1、授课人：XX XX PPT内容可自行编辑油层物理学油层物理学精品课程精品课程讲课讲课思路思路一一.学习油藏物理的重要学习油藏物理的重要性性二二.研究的对象及内容研究的对象及内容三三.研究方法研究方法 绪论绪论四四.本课程的发展历程本课程的发展历程六六.学习要求学习要求五五.本课程与其他课程间的关系本课程与其他课程间的关系七七.参考书参考书讲课讲课内容内容绪论绪论第一章第一章 储油岩石的物理性质储油岩石的物理性质第二章第二章 储层流体的高压物性储层流体的高压物性第三章第三章 油藏岩石的渗流特征油藏岩石的渗流特征第四章第四章 提高原油采收率机理提高原油采收率机理绪论绪论第一节：绪第一节：绪 论论
2、Introduction一一.学习油藏物理的重要性：学习油藏物理的重要性：1.国内外石油工业的发展状况，石油在国济民生中国内外石油工业的发展状况，石油在国济民生中的作用及地位；的作用及地位；2.学习油藏物理的目的及意义。学习油藏物理的目的及意义。绪论绪论二二.油藏物理研究的对象及内油藏物理研究的对象及内容：容：1.研究的对象：研究的对象：储层储层井筒用户绪论绪论 流体由地层到用户的运动大致可分为三个流体由地层到用户的运动大致可分为三个阶段：阶段：（1）流体由地层到井底的流动）流体由地层到井底的流动 油油藏物理及渗流力学；藏物理及渗流力学；（2）流体由井底到井口的流动）流体由井底到井口的流动 采
3、油采油工艺；工艺；（3）流体由井口向用户的流动）流体由井口向用户的流动 储运储运集输。集输。绪论绪论2.内容：内容：在油藏物理中，研究的是地层流体在岩石孔在油藏物理中，研究的是地层流体在岩石孔隙中的各种物理化学现象，包括内容如下：隙中的各种物理化学现象，包括内容如下：(1)岩石的骨架性质；岩石的骨架性质；(2)储层流体性质；储层流体性质；(3)流体在多孔介质中的渗流机理；流体在多孔介质中的渗流机理；(4)提高原油采收率的机理、方法、工艺及改进提高原油采收率的机理、方法、工艺及改进方向。方向。绪论绪论三三.研究方法：研究方法：1.实验研究：油藏物理是石油渗流物理模实验研究：油藏物理是石油渗流物理
4、模拟研究的主要内容拟研究的主要内容 2.理论研究：渗流力学与油藏物理的结合。理论研究：渗流力学与油藏物理的结合。四四.本课程的发展历程：本课程的发展历程：油藏物理作为一门学科，是油藏物理作为一门学科，是50年代形成的。由年代形成的。由于其基础性和重要性，已成为石油工程师必须掌握于其基础性和重要性，已成为石油工程师必须掌握的一门课程。的一门课程。绪论绪论常规岩心分析方面常规岩心分析方面专项岩心分析方面专项岩心分析方面油藏流体分析方面油藏流体分析方面在多相渗流机理方面在多相渗流机理方面 油藏物理今后的发展，将由于科学油藏物理今后的发展，将由于科学发展与工程的需要，综合性更强，更需发展与工程的需要，
5、综合性更强，更需要在解决工程实际中、学科中的相互渗要在解决工程实际中、学科中的相互渗透、互相配合而构成新的边缘学科。同透、互相配合而构成新的边缘学科。同时，为了更了解实际情况，今后将向模时，为了更了解实际情况，今后将向模拟油藏实际条件方向发展。拟油藏实际条件方向发展。绪论绪论五五.本课程与其他课程之间的关系本课程与其他课程之间的关系 需要数、理、化、地质、流需要数、理、化、地质、流体力学、物理化学等方面的知识，体力学、物理化学等方面的知识，是油田开发、采油工程、三次采油、是油田开发、采油工程、三次采油、油藏工程及数值模拟等的技术基础油藏工程及数值模拟等的技术基础课。课。绪论绪论六六.学习要求学
6、习要求综合性综合性 交叉性交叉性 理论与实际紧密结合理论与实际紧密结合 绪论绪论学习特点：学习特点：绪论绪论要求：要求：掌握基础理论知识掌握基础理论知识注重实验与实践环节注重实验与实践环节注重分析与综合注重分析与综合 以锻炼分析问题和解决问题的能力。以锻炼分析问题和解决问题的能力。参考书：参考书：3.罗蜇潭罗蜇潭 油层物理油层物理2.何更生何更生 油藏物理油藏物理4.HK范范波伦波伦 提高原油采收率的原理提高原油采收率的原理1.杨胜来，魏俊之油层物理学杨胜来，魏俊之油层物理学 5.石油与天然气文摘石油与天然气文摘、中国石油文摘中国石油文摘 6.石油学报石油学报、SPE等等绪论绪论本章的重点：孔
7、隙性、渗透性、饱和度本章的重点：孔隙性、渗透性、饱和度第一章第一章 储油岩石的物理性质储油岩石的物理性质Chapter 1 Physics property of reservoir rock围绕此重点介绍围绕此重点介绍：砂岩的粒度、粒度组成；砂岩的粒度、粒度组成；岩石的比面；岩石的比面；岩石的其他性质；岩石的其他性质；岩石矿物的敏感性等。岩石矿物的敏感性等。岩石物性岩石物性 第一节第一节 储油岩石的骨架性质储油岩石的骨架性质粒度组成与比面粒度组成与比面Matrix property of reservoir rock-granularity composition and specific
8、surface 砂岩储集层，其骨架是由性质不同、形状各砂岩储集层，其骨架是由性质不同、形状各异、大小不等的砂岩颗粒经胶合而成，因此颗粒异、大小不等的砂岩颗粒经胶合而成，因此颗粒的大小、形态、排列方式、胶结物的数量、性质的大小、形态、排列方式、胶结物的数量、性质及胶结方式必将影响储集层的性质。而岩石的粒及胶结方式必将影响储集层的性质。而岩石的粒度和比面是反映岩石骨架构成的最重要的指标，度和比面是反映岩石骨架构成的最重要的指标，也是划分储层、评价储层的重要物性参数。也是划分储层、评价储层的重要物性参数。问题的提出：问题的提出：岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面 基本点：粒度、粒度组成、比面的基本
9、概念；基本点：粒度、粒度组成、比面的基本概念；重重 点：分析及测定；点：分析及测定；难难 点：分析方法；点：分析方法；疑疑 点：其它性质（如胶结物）。点：其它性质（如胶结物）。讨论的内容：讨论的内容：主要介绍岩石的粒度及比面的基本概主要介绍岩石的粒度及比面的基本概念、测定方法以及它们之间的关系。念、测定方法以及它们之间的关系。岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面一岩石的粒度一岩石的粒度(granularity,particle size,grain size)、粒度的组成、粒度的组成(granularity composition)：粒粒 度：度：砂岩颗粒的大小。砂岩颗粒的大小。粒度组成：粒度
10、组成：构成砂岩的各种大小不同颗粒的构成砂岩的各种大小不同颗粒的含量，通常用百分数来表示。含量，通常用百分数来表示。定义：定义：岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面 粒度组成按其定义归结为测定不粒度组成按其定义归结为测定不同粒级颗粒占全岩颗粒的百分数问题。同粒级颗粒占全岩颗粒的百分数问题。测定方法：测定方法：对大量颗粒，如砾岩对大量颗粒，如砾岩(conglomerate or gravel)可直接测定；可直接测定；对细颗粒，在地质上常用的是将砂岩对细颗粒，在地质上常用的是将砂岩捣碎，进行分析，或在显微镜下观测，或捣碎，进行分析，或在显微镜下观测，或用图像分析仪测定。用图像分析仪测定。岩石粒度组成
11、与比面岩石粒度组成与比面测定方法：测定方法：granulometry or Measurement method1）筛析法）筛析法screen analysis：用成套的筛子对捣碎后用成套的筛子对捣碎后的砂粒进行振动筛析，按不同粒级将它们分开。的砂粒进行振动筛析，按不同粒级将它们分开。筛孔的大小有两种表示方法：筛孔的大小有两种表示方法：每英寸长度上的孔数，称目或号每英寸长度上的孔数，称目或号(mesh)；用用“mm”，相邻筛孔孔眼大小可相差，相邻筛孔孔眼大小可相差 或或 的级差。的级差。注意：注意：筛析时需先称量抽提、烘干至恒重的岩样筛析时需先称量抽提、烘干至恒重的岩样50g，振动时间为振动时
12、间为15分钟。减少或延长振筛的时间分钟。减少或延长振筛的时间都会得到不正确的结果。都会得到不正确的结果。242岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面2）筛析法实验数据的处理）筛析法实验数据的处理岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面通过实验得到如下实验数据组：通过实验得到如下实验数据组：d1G1d1d2G2d2d3G3dnGn其中：其中：G=Gi)11(211 iiiddd 问题：问题：如何推导该公式？如何推导该公式？：分别为两相邻层筛子的孔眼直径。：分别为两相邻层筛子的孔眼直径。：颗粒的平均直径；：颗粒的平均直径；idid id岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面 平均粒度的计算：平均粒度的计算
13、：根据不同大小的颗粒在液体中具有不同的沉根据不同大小的颗粒在液体中具有不同的沉降速度，其大小可按斯托克斯公式计算：降速度，其大小可按斯托克斯公式计算：g:重力加速度重力加速度cm/s2 ；d：颗粒直径：颗粒直径cm；：运动粘度：运动粘度cm2/s；s：颗粒密度：颗粒密度g/cm3；l：液体密度：液体密度 g/cm3；V：颗粒运动速度：颗粒运动速度cm/s.）（1182lsgdV）（1182lsgdVa原理原理 principle：岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面）沉降法（）沉降法（5374m）-settling method 公式的假定条件公式的假定条件supposition condit
14、ion on formula：1）颗粒是球形，具有坚硬且光滑的表面；颗粒是球形，具有坚硬且光滑的表面；2）在粘性）在粘性viscidity、不可压缩、不可压缩uncompression的的液体中颗粒的运动相当缓慢，且距离容器壁液体中颗粒的运动相当缓慢，且距离容器壁和底无穷远；和底无穷远；3）颗粒在液体中的沉降应以定速进行，且与分）颗粒在液体中的沉降应以定速进行，且与分散介质的界面上不发生滑动。散介质的界面上不发生滑动。岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面 备注：研究表明，当颗粒在备注：研究表明，当颗粒在50100m时，实测值具有足够的精度。为保证时，实测值具有足够的精度。为保证颗粒在沉降时呈单
15、粒分散下沉，颗粒在沉降时呈单粒分散下沉，颗粒颗粒在悬浮液中在悬浮液中的的重量浓度不超过重量浓度不超过1。岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面3.分析方法分析方法 Grain size analysis:粒度组成的表示方法：列表法粒度组成的表示方法：列表法(form)及作图法及作图法(diagram)。岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面粒度组成分布曲线粒度组成分布曲线累积粒度组成分布曲线累积粒度组成分布曲线粒度组成分布曲线：粒度组成分布曲线：Granularmetric composition distribution curve粒度直方图：粒度直方图：Particle histogram累积
16、粒度组成分布曲线：累积粒度组成分布曲线：Cumulative granularmetric compositiondistribution curve 岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面分析（定性）：分析（定性）：1)曲线的峰值越高，说明岩石以某一粒级曲线的峰值越高，说明岩石以某一粒级颗粒为主，即岩石粒度组成越均匀；峰值颗粒为主，即岩石粒度组成越均匀；峰值越靠右，说明岩石颗粒越粗。越靠右，说明岩石颗粒越粗。2)在累积分布曲线上，上升段直线越陡，在累积分布曲线上，上升段直线越陡，则说明岩石越均匀，分选性越好。则说明岩石越均匀，分选性越好。岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面4.粒度参数的计算（
17、定量）：粒度参数的计算（定量）：（1）不均匀系数）不均匀系数Grain heterogeneity coefficient：1060dd 越接近于越接近于1，则表明粒度组成越均匀；，则表明粒度组成越均匀；4.5 分选差。分选差。备注：欧美等国一般以累积重量备注：欧美等国一般以累积重量25、50%、75%三三个特征点，将曲线分成四段。用特拉斯克方程求出个特征点，将曲线分成四段。用特拉斯克方程求出分选系数。分选系数。2575ddS 岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面（8416）/4（955）/6.6式中：式中：越小，岩石的分选性越好。越小，岩石的分选性越好。iid2log岩石粒度组成与比面岩石粒
18、度组成与比面（3）标准偏差标准偏差standard deviation(由福特、沃德由福特、沃德等人提出等人提出)划分岩石分选性的等级划分岩石分选性的等级岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面 分选等级分选等级 4.00 分选极差分选极差按标准偏差划分的分选等级按标准偏差划分的分选等级 1定义：单位体积岩石内，岩石骨架的总表面积定义：单位体积岩石内，岩石骨架的总表面积或单位体积岩石内总孔隙的内表面积。或单位体积岩石内总孔隙的内表面积。二岩石的比面二岩石的比面specific surface：比面受粒度、胶结物的含量、颗粒的排列方比面受粒度、胶结物的含量、颗粒的排列方式及颗粒形状等因素的影响。式及
19、颗粒形状等因素的影响。exp:1 m3岩石，由岩石，由1mm砂子构成，其砂子构成，其内表面积为：内表面积为：VAS)/(32cmcm324/1024mm岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面岩石比面的分类岩石比面的分类classification:以岩石外表体积为基准的比面以岩石外表体积为基准的比面Apparent volume:VASPPVAS以岩石孔隙体积为基准的比面以岩石孔隙体积为基准的比面Pore volume:以岩石骨架体积为基准的比面以岩石骨架体积为基准的比面Matrix volume:SSVAS岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面三者之间的关系三
20、者之间的关系:PSSSS111SPSSS)1(引入孔隙度引入孔隙度:2测定方法：测定方法：（1）直接法：）直接法：Kozeny-Carman：SS：以岩石骨架体积为基准的比面。：以岩石骨架体积为基准的比面。LQHASs23)1(14岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面储层岩石的渗透率储层岩石的渗透率岩心夹持器岩心夹持器气瓶气瓶干燥器干燥器压力表压力表流量计流量计岩石比面的实验装置的设计过程岩石比面的实验装置的设计过程储层岩石的渗透率储层岩石的渗透率（2）间接法：）间接法：a已知：已知：、K 求：求：S 3223102SKb已知：粒度组成、已知：粒度组成、=1时时 KS7000求：求：S 如何推
21、导该公式？如何推导该公式？iidGCS100)1(6岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面关系的推导思路岩石粒度组成与比面关系的推导思路:1.把颗粒假设为理想状态把颗粒假设为理想状态 等径的等径的球形；球形；2.求等径球形的比面；求等径球形的比面；3.再将看成由若干种不等径球形构成，求再将看成由若干种不等径球形构成，求各种不等径球形的比面；各种不等径球形的比面；4.进行球度校正。进行球度校正。m：显微镜的线放大率；：显微镜的线放大率；：针与孔隙周界相交的次数；：针与孔隙周界相交的次数；LmS/4 由由1949年年chalkey提出，用于测固结
22、多孔介质的比面。提出，用于测固结多孔介质的比面。（3）统计法估算比面：）统计法估算比面：针尖落入孔隙空间的次数；：针尖落入孔隙空间的次数；L：针长度。：针长度。岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面3研究的意义：研究的意义：（1）划分岩石类型）划分岩石类型division the type of rock：砂岩砂岩sandstone：S2300 cm2/cm3 d：0.01mm 岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面（2）估算对流体流动的影响）估算对流体流动的影响estimation the effect on fluid flowing through porous media：比面越大，界面现
23、象越严重，流动比面越大，界面现象越严重，流动阻力越大。阻力越大。岩石粒度组成与比面岩石粒度组成与比面四双重孔隙度（原生四双重孔隙度（原生、次生、次生、总孔隙度）总孔隙度）一问题的提出一问题的提出三孔隙度（定义，三孔隙度（定义，孔隙度的分类）孔隙度的分类）二储集层的孔隙结构（孔隙类型及组合关系；二储集层的孔隙结构（孔隙类型及组合关系；孔隙大小及分选性；孔隙结构参数）孔隙大小及分选性；孔隙结构参数）六储层岩石的压缩性（定义、六储层岩石的压缩性（定义、综合弹性综合弹性压缩系数）压缩系数）五影响孔隙度的因素（内因、五影响孔隙度的因素（内因、外因）外因）油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度问题的提出：问
24、题的提出：岩石中除有固体物质外，还有未被固体物岩石中除有固体物质外，还有未被固体物质所占据的空间，称为孔隙或空隙。没有孔隙质所占据的空间，称为孔隙或空隙。没有孔隙的岩石是不存在的，只是不同的岩石，其孔隙的岩石是不存在的，只是不同的岩石，其孔隙大小、形状及发育程度不同。石油及天然气在大小、形状及发育程度不同。石油及天然气在储层孔隙间存储和流动，因此孔隙的大小、形储层孔隙间存储和流动，因此孔隙的大小、形状、发育程度及连通性会直接影响岩石中储集状、发育程度及连通性会直接影响岩石中储集油气的数量和生产油气的能力。油气的数量和生产油气的能力。油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度油藏物理学储层岩石的孔隙结
25、构及孔隙度 那么用什么方式来描述岩石的孔隙结构？那么用什么方式来描述岩石的孔隙结构？采用什么参数来表征岩石的储集特征？影采用什么参数来表征岩石的储集特征？影响参数的主要因素是什么？怎样获得这些响参数的主要因素是什么？怎样获得这些参数？这就构成了本节的主要研究内容。参数？这就构成了本节的主要研究内容。一储集层的孔隙结构及类型一储集层的孔隙结构及类型 pore structure and type of reservoir 岩石孔隙结构的研究内容包括：孔隙构成、孔岩石孔隙结构的研究内容包括：孔隙构成、孔隙大小、形状、孔隙的连通情况、孔隙类型、孔壁隙大小、形状、孔隙的连通情况、孔隙类型、孔壁粗糙度等
26、。粗糙度等。油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度孔隙性储层：孔隙性储层：porous reservoir 孔隙大小：孔隙大小：pore size 孔隙连通性：孔隙连通性：pore communication 孔隙形态：孔隙形态：pore morphology孔隙形状：孔隙形状：pore shape,pore geometry 孔隙类型：孔隙类型：pore type孔隙粗糙度：孔隙粗糙度：pore roughness 1.岩石孔隙的分类岩石孔隙的分类(classification of pore)1）根据岩石的孔隙组成和孔隙间的相互关系分类）根据岩石的孔隙组成和孔隙间的相互关系分类(Meinze
27、r法）法）油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度2）根据成因分类）根据成因分类(成因：成因：origin/genesis)a.粒间孔隙粒间孔隙 intergranular pore b.杂基内微孔隙杂基内微孔隙 micropore in complex rock c.晶体次生晶间孔隙晶体次生晶间孔隙 intercrystalline secondary pore in intercrystalline d.纹理及层理缝纹理及层理缝lamination or bedding/stritification fissure/fracture e.裂缝孔隙裂缝孔隙fissure/fracture por
28、e f.溶蚀孔隙溶蚀孔隙solutional void/solutional pore油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度 类型类型成因成因原生式孔隙原生式孔隙Primary pore粒间孔隙粒间孔隙沉积作用沉积作用纹理和层理缝纹理和层理缝沉积作用沉积作用次生式孔隙次生式孔隙Secondary pore溶蚀孔隙溶蚀孔隙溶解作用溶解作用晶体次生晶间孔隙晶体次生晶间孔隙压溶作用压溶作用裂缝孔隙裂缝孔隙地应力作用地应力作用颗粒破裂孔等颗粒破裂孔等岩石裂缝等岩石裂缝等混合孔隙混合孔隙Mixing pore杂基内微孔隙等杂基内微孔隙等复合成因复合成因孔隙类型的成因及特征孔隙类型的成因及特征油藏物理学储层
29、岩石的孔隙结构及孔隙度 3）根据孔隙大小分类）根据孔隙大小分类 Classification based on pore size a.微毛细管孔隙：微毛细管孔隙：capillary micropore b.毛细管孔隙：毛细管孔隙：capillary interstice c.超毛细管孔隙：超毛细管孔隙：capillary superpore油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度类型类型D(mm)W(mm)特点特点备注备注微毛微毛细管细管孔隙孔隙0.0002(0.2m)0.0001(0.1m)分子间引力很大，分子间引力很大，需非常高的压力需非常高的压力梯度才能使液体梯度才能使液体流动流动泥页岩孔
30、隙泥页岩孔隙毛细毛细管孔管孔隙隙0.00020.5(0.2500m)0.00010.25(250m)流体在外力作用流体在外力作用下克服重力后流下克服重力后流体可流动体可流动砂岩孔隙砂岩孔隙超毛超毛细管细管孔隙孔隙0.5(500m)0.25(250m)流体在重力作用流体在重力作用下可自由流动下可自由流动大溶洞、大裂大溶洞、大裂缝、未胶结或缝、未胶结或胶结疏松的砂胶结疏松的砂岩孔隙岩孔隙根据孔隙大小分类根据孔隙大小分类油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度a.根据孔隙生成时间分类：原生孔隙和次生孔隙根据孔隙生成时间分类：原生孔隙和次生孔隙；b.根据孔隙组合关系分类：孔道和喉道根据孔隙组合关系分类：孔
31、道和喉道 (pore passage and throat passage)；c.根据孔隙的连通性分类：连通孔隙和死孔隙根据孔隙的连通性分类：连通孔隙和死孔隙 (连通孔隙：连通孔隙：interconnected pore/communicating pore/open pore/interconnecting pore 死孔隙：死孔隙：dead pore/bypassed pore/blind pore)。4）按其它因素分类按其它因素分类 油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度2孔隙大小及分选性孔隙大小及分选性 (pore size and sorting)孔隙大小及分选性的表示方法：孔隙大小及
32、分选性的表示方法：定性上：用孔隙大小分布曲线及孔隙大小累积分定性上：用孔隙大小分布曲线及孔隙大小累积分布曲线表示。布曲线表示。Cumulative distribution curve of pore size 定量上：用分选系数定量上：用分选系数(sorted coefficient)、歪度、歪度(skewness)、峰度、峰度(peak value/peak/crest value)来表来表示。示。油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度1）分选系数）分选系数(sorted coefficient)6.645951684pSiid2logid表示累积分布曲线上累积含量为表示累积分布曲线上累积含
33、量为i时所时所对应的孔隙喉道直径。对应的孔隙喉道直径。pS 孔隙分布的均匀程度，孔隙分布的均匀程度，SP值越小，孔隙大值越小，孔隙大小分布越均匀，分选性越好小分布越均匀，分选性越好。油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度2）歪度）歪度Skp(skewness)(22)(22595505951684501684kpS11kpS油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度 ：孔隙大小分布偏于粗孔径还是细孔径的状况，：孔隙大小分布偏于粗孔径还是细孔径的状况，又称偏态。又称偏态。kpS孔隙大小分布曲线对称；孔隙大小分布曲线对称；0kpS1kpS 粗歪度（有一粗孔隙喉道的尾部）粗歪度（有一粗孔隙喉道的尾部）1kp
34、S细歪度（有一细孔隙喉道的尾部）细歪度（有一细孔隙喉道的尾部）油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度 3）峰度）峰度(peak value/peak/crest value)度量分布曲线的陡峭程度，即度量分布曲线的陡峭程度，即量度分布曲线两个尾部的孔喉直径量度分布曲线两个尾部的孔喉直径的展幅与中央展幅的比值。的展幅与中央展幅的比值。油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度 1pK6.0pK )5.2,2.1(pK分布曲线为正态分布分布曲线为正态分布normal distribution/bell-shaped distribution曲线为双峰或单峰曲线曲线为双峰或单峰曲线曲线具有尖峰。曲线具有尖峰
35、。)(44.22575595pK油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度 当孔隙系统由两个或两个以上不同的当孔隙系统由两个或两个以上不同的孔隙类型构成时，就会出现双峰或多峰曲孔隙类型构成时，就会出现双峰或多峰曲线。线。峰态峰态KP与歪度与歪度SKP和分选系数和分选系数SP配合，配合，可以判断岩石的孔隙大小分布可以判断岩石的孔隙大小分布。油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度3.孔隙结构孔隙结构 pore structure/configuration 1）含义）含义 岩石的孔隙结构包括岩石孔隙的大小、形岩石的孔隙结构包括岩石孔隙的大小、形状、孔隙连通情况，孔隙类型、孔壁粗糙程度状、孔隙连通情况，孔隙
36、类型、孔壁粗糙程度等全部孔隙特征和它的构成方式。等全部孔隙特征和它的构成方式。岩石的孔隙结构直接影响到岩石的储集特岩石的孔隙结构直接影响到岩石的储集特征和渗流特性。征和渗流特性。油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度2）.孔隙参数孔隙参数pore parameter a.孔喉比孔喉比(pore throat ratio)：孔隙与喉道的直：孔隙与喉道的直径之比。径之比。b.孔喉配位数孔喉配位数pore neck number：每个孔隙所：每个孔隙所连通的喉道数，一般砂岩在连通的喉道数，一般砂岩在215之间。之间。c.孔隙迂回度孔隙迂回度(pore tortuosity)：描述孔隙弯曲：描述孔隙弯曲
37、程度的参数。程度的参数。l/L l实际孔道长度实际孔道长度;L外观长度。外观长度。（1.2，2.5）油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度 利用高倍显微镜下观察岩石的薄利用高倍显微镜下观察岩石的薄片，铸体，用电视显像的图像分析仪片，铸体，用电视显像的图像分析仪等可确定以上孔隙结构参数。等可确定以上孔隙结构参数。除此之外，还可以观察到孔隙内除此之外，还可以观察到孔隙内壁的粗糙度，孔隙排列与组合方式。壁的粗糙度，孔隙排列与组合方式。油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度 由于孔隙的复杂性，为了计算上的需要，由于孔隙的复杂性，为了计算上的需要，一般将一般将实际岩石实际岩石简化成简化成简化模型简化模型。如
38、先简化成。如先简化成理想理想土壤模型土壤模型，再简化成由不同大小的毛管构，再简化成由不同大小的毛管构成的成的毛管束模型毛管束模型paralleling capillary beam/bunch model。近年来又发展出了。近年来又发展出了网络模网络模型型network model，光刻模型光刻模型photoetching model，防真模型防真模型imitation real model 等。这些模型常用等。这些模型常用于微模型可见技术中研究水驱油等问题。于微模型可见技术中研究水驱油等问题。油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度4.类型类型（三类）（三类）1）单重孔隙介质）单重孔隙介质sin
39、gle pore media 粒间孔隙结构：是碎屑岩的基本结构，但部粒间孔隙结构：是碎屑岩的基本结构，但部分碳酸盐岩也具有此种孔隙结构。是由大小和分碳酸盐岩也具有此种孔隙结构。是由大小和形状不同的颗粒组成，颗粒之间又被胶结物充形状不同的颗粒组成，颗粒之间又被胶结物充填。填。纯裂缝结构：致密的碳酸岩储油（气）岩基纯裂缝结构：致密的碳酸岩储油（气）岩基本上是不渗透的。在这种岩石中产生的微裂缝本上是不渗透的。在这种岩石中产生的微裂缝 就叫做就叫做“纯裂缝结构纯裂缝结构”。油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度2）.双重孔隙介质双重孔隙介质double pore media 裂缝裂缝孔隙结构：特别发育于
40、石灰岩与白云孔隙结构：特别发育于石灰岩与白云岩中，这种孔隙结构是粒间孔隙介质又被裂缝岩中，这种孔隙结构是粒间孔隙介质又被裂缝分割成多个块状单元。分割成多个块状单元。孔洞孔洞孔隙结构：发育于碳酸盐岩石，它是孔隙结构：发育于碳酸盐岩石，它是在粒间孔隙的岩石中分布的洞穴，洞穴的尺寸在粒间孔隙的岩石中分布的洞穴，洞穴的尺寸超过毛细管大小。超过毛细管大小。油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度3）.三重孔隙介质三重孔隙介质 threefold/triple/triplex pore media 孔隙孔隙微裂缝微裂缝大洞穴大洞穴big cave：由粒间孔隙、：由粒间孔隙、微裂缝再加上大洞穴构成。微裂缝再加上
41、大洞穴构成。孔隙孔隙微裂缝微裂缝大裂缝：由粒间孔隙、微裂缝、大裂缝：由粒间孔隙、微裂缝、大裂缝并存的混合结构。大裂缝并存的混合结构。油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度二孔隙度二孔隙度 porosity 1定义：单位岩石体积内岩石孔隙体积定义：单位岩石体积内岩石孔隙体积的百分数。即岩石储集能力的大小的量的百分数。即岩石储集能力的大小的量度。度。%100VVpspVVV%100)1(VVs 所以：所以：油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度 2孔隙度的分类孔隙度的分类 classification of porosity 根据孔隙的大小，可知：根据孔隙的大小，可知：微毛细管孔微毛细管孔隙和孤立的死
42、孔隙隙和孤立的死孔隙对油气储集运移意义不对油气储集运移意义不大。从油气田开发的角度考虑：只有那种大。从油气田开发的角度考虑：只有那种既能储集油气，又可让其渗流通过的既能储集油气，又可让其渗流通过的连通连通孔隙孔隙才具有实际意义。才具有实际意义。油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度 为此，根据孔隙的连通状况可将孔隙分为连为此，根据孔隙的连通状况可将孔隙分为连通孔隙和不连通孔隙；有效孔隙和无效孔隙。据通孔隙和不连通孔隙；有效孔隙和无效孔隙。据此，孔隙度可分为：此，孔隙度可分为：1）绝对孔隙度）绝对孔隙度 a absolute porosity 岩石的总孔隙体积岩石的总孔隙体积Va与岩石外表体积与岩
43、石外表体积V之比。之比。2）有效孔隙度）有效孔隙度e effective porosity 岩石的有效孔隙体积岩石的有效孔隙体积Ve与岩石外表体积与岩石外表体积V之比。有效孔隙体积是指在一定压差之比。有效孔隙体积是指在一定压差下被油气饱和并参与渗流的连通孔隙体下被油气饱和并参与渗流的连通孔隙体积。积。油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度3）运动孔隙度）运动孔隙度m motion porosity 在含油岩石中，流体能在其间流动的在含油岩石中，流体能在其间流动的孔隙体积孔隙体积Vm与岩石外表体积与岩石外表体积V之比。之比。流动的孔隙体积只要是指排除了在通流动的孔隙体积只要是指排除了在通常开采压差
44、下仍难以使流体通过及由于岩常开采压差下仍难以使流体通过及由于岩石润湿性引起的孔隙通道的缩小的体积。石润湿性引起的孔隙通道的缩小的体积。油藏物理学储层岩石的孔隙结构及孔隙度一般一般:mea 砂岩的孔隙度一般在砂岩的孔隙度一般在530之间变化。之间变化。大部分为大部分为1020，碳酸盐孔隙度一般小，碳酸盐孔隙度一般小于于5。孔隙度孔隙度2520%2015%1510%105%1 m1 m2 210.1 10.1 mm2 20.10.01 0.10.01 mm2 20.010.0010.001 mm2 20.001 0.001 mm2 2等等级级渗透性渗透性极好极好渗透性渗透性好好渗透性渗透性中等中等
45、渗透性微渗透性微弱弱非渗非渗透性透性当渗透率当渗透率1000 1000 10 10-3-3 mm2 2(5001000)(5001000)1010-3-3 mm2 2(50050)(50050)10-3mm2 2等级等级高渗高渗渗透性好渗透性好中渗中渗K（5010 5010）10 10-3-3 m m2 2（101 101）10 10-3-3 m m2 21 10 10-3-3 mm2 2等级等级低渗低渗特低渗特低渗超低渗超低渗储层岩石的渗透率储层岩石的渗透率二、渗透率的测定二、渗透率的测定measurement of permeability渗透率可以来源于：渗透率可以来源于：测井测井:lo
46、gging 试井试井:test well 油气井生产测试油气井生产测试:production test 实验室测试实验室测试:experiment储层岩石的渗透率储层岩石的渗透率渗透率的实验室测试渗透率的实验室测试1、用达西方程测定岩石的渗透率，应遵循如下条、用达西方程测定岩石的渗透率，应遵循如下条件件condition of satisfaction：（1）.岩石中为岩石中为100%流动流体所饱和；流动流体所饱和；（2）.通过岩心的流体与岩石不起任何物理的、通过岩心的流体与岩石不起任何物理的、化学的、物理化学的反应；化学的、物理化学的反应；（3）.流动为层流流动（线性流动）。流动为层流流动（
47、线性流动）。（注意条件产生的由来）（注意条件产生的由来）储层岩石的渗透率储层岩石的渗透率 因此，对因此，对Kl和和Kg来讲，其值是不同来讲，其值是不同的，原因有：的，原因有：粘土、吸附、滑脱，粘土、吸附、滑脱，达西达西定律用定律用液体液体；所以，最好采用气测，然；所以，最好采用气测，然后进行校正。后进行校正。储层岩石的渗透率储层岩石的渗透率110dPdLAQKcPQQPoo原理及计算公式原理及计算公式principle and computation formula principle and computation formula 设：气体发生的膨胀为等温膨胀设：气体发生的膨胀为等温膨胀is
48、othermy/isothermality expansionisothermy/isothermality expansion，则：，则：储层岩石的渗透率储层岩石的渗透率PPQQoo110PdPdLAPQKoo)(2.02221PPALPQKoo 分离变量积分分离变量积分separating variable and integratingseparating variable and integrating：储层岩石的渗透率储层岩石的渗透率气体滑脱效应（气体滑脱效应（KLinkenbergKLinkenberg效应）效应）Slippage effectSlippage effect 在用不
49、同气体实际测定岩石渗透率时，在用不同气体实际测定岩石渗透率时，人们发现：即使同一岩心、同一气体，采用人们发现：即使同一岩心、同一气体，采用不同的平均压力，所测得的不同的平均压力，所测得的Kg值也不同；同值也不同；同一岩心、同一平均压力下，采用不同气体所一岩心、同一平均压力下，采用不同气体所测得的测得的Kg亦不同。亦不同。储层岩石的渗透率储层岩石的渗透率液体液体气体气体储层岩石的渗透率储层岩石的渗透率 对于液体：由于粘滞阻力的作用，使液对于液体：由于粘滞阻力的作用，使液体在固壁上的运动速度等于零。体在固壁上的运动速度等于零。对于气体：由于气体粘度较低，所以气对于气体：由于气体粘度较低，所以气固之
50、间的粘滞力很小，使靠近管壁处的气体固之间的粘滞力很小，使靠近管壁处的气体分子仍处于运动状态。另外，相邻层的气体分子仍处于运动状态。另外，相邻层的气体分子由于动量交换，可连同管壁处的气体分分子由于动量交换，可连同管壁处的气体分子一起作定向的沿管壁运动。这就是子一起作定向的沿管壁运动。这就是气体滑气体滑脱效应脱效应。储层岩石的渗透率储层岩石的渗透率岩心夹持器岩心夹持器气瓶气瓶干燥器干燥器压力表压力表流量计流量计气体渗透率的实验装置的设计过程气体渗透率的实验装置的设计过程储层岩石的渗透率储层岩石的渗透率 由于气体滑脱效应的存在，便出现了由于气体滑脱效应的存在，便出现了气测渗透率与液测的种种差异：气测
