巖石孔隙度類型

1、巖石孔隙度類型、表征參數(shù)及研究方法報告人：李 正同組者：王聯(lián)果 孫 壘 劉 娟 沈鴻強 武鑫彪 魏麗萍 1 孔隙結(jié)構(gòu)含義 孔隙、喉道結(jié)構(gòu)類型 孔隙結(jié)構(gòu)表征參數(shù) 孔隙結(jié)構(gòu)研究方法2 孔隙結(jié)構(gòu)含義巖石中未被礦物顆粒、膠結(jié)物或其它固體物質(zhì)填集的空間稱為巖石的孔隙空間。巖石孔隙空間，最主要的構(gòu)成是孔隙和喉道。巖石顆粒包圍著的較大空間稱為孔隙，而僅僅在兩個顆粒間連通的狹窄部分稱為喉道。儲集層巖石中孔隙與喉道分布示意圖3孔隙分為連通孔隙、死胡同孔隙、微毛細管束縛孔隙和孤立的孔隙四種，其中連通孔隙是有效的。砂巖儲集巖的孔隙和喉道1-連通孔隙；2-喉道；3-死胡同孔隙；4-微毛細管束縛孔隙；5-顆粒；6-孤立

2、的孔隙4巖石的孔隙結(jié)構(gòu)包括巖石孔隙的大小、形狀、孔間連通情況、孔隙類型、孔壁粗糙程度等全部孔隙特征和它的構(gòu)成方式。碳酸鹽儲集巖中，孔隙結(jié)構(gòu)是指巖石所具有的孔、洞、縫的大小、形狀和相互連通關系。參考文獻5原生孔隙類型6 砂巖儲集巖的孔隙類型按碎屑巖孔隙的產(chǎn)狀，可將其分為兩大類，即狹義的孔隙和裂縫。進一步分為四小類：粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙（溶蝕孔隙）、填隙物內(nèi)孔隙和裂縫。前三種類型與巖石結(jié)構(gòu)有關，裂隙則可與其它任何孔隙共生。按成因?qū)⑵浞譃樵紫逗痛紊紫秲纱箢?，然后按產(chǎn)狀和幾何形狀進一部分類。7砂巖儲集巖的孔隙類型示意圖8（1）粒間孔隙砂巖為顆粒支撐或雜基支撐，含少量膠結(jié)物，在顆粒問的孔隙稱為粒間孔

3、隙。以粒間孔隙為主的砂巖儲集巖，其孔隙大、喉道粗、連通性較好。無論從儲集能力或滲濾能力的觀點來看，最好的砂巖儲集巖是以粒問孔隙為主的。粒間孔隙為顆粒之間的孔隙，包括原生粒間孔隙、粒間溶孔、鑄?？缀统？椎取Ｔｉg孔隙：指在沉淀時期形成的顆粒之間的孔隙。粒間溶孔：指顆粒之間的溶蝕再生孔隙，主要是顆粒邊緣以及粒間膠結(jié)物和雜基大部溶解所形成的分布于顆粒之間的孔隙。鑄?？祝褐割w粒，碎屑，或膠結(jié)物等被完全溶解而形成的孔隙，其外形與原組分外形特征相同。（碎屑是指陸源區(qū)的母巖經(jīng)過物理風化作用或機械破碎所形成的碎屑物質(zhì)）。超?？祝褐缚讖匠^相鄰顆粒直徑的溶孔。在超?？追秶鷥?nèi)，顆粒，膠結(jié)物均被溶解，一般是在原

4、生粒間孔隙的基礎上形成的，其次生部分多于原生部分。9（2）雜基內(nèi)的微孔隙填隙物內(nèi)孔隙包括雜基內(nèi)微孔隙、膠結(jié)物內(nèi)溶孔等。雜基內(nèi)微孔隙為粘土雜基和碳酸鹽泥中存在的微孔隙。這類孔隙的成因有兩類：其一為沉積雜基內(nèi)的原始微孔隙；其二為雜基遭受部分溶解作用形成的溶孔。膠結(jié)物內(nèi)溶孔及晶間孔為膠結(jié)物內(nèi)發(fā)生溶解作用形成的溶孔及膠結(jié)物晶體之間的殘留孔隙。西參2井，3925.05m，N1s，含泥極細砂細砂巖微裂縫較發(fā)育，紅色鑄體。10（3）裂縫 裂縫包括沉積成因的層面縫以及成巖和構(gòu)造作用形成的裂縫。由于構(gòu)造力作用而形成的微裂縫有時可以十分發(fā)育。微裂縫呈細小片狀，縫面彎曲，繞過顆粒邊界，其排列方向受構(gòu)造力控制。在砂巖

5、儲集巖中，裂縫寬度一般為幾微米到幾十微米。11（4）溶蝕孔隙溶蝕孔隙是由碳酸鹽、長石、硫酸鹽或其它可溶組分溶解而形成的?？扇芙M分可以是碎屑顆粒、白生礦物膠結(jié)物或者交代礦物。12溶蝕孔隙又可以分成以下幾種類型1）溶孔不受顆粒邊界限制，邊緣呈港灣狀，形狀不規(guī)則。2）顆粒內(nèi)溶孔和膠結(jié)物內(nèi)溶孔早期易溶礦物交代顆粒后被溶解形成粒內(nèi)溶孔。如早期碳酸鹽局部交代了長石，后來碳酸鹽被溶解，致使長石具晶內(nèi)溶孔或呈蜂離狀。3）鑄模孔包括顆粒的鑄?？缀土ｉg易溶膠結(jié)物的鑄模孔。由于溶蝕孔隙往往是在原生粒間孔隙或其它孔隙的基礎上發(fā)展起來的，故實際上不好區(qū)分。尤其是當原生粒間孔隙和次生溶蝕孔隙同時存在時，更是如此。僅具溶蝕

6、孔隙的砂巖的儲集性變化很大，可以從差到很好。13 碳酸鹽巖儲集巖的孔隙類型碳酸鹽巖的孔隙分類命名（據(jù)Choquette; p.p.w.& pray， L.C.， 1970）14 (1)粒間孔隙碳酸鹽巖的粒間孔隙是指碳酸巖顆粒之間的孔隙。包括：原生粒間孔隙:在顆粒含量高，顆粒呈支撐狀時粒間未被灰泥和膠結(jié)物填充的部分?；夷啵址Q灰泥基質(zhì)，是碳酸鹽巖基本組成成分之一。粒間溶孔：由于顆粒之間的灰泥或膠結(jié)物受溶解和顆粒邊緣被選擇性溶解所形成的孔隙。粒間粒內(nèi)溶孔：鮞粒、腹足類生物堆積成骨架巖下第三系沙河街組，河北省西2井潛山西14井15 (2)粒內(nèi)孔隙碳酸鹽巖的粒內(nèi)孔隙指碳酸鹽巖顆粒內(nèi)部的原生孔隙和粒內(nèi)溶

7、孔。具體類型有粒間及晶間溶蝕孔隙、鑄?？紫丁⒋案窨紫?、溝道、晶洞、洞穴和角礫孔隙。原生粒內(nèi)孔隙：通常指生物體腔孔隙，即生物死亡后，軟體部分腐爛溶解，體腔未被全部填充而保存下來的孔隙。張力孔隙連通性差，有效孔隙度不高，但常與生物碎屑粒間孔隙伴生，形成較好的儲層。粒內(nèi)溶孔：粒內(nèi)溶孔是指各種碳酸鹽巖顆粒內(nèi)部由于選擇性溶解，顆粒被局部溶蝕而形成的孔隙。當溶蝕作用擴展到整個顆粒，形成與原顆粒形狀，大小完全一致的鑄模時，可稱為顆粒鑄模孔隙。粒間粒內(nèi)溶孔：鮞粒、腹足類生物堆積成骨架巖下第三系沙河街組，河北省西2井潛山西14井16 (3)基質(zhì)內(nèi)孔隙所謂基質(zhì)，是指有些巖石的礦物顆粒大小懸殊，大的顆粒散布在小的顆

8、粒之中，地質(zhì)學中把大的礦物叫斑晶，小的礦物叫基質(zhì)?；|(zhì)內(nèi)孔隙包括灰泥內(nèi)孔隙，膠結(jié)物孔隙等?；夷鄡?nèi)孔隙：為碳酸鹽灰泥中存在的微孔隙。這種孔隙極為細小，由于孔隙半徑中，滲透率往往很低。膠結(jié)物內(nèi)溶孔：為膠結(jié)物內(nèi)發(fā)生溶解作用形成的溶孔及膠結(jié)物晶體之間的殘留孔隙。17 (4)晶間孔隙晶間孔隙是指碳酸鹽巖礦物晶體之間的孔隙，大部分是由于白云巖成巖作用形成的。白云巖是一種沉積碳酸鹽巖，主要是由白云石組成，呈灰白色，性脆，硬度小。主要是由白云石構(gòu)成的巖石，但其中也含有方解石及粘土礦，具有晶粒結(jié)構(gòu)，殘余結(jié)構(gòu)和碎屑結(jié)構(gòu)，由于其孔隙度較大，常為石油或地下水的理想儲層。白云巖中晶間孔隙的發(fā)育主要是白云巖晶體之間未被置

9、換的碳酸鈣或石膏溶解所致。晶間溶孔：殘余藻團粒云巖，原始結(jié)構(gòu)為藻團粒結(jié)構(gòu)，經(jīng)重結(jié)晶作用，形成局部粗、巨晶晶粒，溶孔發(fā)育，孔壁呈多邊形。18（5）裂縫裂縫一般是由于構(gòu)造作用或成巖作用而形成的。裂縫的長度可以由幾厘米到幾公里不等。寬度也可由幾毫米到幾十厘米，但微裂縫的寬度僅數(shù)十微米。一般說來，大裂縫延伸遠，方向穩(wěn)定，與油氣儲集關系更為密切。19據(jù)馬斯凱特(Masket，M.，1949)計算，當裂縫寬度超過0.035毫米時，裂縫地層的產(chǎn)量就超過無裂縫地層簡單徑向流動系統(tǒng)的產(chǎn)量；當裂縫寬度為0.5毫米時，裂縫本身所運載的流體就占了灰?guī)r一裂縫系統(tǒng)組合流量的90；當裂縫寬度大于1毫米時，絕大部分的油層流體

10、是由裂縫通過的。碳酸鹽儲集巖中裂縫發(fā)育的多少及寬度對產(chǎn)能的影響是何等的重要。20 (6)通道孔隙通道孔隙是指橫向連續(xù)好且呈板狀或扁平狀通道的孔隙，為溶解作用成因。21 (7)晶內(nèi)溶孔和晶體鑄?？紫毒?nèi)溶孔為晶體內(nèi)部被溶蝕而形成的孔隙。若整個晶體被溶蝕，形成了與原晶粒形狀，大小相同的鑄模時，則稱為晶體鑄?？紫丁Ｈ粽麄€晶體被溶蝕，形成了與原晶粒形狀，大小相同的鑄模時，則稱為晶體鑄模孔隙。22 (8)溶洞 溶洞是指不受巖石組構(gòu)控制有溶解作用形成的較大的儲集空間，這類孔隙形態(tài)不規(guī)則，大小不一，連通性各異。下面詳細說明。晶洞：也稱孔洞，為直徑小于1cm的溶洞。小洞：為大于1cm但小于1m的溶洞。大洞：為

11、大于1m的溶洞。有的溶洞可以很大，可達1.5-2m甚至更大。23 喉道類型 喉道為連通兩個孔隙的狹窄通道。每一個喉道可以連通兩個孔隙，而每一個孔隙則可以和三個以上的喉道相連接，有的甚至和6-8個喉道相連接。影響儲層滲透能力的主要是喉道。而喉道的大小和形態(tài)主要取決于巖石的顆粒接觸關系，膠結(jié)類型以及顆粒本身的形狀和大小。2425（1）孔隙縮小型喉道 喉道為孔隙的縮小部分，這種喉道類型往往發(fā)育于以粒間孔隙為主的儲集層巖石中，其孔隙和喉道較難區(qū)分。巖石結(jié)構(gòu)多以顆粒支撐，膠結(jié)物較少甚至沒有?？紫督Y(jié)構(gòu)屬于大孔粗喉，孔喉直徑必接近與1。巖石孔隙基本為有效孔隙。26（2）縮頸型喉道 喉道為顆粒間可變斷面的收縮

12、部分。當顆粒被壓實而排列比較緊密或顆粒邊緣被襯邊式膠結(jié)是，雖保留下來孔隙可以比較大，但顆粒間喉道卻大大變窄。此時，儲集巖可能有較高的孔隙度，但滲透率卻可能較低。27（3）片狀喉道片狀喉道呈片狀或彎片狀，為顆粒之間的長條狀通道，可分為窄片狀和寬片狀兩種類型。這種孔隙結(jié)構(gòu)變化較大，可以是小孔極細喉道，受溶解改造作用也可以是大孔粗喉型。28（4）管狀喉道孔隙與孔隙之間由細而長的管子相連，其斷面接近圓形，一般是由溶蝕作用而形成的，在縫洞性碳酸鹽巖中也可發(fā)育此類喉道。29（5）裂縫在裂縫性儲層中，裂縫相當于較長的板狀通道，連接孔隙或溶洞。30 孔隙結(jié)構(gòu)表征參數(shù)平均孔喉半徑分選系數(shù)相對分選系數(shù) ( 無因次

13、量)均質(zhì)系數(shù)( 無因次量)31（1）平均孔喉半徑表示巖石平均孔喉半徑大小的參數(shù)，即半徑對飽和度的權(quán)衡。求法32（2）分選系數(shù)Sp反映喉道大小分布集中程度的參數(shù)，其物理意義相當于物理統(tǒng)計中的標準偏差。具有某一等級的喉道占絕對優(yōu)勢時，Sp值小，表示喉道分選程度好。求法33（3）相對分選系數(shù) ( 無因次量)相對分選系數(shù)是更能準確地反映喉道分布均勻程度的參數(shù)。其物理意義相當于物理統(tǒng)計中的變異系數(shù)。相對分選系數(shù)越小，喉道分布越均勻。求法是：34均質(zhì)系數(shù)是表征儲油巖石孔隙介質(zhì)中每一個喉道（Ri）與最大喉道半徑的偏離程度。從公式還可以認為是平均半徑與最大喉道半徑之比。在01之間變化，越大，孔喉分布越均勻。求

14、法是：Ri孔喉半徑分布函數(shù)中某一孔喉半徑（m）Rmax、RD最大孔喉半徑對應于Ri的某一區(qū)間的汞飽和度（%）。（4）均質(zhì)系數(shù)( 無因次量)35 孔隙結(jié)構(gòu)研究方法室內(nèi)研究法測井研究法36 (1)鑄體薄片分析 巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征的鑄體薄片研究法是將染色樹脂注入到被洗凈和抽空的巖心孔隙內(nèi)，待樹脂凝固后，再將巖心切片(按需要的方位，定向或不定向) 放在顯微鏡下觀察。鑄體薄片中帶色的樹脂部分就是代表巖石二維空間的孔隙結(jié)構(gòu)狀態(tài)。因此可以很方便地直接觀察到巖石薄片中的面孔率、孔隙、喉道及孔喉配位數(shù)等。 參數(shù)：孔洞縫的類型、形狀、大小及與喉道的配置，估算面孔率、孔喉配位數(shù)。 參考文獻 室內(nèi)研究法37制備分析儀器

15、制備分析原理38真空灌注： 抽真空前，將裝好樣品的玻璃試管放入烘箱中，在（1002）溫度下加熱1小時后，放入真空系統(tǒng)中抽真空，當系統(tǒng)內(nèi)真空度達到0.09MPa后，再抽真空12小時，然后灌注有機玻璃單體溶液，并使溶液面高出樣品3cm4cm，再繼續(xù)抽真空0.51小時。 加壓灌注：室溫下加壓67MPa，進行試漏，穩(wěn)定15分鐘后，壓力波動不超過0.5MPa即可開始工作。加熱加壓聚合：在6MPa壓力下，啟動烘箱升溫到（1002）保持2小時，然后降溫到（802），保持5小時，再升溫至（1002）恒溫12小時。在加熱加壓聚合過程中壓力不得高于8MPa，然后，關閉電源，讓其自然冷卻。39 (2) CT掃描圖象

16、分析法 CT掃描法又叫層析成像法，是發(fā)射X 射線對巖心作旋轉(zhuǎn)掃描，在每個位置可采集到一組一維的投影數(shù)據(jù)，再結(jié)合旋轉(zhuǎn)運動，就可得到許多方向上的投影數(shù)據(jù);綜合這些投影數(shù)據(jù)，經(jīng)過迭代運算就可以得到X 射線衰減系數(shù)的斷面分布圖， 參數(shù)：定量計算分析面積內(nèi)的總孔個數(shù)，總孔面積，每個孔的六個參數(shù)（面積，周長，長軸，短軸，長短軸比，等效園面積），計算面孔率，作出孔分布直方圖。40（3）毛管壓力分析-壓汞法參數(shù)：反映喉道的分布及不同喉道大小連通的孔隙體積分布情況。 儲層巖石的毛管壓力和濕相(或非濕相) 飽和度關系曲線稱之為巖石的毛管壓力曲線 。它是研究巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征最重要的資料，其測定方法主要包括:半滲透隔

17、板法、壓汞法和離心機法。參考文獻41三塘湖火山巖和致密砂巖樣品孔隙結(jié)構(gòu)類型壓汞曲線參考文獻42 （4）掃描電鏡 掃描電鏡(SEM) 的原理類似于電視攝像，采用電子束作光源，通過電磁場使電子束偏轉(zhuǎn)并聚焦，再轟擊到被分析的樣品之上，然后接收到電子信號成像。作為研究巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征的主要手段之一的掃描電鏡能夠清楚地觀察到儲層巖石的主要孔隙類型:粒間孔、微孔隙(包括粒內(nèi)溶孔、雜基內(nèi)微孔隙、微裂縫) 、喉道類型(包括點狀、片狀和縮頸喉道) 和測定出孔喉半徑等參數(shù)。43 人工神經(jīng)網(wǎng)絡是人們在模擬人腦處理問題的過程中發(fā)展起來的一種智能信息處理理論，它能夠?qū)θ四X的形象思維、聯(lián)想記憶等過程進行模擬和抽象，實現(xiàn)與

18、人腦相似的學習、識別、記憶等信息處理能力。參考文獻（5）神經(jīng)網(wǎng)絡法44454647利用電阻率測井資料研究儲層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)特征， 主要還是建立在巖石導電物理模型和Archie （阿爾奇）公式的基礎之上。楊錦林等采用簡化的巖石導電物理模型，定義了一個巖石孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)S ，綜合反映了儲層孔隙孔道的曲折程度及其大小。如果孔隙孔道越大越平直， S 值越大，說明儲層條件越好;反之孔隙孔道越小，越曲折， S 值越小，說明儲層條件越差。利用測井資料求取S 的公式為:式中: 為地層水電阻率，m; 為巖石100 %含水時的電阻率，m; 為巖石孔隙度。 （1）用電阻率測井資料研究巖石孔隙結(jié)構(gòu)參考文獻 測井資料法48 （2）核磁共振測井研究巖石孔隙結(jié)構(gòu)核磁共振測井是20 世紀90 年代以來投入使用的最新測井技術之一，它是通過研究地層中孔隙流體的原子核磁性及其在外加磁場作用下的振動特性，來研究各種流體孔隙度