油層物理-儲層巖石的物理特性課件

EORDEPARTMENT油層物理EORDEPARTMENT油層物理1、基本概念緒論油層：指儲存原油的地層，包括儲存原油的巖石和巖石中的流體兩部分。油藏：是指單一圈閉中具有同一壓力系統(tǒng)的油的聚積。它可以看成是地下獨立的儲油容器，具有獨立的水動力學系統(tǒng)。一個油藏可由一個或多個油層組成。油田：一般從行政管理角度定義。

油層物理是研究儲層巖石、巖石中的流體（油、氣、水）以及流體在巖石微小孔道中滲流機理的一門學科。1、基本概念緒論油層：指儲存原油的地層，包括儲存原儲運工程油藏工程對整個油氣藏的認識GasOilWater取一小塊巖心出來研究用戶采油工程WOCGOC儲運工程油藏工程對整個油氣藏的認識GasOilWater取一2、研究內(nèi)容（2）儲層流體的物理性質孔隙中的油、氣、水在高壓下的物理性質及相態(tài)變化規(guī)律。（1）儲層巖石的物理性質

研究巖石的固體骨架性質。如粒度組成、比面、儲液性、可滲性等等。（3）油藏巖石中多相流體的滲流特性

研究巖石孔隙內(nèi)表面和油、氣、水相互作用，如潤濕性、吸附、毛管壓力曲線、相對滲透率等。（4）提高原油采收率的方法

研究油氣水和巖石的特性對原油采收率的影響，探討降低油藏中殘余油的各種途徑和方法。如活性水驅、混相驅、熱力采油等。緒論2、研究內(nèi)容（2）儲層流體的物理性質（1）儲層巖石的物理性質3、油層物理的發(fā)展歷史緒論19世紀30年代人們經(jīng)過漫長的實踐、摸索和研究，油藏有了初步的認識，油層物理學開始有了初步發(fā)展。1933年，美國人G.H.法奇首先進行了流體性質和測試技術研究，第一屆世界石油大會在倫敦召開。1934年，R.D.烏索夫和M.馬斯蓋特等在達西定律基礎上研究了測量巖樣滲透率的方法。3、油層物理的發(fā)展歷史緒論19世紀30年代人們經(jīng)過漫50年代，卡佳霍夫教授寫了《油層物理基礎》，標志著這一學科的形成，并且從采油工程學科中分離出來。1949年，美國的M.馬斯蓋特寫了《采油物理原理》。緒論1935年，薛爾紹斯研究了井底取樣器和測量樣品物理性質的方法。包括：壓力-體積-溫度之間的關系，飽和度、飽和壓力、油中的溶解氣量。60年代大慶油田、勝利油田的開發(fā)使我國油層物理學科有了進一步發(fā)展。目前已經(jīng)初步形成了比較完善的理論體系，在常規(guī)巖心分析、專項巖心分析、提高采收率實驗、地層流體與儲層敏感性分析、微觀可視化方面具有成熟的分析方法。50年代，卡佳霍夫教授寫了《油層物理基礎》，標志著這一學科的緒論4、本門課程的特點（1）基本概念、規(guī)律多，不容易理解；（2）知識涉及面廣，橫跨多個學科；（3）側重于室內(nèi)實驗。緒論4、本門課程的特點（1）基本概念、規(guī)律多，不容易高壓、高溫驅油裝置高壓、高溫驅油裝置室內(nèi)驅油裝置室內(nèi)驅油裝置從英國引進的界面流變儀CIR-100&CIR-LT

從英國引進的界面流變儀CIR-100&CIR-LTISCO公司引進的高壓精密注射泵ISCO公司引進的高壓精密注射泵5、油層物理與其它課的關系緒論普通地質學巖石學物理化學流體力學油藏工程鉆井工程油層物理滲流力學提高采收率勘探工程5、油層物理與其它課的關系緒論普通地質學巖石學物理6、參考教材《油氣層物理學》張博金編武漢地質學院1984年；《油層物理》羅蟄潭編地質出版社1985年；《油藏物理》洪世鐸編石油工業(yè)出版社1985年；《油層物理》何更生編西南石油學院1991年。緒論6、參考教材《油氣層物理學》張博金編武漢地質學院第一章

儲層巖石的物理性質第一節(jié)儲層巖石的骨架性質

第二節(jié)儲層巖石的孔隙結構及孔隙度

第三節(jié)儲層巖石的滲透率第四節(jié)滲透率和其它巖石物性關系

第五節(jié)儲層流體的飽和度第六節(jié)儲層巖性參數(shù)的平均值第七節(jié)儲層巖石的敏感性第一章儲層巖石的物理性質第一節(jié)儲層巖石的骨架性質本節(jié)重點：1、粒度組成、比面的概念2、粒度參數(shù)：分選系數(shù)、不均勻系數(shù)本節(jié)難點：1、粒度分析方法：篩析法、沉降法2、粒度組成累積分布曲線及粒度參數(shù)的求解3、比面的測定方法及估算方法第一節(jié)儲層巖石的骨架性質本節(jié)重點：本節(jié)難點：第一節(jié)儲層巖石的骨架性質沉積巖碎屑巖(砂巖):石英、長石儲集和流動空間—孔隙碳酸巖(灰?guī)r):方解石、白云石儲集空間—孔隙

流動空間—裂縫基礎知識：第一節(jié)儲層巖石的粒度組成和比面沉積巖碎屑巖(砂巖):石英、長石碳酸巖(灰?guī)r):方解石、白沉積類型分類典型油田舉例碎屑巖砂巖疏松砂巖薩爾圖油田、勝坨油田粉砂巖文東油田致密砂巖棗園油田裂縫性砂巖延長油田礫巖礫巖克拉瑪依油田裂縫性砂礫巖蒙古林油田泥巖孔隙縫洞泥灰?guī)r南翼山油田碳酸鹽巖白云巖裂縫孔洞白云巖任丘油田裂縫孔隙泥質白云巖風成城油田石灰?guī)r裂縫孔洞灰?guī)r蘇橋油田生物灰?guī)r樁西油田孔隙裂縫藻灰?guī)r義東油田火成巖裂縫孔隙安山巖風化店油田裂縫性凝灰?guī)r哈達圖油田火山巖車排子油田玄武巖、安山巖克拉瑪依油田417斷塊變質巖裂縫性變質巖鴨兒峽油田裂縫性花崗巖靜安堡油田沉積類型分類典型油田舉例碎屑巖砂巖疏松砂巖薩爾圖油田、第一節(jié)儲層巖石的物理性質粒度：1、粒度、粒度組成的概念粒度組成：指顆粒的大小，通常用粒級來表示。指構成巖石的各種大小不同的顆粒的含量，通常以百分數(shù)表示。一、巖石的粒度組成第一節(jié)儲層巖石的物理性質粒度：1、粒度、粒度組成的概念粒粒級粘土粉砂砂礫細粉砂粗粉砂細砂中砂粗砂細礫中礫粗礫巨礫直徑(mm)00.010.010.050.050.10.10.250.250.50.51110101001001000大于1000砂巖粒級分類

2、粒度組成分析方法定義：采用一定的機械的或物理的方法測定出巖石中不同大小顆粒的含量。粒粘粉砂砂礫細粉砂粗粉砂細砂中砂粗砂細礫中礫巖石的粒度組成通常采用篩析法和水力沉降法來分析。（1）篩析法：

原理：用成套篩子對搗碎巖石顆粒進行篩析（適用于直徑0.05mm以上的顆粒組分。主要用于砂巖分析篩子的篩孔有兩種表示方法：一種是以英制每英寸長度上篩孔數(shù)表示，稱為目或號；另一種則是以毫米直接來表示篩孔孔眼的大小。2、粒度組成分析方法巖石的粒度組成通常采用篩析法和水力沉降法來分析。篩子的篩孔有粒徑（篩孔直徑）篩上質量平均粒徑質量百分比累計百分比目mmgmm%%151.3320.243

>1.0740.28100.00200.9000.0681.0740.0899.72400.4506.1610.6007.1899.64600.28036.5040.34542.5392.46800.18030.2910.21935.2949.931000.1544.6970.1665.4714.641200.1253.0570.1383.569.171400.1050.1200.1140.145.611600.0981.6160.1011.885.471800.0900.5860.0940.683.582000.0742.4910.0812.902.90合計85.834

某巖樣的粒度組成

2、粒度組成分析方法粒徑（篩孔直徑）篩上質量平均粒徑質量百分比累計百分比目mmg（2）水力沉降法：主要用于粉沙巖和泥質粉沙巖分析

2、粒度組成分析方法原理：基于大小不同的顆粒在粘性液體中沉降速度不同進行分離。（2）水力沉降法：主要用于粉沙巖和泥質粉沙巖分析顆粒直徑大小可按照斯托克斯公式計算，即式中：V:顆粒的運動速度，cm/s；d:顆粒直徑，cm;g:重力加速度，981cm/s2

ρs:顆粒密度，g/cm3；ρ:液體密度，g/cm3；:液體的運動粘度，cm2/s

2、粒度組成分析方法顆粒直徑大小可按照斯托克斯公式計算，即式中：:液體在推導該公式時，斯托克斯曾作了一些假設：①假設顆粒為球型；②顆粒在粘性和不可壓縮液體中運動，十分緩慢；③顆粒堅硬，且表面光滑；④顆粒沉降以常速進行；⑤在運動著的顆粒與分散介質之間界面上，不發(fā)生滑動。

2、粒度組成分析方法浮力摩擦力重力若固體顆粒的粘滯阻力為：在推導該公式時，斯托克斯曾作了一些假設：2、粒度組成分析方當顆粒直徑為50～100μm時，具有足夠的精度。篩析法和水力沉降法所求得的粒徑并不是定值而是一個平均值，即思考：（1）如此理想的假設條件，斯托克斯公式是否具有實用價值？（2）篩析法和水力沉降法所得顆粒直徑是否為準確值？2、粒度組成分析方法當顆粒直徑為50～100μm時，具有足夠的精度。篩析法和水*3、顆粒分析新技術對于較致密的細粒巖石，還可以制成巖石薄片用顯微鏡觀測或圖像分析儀器測定其粒度組成。近年來國內(nèi)外研制和使用了多種基于光學原理的顆粒直徑測定方法和儀器。掃描電鏡圖像鑄體薄片圖像*3、顆粒分析新技術對于較致密的細粒巖石，還可以制4、粒度組成的表示方法（1）數(shù)字列表法篩孔直徑(mm)0.42~0.2970.297~0.210.21~0.1490.149~0.0740.074~0.050.05~0.01＜0.01重量（%）2.684.466.5270.810.41.483.6累積重量（%）10097.392.8286.315.485.083.64、粒度組成的表示方法（1）數(shù)字列表法篩孔直徑0.420.2油層物理-儲層巖石的物理特性課件（2）作圖法d.曲線尖峰越靠右，說明巖石顆粒越粗。一般儲油砂巖顆粒的大小均在1～0.01mm之間。a.曲線表示了各種粒徑的顆粒所占的百分數(shù)，可用它來確定任一粒級在巖石中的含量；b.曲線尖峰的位置表示含量最多的顆粒直徑的大??；c.曲線的尖峰越高顆粒分布越均勻，說明該巖石以某一粒徑顆粒為主；4、粒度組成的表示方法（2）作圖法d.曲線尖峰越靠右，說明巖石顆粒越粗。一般儲油砂

粒度組成累積分布曲線上升段直線越陡直，說明巖石越均勻。該曲線的最大用處是可以根據(jù)曲線上的一些特征點求得粒度參數(shù)，進而從定量上來表示巖石粒度組成的均勻性。粒度組成累積分布曲線4、粒度組成的表示方法粒度組成累積分布曲線上升段直線越陡直，說明巖(3)分選系數(shù)：a>2.4不均勻a=1~2.4均勻5、粒度參數(shù)(1)粒度中值(d50)：在累積分布曲線上相應累積重量百分數(shù)為50%的顆粒直徑。指累積分布曲線上某兩個重量百分數(shù)所代表的顆粒直徑之比值。常用累積重量60%的顆粒直徑d60與累積重量10%的顆粒直徑d10之比，即：代表碎屑物質在沉積過程中的分選的好壞，即表示顆粒大小集中的程度。(2)不均勻系數(shù)n：(3)分選系數(shù)：a>2.4不均勻a=1~2歐美國家常以累積重量25%、50%、75%三個特征點即：S=1~1.5，分選好；S=2.5~4.5，分選中等；S＞4.5，分選差。（4）標準偏差：由?？恕⑽值绿岢?，用來劃分巖石的分選性的等級。5、粒度參數(shù)歐美國家常以累積重量25%、50%、75%三（5）偏度：對稱，Skp=0粗偏度，Skp＞0粗偏度，Skp＜0又稱歪度，指粒度組成分布偏于粗顆?；蚣氼w粒。5、粒度參數(shù)（5）偏度：對稱，Skp=0粗偏度，Skp＞0粗偏度，Skp（7）顆粒等效直徑（6）峰態(tài)量度粒度組成分布曲線陡峭程度，即量度分布曲線的兩個尾部顆粒直徑的展幅與中央展幅的比值。假想土壤模型：等徑球形顆粒所組成的模型。5、粒度參數(shù)（7）顆粒等效直徑（6）峰態(tài)量度粒度組成分布曲線陡其中，def：顆粒的等效直徑；△gi：第i組分砂子的重量百分數(shù)；

di：表征第i組分的顆粒平均直徑。公式如下：假想土壤模型的顆粒直徑代替真實巖石的粒度組成后，假想土壤模型所產(chǎn)生的滲濾阻力與真實巖石所產(chǎn)生的阻力相同，滿足于這樣條件的假想土壤模型的顆粒直徑就稱為“顆粒等效直徑”。5、粒度參數(shù)（7）顆粒等效直徑其中，def：顆粒的等效直徑；公式如下：思考：碳酸鹽巖為什么不考慮粒度問題？骨架顆粒、膠結物及孔隙充填物基本上都是相同物質，無法將它們分為單個顆粒。5、粒度參數(shù)思考：碳酸鹽巖為什么不考慮粒度問題？骨架顆粒、二、巖石的比面1、比面的概念

VAS=

式中：S:巖石比面，cm2/cm3,m2/m3等

A:巖石顆粒的總表面積或巖石孔隙的總表面積，cm3

V:巖石外表體積（或視體積），cm3

巖石中的細顆粒越多，它的比面就越大，反之，就越小。也就是說，巖石比面越大，說明其骨架的分散程度越大，顆粒越細。單位體積巖石內(nèi)巖石骨架的總表面積或單位體積巖石內(nèi)總孔隙的內(nèi)表面積。二、巖石的比面1、比面的概念VAS=式中：S:以巖石外表體積為基準的比面，cm2/cm3；Ss:以巖石骨架體積為基準的比面，cm2/cm3；Sp:以巖石孔隙體積為基準的比面，cm2/cm3；按以上三種不同體積定義的比面有如下關系：

此外，在有關比面的定義中，分母也有采用“單位重量”來定義比面的。如，對于砂巖按單位重量定義的比面為500～5000cm2/g對于頁巖為100m2/g（1000000cm2/g）。2、比面的其它定義方法式中：S:以巖石外表體積為基準的比面，cm2/cm3；(2)影響滲透率(3)影響孔隙表面吸附量(4)影響離子交換的能力(5)影響束縛水含量(1)巖石分類和對比指標3、研究比面的意義砂巖S<950cm2/cm3(粒徑1~0.25mm)細砂巖950<S<2300cm2/cm3(粒徑0.25~0.1mm)泥砂巖S>2300cm2/cm3(粒徑0.1~0.01mm)S越大，K越小泥質砂巖、粉砂巖滲透率很低(2)影響滲透率(3)影響孔隙表面吸附量(4)影響離4、比面的測定方法（1）透過法（2）吸附法4、比面的測定方法（1）透過法（2）吸附法

5、由巖石粒度組成資料估算比面

第一步：假設單位體積球形顆粒組合中，有N個直徑為d的顆粒，則每個球形顆粒的表面積為,體積Vi為()3id16V1Npf-=f-=該法適用于膠結疏松或不含粘土顆粒的巖石。

又設單位體積巖石孔隙總體積為1，則該巖石中顆粒所占的體積

，則單位體積巖石顆粒的數(shù)量為，即比面積為5、由巖石粒度組成資料估算比面第一步：假設單位體

第二步：由于實際巖心是由不同直徑的球形顆粒組成，根據(jù)粒度組成的資料求比面。若單位體積巖石中顆粒組成每種直徑的巖石顆粒的總表面粒徑為d2者占G2%粒徑為dn者占Gn%……………………粒徑為d1者占G1%，第二步：由于實際巖心是由不同直徑的球形顆粒組成

第三步：由于巖石顆粒不完全為球形，為了近似的符合實際情況，引入一個顆粒形狀校正系數(shù)C，則

C值由實驗確定，通常C=1.2~1.4。對球度好的顆粒取用較小的C值；對帶棱角而非常不圓的顆粒取較大的C值。把所有顆粒表面積加起來即得到該顆粒組成的巖石比面為：第三步：由于巖石顆粒不完全為球形，為了近似的符合第二節(jié)儲層巖石的孔隙結構及孔隙性本節(jié)重點：1、孔隙類型、孔隙結構參數(shù)、孔隙度、地層壓縮系數(shù)的概念2、孔隙度大小的影響因素本節(jié)難點：1、孔隙度的測定原理2、地層綜合彈性系數(shù)計算公式的推導第二節(jié)儲層巖石的孔隙結構及孔隙性本節(jié)重點：本節(jié)難點：一、儲層巖石的孔隙結構儲層孔隙：巖石中未被固體物質充填的空間?？紫督Y構：巖石的孔隙類型、孔隙大小和分布、形態(tài)、連通關系、孔隙表面粗糙度等因素的綜合。概念：一、儲層巖石的孔隙結構儲層孔隙：孔隙結構：概念：1、孔隙類型和組合關系（2）按不同組合關系分類a.具有一種孔隙的介質稱為單純介質：孔隙、裂縫、溶洞；一、儲層巖石的孔隙結構砂巖粒間孔微孔隙裂縫原生孔隙溶蝕孔隙生物鉆孔裂縫碳酸鹽巖b.具有兩種孔隙的介質稱為雙重介質：孔隙—裂縫；c.具有多種孔隙的介質稱為多重介質：孔隙—溶洞—裂縫。（1）按成因分類1、孔隙類型和組合關系（2）按不同組合關系分類一、儲層巖石的分選好礫石結構溶蝕孔分選差膠結物含量高裂縫（3）Meinzer分類（1942）一、儲層巖石的孔隙結構分選好礫石結構溶蝕孔分選差膠結物含量高裂縫（3）Meinze2、孔隙的大小及其分選性（2）孔隙大小表示方法：列表法和作圖法（1）孔隙大小分布測定：毛管壓力曲線一、儲層巖石的孔隙結構2、孔隙的大小及其分選性（2）孔隙大小表示方法：列表法和作圖曲線越陡，孔隙大小越均勻一、儲層巖石的孔隙結構曲線越陡，孔隙大小越均勻一、儲層巖石的孔隙結構b.偏度：又稱歪度，指孔隙大小分布偏于粗孔徑或細孔徑。Skp值在±1之間變化，正值表示曲線偏于粗孔徑為粗歪度；負值表示曲線偏于細孔徑為細歪度。c.峰態(tài)：量度粒度組成分布曲線陡峭程度。量度分布曲線的兩個尾部顆粒直徑的展幅與中央展幅的比值。a.分選系數(shù)：（3）常用定量表征參數(shù)一、儲層巖石的孔隙結構b.偏度：又稱歪度，指孔隙大小分布偏于粗孔徑或細孔徑。Kp>1Kp=1Kp<1極不均勻或雙重介質思考：如圖a、b、c所示，試分析孔隙分布規(guī)律bcSkp>1Skp=1Skp<1aKp>1Kp=1Kp<1極不均勻或雙重介質思考：如圖a、b、a.孔隙、喉道直徑：能通過孔隙、喉道的最大球形直徑；孔隙喉道d1d2b.孔喉比：孔隙與喉道直徑的比值，即d1/d2；3、孔隙結構參數(shù)一、儲層巖石的孔隙結構a.孔隙、喉道直徑：能通過孔隙、喉道的最大球形直徑；孔隙喉道d.迂曲度：用以描述孔隙彎曲程度的一個參數(shù)。是流體質點實際流經(jīng)的路程長度和巖石外觀長度之比值，即L2/l1，通常處在1.2～2.5之間。c.配位數(shù)：每個孔道所連通的喉道數(shù)。如一個孔道與三個喉道相連，則配位數(shù)為3，一般砂巖的配位數(shù)為2～15之間；L1L2一、儲層巖石的孔隙結構d.迂曲度：用以描述孔隙彎曲程度的一個參數(shù)。是流體質點實際流4、孔隙簡化模型（4）概率模型（1）等直徑球形顆粒模型（2）假想毛管束模型（3）網(wǎng)狀模型一、儲層巖石的孔隙結構等徑毛管模型變徑毛管模型4、孔隙簡化模型（4）概率模型（1）等直徑球形顆粒模型（2）5、孔隙大小分布的測定方法（1）半滲透隔板法空氣巖石一、儲層巖石的孔隙結構5、孔隙大小分布的測定方法（1）半滲透隔板法空巖石一、儲層巖（2）壓汞法a.常規(guī)壓汞法一、儲層巖石的孔隙結構（2）壓汞法a.常規(guī)壓汞法一、儲層巖石的孔隙結構**b、恒速壓汞法恒速進汞過程一、儲層巖石的孔隙結構**b、恒速壓汞法恒速進汞過程一、儲層巖石的孔隙結構一、儲層巖石的孔隙結構恒速壓汞測試結果一、儲層巖石的孔隙結構恒速壓汞測試結果5、孔隙大小分布的測定方法（3）離心機法（4）吸附法（5）圖象分析法一、儲層巖石的孔隙結構5、孔隙大小分布的測定方法（3）離心機法一、儲層巖石的孔隙結鑄體顯微圖像熒光照片鑄體顯微圖像熒光照片正交偏光照片正交偏光照片二、巖石孔隙度的概念

1、孔隙度的定義

儲層的孔隙度越大，能容納流體的數(shù)量就越多，儲集性能就越好指巖石中孔隙體積Vp（或巖石中未被固體物質充填的空間體積）與巖石總體積Vb的比值。二、巖石孔隙度的概念1、孔隙度的定義二、巖石孔隙度的概念基質體積：Vs孔隙體積：Vp總體積：Vb二、巖石孔隙度的概念基質體積：Vs孔隙體積：Vp總體積：Vb2、孔隙分類（1）按孔隙大小a.超毛管孔隙：孔徑>0.5mm或裂縫寬度>0.25mm，流體在重力作用下可自由流動。巖石中的大裂縫、溶洞及未膠結或膠結疏松的砂層孔隙多屬此類。b.毛細管孔隙：0.0002mm<孔徑<0.5mm，裂縫寬度介于0.25mm～0.0001mm之間由于毛細管的作用，液體不能自由流動，一般砂巖孔隙屬此類。c.微毛管孔隙：孔徑<0.0002mm或縫寬<0.0001mm，分子間引力很大，要使流體在孔隙中移動，需要非常高的壓力梯度，這在油層條件下一般無法達到，實際上液體是不能沿微毛細管移動的。2、孔隙分類（1）按孔隙大小a.超毛管孔隙：b.毛細管孔隙：（2）按連通狀況連通孔隙（敞開孔隙）不連通孔隙（封閉孔隙）（3）按流動情況有效孔隙（參與滲流）無效孔隙（不參與滲流）二、巖石孔隙度的概念（2）按連通狀況（3）按流動情況二、巖石孔隙度的概念

（1）巖石的絕對孔隙度：巖石的總孔隙體積Va與外表體積Vb之比。

（2）巖石的有效孔隙度：巖石的有效孔隙體積Ve與外表體積Vb之比。（3）巖石的流動孔隙度φf：指在含油巖石中，油能在其內(nèi)流動的孔隙體積Vf與巖石外表體積Vb之比。

3、不同孔隙度的概念二、巖石孔隙度的概念（1）巖石的絕對孔隙度：巖石的總孔隙體積Va與外表體積V注意：（1）流動孔隙度排除了死孔隙，毛管力所束縛的液體、顆粒表面上液體薄膜的體積；（4）有效孔隙度用于計算地質儲量，流動孔隙度可用來計算可采儲量，通常把有效孔隙度稱為孔隙度。（3）三者之間的關系：φa＞φe＞φf；（2）流動孔隙度與地層中的壓力梯度和流體的性質有關。流動孔隙度在數(shù)值上是不確定的，但在油田開發(fā)分析中，具有一定的實際價值；二、巖石孔隙度的概念注意：（4）有效孔隙度用于計算地質儲量，流動孔隙度可用來計砂巖儲層φ：5～30％之間，一般10～20％。碳酸鹽儲層φ：一般小于5％。萊復生按孔隙度的大小，將砂巖儲層分為五級：4、孔隙度的分級二、巖石孔隙度的概念砂巖儲層φ：5～30％之間，一般10～20％。萊復生按孔5、孔隙度的影響因素假想土壤孔隙度計算公式（斯利赫特）：m=0.476m=0.259正方堆積緊密堆積不受孔隙大小影響二、巖石孔隙度的概念5、孔隙度的影響因素假想土壤孔隙度計算公式（斯利赫特）：m=5、孔隙度的影響因素（1）顆粒排列方式、大小、形狀：顆粒大小相近的疏松砂巖，一般是顆粒越小，孔隙度越大，顆粒形狀不規(guī)則，孔隙就越大。分選性變好

φ膠結程度↑

φ↓

（2）顆粒尺寸的非均勻性：分選性（3）膠結物含量、膠結方式、壓實程度（4）巖性（砂巖10～20%，碳酸鹽巖<5%）二、巖石孔隙度的概念5、孔隙度的影響因素（1）顆粒排列方式、大小、形狀：分選性變裂縫性儲層：粒間系統(tǒng)（原生孔隙）裂縫和孔洞系統(tǒng)（次生孔隙）粒間系統(tǒng)裂縫、溶洞系統(tǒng)裂縫系統(tǒng)三、雙重孔隙度的概念1、雙重孔隙介質裂縫性儲層：粒間系統(tǒng)（原生孔隙）裂縫和孔洞系統(tǒng)（次生孔隙）粒在裂縫系統(tǒng)中，總孔隙度為＝基質孔隙體積/巖石外表體積＝裂縫孔隙體積/巖石外表體積對實際巖心，實驗測定的巖心都是裂縫巖石的基質部分，因此常用基質孔隙度＝基質孔隙體積/基質總體積三、雙重孔隙度的概念2、雙重孔隙度計算在裂縫系統(tǒng)中，總孔隙度為＝基質孔隙體積/巖石外表體積＝裂縫孔巖石的總體積=1基質體積=1若巖石的外表體積為1，則基質孔隙體積為則總孔隙體積為三、雙重孔隙度的概念巖石的總體積=1基質體積=1若巖石的外表體積為1，則基質孔隙四、巖石孔隙度的測定方法1、孔隙度測量方法直接法（室內(nèi)直接測量）間接法（測井方法）2、室內(nèi)測量法基本原理：四、巖石孔隙度的測定方法1、孔隙度測量方法直接法（室內(nèi)直接測（1）巖石外表體積的測量方法a.直接法適用范圍：膠結較好，鉆切過程不垮、不碎的巖石。D：巖石直徑L：巖石長度b.封蠟法適用范圍：疏松的易垮、易碎的巖石。四、巖石孔隙度的測定方法：封蠟前重量：封蠟后重量：封蠟后在液體中重量：水的密度：蠟的密度（1）巖石外表體積的測量方法a.直接法適用范圍：膠結較好，鉆c.飽和煤油法d.水銀法適用范圍：外表不規(guī)則巖石，強水敏巖石。適用范圍：外表不規(guī)則巖石。四、巖石孔隙度的測定方法c.飽和煤油法d.水銀法適用范圍：外表不規(guī)則巖石，強水敏巖石（2）巖石孔隙體積的測量方法vkpkvp壓力計已知室未知室a.氣體孔隙度儀原理：波義爾定律四、巖石孔隙度的測定方法（2）巖石孔隙體積的測量方法vkpkvp壓力計已知室未知室a(3)巖石顆粒體積的測量方法b.飽和煤油法c.流體加和法a.氣體孔隙度儀b.固體比重計四、巖石孔隙度的測定方法(3)巖石顆粒體積的測量方法b.飽和煤油法c.流體加和法a.五、儲層巖石的壓縮系數(shù)開發(fā)后psPf開發(fā)前pfpsi自噴采油的驅動機理？五、儲層巖石的壓縮系數(shù)開發(fā)后psPf開發(fā)前pfpsi自噴采油

由于壓力降低時，孔隙體積縮小，使油不斷地從油層中流出，因此，從驅油角度講，這是驅油的動力，它驅使地層巖石孔隙內(nèi)的流體流向井底。巖石壓縮系數(shù)的大小，表示了巖石彈性驅油能力的大小，也稱為巖石彈性壓縮系數(shù)。

所謂壓縮系數(shù)是指油層壓力每降低一個大氣壓時，單位體積巖石內(nèi)孔隙體積的變化值。1、巖石壓縮系數(shù)五、儲層巖石的壓縮系數(shù)由于壓力降低時，孔隙體積縮小，使油不斷地從油層2、綜合彈性系數(shù)概念：地層壓力每降低一個大氣壓時，單位體積巖石中孔隙及流體總的體積變化。令：得到五、儲層巖石的壓縮系數(shù)2、綜合彈性系數(shù)概念：地層壓力每降低一個大氣壓時，單位體積巖(1)巖石的壓縮系數(shù)一般為1-2×10-5（1/大氣壓），流體的壓縮系數(shù)可取為4×10-5（1/大氣壓）。(2)巖石的壓縮系數(shù)還可以定義為油層壓力每降低一個大氣壓時，對單位孔隙體積而言的孔隙體積變化值，表達式為：注意：二者的關系為：五、儲層巖石的壓縮系數(shù)(1)巖石的壓縮系數(shù)一般為1-2×10-5（1/大氣壓），流第三節(jié)儲層巖石的滲透率本節(jié)重點：1、達西定律及適用條件2、滑脫效應、氣測滲透率公式本節(jié)難點：1、滲透率的單位2、氣測滲透率的原理3、非達西滲流現(xiàn)象4、裂縫巖石滲透率的推導第三節(jié)儲層巖石的滲透率本節(jié)重點：本節(jié)難點：第三節(jié)儲層巖石的滲透率未膠結沙子1856年，法國工程師達西研究了水通過砂慮器的流動問題，得到了關系式：回顧：k：比例系數(shù)A：滲流面積第三節(jié)儲層巖石的滲透率未膠結沙子1856年，法國工程師達西目前的測量方法：第三節(jié)儲層巖石的滲透率目前的測量方法：第三節(jié)儲層巖石的滲透率單位時間內(nèi)，通過巖心的流體體積Q與巖心兩端壓差ΔP及巖心的橫截面積A成正比；與巖心長度L及流體粘度μ成反比。

K：為巖石的絕對滲透率(巖石本身固有的性質）1、達西定律一、達西定律或單位時間內(nèi)，通過巖心的流體體積Q與巖心兩端壓差ΔP及巖心的橫設有一塊砂巖巖心，長度L=3cm，截面積A=2cm2，只有粘度為1cp的鹽水通過，在壓差2個大氣壓下通過巖心的流量Q=0.5cm3/s，求此時巖石的滲透率。若用粘度為3cp的油通過時，在同樣壓差下，流過巖石的流量為Q=0.167cm3/s，此時的滲透率又如何變化？絕對滲透率是巖石本身固有的性質，與同其它因素無關。一、達西定律設有一塊砂巖巖心，長度L=3cm，截面積A=2cm2，只圓管兩端的壓力為：滲流阻力為：流體受力平衡：根據(jù)得到:受力分析：：巖石結構參數(shù)一、達西定律圓管兩端的壓力為：滲流阻力為：流體受力平衡：根據(jù)得到:受力分（1）巖石被單相、不可壓縮流體飽和，處于穩(wěn)定流狀態(tài)；2、測量絕對滲透率須符合以下條件（2）可推廣到多孔介質的多相流動。3、重要性（2）流體不與巖石發(fā)生物理或化學作用；（3）線性滲流規(guī)律；（1）多孔介質滲流的基礎理論；一、達西定律（1）巖石被單相、不可壓縮流體飽和，處于穩(wěn)定流狀態(tài)；2、測量粘度為1cP的流體完全飽和巖石孔隙，在1大氣壓的壓差下以層流方式通過橫截面積為1cm2，長為1cm的巖樣，其流量為1cm3/s,則該巖石的滲透率即為1達西,通常用D來表示。4、滲透率的單位在國際單位制中，滲透率單位用μm2，1D=1μm2實際巖石的滲透率很低，常用mD或10-3μm2。一、達西定律粘度為1cP的流體完全飽和巖石孔隙，在1大氣壓的壓差物理大氣壓：1atm=0.101325MPa=1.01325×105Pa1D=0.9869×10-8cm2=0.9869μm2工程大氣壓：1at=0.9869×105Pa1D=1.0197×10-8cm2=1.0197μm2量綱分析法:6、不同壓力標準下的滲透率單位一、達西定律5、滲透率的單位是面積因次物理大氣壓：量綱分析法:6、不同壓力標準下的滲透率單位一、達*7、非達西滲流現(xiàn)象用雷諾數(shù)來判斷：VP兩種狀態(tài)：高速非達西滲流低速非達西滲流一、達西定律*7、非達西滲流現(xiàn)象用雷諾數(shù)來判斷：VP兩種狀態(tài)：一、達西定二、巖石滲透率的測定1.氣測滲透率公式a.原理：氣測滲透率的理論基礎是達西定律b.存在的問題：液體測量滲透率存在那些問題？氣體的體積隨壓力和溫度變化而變化。在巖心沿長度每一斷面的壓力均不相同，因此，進入巖心的氣體體積流量在巖心各點上是變化的，沿著壓降方向不斷膨脹、增大。二、巖石滲透率的測定1.氣測滲透率公式a.原理：氣測滲透率的解決方法：由達西公式的微分方程波義耳-馬略特定律二、巖石滲透率的測定（1）（2）解決方法：由達西公式的微分方程波義耳-馬略特定律二、巖石滲透二、巖石滲透率的測定整理得（3）代入（1）得（2）式整理得分離變量積分得（3）（4）（5）（6）二、巖石滲透率的測定整理得（3）代入（1）得（2）式整理得分2、氣測滲透率的規(guī)律（1）同一巖心、氣體條件下，采用不同的平均壓力所測得的滲透率不同；（3）同一巖心，不同氣體所測得的滲透率和平均壓力的直線交縱軸于一點。H2HeCo2（2）同一巖心，不同氣體，在相同平均壓力下所測得的滲透率不同；二、巖石滲透率的測定2、氣測滲透率的規(guī)律（1）同一巖心、氣體條件下，采用不同的平4）同一種氣體在不同的壓力下測得的滲透率不同。3、氣測滲透率的特征1）氣測滲透率大于液測滲透率；2）平均壓力越小，測得的ka越大；3）不同的氣體測得的滲透率不同，氣體的分子量越小，測得的ka越大；二、巖石滲透率的測定4）同一種氣體在不同的壓力下測得的滲透率不同。3、氣測滲透率液體流動時，在管壁處的流速為零，氣體在孔隙中流動時，管壁處仍有流速，稱為氣體的滑動效應,也叫克氏效應。b：滑脫系數(shù)或滑脫因子，取決于氣體性質和巖石孔隙結構。式中4、滑脫效應二、巖石滲透率的測定液體流動時，在管壁處的流速為零，氣體在孔隙中流動時，管5、滑脫現(xiàn)象校正方法（2）經(jīng)驗公式（1）實驗曲線校正伊弗萊法:二、巖石滲透率的測定其中測量壓力在1大氣壓附近時5、滑脫現(xiàn)象校正方法（2）經(jīng)驗公式（1）實驗曲線校正伊弗萊三、影響巖石滲透率的因素（1）巖石顆粒大小、膠結物含量、分選性；（2）儲層的方向性，巖石的滲透率是各向異性的；（3）巖石孔道的迂曲度和內(nèi)壁粗糙度；（4）粘土礦物產(chǎn)狀：分散型、薄膜型、橋式；三、影響巖石滲透率的因素（1）巖石顆粒大小、膠結物含量、分選油層物理-儲層巖石的物理特性課件*四、裂縫巖石的滲透率液體流經(jīng)不大的裂縫，流量為根據(jù)達西定律得若W的單位為mm，k為D,裂縫的滲透率可按下式計算單個裂縫滲透率公式*四、裂縫巖石的滲透率液體流經(jīng)不大的裂縫，流量為根據(jù)達西定律裂縫孔隙度為流過單位長度裂縫的液體流量為式中b為裂縫寬度在裂縫長度為L時，巖石滲濾面積內(nèi)的總流量為整理得根據(jù)達西定律得到若通過存在多個裂縫的巖心呢？裂縫孔隙度為流過單位長度裂縫的液體流量為式中b為裂縫寬度在裂（1）孔隙＋裂縫儲層滲透率的計算？（2）溶洞滲透率？r－圓孔半徑，cmK－溶洞的滲透率，um2思考:（1）孔隙＋裂縫儲層滲透率的計算？（2）溶洞滲透率？r－圓孔五、巖石滲透率的求取1、滲透率測量方法直接法（室內(nèi)直接測量）間接法（測井方法）a、常規(guī)小巖心的滲透率測定（1）室內(nèi)直接測量b、全直徑巖心的滲透率測定水平滲透率垂直滲透率徑向滲透率五、巖石滲透率的求取1、滲透率測量方法直接法（室內(nèi)直接測量）五、巖石滲透率的求?。?）測井方法a.利用測井資料估算滲透率b.按平均孔隙半徑和孔隙度計算五、巖石滲透率的求?。?）測井方法a.利用測井資料估算滲透率第四節(jié)滲透率和其它巖石物性關系本節(jié)重點：1、泊稷葉定律;2、滲透率與比面、孔隙度之間的關系。本節(jié)難點：1、毛管滲流定律的推導；2、半滲透隔板法的基本原理；3、壓汞法的基本原理。第四節(jié)滲透率和其它巖石物性關系本節(jié)重點：本節(jié)難點：第四節(jié)滲透率和其它巖石物性關系儲層巖石的孔隙度、滲透率、比面都是表示巖石滲流特性的參數(shù)，它們之間必然存在一定聯(lián)系，但由于巖石孔道結構復雜多樣，很難得出一個普遍性的定量關系。A真實巖石假想巖石LL第四節(jié)滲透率和其它巖石物性關系儲層巖石的孔隙一、毛管滲流定律任意取出一根長為L，內(nèi)壁半徑為r0的毛細管，其中有粘度為μ的流體，在壓差為p1-p2的作用下做層流。Vr0=0V0=maxVr0=0r0rdrdVP1P2ΔpLqr0μ一、毛管滲流定律任意取出一根長為L，內(nèi)壁半徑為r0的毛細粘滯力的大小可由牛頓內(nèi)摩擦定律表示，即：式中，F(xiàn)：粘滯力；A：同心液筒柱的表面積，A=2πrL；dv/dx：速度梯度。作用在一半徑為r的液筒上的粘滯力為受力平衡整理得一、毛管滲流定律粘滯力的大小可由牛頓內(nèi)摩擦定律表示，即：式中，F(xiàn)：粘滯力；作

這就是半徑r的液筒的運動速度公式，而且從公式可以看出，沿著半徑方向速度分布規(guī)律為一拋物線。Vr0=0V0=maxVr0=0r0rdrdV積分得根據(jù)邊界條件得到整理得到這就是半徑r的液筒的運動速度公式，而且從公式通過所用單元筒的流量為積分得對任意半徑有泊稷葉定律r0rdrdV通過所用單元筒的流量為積分得對任意半徑有泊稷葉定律r0rdr二、滲透率和孔隙半徑的關系設單位面積內(nèi)有n根半徑為r的毛管，其余尺寸、流體性質和外加壓差與真實巖石相同。因為巖石的孔隙度變化范圍很小，而孔隙半徑的變化范圍較大，決定巖石滲透率的主要因素是孔隙半徑。流量為達西定律流量相等根據(jù)得到1、滲透率與孔隙半徑的關系二、滲透率和孔隙半徑的關系設單位面積內(nèi)有n根半徑2、孔隙半徑分布的測定：（2）壓汞法（1）半滲透隔板法二、滲透率和孔隙半徑的關系半滲透隔板儀巖石濾紙2、孔隙半徑分布的測定：（2）壓汞法（1）半滲透隔板法二、滲序號毛管壓力pc刻度管讀值(cm3)驅出水的體積孔隙半徑cm3%累積%um12000093.6542400.0750.0755.493.6273500.150.0755.488.221.64600.250.1007.282.8185800.750.50036.675.613.561201.0000.25018.339.0971601.1250.1259.120.76.782601.2250.1007.211.64.293901.2850.0604.44.42.810>3901.285000<2.8孔隙大小分布試驗結果序號毛管壓力刻度管讀值(cm3)驅出水的體積孔隙半徑cm3%三、滲透率和比面的關系根據(jù)比面定義有孔隙度為整理得移項得把r代入得三、滲透率和比面的關系根據(jù)比面定義有孔隙度為整理得移項得把r這就是表征K與S關系的高才尼方程。k稱為高才尼常數(shù)。引入高才尼常數(shù)的意義在于對假想巖石長度進行了修正；引入修正系數(shù)k實際巖石孔道是彎彎曲曲的，所以巖石孔道的實際長度與假想巖石的長度不等?？紤]不同比面有三、滲透率和比面的關系這就是表征K與S關系的高才尼方程。k稱為高才尼常數(shù)。引入高才本節(jié)重點：1、原始含油飽和度；2、束縛水飽和度（原生水）；3、剩余油飽和度、殘余油飽和度。本節(jié)難點：1、束縛水飽和度的概念及形式；2、流體飽和度的測定。第五節(jié)儲層流體的飽和度本節(jié)重點：本節(jié)難點：第五節(jié)儲層流體的飽和度一、流體的飽和度定義：就是單位孔隙體積內(nèi),某種流體所占體積的百分數(shù)。當巖石孔隙中，油、水同時存在時，Sw+So=1當巖石孔隙中，油、氣、水同時存在時，Sw+So+Sg=1一、流體的飽和度定義：就是單位孔隙體積內(nèi),某種流體所占體積的二、幾個重要的飽和度概念1、原始含油飽和度:Soi油藏投入開發(fā)以前所測出的儲層巖石孔隙空間中原始含油體積Voi與巖石孔隙體積Vp的比值，稱為原始含油飽和度。二、幾個重要的飽和度概念1、原始含油飽和度:Soi2.束縛水飽和度（SWC）a.束縛水（原生水、共存水、殘余水）受孔隙結構和表面性質等因素影響,存在于油層中不能流動的水。b.油藏巖石單位孔隙體積中束縛水所占的體積百分數(shù)。二、幾個重要的飽和度概念2.束縛水飽和度（SWC）a.束縛水（原生水、共存水、殘余水c.束縛水的存在形式d.束縛水在油田開發(fā)中的意義i.估算原始地質儲量孔隙表面（薄膜）死胡同微毛管孔隙束縛水分布示意圖二、幾個重要的飽和度概念c.束縛水的存在形式d.束縛水在油田開發(fā)中的意義i.估算原始3.目前油、氣、水飽和度指在油田開發(fā)的不同時期，不同階段所測得的油、氣、水飽和度，也稱含油、含氣、含水飽和度。4.殘余油飽和度Sora.殘余油：隨著油田開發(fā)油層能量的衰竭，即使是經(jīng)過注水，還會在地層孔隙中存在這尚未驅盡的原油，這種油稱為剩余油或殘余油。b.殘余油飽和度：殘余油在巖石孔隙中所占的體積百分數(shù)稱為剩余油飽和度或殘余油飽和度。二、幾個重要的飽和度概念3.目前油、氣、水飽和度指在油田開發(fā)的不同時期，不同階段三、飽和度的測定1、干餾法循環(huán)水電爐巖心量筒優(yōu)點：實驗簡單、速度快缺點：高溫使原油結焦、裂解；結晶水析出原理：加熱油、水蒸發(fā)冷凝計量油、水體積三、飽和度的測定1、干餾法循環(huán)水電爐巖心量筒優(yōu)點：實驗簡單、2、蒸餾法三、飽和度的測定原理：加熱巖心使水蒸發(fā)，測水的體積；洗凈巖心中的油，測干巖心重量，用差減法計算油體積優(yōu)點：簡單；能精確測量含水量；洗凈的巖心可用于各種實驗。缺點：速度慢巖心循環(huán)水加熱爐量液筒甲苯2、蒸餾法三、飽和度的測定原理：加熱巖心使水蒸發(fā)，測水的體積3、色譜法三、飽和度的測定原理：利用水、乙醇互溶性，把水溶解在乙醇中，用色譜分析儀測水的體積，用差減法計算含油體積4、思考：流體飽和度存在哪些測量誤差？（1）校正系數(shù)法（3）密閉冷凍取心（2）油基泥漿取心3、色譜法三、飽和度的測定原理：利用水、乙醇互溶性，把水溶解第六節(jié)儲層巖性參數(shù)的平均值本節(jié)重點：1、單井平均滲透率的計算2、油藏平均滲透率的計算3、組合層平均滲透率計算本節(jié)難點：1、并聯(lián)組合層平均滲透率2、串聯(lián)組合層平均滲透率第六節(jié)儲層巖性參數(shù)的平均值本節(jié)重點：本節(jié)難點：第六節(jié)儲層巖性參數(shù)的平均值一、單井平均滲透率、孔隙度的計算1、算術平均2、加權平均二、油藏平均滲透率、孔隙度的計算(加權平均、調(diào)和平均)例如計算垂向滲透率：第六節(jié)儲層巖性參數(shù)的平均值一、單井平均滲透率、孔隙度三、組合層的平均滲透率1、并聯(lián)組合層總流量：總厚度：根據(jù)達西定律：對不同層有：整理得：WL三、組合層的平均滲透率1、并聯(lián)組合層總流量：總厚度：根據(jù)達西思考徑相流情況：總流量為：單層流量：因為所以PepW三、組合層的平均滲透率思考徑相流情況：總流量為：單層流量：因為所以PepW三、組合2.串聯(lián)組合層串聯(lián)時應有：

總流量：各層流量：總壓力為：整理得：三、組合層的平均滲透率2.串聯(lián)組合層串聯(lián)時應有：總流量：各層流量：總壓力為：整理R1

R2

pw

p1

Rw

p2

思考徑相流情況：內(nèi)層流量：外層流量：平均流量：對壓力有：整理得：三、組合層的平均滲透率R1R2pwp1Rwp2思考徑相流情況：內(nèi)層流量第七節(jié)儲層巖性的敏感性本節(jié)重點：1、膠結物、膠結類型的概念2、蒙脫石遇水膨脹機理3、酸敏礦物及特征本節(jié)難點：1、粘土礦物化學構造特征2、酸敏礦物的評價方法第七節(jié)儲層巖性的敏感性本節(jié)重點：本節(jié)難點：1.膠結物

泥質：（小于0.01mm的碎屑）膠結比較疏松，充填孔隙灰質：主要是方解石和白云石，呈結晶狀態(tài)，膠結致密。硅質：最致密，影響也最大。一、膠結物及膠結類型思考：膠結物對儲層的影響？指除碎屑顆粒之外的化學沉淀物質，在砂巖中含量小于50%，它對巖石顆粒起膠結作用，使之變成堅硬的巖石。1.膠結物泥質：（小于0.01mm的碎屑）膠結比較2.膠結類型a.基底膠結b.孔隙膠結c.接觸膠結（1)概念膠結物在巖石中的分布狀況及與碎屑顆粒的接觸關系稱為膠結類型。它通常取決于膠結物的成分和含量的多少、生成條件以及沉積后的一系列變化等因素。（2)分類一、膠結物及膠結類型2.膠結類型a.基底膠結b.孔隙膠結c.接觸c.接觸膠結

膠結物含量很少，一般小于5%，僅分布于顆粒相互接觸的地方，顆粒呈點狀或線狀接觸，膠結物多為原生或碎屑風華物質，最常見者為泥質。此種膠結的儲油物性最好。大慶油田屬于這種膠結。巖石孔隙度大于25%，滲透率從幾十個毫達西到幾個達西。a.基底膠結

膠結物含量最高。碎屑顆粒孤立地分布于膠結物之中，彼此不相接觸或少有顆粒接觸。由于膠結物與碎屑顆粒同時沉積，故稱原生膠結，膠結強度很高?？紫额愋腿珵槟z結物內(nèi)的微孔，其儲油、氣物性很差。b.孔隙膠結

膠結物含量不多，充填于顆粒之間的孔隙中顆粒呈支架狀接觸。膠結物多是次生的，分布不均勻，多充填于大的孔隙中，膠結強度次于基底膠結。根據(jù)膠結強度不同，砂巖一般可分為強膠結、膠結和弱膠結或疏松等。3、膠結特征c.接觸膠結a.基底膠結b.孔隙膠結根據(jù)膠結強度不同，砂巖一膠結類型接觸膠結孔隙膠結基底膠結孔隙度(%)23~3018~288~17滲透率(mD)50~1001~150<1華北坳陷第三儲油巖膠結類型接觸膠結孔隙膠結基底膠結孔隙度(%)23~3018~二、膠結物中的各種敏感礦物4、酸敏礦物遇酸產(chǎn)生沉淀3、碳酸鹽遇酸分解2、石膏在高溫下失掉結晶水1、粘土礦物遇水膨脹二、膠結物中的各種敏感礦物4、酸敏礦物遇酸產(chǎn)生沉淀3、碳酸鹽1.粘土遇水膨脹的特性粘土礦物大都由兩種基本晶格組成。一種是硅氧四面體，另一種是鋁氧八面體。（2）粘土遇水膨脹的機理a.這是由粘土礦物的特殊晶格結構所決定的。直徑小于0.01mm的顆粒占50%以上的細粒碎屑。粘土礦物是砂巖的主要膠結物。粘土礦物分為：高嶺石型、蒙脫石型、水云母型、綠泥石型等。（1）粘土二、膠結物中的各種敏感礦物1.粘土遇水膨脹的特性粘土礦物大都由兩種基本晶格組成。一種硅氧四面體硅氧四面體晶片鋁氧八面體鋁氧八面體晶片

蒙脫石結構

高嶺石結構粘土礦物晶片晶層單體平面延伸縱向重疊延伸+重疊硅氧四面體硅氧四面體晶片鋁氧八面體

伊利石：結構與蒙脫石相似，只是其晶層之間卡有鉀原子，大小與晶層硅氧四面體的六角環(huán)內(nèi)徑接近，使晶層之間聯(lián)結牢固，外來物質很難進入。

蒙脫石：由兩個硅氧四面體晶片中間夾一個鋁氧八面體晶片所組成的晶層。晶層之間由分之間力聯(lián)接，因此，結構較弱，晶層之間距離較大,外來物質很容易進入。當和水相遇時，水分之就容易進入蒙脫石之間，造成晶體膨脹。高嶺石：是一個硅氧四面體晶片和一個鋁氧八面體晶片組成的晶層。晶層薄，層間距小，兩個晶層之間一面是氫氧原子，一面是氧原子，因而形成氫鍵，也就是說，相鄰兩晶層之間除范德華力外，還有氫鍵，結合力強，水分子不容易進入，膨脹性就小。伊利石：結構與蒙脫石相似，只是其晶層之間卡有鉀b.與晶層表面的帶電性質有關

在蒙脫石的形成過程中，硅氧四面體中的Si4+經(jīng)常被Al3+所置換,而鋁氧八面體中的

Al3+常被Mg2+和Fe2+置換，以及晶層邊角的“破鍵”和晶格缺陷使晶層帶負電（粘土帶負電），其結果：水為極性分子，在粘土表面受表靜電引力而定向排列，濃集在顆粒表面。由于晶層帶負電，而在表面吸附了Na+、Ca2+等陽離子，在水溶液中，晶層表面的離子解離，形成雙電層，使雙電層內(nèi)的陽離子濃度高于介質中的濃度，使得水分子向晶層間擴散，形成水化層。高嶺石中，硅和鋁在形成過程中都沒有被置換，因此，膨脹性就很小。粘土膨脹過程示意圖膨脹前膨脹后b.與晶層表面的帶電性質有關在蒙脫石的形成過程

a.大幅度降低巖石的滲透率；b.套管損壞、井底坍塌等；c.粘土的吸附作用能使注入地層的化學劑作用降低甚至失效。a.離子交換法；b.增加電解質濃度；c.注酸性水；d.注粘土穩(wěn)定劑。（4）防止粘土膨脹的措施（5）粘土的膨脹度

膨潤度：指粘土膨脹的體積占原始體積的百分數(shù)，它是衡量粘土膨脹大小的指標。測試方法：粘土膨脹儀。（3）粘土膨脹的危害a.大幅度降低巖石的滲透率；a.離子交換法；（4）防思考：粘土在石油工業(yè)中的應用？按粘土的用途可分為三種主要不同的類型：（1）膨潤土：這是配制水基鉆井液的基礎原料。鈉膨潤土的造漿率較高，鈣膨潤土需經(jīng)改造處理后才能使用。（2）抗鹽粘土:晶體構造為纖維狀或棒狀，有極大的內(nèi)表面，水分子可進入其內(nèi)部孔道，因此含有較多的吸附水，有抗鹽、耐溫的特點常用于海洋鉆井或鉆鹽層。（3）有機膨潤土:以陽離子表面活性劑覆蓋鈉土或抗鹽粘土表面，改變粘土表面的潤濕性，將粘土的親水表面改變?yōu)橛H油表面，這樣粘土可以在油中分散，配制油基鉆井液（或解卡液），用于鉆進復雜地層，如鹽膏層、超深井及完井的各種作業(yè)。思考：粘土在石油工業(yè)中的應用？按粘土的用途可分為三種主要不同

石膏脫水與溫度的關系01020304050607001020304050加熱時間h）除去結晶水（%）2.石膏（CaSO4·

2H2O)高溫脫水特征106℃74℃81℃64℃石膏脫水與溫度的關系0102030405060700102①用離心機冷洗巖心，即用離心機高速旋轉下所產(chǎn)生的離心力，將巖心中的油、水甩出；②改用氯仿和甲醇配置的共沸液，其沸點為53.5℃，它遠小于石膏的脫水溫度，其沸液中甲醇和氯仿的重量百分比為13:87。思考1：石膏高溫脫水帶來的危害性？在巖心分析帶來測量誤差思考2：消除石膏對測量精度產(chǎn)生不良影響的方法①用離心機冷洗巖心，即用離心機高速旋轉下所產(chǎn)生的離心力，將巖3.碳酸鹽遇酸分解和酸敏礦物傷害地層（1）碳酸鹽的種類石灰石（CaCO3)白云石（CaMg(CO3)2）鈉鹽（Na2CO3）鉀鹽（K2CO3）菱鐵礦（FeCO3）3.碳酸鹽遇酸分解和酸敏礦物傷害地層（1）碳酸鹽的種類石灰石（2）碳酸鹽遇酸分解：

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑實驗測定中，碳酸鹽含量是采用反應后CO2的體積或壓力來計算，由下式求出：式中：C：巖樣中CaCO3的含量，%；V：巖樣與HCl反應后所得的CO2體積，cm3；

ρ：在實驗溫度及大氣壓下，CO2氣體的密度，g/cm3；W：巖樣總重，g。（2）碳酸鹽遇酸分解：式中：C：巖樣中CaCO3的含量，%（3）酸敏礦物及特點

能與酸反應的礦物并不都叫酸敏礦物，只有那些與酸反應后容易生成沉淀而阻塞孔道引起滲透率降低的那些礦物才叫酸敏礦物。如富鐵綠泥石（FeO·Al2O3·SiO2·H2O）、黃鐵礦（FeS2）、菱鐵礦（FeCO3）等屬酸敏礦物。

酸化時，除粘土膨脹因素外，富鐵綠泥石酸溶后當PH為5~6時，F(xiàn)e2+呈膠體沉淀，傷害地層，其反應式為：3FeO·Al2O3·2SiO2·3H2O+6HCl=3FeCl2+2Al(OH)3+2SiO2·3H2O2FeCl2+3H2O+3O=2Fe

(OH)3↓+2Cl2

Fe

(OH)3是一種片狀結晶，通常其體積比喉道還大，故可阻塞孔喉。預防措施：加鐵的螯合劑和凈氧劑。（3）酸敏礦物及特點能與酸反應的礦物并不都叫4、儲層敏感性分析4、儲層敏感性分析敏感性測定水敏酸敏鹽敏速敏堿敏壓敏判斷儲層水敏程度尋找合理的酸液配方找出造成損害的礦化度確定微粒運移的臨界速度確定微粒運移的臨界速度確定合理的注水壓力4、儲層敏感性分析敏感性測定水敏酸敏鹽敏速敏堿敏壓敏判斷儲層水敏程度尋找合理的（1）水敏實驗a.概念：與地層不配伍的外來流體進入地層后引起的粘土膨脹、分散、運移，導致滲透率下降的現(xiàn)象。水敏指數(shù)水敏性強度I≤0.30弱水敏0.3＜I＜0.70中等偏強水敏0.70≤I強水敏b.水敏指數(shù)：：注蒸餾水時的滲透率：絕對滲透率式中：c.水敏程度：4、儲層敏感性分析（1）水敏實驗a.概念：與地層不配伍的外來流體進入地層（2）酸敏酸敏性是指酸化液進入地層后與地層中的酸敏性礦物發(fā)生反應，產(chǎn)生凝膠、沉淀或釋放出微粒，使地層滲透率下降的現(xiàn)象。油、水井酸化前必須測酸敏性。酸敏酸量;0.5—1.0PV酸化酸量：〉5PV（3）鹽敏實驗發(fā)現(xiàn)，對于水敏性地層，含鹽度下降將導致粘土礦物晶層擴張增大、膨脹增加，地層滲透率下降。4、儲層敏感性分析（2）酸敏酸敏性是指酸化液進入地層后與地層中的酸敏（4）速敏實驗表明，微粒運移速度隨巖石中流體流動速度的增加而加劇，當流速超過一定數(shù)值時，巖石滲透率明顯下降，這種現(xiàn)象叫做速敏，通常把滲透率開始下降時的速度叫做臨界速度。4、儲層敏感性分析（4）速敏實驗表明，微粒運移速度隨巖石中流體流動速度的增加（5）堿敏堿敏性是指含堿的流體進入地層后與地層中的礦物發(fā)生反應，使地層滲透率下降的現(xiàn)象。4、儲層敏感性分析（5）堿敏堿敏性是指含堿的流體進入地層后與地層中的礦物發(fā)生（6）壓敏（低滲透油藏）地層壓力下降時，孔隙受壓縮，導致滲透率下降的現(xiàn)象。4、儲層敏感性分析（6）壓敏（低滲透油藏）地層壓力下降時，孔隙受壓縮，導致滲透敏感礦物敏感程度潛在的敏感性產(chǎn)生敏感性的條件抑制敏感性的方法蒙脫石最大中等中等中等水敏性速敏性酸敏性堿敏性淡水系統(tǒng)較高流速酸化作業(yè)化學驅高鹽度流體，防膨劑酸處理酸敏抑制劑伊利石最大中等最小速敏性顯微孔隙被堵塞K2SiF6沉淀高流速淡水系統(tǒng)氫氟酸酸化低流速高鹽度流體、防膨劑酸敏抑制劑高嶺石中等

中等中等速敏性

A1(OH)3沉淀堿敏性高流速，高pH值高瞬變壓力酸化作業(yè)化學驅用微粒穩(wěn)定劑，低流速，低的瞬變壓力酸敏抑制劑綠泥石最大中等最小Fe(OH)3沉淀MgF2沉淀速敏性富氧系統(tǒng)，酸化后高pH值氫氟酸酸化高流速，高pH值除氧劑酸敏抑制劑低流速碳酸鹽中等CaF2或MgF2沉淀氫氟酸酸化預先使用酸進行預沖洗，酸敏抑制劑鐵白云石黃鐵礦菱鐵礦中等中等最小Fe(OH)3沉淀硫化物沉淀Fe(OH)3沉淀高pH值，富氧系統(tǒng)流體含Ca2+，Sr2+，Ba2+高pH值，富氧系統(tǒng)酸敏抑制劑，除氧劑防垢劑儲層礦物敏感性總結（據(jù)沈平平，1995）敏感礦物敏感程度潛在的敏感性產(chǎn)生敏感性的條件抑制敏感性的方法判斷題：1.不均勻系數(shù)越大，則粒度組成越均勻。2.三種不同基準體積的比面之間的關系Sp>Ss>Sb。3.三種不同孔隙度之間的關系為Φ流動<Φ有效<Φ絕對。4.儲層埋藏越深，則孔隙度越大。5.粒度組成分布曲線峰值越高，則粒度組成越均勻。6.地層水礦化度越高，則粘土膨脹能力越強。7.顆粒平均直徑越大，則巖石比面越大。8.膠結物含量越大，則巖石比面越大。9.粘土礦物中蒙脫石的膨脹能力最強。10.油藏總彈性能量中流體彈性能量一定大于巖石骨架的彈性能量?！獭痢痢痢痢獭獭獭痢膛袛囝}：√××××√√√×√本章小結儲層巖石結構顆粒膠結物儲層巖石主要屬性孔隙度滲透率流體飽和度本章小結儲層巖石結構顆粒膠結物儲層巖石主要屬性孔隙度滲透率流顆粒等效直徑分選系數(shù)不均勻系數(shù)粒度中值粒度參數(shù)粒度組成累積分布曲線粒度組成分布曲線作圖法數(shù)字列表法（分析曲線）表示方法水力沉降法篩析法分析方法概念粒度組成顆粒等效直徑分選系數(shù)不均勻系數(shù)粒度中值粒度參數(shù)粒度組成累積分酸敏礦物傷害地層碳酸鹽遇酸分解石膏高溫脫水粘土遇水膨脹膠結物中的各種敏感礦物膠結物及膠結類型用粒度組成資料估算比面單位定義比面敏感礦物酸敏礦物傷害地層碳酸鹽遇酸分解石膏高溫脫水粘土遇水膨脹膠結物綜合彈性壓縮系數(shù)巖石壓縮系數(shù)巖石的壓縮性影響因素油田上常用的幾種孔隙度定義孔隙度孔隙大小分布表示方法孔隙結構參數(shù)孔隙分類孔隙性綜合彈性壓縮系數(shù)巖石壓縮系數(shù)巖石的壓縮性影響因素油田上常用的滲透率影響因素裂縫油藏滲透率滑脫效應公式氣測滲透率滲透率的單位適用條件內(nèi)容、數(shù)學表達式滲透性、滲透率的概念熟練推導“泊稷葉”定律，K、r、S關系。絕對滲透率：單相流體飽和且通過巖石，流體不與巖石發(fā)生任何物理化學反應下，測得的滲透率。與流體性質及外界條件無關，只取決于巖石的孔隙結構特性。達西定律滲透性滲透率影響因素裂縫油藏滲透率滑脫效應公式氣測滲透率滲透率的單束縛水飽和度原始含油飽和度定義飽和度束縛水飽和度原始含油飽和度定義飽和度100根內(nèi)徑為0.02英寸的毛管，50根內(nèi)徑為0.04英寸的毛管，它們的長度都一樣，并裝在一根內(nèi)徑為2英寸的管內(nèi)，在管間的空隙填入石蠟，因而滲透只發(fā)生在毛管內(nèi)，試求這種巖石的滲透率？習題：100根內(nèi)徑為0.02英寸的毛管，50根內(nèi)徑為0.04英寸的高嶺石含量16.8%，顆粒較大，多呈集合體在顆粒表面呈不緊密附著狀態(tài)，這些顆?？稍诳紫吨锌梢赃\移。薄膜式：為主要類型高嶺石含量16.8%，顆粒較大，多呈集合體在伊利石在砂巖孔隙中多呈薄膜狀或條片狀貼附在顆粒表面，并充填孔隙。搭橋式伊利石在砂巖孔隙中多呈薄膜狀或條片狀貼附在顆粒表面，并充填孔油層物理-儲層巖石的物理特性課件已知一干巖樣重量為32.0038克，飽和煤油后再煤油中稱得重量22.2946克，飽和煤油后巖樣在空氣中的重量為33.8973克，求該巖樣的孔隙體積、孔隙度和巖樣的視密度。解得：已知一干巖樣重量為32.0038克，飽和煤油后再煤油中稱得重有一巖樣長2.77cm，直徑為3.35cm，在20oC時用水通過它，水的粘度為1mPa.s，巖樣兩端的壓差為251mmHg，流量為0.02cm3/s，求該巖石的滲透率？例1有一巖樣長2.77cm，直徑為3.35cm，在20oC時用水解：根據(jù)達西定律得解：根據(jù)達西定律得選擇題1.若某巖樣的顆粒分布愈均勻，即意味著不均勻系數(shù)愈_______，或者說分選系數(shù)愈_______。A.大，大B.大，小C.小，大D.小，小2.巖石比面愈大，則巖石的平均顆粒直徑愈_______，巖石對流體的吸附阻力愈_______。A.大，大B.大，小C.小，大D.小，小3.若Sf、Sp、Ss，分別以巖石的外表面體積、孔隙體積、骨架體積為基準面的比面，則三者關系為_______。A.Sf>Sp>SsB.

Ss>Sp>SfC.

Sp>Ss>SfD.Sf>Ss>Sp4.若Φa、Φe、Φd分別為巖石的絕對孔隙度、有效孔隙度、流動孔隙度，則三者的關系為_______。A.Φa>Φe>ΦdB.Φe>Φd>ΦaC.

Φd>Φa>ΦeD.Φa>Φd>Φe

DCCA選擇題DCCA5.飽和煤油法測得的孔隙體積為_______，離心法測得的孔隙體積為_______。A.總孔隙體積，有效孔隙體積；B.總孔隙體積，流動孔隙體積；C.流動孔隙體積，有效孔隙體積；

D.有效孔隙體積，流動孔隙體積。6.隨地層壓力下降，巖石孔隙體積將_______，地層流體體積將_______。A.膨脹，膨脹；B.膨脹，收縮；C.收縮，膨脹；D.收縮，收縮7.若Cf、Co、Cw分別為巖石、地層油、底層水的壓縮系數(shù)，則三者的關系為_______。Cf>Co>CwB.Co>Cw>Cf

C.Cw>Cf>CoD.Co>Cf>Cw

8.若T1、T2、T3分別為蒸餾法、干餾法、離心法測定流體飽和度的測試溫度，則三者的關系_______。A.T1>T2>T3B.T2>T3>T1C.T3>T1>T2D.T2>T1>T39.巖石絕對滲透率與巖石孔隙結構_______，與通過巖石的流體性質_______。A.有關，有關；B.有關，無關；C.無關，有關；D.無關，無關DBDBC5.飽和煤油法測得的孔隙體積為_______，離心法測得的孔10.若K、Kl、kg為同一巖石的絕對滲透率、液測滲透率、氣測滲透率，則三者的關系為_______。A.K>Kl>KgB.Kl>Kg>KC.Kg>K>KlD.K>Kg>Kl11.氣體滑動效應隨平均孔道半徑增加而_______，隨平均流動壓力增加而_______。A.增強，增強；B.增強，減弱；C.減弱，增強；D.減弱，減弱12.巖石孔隙結構的分選性愈_______，迂回度愈_______，則巖石的絕對滲透率愈低。A.好，大；B.差，大；C.好，??；D.差，小13.巖石的埋藏深度愈_______，膠結物含量_______，則巖石的絕對孔隙度愈小。