高温覆压下孔隙度和渗透率变化

目录

前言 (1)

第1章孔隙度和渗透率的测量原理 (2)

1.1孔隙度的概念 (2)

1.2孔隙度的基本类型及关系 (3)

1.3渗透率的基本概念 (4)

1.4达西直线渗流定律 (7)

第2章岩心的预处理及处理规则 (9)

2.1岩心的预处理流程 (9)

2.2岩心的处理规则 (9)

第3章孔隙度和渗透率的实验室测量 (12)

3.1实验仪器简介 (12)

3.2实验软件操作步骤说明 (15)

第4章孔渗数据表及其高温覆压下的变化曲线 (24)

前言

目前，油田勘探开发技术围绕着提高油田综合采收率这个目标不断发展。提高采收率所面临的最重要的挑战之一就是提高油藏描述水平, 建立精细地质模型,精确认识油气在地层的分布特征，而岩石的孔隙度和渗透率是岩石最重要的物性参数，它们的测量和解释是油藏描述的关键。

孔隙度和渗透率是描述储集层特征最常用也是最重要的两个参数，它们和储层所含流体数量及流体流动能力有关。地球物理人员的主要任务，就是利用各种测井方法发现油气资源，并且帮助采油工程师最大限度地把油气开采出来。当前油气勘探开发不断向低孔、低渗、薄互层和深、浅层方向发展，勘探工作的难度越来越大，对我们地球物理工作者的要求也越来越高，岩石物理参数的测量研究，是各种测井方法和解释方法的基础，它是改进现有的勘探方法，发展新的测井方法，构思新的测井仪器和提出完善、合理的解释模型，综合利用测井资料、地质资料的重要依据。

一般岩石孔隙度和渗透率测量是在常温常压下完成的，但这并不能代表油藏储层物性的真实特征。温度和压力的环境因素对岩石孔、渗的测定有着重要的影响。测井所获得是在地层条件下的物性参数，为了在地面上测得的参数能够真实反映原始地层的情况，这就要求我们在实验室内模拟一定压力和温度，形成类似井下真实的环境，才能比较真实的反映地层情况。另外在测量前，岩石的制备工作，如取心尺寸的选择、烘干、饱和、加温、加压等每一道工序，都要特别谨慎，不能破坏岩心原始状态的结构本项目就是利用实验室的相应仪器模拟地下温度压力条件，完成在高温覆压情况下测量岩心孔隙度和渗透率，并分析岩心孔渗参数随温度、压力的变化规律，为油田储集层解释提供参考的依据，提高解释复合率。

第1章孔隙度和渗透率的测量原理

1.1孔隙度的概念

岩石的孔隙性是衡量岩石孔隙空间储集油气能力的一个重要度量，岩石的孔隙性一般用孔隙度来表示。几乎所有的岩层都具有孔隙性，但是他们的孔隙度的大小在很大的范围内变化。在深部岩浆岩层和变质岩层中未经历构造运动破碎或风化的孔隙的总体积只占岩层的总体积的百分之一或百分之零点一。大多数沉积岩层，特别是碎屑岩的孔隙总体积占岩层总体积的达到百分之四十，甚至更多。

地壳中所有的岩石多少都有一些孔隙。按孔隙的生成及形成过程分原生和次生两类。原生孔隙包括碎屑沉积（如砂岩，砾岩，生物碎屑灰岩等等）。颗粒之间的粒间孔隙，岩层层理，层面间的层间孔隙和喷发岩中的气体等。决定原生孔隙形状和大小的因素是颗粒的形状，分选程度，排列性质，紧密程度和胶结程度等等。岩石生成以后由于次生作用形成的孔隙称为次生孔隙度。决定次生孔隙度的诸因素是：溶解的过程，盐类和胶结物重新沉淀以及岩石的白云化等等。例如，在岩石的白云化过程中，由于碳酸钙为碳酸镁所取代，使得石灰岩的体积缩小百分之十二，这就产生了裂缝和孔洞。这些裂隙和孔洞都属于次生孔隙。所有这些孔洞和裂缝都可能成为油气储存的场所和流动通道。为了衡量岩石中孔隙总体积的大小，以表征岩石孔隙的发育程度，提出了孔隙度的概念。岩石孔隙度就是岩样中所有孔隙空间总体积与该岩样的体积的比值（用百分数表示）。

在自然条件下，岩石中不同大小的孔隙，以及孔隙之间的连通程度的不同，对流体的储存和流动所起的作用是不相同的。实践表明，储集层的储集性质，在很大程度上是由于孔隙孔道大小来决定的。按孔隙的大小和它们对流体的作用可以把岩石孔隙分为三类：

（1）超毛细管孔隙孔隙直径尺寸大于0.5毫米，裂缝宽度大于0.25毫米者。在自然条件下，在这类孔隙中，除岩石颗粒表面有一层不能流动的束缚水以外，在重力作用下其它的流体油水和气沿着毛细管孔道运动是很自由的。一些胶结不好的砂岩或未胶结的岩层中的孔隙，大部分都属于这类孔隙。

（2）毛细管孔隙孔隙直径尺寸在0.5～0.0002毫米，裂缝宽度介于0.25～0.0001毫米之间者。在这类孔隙中，除了颗粒表面的束缚水不能流动以外，在某些毛细管弯曲度较大的地方，还会有不能流动的毛细管滞水。油，水和气沿着毛细管孔道运动时，受到毛细管阻滞作用很大，而不能自由流动。在由一般的孔隙

形成的毛细管中，由于毛细管力随毛细管变细而增加，故只有在加上的比阻挠液体运动的毛细管力还要大的力时，油，气，水才能沿着这些管道运动。一般的砂岩孔隙，大都属于这一类。

（3）微毛细管孔隙 孔隙直径尺寸小于0.0002毫米，裂缝宽度小于0.0001毫米者。由于这类孔隙极其微小，孔壁表面对分子的作用力可以到达孔隙孔道的中心，故在通常压力条件下，流体在其中是不能流动的。这类孔隙中的流体一般是成岩过程中形成的地层水，其它地层生成的油气不可能进入这类孔隙。一般的粘土层和泥岩的孔隙均属于这一类。

岩石孔隙主要为微毛细管时，不管其孔隙度的大小如何，此岩层对液体和气体是不渗透的。如岩石的孔隙主要是那些断面足够大的毛细管和超毛细管孔隙组成的，那该岩层就是好的储集层。从实际出发，只有那些互相连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙才具有实际意义，因为它不仅能储存油气，且可以允许油气渗滤；而那些孤立的互不连通的孔隙和微毛细管孔隙，即使其中储存有油和气，实际上没有太大的意义。

综上所述可得出结论；在自然条件下，当有压差存在时，不是所有的孔隙里的液体和气体都能流动的。

1. 2孔隙度的基本类型及关系

岩石的孔隙度大致可以分为三类：

（1）岩石的绝对孔隙度φa ：是指岩石的总孔隙体积V a 与岩石外表体积V b 之比，即： %100⨯=b

a a V V φ （2—1）

（2）岩石的有效孔隙度φe ：是指岩石中有效孔隙的体积V e 与岩石外表体积V b 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积，即： %100⨯=b

e e V V φ （2—

2） 需要注意的是：有些孔隙虽然彼此连通但未必都能让流体通过，如在亲水岩石孔壁表面常存在着水膜，相应缩小了油流孔隙通道。因此，从油田开发实际出发，又在上述孔隙度基础上，进一步划分出流动孔隙度的概念来。