1、 物性概念物性概念影响因素分析影响因素分析确定方法（包括实验测定）确定方法（包括实验测定）应用。应用。本章岩石物性讲授的主线是本章岩石物性讲授的主线是:第一节第一节 岩石的粒度组成和比面岩石的粒度组成和比面 教学目的：教学目的：掌握岩石粒度的定义、分析方法、粒掌握岩石粒度的定义、分析方法、粒度组成的表示方法度组成的表示方法; ;岩石比面的定义、三种表示方岩石比面的定义、三种表示方法和比面的确定方法。法和比面的确定方法。 教学重点和难点：教学重点和难点：粒度的分析方法，比面的表示粒度的分析方法，比面的表示方法。方法。 教法说明：教法说明：课堂讲授课堂讲授第一节第一节 岩石的粒度组成和比面岩石的粒
2、度组成和比面一、岩石的粒度组成一、岩石的粒度组成1 1、定义、定义: :构成岩石的各种大小不同的颗粒含量，用构成岩石的各种大小不同的颗粒含量，用重量百分数表示。重量百分数表示。 2 2、确定粒度组成的方法确定粒度组成的方法: : 常用的砂岩粒度组成分析方法有：常用的砂岩粒度组成分析方法有： A A、筛析法、筛析法(D0.05mm)(D0.05mm) B B、沉降法、沉降法(0.0015D0.05mm)(0.0015D0.05mm) C C、光学法、光学法(D0.0015mm)(D0.05mm)D0.05mm)a a 将筛子由粗到细叠放并固定将筛子由粗到细叠放并固定在筛分机上在筛分机上, ,对已
3、破碎和分解的对已破碎和分解的岩石颗粒进行筛析岩石颗粒进行筛析, ,记录每个筛记录每个筛子上颗粒的质量。子上颗粒的质量。b b 筛孔的大小表示有筛孔的大小表示有mmmm和目两和目两种。种。c c 相邻两级筛孔孔眼大小的级相邻两级筛孔孔眼大小的级差为差为 或或d d 一套筛子共一套筛子共2525级级 震动筛分机示意图震动筛分机示意图242筛孔表示法：筛孔表示法： 12筛子分类：筛子分类： 相邻筛孔以相邻筛孔以的等比级数递减。的等比级数递减。 （1 1）每寸长的孔数；）每寸长的孔数；（2 2）孔边长度）孔边长度mmmm。 方法优点：方法优点：简便，精确。简便，精确。方法缺点：方法缺点：无法精确测定无
4、法精确测定D D0.05mm0.05mm以下的砂粒以下的砂粒B B 沉降法沉降法( (适用于适用于D0.05mm)D0.05mm)测定原理测定原理: :颗粒直径的平均值处理颗粒直径的平均值处理: : )1(gV18dLs 21d1d121d1颗粒直径颗粒直径颗粒密度颗粒密度液体密度液体密度液体运动粘度液体运动粘度颗粒沉降速度颗粒沉降速度测定原理：测定原理：沉积物在水中沉积时，按粗细不同，先后沉降的原理沉积物在水中沉积时，按粗细不同，先后沉降的原理。 该方法的应用范围：该方法的应用范围：1) 1) 颗粒为球型；颗粒为球型；2) 2) 在粘性和不可压缩液体内，下降速度很慢在粘性和不可压缩液体内，下
5、降速度很慢. .3) 3) 在运动时不受壁和底的影响；在运动时不受壁和底的影响；4) 4) 匀速下降；匀速下降；5) 5) 颗粒坚硬光滑；没有相对滑动。颗粒坚硬光滑；没有相对滑动。6) 6) 当颗粒直径为当颗粒直径为50100um50100um时，实测值具有足够的时，实测值具有足够的精度。精度。C .激光粒度分析法激光粒度分析法D.薄片分析法薄片分析法对较致密的细粒砂岩对较致密的细粒砂岩, ,可制成岩石薄片可制成岩石薄片, ,用显微镜用显微镜测定粒度组成。测定粒度组成。基于光学原理的一种测定方法基于光学原理的一种测定方法, ,测定范围广。测定范围广。可用于可用于d0.0015mmd0.0015
6、mm的颗粒。的颗粒。3 3 粒度组成表示方法粒度组成表示方法: : A A、表格法、表格法 B B、图形法、图形法 岩样号岩样号D(mm)0.42-0.297 0.297-0.210 0.210-0.149 0.149-0.074 0.074-0.05 0.05-0.01 4.5 4.5 分选差分选差5 5 平均粒度平均粒度: : A A、粒度中值、粒度中值d d5050 B B、粒度平均值、粒度平均值d dm m 10.ddddddd95453525155m 3dddd845016m 3dddd755025m 二、岩石的比面二、岩石的比面1 1、定义、定义: :单位体积的岩石内单位体积的岩石
7、内岩石骨架岩石骨架的的总总表面积或单位表面积或单位体积岩石内体积岩石内孔隙孔隙总内表面积。总内表面积。单位：单位：cmcm2 2/cm/cm3 3 m m2 2/m/m3 3 mmmm2 2/mm/mm3 3 粗砂岩（粗砂岩（1 10.5mm0.5mm）950cm2300cm2300cm2 2/cm/cm3 3 可以看出可以看出: :砂岩的比面是很大的，而且它的大小对流体在岩石孔砂岩的比面是很大的，而且它的大小对流体在岩石孔隙中的流动具有明显的影响，如表面现象、吸附、流动阻力等隙中的流动具有明显的影响，如表面现象、吸附、流动阻力等。这也是油田为何采收率总不是很高的原因所在。这也是油田为何采收率
8、总不是很高的原因所在。 2 2、比面的三种表示、比面的三种表示: : 三者间的关系三者间的关系: : fVAS PVAS VrASr Sr1SS 3 3 比面的确定方法比面的确定方法 (1) (1) 根据粒度组成估算比面根据粒度组成估算比面A A、设多孔岩石是由等半径的球形颗粒所组成，则每一粒砂子的、设多孔岩石是由等半径的球形颗粒所组成，则每一粒砂子的表面积表面积为为: : 每一粒砂子的体积每一粒砂子的体积: :如果单位体积岩石中，孔隙总体积为如果单位体积岩石中，孔隙总体积为，则该岩石中颗粒所占体积为则该岩石中颗粒所占体积为: :Vs=1-Vs=1-那么单位体积内岩石的颗粒总数为那么单位体积内
9、岩石的颗粒总数为: :2r4A 3r34V 3r143V1N 单位体积中岩石颗粒总表面积应为单位体积中岩石颗粒总表面积应为: : 式中：式中： dd砂粒的直径砂粒的直径 ss比面比面 孔隙率孔隙率B B、如果砂岩颗粒为非等直径，则要进行粒度分析、如果砂岩颗粒为非等直径，则要进行粒度分析, ,设粒度组成分设粒度组成分析资料如下析资料如下: : 粒径为粒径为d d1 1d d1 1”重量百分数占重量百分数占G G1 1% % 粒径为粒径为d d2 2d d2 2”重量百分数占重量百分数占G G2 2% % 粒径为粒径为d dn nd dn n”重量百分数占重量百分数占G Gn n% % d16r1
10、3r4r143ANS23 那么，岩石中每一种那么，岩石中每一种粒径粒径颗粒的比面为颗粒的比面为: :因此，总表面积因此，总表面积为为: : %Gd16S%Gd16S%Gd16Snnn222111 n1iiin1iidG10016CSS校正系数校正系数C=1.21.4 (2) (2) 流动实验法流动实验法( (透过法透过法) ) 实验原理实验原理: : S Sr r以岩石颗粒体积为基础的比面，以岩石颗粒体积为基础的比面，cmcm2 2/cm/cm3 3 岩石的孔隙度岩石的孔隙度 AA岩石的横截面积岩石的横截面积，cmcm2 2 L L岩石长度岩石长度，cmcm Q Q通过岩心的空气流量通过岩心的
11、空气流量，cmcm3 3/s/s 室温下空气的粘度室温下空气的粘度，泊泊 HH岩心两端的压差岩心两端的压差，厘米水柱厘米水柱 M1QHLA1314S2r 实验装置实验装置: : 马略特瓶马略特瓶开开 关关量量 筒筒岩心夹持器岩心夹持器岩岩 心心U型压力计型压力计漏漏 斗斗(3)(3)、统计法估算比面、统计法估算比面 SS以岩石以岩石外观外观体积为基础的比面体积为基础的比面 岩石的孔隙度岩石的孔隙度 mm图片的放大倍数图片的放大倍数 LL针长针长 CC针与周边相交的次数针与周边相交的次数 h h针的端点落在孔隙内部的次数针的端点落在孔隙内部的次数 (4)(4)、吸附法、吸附法 因为吸附量与吸附表
12、面成正比，通过测量某种气体在通过因为吸附量与吸附表面成正比，通过测量某种气体在通过岩样前后的浓度变化值可以确定出该岩样的比面。岩样前后的浓度变化值可以确定出该岩样的比面。 mhLC4S (5)(5)泽烈金法泽烈金法 SS以岩石以岩石外观外观体积为基础的比面体积为基础的比面 QQ气体通过岩心的流量气体通过岩心的流量 MM气体分子量气体分子量 TT绝对温度绝对温度 (6)(6)根据岩石的其它物性参数估算根据岩石的其它物性参数估算 dxdPSTRM21324Q2 K7000S 岩石渗透率岩石渗透率三、砂岩的胶结物及胶结类型三、砂岩的胶结物及胶结类型1 1胶结物质胶结物质1 1）泥质（粘土）胶结物）泥
13、质（粘土）胶结物泥质是沉积岩粒度分析中粒度小于泥质是沉积岩粒度分析中粒度小于0.01mm0.01mm的物质总和。的物质总和。 2 2）灰质胶结物）灰质胶结物灰质胶结物主要有碳酸盐类组成。灰质胶结物主要有碳酸盐类组成。 砂岩中常见的碳酸盐矿物为方解石和白云石砂岩中常见的碳酸盐矿物为方解石和白云石 3CaCO 3 2()CaMg CO32222CaCOHClCaClH O CO 石膏在温度达石膏在温度达6464时便有结晶水从其中分离出来时便有结晶水从其中分离出来3 3）硫酸盐胶结物）硫酸盐胶结物储层岩石中的硫酸盐矿物主要是石膏和硬石膏储层岩石中的硫酸盐矿物主要是石膏和硬石膏 42CaSOnH O在
14、清洗岩心时为防止结晶水脱出，常采用以下两种方法：在清洗岩心时为防止结晶水脱出，常采用以下两种方法： A. 用离心机冷洗岩心用离心机冷洗岩心B. 用低沸点溶剂抽洗用低沸点溶剂抽洗 配方为：甲醇：氯仿配方为：甲醇：氯仿=12.6%=12.6%：87.4%87.4%（重量）（重量）沸点为沸点为: 53.5: 53.5。 2 2胶结类型胶结类型定义定义:胶结物在岩石中的分布状况以及它们与碎屑胶结物在岩石中的分布状况以及它们与碎屑颗粒的接触关系称为胶结类型。颗粒的接触关系称为胶结类型。1 1）基底胶结）基底胶结 胶结物含量最高。碎屑颗粒孤立地分布于胶结物中，彼此不相接触胶结物含量最高。碎屑颗粒孤立地分布于胶结物中，彼此不相接触或很少有颗粒接触。或很少有颗粒接触。2 2）孔隙式胶结）孔隙式胶结 胶结物含量不多，充填于颗粒之间的孔隙中，颗粒呈支架状接触。胶结物胶结物含量不多，充填于颗粒之间的孔隙中，颗粒呈支架状接触。胶结物多是次生的。多是次生的。3 3）接触式胶结）接触式胶结 胶结物含量很少，一般小于胶结物含量很少，一般小于5%，仅分布于颗粒相互接触的地方，呈点状或，仅分布于颗粒相互接触的地方，呈点状或线状接触。胶结物多是原生或碎屑风化物质，常见的为泥质。线状接触。胶结物多是原生或碎屑风化物质，常见的为泥质。 表表2-1 2-1 不同胶结类型油层的孔隙度和渗透率不同胶结类型油层的孔隙度和渗透率
