意两个，则可得三个参数中任意两个，则可得(1)(1)岩石外表体积Vb的测定 l l直接测量直接测量 l l封蜡法封蜡法矿场常用矿场常用 l l饱和煤油法饱和煤油法 l l水银法水银法第64页/共103页四、岩石孔隙度的测定方法 1、常规岩心分析法(1)(1)岩石外表体积Vb的测定 l l直接测量直接测量 用千分卡尺直接测量小岩心用千分卡尺直接测量小岩心的直径d和长度L特点：简单适用对象：胶结好，钻切过程中不垮、不碎的岩心第65页/共103页四、岩石孔隙度的测定方法 1、常规岩心分析法(1)(1)岩石外表体积Vb的测定（直接测量）l l 封蜡法封蜡法原理：利用Archimedes浮力原理进行测量步骤：称岩样在空气中的质量：w1 称覆盖蜡衣岩样在空气中的质量：w2 称覆盖蜡衣岩样在水中的质量：w3 岩样Vb覆盖蜡衣的岩样V蜡衣V：特点：适用广泛，矿场最常用适用对象：疏松、易垮、易碎的岩样第66页/共103页四、岩石孔隙度的测定方法 1、常规岩心分析法(1)(1)岩石外表体积Vb的测定（直接测量、封蜡法）l l饱和煤油法原理：利用Archimedes浮力原理进行测量步骤：将干岩样抽真空后饱和煤油，称重：步骤：将干岩样抽真空后饱和煤油，称重：l l饱和煤油的岩样在空气中质量：饱和煤油的岩样在空气中质量：w1 l l饱和煤油岩样在煤油中质量：饱和煤油岩样在煤油中质量：w2 岩样岩样Vb适用对象：外表不规则，但不疏松、不垮、不碎的岩样第67页/共103页1、常规岩心分析法(1)(1)岩石外表体积Vb的测定（直接测量、封蜡法、饱和煤油法）l l水银法 原理：将岩样放入汞中，通过排出汞的体积确定岩样总体积将岩样放入汞中，通过排出汞的体积确定岩样总体积 （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）特点：快速、准确，但对人体有害，岩心不能再利用适用对象：外表不规则，无大溶孔、溶洞的岩样水银体积泵装置示意图第68页/共103页四、岩石孔隙度的测定方法 1、常规岩心分析法(2)(2)岩石孔隙体积Vp的测定 l l气体孔隙度仪气体孔隙度仪 l l饱和煤油法饱和煤油法 l l流体加和法流体加和法第69页/共103页气体孔隙度仪（矿场上广泛采用的测定方法）矿场上广泛采用的测定方法）l l装置：装置：l l原理：据原理：据BoyleBoyle定律，通过测孔隙中气体的体积测定定律，通过测孔隙中气体的体积测定Vp （使标准室气体进入装岩样的未知室等温膨胀）使标准室气体进入装岩样的未知室等温膨胀）由由BoyleBoyle定律：定律：特点：特点：l l适用范围广（疏松、致密岩石均可）适用范围广（疏松、致密岩石均可）l l结果准确可靠；可测定岩石结果准确可靠；可测定岩石Vp 和和Vs波义耳定律孔隙率计：确定孔隙体积第70页/共103页原理：通过测孔隙中饱和的煤油原理：通过测孔隙中饱和的煤油Vo测测Vp步骤：称出干岩样空气中重：步骤：称出干岩样空气中重：w1 称出干岩样饱和煤油（抽空）后在空气中重：称出干岩样饱和煤油（抽空）后在空气中重：w2 则岩样：则岩样：特点：简单；煤油易挥发产生误差饱和煤油法（实验室岩心流动实验广泛采用的测定方法）实验室岩心流动实验广泛采用的测定方法）饱和流体的装置第71页/共103页原理：通过测孔隙中饱和的煤油原理：通过测孔隙中饱和的煤油Vo测测Vp步骤：称出干岩样空气中重：步骤：称出干岩样空气中重：w1 称出干岩样饱和煤油（抽空）后在空气中重：称出干岩样饱和煤油（抽空）后在空气中重：w2 则岩样：则岩样：特点：简单；煤油易挥发产生误差流体加和法（实验室测定岩心中流体饱和度时的方法）实验室测定岩心中流体饱和度时的方法）第72页/共103页原理：由测定的各种流体原理：由测定的各种流体V 求岩石求岩石Vp 分别测出岩样中油、气、水的体积分别测出岩样中油、气、水的体积 V0、Vg、Vw后，则则Vp：特点：油气体积不易测准，误差大流体加和法（实验室测定岩心中流体饱和度时的方法）实验室测定岩心中流体饱和度时的方法）第73页/共103页四、岩石孔隙度的测定方法 1、常规岩心分析法(3)(3)岩石颗粒体积Vs测定方法(氦气孔隙度仪法、固体比重计法氦气孔隙度仪法、固体比重计法)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 装置:与气体孔隙度仪相同。波义耳定律孔隙率计：确定孔隙体积第74页/共103页固体体积计法（固体比重计法）原理：仪器的原理：仪器的V VA AV VB B。方法：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。VAVB第75页/共103页固体体积计法（固体比重计法）各种岩类的颗粒密度数据表 第76页/共103页四、岩石孔隙度的测定方法 2、地质方法（薄片法、测井法（薄片法、测井法 ）(1)(1)岩石薄片法 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孔隙面积孔隙面积骨架面积骨架面积第77页/共103页四、岩石孔隙度的测定方法 2、地质方法（薄片法、测井法（薄片法、测井法 ）(1)(1)测井法 用伽玛用伽玛伽玛测井确定孔隙度伽玛测井确定孔隙度用中子测井确定孔隙度用中子测井确定孔隙度 用声波测井测定孔隙度用声波测井测定孔隙度解释模型第78页/共103页中子计数与孔隙度的关系曲线传播时间和孔隙度的关系第79页/共103页五、孔隙度与表征体积单元u表征体积单元：表征体积单元：岩石参数岩石参数K、随着测定随着测定岩心岩心Vi 的变化而变化，的变化而变化，当当K、趋于稳定时的最趋于稳定时的最小小Vi 则称为表征体积单则称为表征体积单元，用元，用V0 表示表示u表征体积单元含义：表征体积单元含义：能代表油藏岩石物性参数的最小岩样体积能代表油藏岩石物性参数的最小岩样体积u岩石岩石K、等物性参数测定：等物性参数测定：l一般砂岩用小岩心测定一般砂岩用小岩心测定 l缝、洞发育的岩石用全直径岩心测定缝、洞发育的岩石用全直径岩心测定第80页/共103页六、储层岩石的压缩性 1、油藏开发过程中的受力变化油藏开发过程中的受力变化 uu油气层储层骨架孔隙中流体油气层储层骨架孔隙中流体 内压内压（孔隙、流体、地层压力孔隙、流体、地层压力)外压外压上覆岩石静压与水平方向围压上覆岩石静压与水平方向围压第81页/共103页1、油藏开发过程中的受力变化油藏开发过程中的受力变化 uu开发中，油藏内压力不平衡：开发中，油藏内压力不平衡：流体采出流体采出p 地层地层地层中骨架地层中骨架p 内外内外 颗粒受挤压排列更紧密颗粒受挤压排列更紧密 孔隙缩小（孔隙缩小（）地层流体排出地层流体排出 孔隙中流体膨胀孔隙中流体膨胀地层流体排出地层流体排出u u 开发中的能量变化：开发中的能量变化：岩石和流体弹性能量释放是油藏初期开发的重要驱动能量岩石和流体弹性能量释放是油藏初期开发的重要驱动能量第82页/共103页2、岩石的压缩系数Cf(compressibility)岩石岩石Cf 定义或物理意义定义或物理意义：当储层压力当储层压力下降单位压力下降单位压力时，单位体积的岩石中时，单位体积的岩石中孔孔隙体积的减少量隙体积的减少量 或岩石孔隙体积变化率。岩石孔隙体积变化率。美国定义岩石压缩系数一般在岩石压缩系数一般在1 1210210-6-61/MPa 1/MPa C Cf f描述岩石的压缩性，也反映其形变具有的驱油能力描述岩石的压缩性，也反映其形变具有的驱油能力VpVb Cf Cp 或或第83页/共103页3、地层弹性驱油量地层弹性驱油量 地层弹性驱油量油层单位压降时驱出的油总量地层弹性驱油量油层单位压降时驱出的油总量 岩石压缩的弹性驱油量岩石压缩的弹性驱油量 流体膨胀的弹性驱油量流体膨胀的弹性驱油量 即：即：VoVofVoL(1)(1)岩石压缩的弹性驱油量岩石压缩的弹性驱油量 岩石驱油量岩石形变引起的岩石驱油量岩石形变引起的Vp 减小值，即：减小值，即：第84页/共103页(2)(2)流体膨胀的弹性驱油量流体膨胀的弹性驱油量 流体压缩流体压缩(CL)系数定义或物理意义：系数定义或物理意义：在某恒定温度下,当单相流体承受压力改变单位值时，单位体积流体的体积改变量 或体积变化率。则：(3)(3)地层弹性驱油量地层弹性驱油量(压力下降压力下降 P P时时)地层的综合弹性压缩系数第85页/共103页4、地层综合弹性压缩系数地层综合弹性压缩系数C*地层地层C*：当地层压力每降低单位压力时，单位体积：当地层压力每降低单位压力时，单位体积岩石中孔隙及孔隙中流体的总体积的变化岩石中孔隙及孔隙中流体的总体积的变化值。值。单相油气水三相问题：油气、油水或油气水两相综合弹性压缩系数？C*反映了岩石和流体弹性驱油的综合效应第86页/共103页5、压缩系数的应用压缩系数的应用 uu用岩石用岩石Cp校正实验室测定的孔隙度校正实验室测定的孔隙度0：地层孔隙度：地层孔隙度：在计算储量，应采用地层压力下的孔隙度值，否则储量偏大 uu计算油藏弹性驱油量（地层压力从原始地层压力计算油藏弹性驱油量（地层压力从原始地层压力pipi下降下降至至 原油泡点压力原油泡点压力pbpb时可采出的流体时可采出的流体量）量）饱和压力原始地层压力含油储层体积孔隙度随围限压力 增大而减小的曲线孔隙度保留率第87页/共103页5、压缩系数的应用压缩系数的应用 u u 研究岩石、流体弹性能研究岩石、流体弹性能 流体压缩性岩石压缩性(约2 2 个数量级)储层流体体积储层骨架体积(约为10102525)流体的C CL L与岩石C Cf f 数量级基本相同，即地层流体弹性驱油能力与岩石弹性驱油能力的数量级相当，但溶气原油要高一个数量级。级。Co(Co(脱气原油脱气原油)4 4710710-4-41/MPa1/MPaCo(Co(地层原油地层原油)70701401014010-4-41/MPa1/MPaCwCw3.73.7510510-4-41/MPa1/MPaCf1 1210210-6-61/MPa1/MPa第88页/共103页Sect1Sect1 储层岩石的流体饱和度储层岩石的流体饱和度 Vp中有油、气、水:第89页/共103页Sect1Sect1 储层岩石的流体饱和度储层岩石的流体饱和度 本节内容储层流体饱和度的概念几个重要的流体饱和度流体饱和度的实验室测定第90页/共103页Sect1Sect1 储层岩石的流体饱和度储层岩石的流体饱和度 1、流体饱和度流体饱和度Si 概念概念 (saturation)定义：储层岩石孔隙体积中某种流体所占的体积百分数，即：式中：式中：i某种流体（如油，气，水）某种流体（如油，气，水）Vi 孔隙中流体孔隙中流体i i的体积（地下体积）的体积（地下体积）Vp岩石孔隙体积；岩石孔隙体积；Vb岩石体积岩石体积一、储层流体饱和度的概念第91页/共103页2、各相流体饱和度各相流体饱和度uu孔隙中每种流体称为一相，则储层流体孔隙中每种流体称为一相，则储层流体Si：l l含油饱和度：含油饱和度：l l含水饱和度：含水饱和度：Vo含油体积含油体积l l含气饱和度：含气饱和度：Vg含气体积含气体积Vw含水体积含水体积第92页/共103页不同油气藏、不同含油气区，不同油气藏、不同含油气区，Si i1 1 的具体关系式不同的具体关系式不同 -气藏气藏(气区气区)：SgSw1 -油藏油藏(油区油区)：SoSw1 -油气藏（三相共存区）：油气藏（三相共存区）：SoSgSw1各相流体饱和度间的关系：Si i100 或 Si 1，i io、w、g第93页/共103页1.原始流体饱和度原始流体饱和度 概念概念(initial fluid saturation)(initial fluid saturation)是指：油气藏处于原始状况下的流体饱和度是指：油气藏处于原始状况下的流体饱和度 l l原始含油饱和度：原始含油饱和度：SoiVoiVp l l原始含水饱和度：原始含水饱和度：SwiVwiVp l l原始含气饱和度：原始含气饱和度：SgiVgiVp原始饱和度是储量计算及开发方案设计的重要参数原始饱和度是储量计算及开发方案设计的重要参数原始油、气饱和度不易准确测定，常用原始油、气饱和度不易准确测定，常用 Swi 计算计算：l l纯油区：纯油区：Soi1-Swi l l纯气区：纯气区：Sgi1-Swi l l油气水三相共存区：油气水三相共存区：Sgi1-Soi-Swi原始含水饱和度二、几个重要的流体饱和度第94页/共103页影响原始含水饱和度和含油饱和度的因素 静态因素静态因素(储层、油气性质储层、油气性质)、动态因素、动态因素(成藏动力成藏动力)一般规律：Swi Soi；l l储层孔隙结构越好 l l渗透率垂向非均质性增强 l l岩石表面润湿性：水湿Swi油湿Swi 油湿Soi 水湿Soi l l油气性质（o o）l lp形成 砂岩储层砂岩储层Swi范围：范围：15-5015-50左右；左右；具体油藏具体确定。具体油藏具体确定。第95页/共103页2、目前含油、气、水饱和度(So、Sg、Sw）在油气田开发不同时期所测得的油、气、水饱和度含水饱和度分布函数 水水油油供供给给边边缘缘pe排排液液道道pw原始含油边缘原始含油边缘水水油油+水水水水油油+水水水水油油+水水水水油油+水水水水油油+水水目前含油边缘目前含油边缘第96页/共103页3、残余油饱和度残余油饱和度(residual oil saturation)(residual oil saturation)Sor 残余油S Soror：以某一开发方式开发油气田结束时，还残余（剩余）在孔隙中的油所占据的体积百分数油藏水驱剩余油水波及区的残余油（微观孔道中）水未波及区的剩余油（宏观油区、油层）微观孔隙中的第97页/共103页三、饱和度的测定方法常用方法：常压干馏法(retort method)(retort method)溶剂抽提法(extraction with a solvent)(extraction with a solvent)色谱法(chromatography)(chromatography)实验理论依据：求得Vi i 和Vp p，可算出流体Si i第98页/共103页1 1、常压干馏法（又称干馏法、蒸发法、热解法）原理特点装置油水蒸发油水蒸发冷凝冷凝 加热蒸出岩心加热蒸出岩心中的流体，直接中的流体，直接测量流体体积，测量流体体积，Vi 和和Vp=Vo+Vw计算计算So、Swl简单。但存在简单。但存在Vo 测定误测定误差（可差（可30）干馏过程中蒸发损干馏过程中蒸发损失、结焦及裂解失、结焦及裂解l存在水存在水Vw 测定误差测定误差温度上升过高易导致岩温度上升过高易导致岩石结晶水被干馏出石结晶水被干馏出第99页/共103页原理2 2、溶剂抽提法（又称蒸馏抽提法）装置装置l l将岩样置于有机溶剂中加将岩样置于有机溶剂中加热抽提热抽提l l收集、测量岩样中蒸发出收集、测量岩样中蒸发出的水的水Vwl l由水的由水的Vw 计算油计算油Vo：Vo(w1w2Vww)o w1抽提前岩样总重量；抽提前岩样总重量；w2干岩样重干岩样重 通过水蒸发冷凝测定岩心中含水量，用差减法间接计算含油体积及油、气饱和度步骤第100页/共103页各相流体饱和度计算各相流体饱和度计算 特点特点 Sw（VwVp）100So（VoVp）100Sg100SoSwl l简单，易操作l l能精确测定岩样的含水 量，求得的流体S Si i准确度 高，特别适于束缚水S Swiwi 的测定l l测定后，岩样清洗干净，可用作其它研究第101页/共103页3 3、色谱法 原理：利用水、乙醇百分之百互溶，将岩样中的水溶解于乙醇中，然后用色谱仪分析溶解有水的乙醇，从而测出岩样中的含水量，用差减法用差减法间接计算含油体积间接计算含油体积第102页/共103页感谢您的观看！第103页/共103页