油藏岩石的物理性质

岩石沉积岩岩浆岩变质岩碎屑岩储集层碳酸盐岩储集层我国大部分油田波斯湾盆地华北古潜山油田第三章油藏岩石的物理性质油气储集层（油藏）储集油气的岩石

已发现油气储量的99%以上集中在沉积岩中而沉积岩又以碎屑岩和碳酸盐岩为主。岩石孔隙裂缝溶洞储集空间渗流通道为油气提供孔隙性渗透性岩石基本物理性质：孔隙度、渗透率、饱和度、压缩性、润湿性一、砂岩的粒度组成二、砂岩的胶结类型砂岩的骨架砂粒胶结物第一节砂岩的骨架性质

砂岩是由性质不同、形状各异、大小不等的砂粒经胶结物胶结而成的岩石。1.粒度组成：构成砂岩的大小不同的各种砂粒的百分比含量。通常用重量百分数表示一、砂岩的粒度组成2.粒度分析方法：主要用于粒度较大的砂岩。薄片法:筛析法：分析中小粒径的砂粒；

沉降法：分析直径<40μm的砂粒。3.粒度组成表示方法及评价表格法：粒度组成分布曲线：曲线峰值越高，说明粒度组成越均匀。累积曲线：直径小于某一值的所有颗粒的质量％。曲线越陡，说明岩石粒度组成越均匀。1.砂岩的胶结物种类泥质：粘土矿物（遇水膨胀）灰质：碳酸盐类矿物（遇酸反应）硫酸盐：石膏（高温脱水）硅质：硅酸盐（胶结最结实）2.砂岩的胶结类型：胶结物在岩石中的分布状况以及与碎屑颗粒的接触关系称为胶结类型。基底胶结孔隙胶结接触胶结杂乱胶结二、砂岩的胶结类型第二节油藏岩石的孔隙性一、储层岩石的孔隙和孔隙结构裂隙(缝)孔隙空洞孔隙1.空隙:指岩石中未被碎屑颗粒、胶结物充填的空间。常称为孔隙单重介质：含一种孔隙类型双重介质：含两种类型孔隙多重介质：含有两种以上类型孔隙(微观上)粒间空隙空间由孔隙主体和喉道组成。孔隙主体喉道孔隙－控制着岩石储油能力；喉道－控制着孔隙的渗流能力。配位数：与一个孔隙相连的喉道的数目。①等直径球形颗粒模型②毛管束模型③网络模型(一维、两维)2、孔隙结构：岩石中孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。研究前沿二、储层岩石的孔隙度或：单位岩石体积中孔隙体积所占的比例。1.定义：岩石孔隙体积与岩石外表体积之比；一般以百分数表示2.孔隙度的分类(1)绝对孔隙度(2)有效孔隙度岩石孔隙总体积岩石外表体积有效孔隙体积（总孔隙体积减去不流通的“死孔”体积）岩石外表体积矿场资料和文献上不特别标明的孔隙度均指有效孔隙度。储层岩石(砂岩)孔隙度评价补充三、碳酸盐岩储层孔隙度φ2——次生孔隙度(裂缝或孔洞孔隙度),百分数。φ1——原生孔隙度,百分数；φt——总孔隙度,百分数；第三节油藏流体饱和度一、油藏流体饱和度单位孔隙体积中流体所占的比例。(同一油气藏)测量方法：实验室和测井开发过程中油水饱和度在一直发生变化(同一油藏)特殊饱和度概念：原始含油饱和度Soi

原始含水饱和度Swi

残余油饱和度Sor

束缚水饱和度Swc

二、束缚水饱和度分布和残存在岩石颗粒接触处和微细孔隙中或吸附在岩石骨架颗粒表面，不可流动的水，也称残存水。1、束缚水单位孔隙体积中束缚水所占的比例2、束缚水饱和度Swi变化范围比较大在10-50%3、束缚水饱和度影响因素分析：①岩石的孔隙结构②岩石中泥质含量③岩石的润湿性岩石孔隙小，连通性差，束缚水饱和度大。随岩石亲水性的增强，束缚水饱和度增加。泥质含量增加，束缚水饱和度增大。油藏的原始含油饱和度4、储量计算油藏的地质储量原始时刻，油藏中含有的石油量的地面值。三、残余油饱和度1、残余油被工作剂驱洗过的地层中被滞留或闭锁在岩石孔隙中的油。残余油占储层的孔隙体积的比例。2、残余油饱和度残余油饱和度的大小与流体性质以及岩石的孔隙结构有关补充剩余油？1、上覆岩层压力Pf上部岩层对下部岩层作用的压力。2、地层孔隙流体压力Ps油藏中孔隙流体所受的压力，也称油藏压力或地层孔隙压力。岩石骨架压力Pi岩石骨架所受的压力。

Pf=Ps+Pi有关概念第四节油藏岩石的压缩系数油藏岩石的压缩系数反映孔隙被压缩的情况一、油藏岩石的压缩系数油藏压力每变化单位压力时岩石孔隙体积的变化率。单位体积岩石，当油藏压力每变化单位压力时岩石孔隙体积的变化量。岩石：水：原油：二、油藏的综合压缩系数计算油藏的弹性采油量：单位体积岩石，当地层压力下降单位压力时，孔隙的缩小和流体的膨胀量之和。单位同以上的压缩系数。物理意义：单位体积岩石，当地层压力下降单位压力时，依靠孔隙的缩小，流体的膨胀采出流体量。第五节油藏岩石的渗透性岩石的渗透性：在一定的压差作用下，储层岩石让流体在其中流动的性质。其大小用渗透率表示。一、达西定律1856年、法国人、享利·达西未胶结砂充填模型水流渗滤试验达西方程：渗透率绝对渗透率：渗透率是油藏岩石的性能参数，其大小只取决于岩石本身，而与实验流体无关。长度为3cm的岩心，截面积为2平方厘米，水的粘度为1厘泊，压差为0.2Mpa下的流体流量为0.5立方厘米每秒，求其渗透率。实例二、气测渗透率在岩石长度L的每一断面的压力不同，气体体积流量在岩石内各点上是变化的，是沿着压力下降的方向不断膨胀。1.用气体测渗透率的原因：液体常与岩石发生某些反应（如岩石中的粘土遇水发生膨胀、油中活性物质在孔隙壁面上吸附等，使岩石孔隙通道变小），因此用不同的液体测得的渗透率往往不同气测渗透率的计算公式：补充波义耳-马略特定律Qp=Q0p0液体在孔道中心的液体分子比靠近孔道壁表面的分子流速要高；而且,越靠近孔道壁表面,分子流速越低；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什么差别。气体气体渗透率大于液体渗透率的根本原因Klinkenberg效应滑动效应或三、克林肯柏格效应同一岩石，气测渗透率总比液测渗透率高。实践发现：气体滑动效应示意图a-孔道中的液体流动；b-同一孔道中气体流动Klinkenbeger实验结果(1)不同平均压力下测得的气体渗透率不同；(2)不同气体测得的渗透率不同；(3)不同气体测得渗透率和平均压力的直线关系，当平均压力趋于无穷大时，交纵坐标于一点。等价液体渗透率Klinkenberg渗透率或四、油藏岩石渗透率的评价

根据李道品在其著作《低渗透砂岩油田开发》中对低渗透油田的分类：渗透率为(0.1-50)×10-3μm2的储层统称为低渗透储层，其中油层平均渗透率为(1.1-10.0)×10-3μm2的储层称为特低渗透储层。1、岩石的有效孔隙度Φe：Φe越大，K越大。2、岩石的孔隙半径孔隙半径越大，K越大。3、岩石的矿物成分泥质含量越高，K越小。4、岩石的层理或裂缝平行于层理或裂缝方向的渗透率大于垂直方向；五、影响岩石渗透率的因素1、有效渗透率定义：多相流体同时流动时，岩石允许每一相流体通过的能力。如：三相时：Ko、Kw、Kg

2、相对渗透率定义：多相流体共存时，每一相的有效渗透率与岩石绝对渗透率的比值。如三相时：Kro、Krw、Krg

六、有效渗透率和相对渗透率3、相对渗透率曲线(1)定义：相对渗透率与流体饱和度关系曲线(2)典型的相对渗透率曲线油水相对渗透率A区：Sw≤Swi；B区：Swi<Sw<1-Sor；C区：Sw≥1-Sor；(3)相对渗透率曲线的应用①预测水驱油藏的最终采收率最终采收率＝＝②计算含水率===第六节油藏岩石润湿性和油水微观分布润湿现象:干净的玻璃板上滴一滴水水迅速散成薄薄的一层干净的玻璃板上滴一滴水银水银聚拢形成球状在铜片上滴一滴水银水银呈馒头状一、岩石的润湿性1、润湿的定义液体在表面分子力作用下在固体表面的展开能力。2、衡量润湿性的参数润湿角θ油水对固体表面的润湿平衡1－水2－油3－固体过气液固或液液固三相交点对两非混相流体界面所作的切线和密度较大的流体与固体表面所夹的角。定义：所以由于3－固体1－水2－油油水对固体表面的润湿平衡界面张力：由于界面上的物理化学性质与相邻各相内部的性质不同，在界面上产生迫使界面面积达到最小的一种力，单位长度上这种收缩力称为界面张力。3、润湿性的判断θ<90°岩石表面亲水θ=90°岩石表面中间润湿θ>90°岩石表面亲油θ＝0°岩石表面完全水湿岩石表面完全油湿θ=180°天然岩石的表面性质（矿物成份和粗糙度等）大量实验表明：岩石的润湿性主要取决于原油中极性组分的含量二、油水的微观分布1、亲水岩石中的油水分布2、亲油岩石中的油水分布注水开发油田亲水岩石:位于孔道中间的油很容易被驱替出水驱结束后孔隙空间只剩下被分割的油滴注水开发油田亲油岩石:位于岩石颗粒表面和微孔隙中的油很难驱替出来亲水岩石的水驱采收率大于亲油岩石的水驱采收率。同样条件下三、吸附与润湿反转溶解与两相界面系统中的物质，自发地浓集于两相界面上并急剧减小该界面层的表面张力的这种过程称之为“吸附”，被吸附的物质叫做“表面活性剂”。固体表面的亲水性和亲油性的相互转化叫做润湿反转。1）毛管压力的概念：由一弯曲界面分开的两种流体之间的压力差气—液或液—液

2）毛管力计算公式：式中：Pc为毛管力；

r为毛管半径；为界面张力；为润湿角r油水第七节油藏岩石的毛管力二、毛管力理论的应用1、油藏中流体界面是过渡带对于气-液界面：对于油-水界面：过渡带高度取决于最细的毛管中的油(或水)柱的上升高度。一般油-水过渡带比气-液过渡带宽σog很小,故气-液