第一章 储层岩石的物理性质.doc

油层物理讲稿一、教学计划：1、学时共计36学时，其中实验4个学时。2、每节课之前有十分钟课堂测验，掌握同学们前次课的学习情况。3、每章上完以后有练习，习题内容较多。二、教材及参考资料：教材：油层物理学，杨胜来，魏俊之编，石油工业出版社。参考书：油层物理罗誓潭主编，地质出版社。油气层物理学张博金等编，中国地质大学出版社。绪 论一、油气资源在国民经济中的地位和今后增加油气资源的途径。石油和天然气是一种极其重要的能源资源和宝贵的战略物资，也是一种优良的化工原料和机械润滑材料。今天它已渗透到国发经济各个部门。如何寻找油气资源，增加油气储量？不外有两个途径：一是寻找新的油气田，扩大油气后备储量，如我国从东北华北转到西北和海上。二是提高现有油气田的采收率，增加油气产量。二、油气层物理学研究的内容，任务和学习方法。1、油层物理学以油气层为研究对象，用物理和物理化学的观点研究与石油地质、油气开发有关的物理化学现象的科学。1）对象，2）方法，3）领域2、研究内容1） 储层岩石的物理性质：主要为砂岩，粉砂岩，砾岩，碳酸岩。2） 储层中流体的高压物性。3） 多相流体饱和和储层岩石的高压特性。4） 提高采收率机理。3、学习任务1）牢固掌握油气物理学基本理论。2）牢固掌握油气物理学基本技能。3）初步掌握用物理化学方法，科学地观察和分析石油地质和油气田开发中的现象。4、学习方法本门课程是一门专业基础课，与数学、物理、物理化学、地下流体力学、岩石学、石油地质学有密切联系。本门课程基本理论和概念较多，因此要求同学们多复习，多理解，注重实验和习题。三、油层物理学发展史油层物理学是一门比较年轻的科学，距今才50多年历史，其发展可分为四个阶段：萌芽阶段（3040年代）形成阶段（5060年代）发展阶段（7080年代）高科技阶段（908第一章储层岩石的物理性质石油和天然气都是储存于地下储油岩石中的，即分布于储层岩石的微小孔隙中。储层岩石主要可分为碎屑岩和碳酸岩两大类。本章将重点阐明碎屑岩储层的物理性质。第一节砂岩的粒度组成和比面一、粒度组成1、定义：粒度组成指构成砂岩的各种大小不同的颗粒含量，通常用百分数表示之。碎屑颗粒是属于机械托运，它们的沉积受水动力条件控制。可用来直接反映沉积时期的水动力条件，并为沉积环境的分析提供重要依据。碎屑颗粒是岩石骨架组成的主要部分，它的组成特征必然直接影响储层岩石有关物性参数，如孔隙度、渗透率、饱和度等。因此组成是储油岩一个重要物性参数。2、粒度测量目前用于粒度的分析方法很多。一般大的砾可在野外直接测量，较致密的岩石，可用薄片分析鉴定。对于较疏松的储层岩石，一般用筛析法，沉降法来完成。1）筛析法用成套的筛子分析碎屑颗粒，筛孔的方法通常有两种：一种以英制：每寸长度上的孔数表示，称为目，如100目，200目等等。另一种以毫米直接表筛孔的孔眼大小，成筛筛子的孔眼大小一般相差2） 降分析法通过最小号筛子颗粒，如果还要再分析的话，可用沉降法。筛析法和沉降分析所给出的粒度百分数只是一个范围，即直径d1到d2所含粒级的百分含量，要准确求出颗粒的平均直径，可用下式二、粒度的表示方法数字法作图法：直方图、频率曲线图、累积曲线图、概率曲线图1、粒度组成分布曲线，能表示出各颗粒大小所占的百分数，某一矩形体高，表明该砂体越均匀。2、粒度组成累积曲线曲线的陡缓可看出粒度组成的均匀性，而且根据累积曲线上一些特性可求粒度参数。不均匀系数：累积曲线上某两个累积重量百分数所代表的直径比，如累积重量为60%的d60累积直径重量为10%的d10两者之比。不均匀系数越接近于1，则表明粒度组成越均匀。三、岩胶结物的敏感矿物胶结物是指除碎屑颗粒和杂基以外的化学物质，通常是结晶和非结晶的自生矿物。胶结物成分有泥质、灰质（钙质）、硫酸盐及桂质、常见的是泥质（粘土矿物）和钙质（碳酸盐）。砂岩中有几种敏感矿物1、粘土遇水膨胀粘土矿物是由硅氧四面体和铝氧八面体结晶片组合而成。2、石膏高温脱水特性经研究60时石膏开始失去结晶水，但速度慢，80100其结晶水很快分名，这一关恰恰是含石膏岩样给岩心常规分析带来误差的原因所在。在岩心分析过程中，为防止高温下石膏脱水带来的严重误差，可采用两种方法：1）离心机冷却洗岩心。2）改用氯仿和甲醇配制的共沸液，沸点53.5。3、碳酸盐含量的测定碳酸盐含量可以以反应CO2的体积算出试样中碳酸盐含量，或者以反应的CO2压力是算出。三、比面1、概念：比面：单位体积岩石内颗粒的总表面积，或单位体积岩石的孔隙的内表面积总和，其数学表达式：SA/V。岩石比面表示碎屑储层砂岩的分散程度。岩石比面的大小直接决定了储油岩的孔隙度和孔隙结构，其与岩石粒度组成关系密切。2、比面的计算与测定1）根据颗粒的组成求岩石的比面2）根据吸附法测比面3）薄片法进行统计计算。第二节 储油岩石的孔隙度油层的孔、渗、饱特性是认识油层储油状况、划分主力层有效和隔层的特性界限。一、岩石的孔隙度1、概念是指岩石中孔隙体积与岩石体积之比值。量度单位体积岩石中孔隙体积大小，用表示，Vp/Vf。根据储油岩石的孔隙是否连通和在一定压差下液体能否在其中流动，又可以将孔隙分为绝对孔隙度，有效孔隙度和流动孔隙度。1） 绝对孔隙度：指岩石总孔隙体积（包括连通和不连通的）与岩石体积之比值。2） 有效孔隙度：是指岩石在一定压差下，被石油和天然气饱和连通的孔隙体积与岩石体积之比。3） 流动孔隙度：指饱和液体岩石在一定压差下，与流体发生流动的体积相当的那部分孔隙体积与岩石体积之比值。2、影响因素1）排列方式：正方形max47.5%，菱形mim25.9%2）分选磨圆：分选磨圆好，大。3）深度：孔隙度随深度的增加面减小。3、测定方法1）地球物理方法。2）实验直接测定。二、岩石的压缩系数只指压力变化一个大气压时，单位岩石体积的变化率。第三节油层岩石的渗透率一、达西定律1950年法国工程师达西在解决城市供水问题时，用来胶结砂做水流渗滤的试验，得出的一个经验公式。二、影响因素1、岩石结构构造岩石结构构造是指岩石粒度，分选和层理。粒度越细分选越关，渗透率低。垂直与平行层理面差异，K11K1。2、岩石孔隙结构的影响孔隙度与渗透率并不都且系数关系，相同孔隙度的粗细砂岩渗透度可以十分不同。这是由于渗透率不仅取决于孔隙度而且取决于岩石孔隙结构。如孔隙连通、曲析度，孔隙大小等。3、压实作用：压实加剧，孔隙通道变小，曲析度增大。4、胶结作用：胶结物质沉积，使孔隙通道变小。三、气体滑动效应在岩石孔道中气体的流动不同于液体，对液体来说，在孔道中心的液体分子比靠近孔道表面分流速要高，而且越靠近孔道壁表面，分子流速越低。气体则不然，靠近孔壁表面的气体分子与孔道中心的分子流速几乎没有差别。气体在岩石孔道中这种渗流特性称之为滑动效应。四、绝对渗透率、有效渗透率和相对渗透率绝对渗透率：岩石完全被某种流体所饱和且岩石与流体之间不发生物理化学反应。在一定压力下，岩石允许该种流体通过能力的大小。有效（相）渗透率：当岩石被两种或多种流体饱和时，岩石允许其中流体渗滤能力的大小。相对渗透率：岩石有效渗透率与绝对渗透率比值。第四节 渗透率和其它岩石物性关系一、主管定律把岩石孔隙假想为由等直径平行毛管束所组成。二、渗透率和孔隙半径关系对于假想岩石，设单位面积中有几根半径为r的主管，则通过该假想岩石的流量为QnAr4(P1-P2)/8ul。决定岩石渗透率的主要因素是孔隙半径，孔隙大小分部由半渗隔板仪测定。孔隙大小分布：岩石各种大小孔隙体积与岩石总孔隙体积的百分数。三、岩石渗透率与比面的关系第五节储层的流体饱和度一、流体饱和度的概念1、液体饱和度：某种液体在岩石孔隙中占据空间体积的百分数或小数。2、原始含油饱和度：油藏投入开发之前，所测出的油层岩石孔隙空间中，原油体积与岩石孔隙体积的比值。也可称：残余油饱和度、束缚水饱和度。3、残余油饱和度与自由水饱和度油田开发的过程中，随着油层能力下降，或迟或早总要进入油层能量衰竭时期。油层中饱和度是逐渐降低的。同时注水开发油田，从低含水期到高含水期，油层岩石孔隙中含水饱和度不断升高。开发后期的含油水饱和度为残余油饱和度。剩余油饱和度：剩余油在油层内变成为不可流动状态下。二、影响因素1、孔隙结构和渗