3油藏岩石的物理性质.ppt

1、第三章 油藏岩石的物理性质,第三章 油藏岩石的物理性质,砂岩的骨架性质,砂岩的孔隙性质,砂岩的粒度组成,岩石的比面,岩石的胶结物质与胶结类型,岩石的孔隙、孔隙结构与孔隙度,储层流体饱和度,储层岩石的渗透率,岩石的压缩系数及油藏的综合压缩系数,储层岩石的润湿性,储层岩石的毛管力,碎屑岩储层,碳酸盐岩储层,第三章 油藏岩石的物理性质,第一节 砂岩的骨架性质,性质不同、形状各异、大小不等,岩石的骨架,砂粒,胶结物,性质不同，分布各异,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。 岩石的骨架是指支撑岩石整体的固体部分。最简单的骨架由单矿物组成，复杂的骨架由多种不同的矿物组成。骨架由不

2、同大小的颗粒组成 。 把砂岩和碳酸盐岩中的固体部分统称为基质，除组成骨架的颗粒外还有胶粘物等。,一、砂岩的粒度组成及比面,砂岩的粒度组成：指构成砂岩的各种大小不同的颗粒的相对含量。,测定方法,薄片法,筛析法,沉降法,较大直径的砂粒组成,中小直径的砂粒组成,粒径小于72m以下颗粒,第一节 砂岩的骨架性质,1.砂岩的粒度组成,筛析法,第一节 砂岩的骨架性质,是将由粗至细的一套筛子叠放、固定在震动筛分机上，对已破碎、分解的岩石颗粒进行筛析，每一个筛子的筛上剩余颗粒质量可由天平称得，得到颗粒粒级质量分布。,套筛的筛孔,以毫米直接表示筛孔孔眼大小,以每英寸长度上的孔数表示,相邻的两级筛孔孔眼的级差为 或

3、 。,第一节 砂岩的骨架性质,筛析法,沉降法,斯托克斯(C.J.Stokes)公式：,原理：,不同颗粒在液体中具有不同的沉降速度。,第一节 砂岩的骨架性质,用于岩样中小于72m 的粒度含量。,薄片法,第一节 砂岩的骨架性质,对于较致密的细粒岩石，还可以制成岩石薄片用显微镜观测或图像分析仪器测定其粒度组成。 近年来国内外研制和使用了多种基于光学原理的颗粒直径测定方法和仪器。,表示方法：,粒度组成的表示方法及评价方法,数字,图形,尖峰越高，粒度组成越均匀,曲线越陡，粒度组成越均匀,第一节 砂岩的骨架性质,2.岩石的比面,岩石的比表面积： 指单位体积岩石内骨架的总表面积，m2/m3。,或指单位体积岩

4、石内所有孔隙的内表面积。,第一节 砂岩的骨架性质,岩石比面的影响因素,岩石比面的大小影响化学方法采油的药剂消耗,颗粒直径 颗粒直径变小，比面值变大。,排列方式、颗粒形状、胶结物含量等 颗粒越不规则，岩石比面越大。,第一节 砂岩的骨架性质,二、岩石的胶结物与胶结类型,第一节 砂岩的骨架性质,砂岩中的填充物是由杂基和胶结物组成。 岩石中的胶结物是除碎屑颗粒以外的化学沉淀物质，一般是结晶的或非结晶的自生矿物，在砂岩中含量不大于50%。 它对颗粒起胶结作用，使之变成坚硬的岩石。胶结物质含量增加总使岩石的储油能力和渗透能力变差。 砂岩中胶结物的成分、数量和胶结类型，影响着砂岩的致密程度、孔隙性、渗透性等

5、岩石物性。 胶结物的成分中最常见的是泥质和灰质，其次为硫酸盐和硅质。,二、岩石的胶结物与胶结类型,泥质胶结物,(遇水膨胀、分散或絮凝),岩石的胶结物,第一节 砂岩的骨架性质,泥质是沉积岩粒度分析中粒度小于0.01mm的物质的总和。 粘土是指天然的土状细粒集合体，当它与少量的水混合时具确可塑性。它的化学成分主要是氧化硅、氧化铝、水以及少量的铁、碱金属和碱土金属氧化物。 油气储层中常见的粘土矿物以高岭石、蒙皂石、伊利石、绿泥石及混合层等含水层状硅酸盐为主。,灰质胶结物,(遇酸反应),酸敏矿物,第一节 砂岩的骨架性质,灰质胶结物主要是由碳酸盐类矿物组成。砂岩中常见的碳酸盐矿物为：,硫酸盐胶结物,(高

6、温脱水),硅质胶结物,(胶结最结实),影响束缚水饱和度的测定值,第一节 砂岩的骨架性质,胶结类型,基底胶结,孔隙胶结,接触胶结,杂乱胶结,岩石的胶结类型主要受胶结物含量、分布及颗粒与胶结物的结合方式的控制。,定义：胶结物在岩石中的分布状况与碎屑颗粒的接触关系。,第一节 砂岩的骨架性质,第二节 油藏岩石的孔隙性,一、储层岩石的孔隙和孔隙结构,1.孔隙,岩石中未被碎屑颗粒、胶结物或其它固体物质充填的空间。,裂隙(缝),孔隙,空洞,空隙,砂岩的孔隙大小和形态取决于砂粒的相互接触关系以及成岩后生作用引起的变化。,孔隙,2.储层岩石的孔隙特征,第二节 油藏岩石的孔隙性,第二节 油藏岩石的孔隙性,第二节

7、油藏岩石的孔隙性,3.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。,第二节 油藏岩石的孔隙性,孔隙结构对岩石储集性能和渗透能力有影响。,岩石的孔隙结构与颗粒的大小、分选性质、颗粒接触方式等密切相关。,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；,第二节 油藏岩石的孔隙性,设：岩石模型边长为L，沿任一边长排列n个球，模型中共有n3个球； 球直径为D；,岩石的外表体积为n3D3。,单个球体积为 ；,所有球的体积为 ；,第二节 油藏岩石的孔隙性,储层岩石(砂岩)孔隙度评价,粘土岩或页岩的孔隙度为20%45%，它取决于

8、该岩石的成因和埋藏深度。,实际储层岩石孔隙度值的范围如下：,砂岩孔隙度为10%40%，主要受砂岩的性质和其胶结状态控制。,碳酸盐岩孔隙度介于5%25%之间。,有效孔隙度,第二节 油藏岩石的孔隙性,2.孔隙度的分类,(1)绝对孔隙度,(2)有效孔隙度,(3)流动孔隙度,第二节 油藏岩石的孔隙性,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。,(同一油藏，同一时刻),定义：,( l = o，w，g ),二、束缚水饱和度,分布和残存在岩石颗粒接触处角隅和微细孔隙中或吸附在岩石骨架颗粒表面，不可流动的水。,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Swc

9、,第三节 油藏流体饱和度,油藏的原始含油饱和度：,3.储量计算,油藏的地质储量：,第三节 油藏流体饱和度,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Sor,油藏采收率,第三节 油藏流体饱和度,一、岩石的等温压缩系数,上覆压力与孔隙压力的差值,等温条件下单位体积岩石中孔隙体积随有效压力的变化值。,定义：,第四节 油藏岩石的等温压缩系数,矿场常用：,二、油藏的综合压缩系数,油藏弹性采油量：,第四节 油藏岩石的等温压缩系数,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

10、质。其大小用渗透率表示。,1.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,达西实验装置,一、油藏岩石的绝对渗透率,通用达西公式,粘度为1mPas的流体，在0.1MPa的压差下，通过截面积为1cm2，长为1cm的岩石，当流量为1cm3/s时，该岩石的渗透率为1m2。,渗透率单位的物理意义为：,渗透率,第五节 油藏岩石的渗透性,达西实验的条件：,与所通过的流体性质无关,第五节 油藏岩石的渗透性,2.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。,玻义尔马略特定律,则：,第五节 油藏岩石的渗透性,分离变量并

11、积分，则：,气测渗透率的计算公式：,第五节 油藏岩石的渗透性,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倒数呈直线关系，当平均压力趋于无穷大时，交纵坐标于一点。,3.克林肯柏格效应,第五节 油藏岩石的渗透性,气体渗透率大于液体渗透率的根本原因,第五节 油藏岩石的渗透性,第五节 油藏岩石的渗透性,4.油藏岩石渗透率的评价,第五节 油藏岩石的渗透性,第五节 油藏岩石的渗透性,二、有效渗透率和相对渗透率,1.有效渗透率,当岩石孔隙中饱和两种或两种以上流体时，岩石让其中一种流体的通过能力称为有效渗透

12、率或称为相渗透率。,第五节 油藏岩石的渗透性,岩石的有效渗透率之和总是小于该岩石的绝对渗透率。,岩石的有效渗透率是岩石自身属性、流体饱和度及其在孔隙中的分布的函数，而流体饱和度及其分布后者与润湿性等有关。,第五节 油藏岩石的渗透性,指岩石孔隙中饱和多相流体时，岩石对每一相流体的有效渗透率与岩石绝对渗透率的比值。,2.相对渗透率,油相的相对渗透率,气相的相对渗透率,水相的相对渗透率,同一岩石的相对渗透率之和总是小于1。,第五节 油藏岩石的渗透性,3.相对渗透率曲线特征,A区： SwSwi；,B区： SwiSw1-Sor；,C区： Sw1-Sor；,油相流动。,油、水相流动；随Sw的增大，Kro急

13、剧降低，Krw增大。,水相流动。,平衡饱和度,残余油饱和度,第六节 油藏岩石的润湿性,润湿现象:,第六节 油藏岩石的润湿性,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流散现象。,过气液固或液液固三相交点对液滴表面所作的切线与液固表面所夹的角。,(从极性大的一端算起),定义,第六节 油藏岩石的润湿性,润湿是指三相体系：一相为固体，另一相为液体，第三相为气体或另一种液体。,液体是否润湿固体，总是相对于另一相气体(或液体)而言的。,3.润湿性的判断,第六节 油藏岩石的润湿性,第六节 油藏岩石的润湿性,润湿反转程度既与固体表面性质和活性剂的性质有关，又和活性剂的浓度有关。,第六节 油藏岩石的润湿性,（1）亲水岩石