储层岩石的物理性质
油层物理-储层岩石特性
7 3
第六章储层岩石的流体渗透性
第一节
达西定律及岩石绝对渗透率
第一节
达西定律及岩石绝对渗透率
流量Q
或流速
Q
AP L
压差
P ( P 1 P 2 )
达西定律：
AP Q K L
式中：Q——在压差△P下，通过砂柱的流量，cm3／s；
好
中 等 差 无 价 值
Petro-Physics 油层物理学
中国石油大学（北京）
第四节
储层岩石的压缩性
当油层压力每 降低单位压力 时，单位体积 岩石孔隙体积 缩小值。 孔隙体积缩小 ， 才使油不断从 油层中流出。 （驱油动力）
一、岩石压缩系数（岩石弹性压缩系数）
C
Cf
Vb Vb p 1
孔隙度（φ）是指岩石中孔隙体积Vp与岩石总体积Vb的比值
Vp Vb
100 %
V V V b S S 100 % ( 1 ) 100 % V V b b
1、岩石的绝对孔隙度(φ) 岩石总孔隙体积（Va）可以细分为以下几种孔隙：
a
a可流动的孔隙体积
岩石总孔隙体积
{
1）连通孔隙体积又称为有效孔隙体积
S oi
V oi Vp
Soi＝1—Swi
3、当前油、气、水饱和度
油田开发一段时间后，地层孔隙中含油、气、
水饱和度称为当前含油、气、水饱和度，简称含油饱
和度、含气饱和度或含水饱和度。
5、残余油饱和度与剩余油饱和度
经过某一采油方法或驱替作用后，仍然不能采出而残留 于油层孔隙中的原油称为残余油，其体积在岩石孔隙中所占体 积的百分数称为残余油饱和度用 Sor 表示。可以理解，驱替后 结束后残余油是处于束缚状态、不可流动状态的。 剩余油主要指一个油藏经过某一采油方法开采后，仍不能 采出的地下原油。一般包括驱油剂波及不到的死油区内的原油 及驱油剂（注水）波及到了但仍驱不出来的残余油两部分。剩 余油的多少取决于地质条件、原油性质、驱油剂种类、开发井 网以及开采工艺技术，通过一些开发调整措施或增产措施后仍 有一部分可以被采出。剩余油体积与孔隙体积的之比称为剩余 油饱和度。
页岩气储层岩石力学特性及井壁稳定性分析
页岩气储层岩石力学特性及井壁稳定性分析页岩气是一种非常有前景的能源资源，其储层岩石力学特性和井壁稳定性对于开发和生产页岩气十分重要。
本文将详细分析页岩气储层岩石力学特性和井壁稳定性，并探讨其影响因素和解决方法。
1. 页岩气储层岩石力学特性页岩气储层岩石具有以下几个主要的力学特性：1.1 低渗透性：由于页岩中孔隙度低、连通性差，储层渗透率低，导致气体难以流通和开采。
1.2 脆性：页岩岩石易于破裂和碎裂，在压力作用下容易萌生裂缝，但裂缝的扩展能力有限，对气体渗透性的改善作用有限。
1.3 维持力弱：页岩岩石强度较低，常常呈现脆性破裂，难以在高温高压环境下维持稳定。
1.4 孔隙结构复杂：页岩储层的孔隙结构相对于传统储层来说较复杂，主要包括纳米孔隙和裂缝孔隙，这对储层渗流特性和岩石力学性质产生影响。
2. 井壁稳定性分析井壁稳定性是指井壁在钻井和生产过程中不发生塌陷、裂缝和滑移等现象的能力。
页岩气储层的井壁稳定性主要受到以下几个因素的影响：2.1 初始地应力：页岩气储层通常位于深部地层，初始地应力较高。
高差异性地应力使得井壁容易发生塌陷和滑移。
2.2 井壁液压：钻井液和地层流体与井壁之间的相互作用会改变井壁的力学性质，进而影响井壁稳定性。
2.3 复杂的页岩岩石力学特性：页岩岩石具有复杂的力学特性，对井壁稳定性的影响也较大。
岩石破碎、断裂和固结都会导致井壁的变形和破坏。
2.4 井壁支撑能力：井壁支撑材料的选择和加固对于井壁稳定性至关重要。
针对这些影响因素，可以采取以下措施来提高页岩气储层的井壁稳定性：1. 优化钻井液：选择适当的液相比重、粘度和有效抑制剂，减小与地层的相容性差异，降低井壁液压引起的问题。
2. 加强井壁支撑：选择适当的井壁支撑材料，如钢夹心井壁、钢网井壁等，提高井壁的强度和稳定性。
3. 预防井壁塌陷：通过合理的斜井设计、优化固井技术和有效的井壁支撑材料，减少井壁塌陷的风险。
4. 精确控制钻井参数：合理控制钻井参数，如钻井液性质、钻进速度和饱和度等，减少对井壁的损害。
页岩储层的岩石力学特性
第 ３２ 卷 第 ７ 期 地 质 勘 探
· １３ ·
ｃｍ，长度为５．５０ｃｍ 的柱状岩心，端面磨 平，模 拟 储 层 温 度 、压 力 条 件 ，进 行 三 轴 、单 轴 力 学 实 验 ；岩 样 加 工 成 直径为３．８０ｃｍ，长度为１．００ｃｍ 的柱状岩心，端面磨 平 ，进 行 巴 西 力 学 实 验 。 ２．２ 页 岩 三 轴 力 学 实 验 选取 Ｍ 组 不 含 天 然 层 理 面、天 然 裂 缝 的 基 质 岩
表 ３ 页 岩 巴 西 力 学 实 验 结 果 表
岩心编号 样品直径／ｍｍ 样品长度／ｍｍ 抗张强度／ＭＰａ
图 ２ 页 岩 三 轴 力 学 实 验 应 力 — 应 变 曲 线 图
２．３ 页 岩 单 轴 力 学 实 验 选取 Ｍ 组 岩 石 样 品，采 取 平 行、垂 直 层 理 面 ２ 种 取样方式，其中水平 取 样 ２ 个，垂 直 取 样 ３ 个，进 行 单 轴抗压力学对比实验。 实验结果表 明，水 平 方 向 取 样 的 岩 样 平 均 杨 氏 模 量为４．７０×１０４ ＭＰａ，抗压强 度 为 ６９．１８ ＭＰａ，平 均 泊 松比为０．２２７；垂 直 方 向 取 样 的 岩 样 平 均 杨 氏 模 量 为 ２．９９×１０４ ＭＰａ，抗压强度为１５１．９２ ＭＰａ，平均泊松比 为 ０．１７５（表 ２）。
４ 结论
１）四川盆地 Ｍ 组页岩矿物组分主要以石英 矿 物、 黏土矿物及碳酸 盐 岩 矿 物 为 主，其 中 石 英 矿 物 含 量 占
ＭＰａ，抗压强度为６９．１８ ＭＰａ；垂直方向取样的岩样平 ４３．４１％，黏土 矿 物 含 量 占 ２２．５２％，碳 酸 盐 岩 矿 物 含
均杨 氏 模 量 为 ２．９９×１０４ ＭＰａ，抗 压 强 度 为 １５１．９２ 量 占 １６．６７％。 黏 土 矿 物 中 主 要 以 伊 利 石、绿 泥 石
储层地质学(中国石油大学)-3储层的主要物理性质
在注水开发油田，含水百分数不断上升，其变化的含水饱
和度称之为自由水饱和度。 3 、含水饱和度与孔隙度、渗透率等参数间的关系 关系较为密切。
四、岩石的比表面
1、概念 单位体积岩石中所有颗粒的总表面积。是度量岩石颗粒 分散程度的物理参数。颗粒越细，比表面越大。 2、岩石比表面的计算
沙姆韦和伊格曼提出的沉积物的颗粒比表面积估算图
晶粒之间形成片状喉道。
（四）碳酸盐岩储集岩中的孔隙结构
捷奥多罗维奇根据孔隙的大小、形状和相互连通关系的分类： 1、孔隙空间由孔隙及相当于孤立的近乎狭窄的连通喉道组 成。
（2）孔隙空间的缩小部分为连通喉道，喉道变宽即成孔隙。
（3）孔隙由 细粒孔隙性 连通带所连
通
（4）孔隙系 统在白云岩
的主体或胶
（3）相对渗透率 饱和多相流体的岩石中，每一种或某一种流体的有效渗透 率与该岩石的绝对渗透率的比值。
（二）碳酸盐岩的渗透率
1、碳酸盐岩总渗透率和渗透率贡献值
2、利用岩心资料计算裂隙渗透率
3、帕森斯的碳酸盐岩储集岩裂隙渗透率公式
（三）渗透率的影响因素 主要影响因素：粒度和分选，有正相关性。 研究资料：结晶石灰岩和白云岩的粒径大于0.5mm时，
二、砂岩储集岩的孔隙与喉道类型以及孔隙结构特征 （一）砂岩储集岩的孔隙类型 1、原生孔隙
是岩石沉积过程中形成的孔隙。形成后没有遭受过溶蚀
或胶结等重大成岩作用的改造。 （1）粒间孔隙 发育于颗粒支撑碎屑岩的碎屑颗粒之间的孔隙。具有孔 隙大、喉道较粗、连通性好以及储渗条件好的特征，是最重
要的有效储集孔隙类型。
分为3大类15种基本类型。
2、根据碳酸盐岩储渗条件的孔隙分类 主要考虑储层孔隙对流体的储集与渗滤影响，采用根据
储层岩石的基本特性
• 能够储集石油，并允许石油在其内流动的岩层称为储油层。
• 一、储油层岩石的孔隙性
• • • • • 1．孔隙度 2．影响孔隙度大小的因素
• 二、储油层岩石的渗透性
1．达西定律 2．渗透率的单位 3．有关渗透率的概念 4．影响渗透率的国素 1．含油（气、水）饱和度 2．原始含油饱和度
二、储油层岩石的渗透性
• • （2）有效渗透率： 当岩石中有两种或多种流体同时存在时，岩石对其中某一种流体的渗透率就叫 做岩石对这种流体的有效渗透率或相渗透率。 例如当储集层中油、水共存时，我们就会测出油的有效渗透率和水的有效渗 透率。有效渗透率的大小，在一定地质条件下与流体本身饱和度有关。饱和度越 大，有效渗透率也就越大。岩石的有效渗透率都小于绝对渗透率。 （3）相对渗透率： 相对渗透率是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。即有效渗透率与绝对渗透率之比叫相对渗透率，用百 分数表示。 同一岩石的相对渗透率之和总小于1。 油层岩石的渗透率大小对储油岩层的物理性质影响极大。是反映油层产油能力 的一个重要参数。
4．影响渗透率的国素
（1）岩石孔隙的大小。（2）岩石颗粒的均匀程度。（3）胶结物含量的大小。 我们认识了影响渗透率的因素后，就可以采取各种有效的方法改造油层，改变油 层渗透率，使油层多出油。对于疏松、渗透性好的油层，以加固井底附近油层岩 石的防砂技术为主；对于致密、渗透性差的油层，采用压裂方法改善井底渗透率； 对于胶结物含量高的油层，可采取酸化的方法提高渗透率。
•
•
• •
•
一、储油层岩石的孔隙性
• 基本胶结类型
• • • ①基底胶结：胶结物含量很高，砂岩颗粒是埋在胶结物中，彼此不相接 触或接触很少，孔隙度很低，如图1.5.1所示。 ②孔隙胶结：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。这种胶结的孔隙度大于基底胶结，如图1.5.2所示。 ③接触胶结：胶结物含量很少，分布于颗粒相互接触的地方，颗粒呈点 状或线状接触。它的孔隙度最高，如图1.5.3所示。
储层物性特征范文
储层物性特征范文储层物性特征指的是描述储层岩石和流体性质的一系列参数和特征。
这些特征对于石油和天然气储层的勘探、开发和生产具有重要意义。
下面将详细介绍储层物性特征，包括孔隙度、渗透率、饱和度、孔喉结构和岩石力学性质等。
首先，孔隙度是指储层岩石中的孔隙体积与总体积之比。
它是评价岩石贮藏岩石孔隙系统开发利用的重要物性参数。
高孔隙度的岩石具有更大的储层容量，可以储存更多的石油和天然气。
孔隙度通常使用插入管法、水饱法和密度法等方法进行测量。
其次，渗透率是指储层岩石中流体通过岩层的能力。
它反映了岩石对流体流动的阻力大小。
渗透率是衡量储层岩石储集性能的重要指标，也是评价岩石渗流性质和油气开采条件的关键参数。
渗透率的测量常使用压汞法、导纳法和核磁共振法等。
第三，饱和度是指储层中孔隙内所含有的有效流体体积与总孔隙体积之比。
饱和度可以分为原油饱和度和水饱和度。
它对评价石油和天然气藏的丰度和储层质量有着重要的意义。
测量饱和度的方法主要有物理推算法、测井法和实验测定法等。
此外，孔喉结构是指储层岩石中孔隙和孔喉的尺寸、形状和连通程度。
不同的孔隙结构对流体的储集和流动具有不同的影响。
例如，细颗粒和细孔喉可以增加流体的剪切力和黏滞力，降低渗透率和渗透能力。
孔隙结构的表征可以使用孔隙度、渗透率、孔喉直径分布和孔隙连通度等参数。
最后，岩石力学性质是指储层岩石的抗压强度、抗剪强度和变形特性。
它们对地层的稳定性和流体运移具有重要影响。
例如，岩石的抗压强度决定了储层的破坏压力，而抗剪强度则影响储层的剪切破裂。
测定岩石力学性质的常用方法包括三轴压缩试验、剪切试验和变形试验等。
综上所述，储层物性特征对于评价储层岩石的储集性能和开采条件具有重要意义。
通过测量和分析储层物性特征，可以更好地理解储层的储存能力、流动性质和稳定性，为石油和天然气的勘探、开发和生产提供科学依据。
03储层岩石的性质
1,泥质(粘土)胶结物
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.
(5) 孔隙配位数:它是指每个孔道所连通的喉道 数.一般砂岩配位数介于2～1 5之间.
2,孔隙结构
岩石孔隙结构类型划分主要视研究目的和应用 要求而定: 1)单重孔隙介质 2)双重孔隙介质 3)三重孔隙介质
1) 单重孔隙介质
(1) 粒间孔隙结构 粒间孔隙结构:
由大小和形状不同的颗粒所组成,颗粒之间间隙又 被胶结物所充填.由于胶结不完全,在颗粒之间形成 了粒间孔隙. 是砂岩的基本孔隙结构,但部分碳酸盐岩亦具有此 种孔隙结构.这些粒间孔隙既是储油空间,又是油气 渗流的通道. 结构模型 单重孔隙介质粒间孔隙结构,早期用等直径球体的 堆积体来描述,后来用毛细管,近来又引进网络模型 的概念.
3.1 多孔岩石的骨架
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.储层性质主要受颗粒的大小,形状,排 列方式,胶结物的成分,数量,性质以及胶结方式的影 响. 碳酸盐岩(如灰岩和白云岩等)不存在粒度问题,因为其 骨架颗粒,胶结物及孔隙充填物基本上都是相同物质, 无法将它们分为单个颗粒. 把砂岩和碳酸盐岩中的固体部分统称为基质或骨架,主 要是颗粒.
二,砂岩的胶结物及类型
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.
油层物理知识点总结
油层物理知识点总结一、油气储层的物理性质1. 储层岩石的物理性质储层岩石的物理性质是指岩石在外部作用下表现出来的物理特征，主要包括孔隙度、渗透率、孔隙结构、孔隙连通性等。
储层岩石的物理性质直接影响着岩石的储集能力和渗流性能。
孔隙度是指储层岩石中孔隙空间所占的比例，其大小直接影响着岩石的储集能力。
渗透率是指流体在岩石中运移的能力，它受孔隙度、孔隙连通性和岩石孔隙结构的影响。
孔隙结构是指储层岩石中孔隙的形态和大小分布特征，它直接影响着岩石对流体的储集和运移能力。
孔隙连通性是指储层岩石孔隙之间的互相连接程度，对于流体的渗流性能具有重要影响。
2. 储层流体的物理性质储层流体的物理性质包括油气的密度、粘度、饱和度、渗透率等。
油气的密度是指油气的质量与体积的比值，它直接影响着油气在地下的运移和驱替过程。
粘度是指液体的内摩擦力，它直接影响着油气在储层中的流动能力。
饱和度是指储层岩石中的孔隙空间中含有流体的比例，它直接影响着储层中的流体储集能力。
渗透率是指储层流体在岩石孔隙中渗流的能力，它受孔隙度、孔隙连通性和流体的物理性质的影响。
3. 储层的物理模型储层的物理模型是指将储层岩石和流体的物理性质用数学模型来描述，以便进行评价和预测储层的性质和行为。
常见的储层物理模型包括孔隙模型、细观模型、孔隙介质模型等。
这些模型可以帮助地质学家和工程师更好地理解和分析储层的物理性质，为油气田的勘探和开发提供科学依据。
二、油层物理测井技术1. 测井装备和工具油层物理测井是研究储层的物理性质和流体性质的一种技术，主要通过在井孔中使用测井装备和工具来获取储层的物理数据。
常见的测井装备和工具包括γ射线测井仪、自感应测井仪、声波测井仪、电阻率测井仪等。
这些测井装备和工具可以在井孔中获取储层的物理数据，并通过数据处理和解释来分析和评价储层的性质。
2. 测井曲线及解释测井曲线是指通过测井仪器在井孔中获取的物理数据所绘制出来的曲线，主要包括γ射线曲线、自感应曲线、声波曲线、电阻率曲线等。
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262 －2
徐波 讲授
碎屑岩的组成特征
� 碎屑岩是由沉积的碎屑颗粒经填隙物胶结而成的多孔介质。颗粒固体物 质构成骨架，颗粒之间存在的间隙称为空隙void或孔隙pore。
� 按照产出形式，碎屑岩(Clastic rock)的分为三个基本组成部分：
①碎屑颗粒(clastic grain) ②填隙物(interstitial materials)
徐 波 讲授
Chapter 1
油藏岩石的物理特性
2010.1
徐波 讲授
Chapter 1
Physical properties of reservoir rock
（14 Class Hours）
本章内容 1.1 储层岩石的骨架性质 1.2 储层岩石的孔隙度 1.3 流体饱和度 1.4储层岩石的渗透率 1.5 储层岩石的敏感性及其评价 1.6(*) 储层岩石的其它物理性质 1.7 (*) 储层岩性参数的平均值处理方法
� 对于筛析法而言，此粒径d值比上一级筛孔的直径di 小，又比下一级筛
孔的直径di+1 大，其平均值 可用下式求得：
平均粒径值 di :
1 11 1
=( + )
di
2
d
' i
d' i +1
倒数平均，也称调和平均， 它是变量值倒数的算术平均数 的倒数。
Where d－i the average diameter of size fraction (粒级) i
骨架：由碎屑颗粒和填隙物构成的框架。
③空隙(interspace)
碎
屑
颗
粒
填 隙 物
262 －3
徐波 讲授
油气的储集空间：空隙void
孔隙pore
溶洞vug
裂缝fissure
基质：指由骨架和孔隙组成 的岩石或部分岩石。
基质=骨架+孔隙
岩石=基质+溶洞 =骨架+孔隙+溶洞
岩石=基质+裂缝 =骨架+孔隙+裂缝
262 －1
徐波 讲授
碎屑岩和碳酸盐岩储集层是两类重要的油气储集层。
Clastic rock, carbonate rock
碎屑岩
Clastic rock
地球
地壳
Crust
地幔
Mantle
地核
Core
岩浆岩
(又称火成岩)
沉积岩 变质岩
泥质岩 pelitic rock
化学岩
Chemical rock
生物化学岩
用橡皮锤将砂岩捣碎、分解成单个的砂粒，可以发现碎屑岩是由大 小不同的各种颗粒组成。 � 按砂粒大小范围所分的组，称为粒级(size fraction )。
262 －6
徐波 讲授
1.1 Framework features of reservoir rock
1.1.1 砂岩的粒度和粒度组成(Grain size & its composition of rock )
每一个筛子的筛上剩余颗粒质量可由天平 称得。
最细一层筛子筛下的颗粒是极细的软泥， 需再细分其粒级时，可采用沉降法。
262 －8
徐波 讲授
1.1 Framework features of reservoir rock
1．粒度组成的概念及其测定方法(续)
Calculating average particle diameter
——special sample
（assistant）
262 －7
徐波 讲授
1.1 Framework features of reservoir rock
1．粒度组成的概念及其测定方法(续) ①筛析法(Sieve analysis)
原理：将分散后的碎屑颗粒倒入一套孔径 不同的标准筛中，通过充分振筛，将不同粒 级的碎屑颗粒分开，从而求得粗颗粒(＞ 0.045mm)的粒度分布。
Biochemical rock
砾岩(conglomerate) 砂岩(sandstone) 粉砂岩(siltstone)
泥岩(或称粘土岩)
mudstone(claystone)
页岩shale
石灰岩
碳酸盐岩 岩盐
limestone 白云岩 dolomite
硫酸岩(石膏)
煤
油页岩 Coal/Oil shale
（assistant ）
③Direct measurement —— sample with bigger particles
（assistant）
④Other methods：optical method (光学法), electrical method,
thin-section analysis, image analysis
d i’ — the diameter of sieve pore with size i d i” —the diameter of sieve pore next or before size i
262 －9
徐波 讲授
1.1 Framework features of reservoir rock
1．粒度组成的概念及其测定方法(续)
� Measuring methods
①Sieve analysis( 筛Size analysis by sedimentation( 沉降法 )
—— sample with very fine particles
1．粒度组成的概念及其测定方法(续) ②沉降法
� 原理：利用不同粒径的颗粒在液体中的自由沉降速度不同来测定各粒级 的含量，从而得出细颗粒（＜0.045mm）的粒度分布。
×80
200μm
262 －4
徐波 讲授
1.1 储层岩石的骨架性质 Framework features of reservoir rock
内容
1.1.1 砂岩的粒度和粒度组成(Grain size & its composition of rock ) 1.1.2 岩石的比面(Specific surface of rock) 1.1.3 填隙物(interstitial materials)
262 －5
1
徐波 讲授
1.1 Framework features of reservoir rock
1.1.1 砂岩的粒度和粒度组成(Grain size & its composition of rock ) 粒度是定量评价盖层封盖性能、储集层的储集性能以及研究沉积环境的
重要参数。
1．粒度组成的概念及其测定方法 �岩石颗粒的大小称为粒度(Grain size or granulity)，用其直径来表示 （单位mm或μm）。