油层物理-第二章(孔隙度和孔隙结构)
油层物理学(复习)
第二节 储集岩的孔隙度
有效应力下的孔隙度 沉积岩的孔隙度是压实程度的函数，压实的作用力是岩石埋 藏最 大深度的函数。
某一深度D取得岩心时，岩心所承受的上覆岩层的压力为：
式中D：样品的实际深度，m； ρ：样品深度以上岩层的平均密度，g／cm3； PR：样品深度处地层流体的压力，MPa；
pe：样品所承受的有效上覆压力，MPa。
喉道、孔隙类型、孔隙结构
Φ（定义、 分类，测定） ） K（定义、单
位、达西定律、 滑脱效应、测定
Φ、K关系 影响因素 其他性质
分布（Si）
）
流体
状态（相图） 流体类别
气 Z，Bg，Cg，ρg，γg，μg
油 Rs，Ps，Co，Bo，Eo，Bt等
水 了解
油层物理学
饱和多相流体时岩石的物理性质
1、表面张力、表面能：形成条件、相关概念、影响因 素，测定方法 2、润湿性：A，θ，润湿滞后，斑状润湿，测定方法 3、毛管压力：概念，计算公式，测定方法，毛管压力 曲线的绘制与分析，H50的应用，孔吼分布特征参数的 求取 4、相对渗透率：定义、表示方法，与绝对渗透率的区 别，曲线绘制与分析，流度比，产水率，影响因素， 测定方法，应用
第一解储层岩石的孔隙空间与孔隙结构的概念，掌握孔隙结构 的研究手段；深入理解储层孔隙结构的特征，以及表征孔隙结构 的参数性质。 明确表征油藏储层岩石物理性质的参数特征，熟练掌握孔隙 度、渗透率、流体饱和度，以及比表面的概念及其研究方法。
了解影响储集岩物理性质的地质因素；掌握、熟悉储集岩孔 隙度、渗透率、饱和度的测定方法及原理,掌握达西方程的应用 条件及范围。
5.可动油、气、水饱和度： 规定的符号为So、Ｓg、Ｓw。 孔隙中油、气、水体积中在油田开发所具有的压差下，可 以流动的油、气、水体积占孔隙体积百分数。
油层物理
(2)实验测定法（吸附法）
(3) 间接法
已知岩石的粒度组成分析资料，假定任一粒级直径为di 的颗粒，其质量百分数为gi,则在单位体积岩石中,直径 为di的颗粒的比面为：
S vi 6 1 di
gi %
考虑单位体积岩石中所有粒级的颗粒,则：
Sv
n
S vi
i 1
n
6 1 di
ps
一、岩石的压缩系数
定义：等温条件下，油层压力每降低单位压力时，
单位视体积岩石中孔隙体积的缩小值。
1、砂岩粒度组成的概念及测定方法 粒级：按砂粒大小范围所分的组。
粒级 划分 泥 (粘土 ) <0.01 粉砂 细粉砂 0.05~ 0.01 粗粉 砂 0.1~ 0.05 细砂 0.25~ 0.1 砂 中砂 粗砂 细砾 中砾 0.5~ 0.25 1~ 0.5 10~ 1 砾 粗砾 巨砾
粒度：岩石颗粒的大小。用其直径来表示（单位mm或μm）。
3、孔隙大小及其分选性
4、孔隙结构参数
◆分选系数、歪度、峰态
4、岩石微观孔隙结构
◆孔喉比：孔隙与
喉道直径的比值。
◆孔 隙 配 位 数 ： 每个孔道所连通的喉 道数。
◆孔 隙 迂 曲 度 ： 岩石两端面间连通 孔隙的最短路径与 直线距离的比值。
孔隙与喉道的配置关系
流体质点实际流经的 岩石孔隙长度与岩石 外观长度之比。
（2）分选系数 具体作法： 以累计质量25%,50%和75%三个特征点,
将累计分布曲线划分为四段。
特拉斯克(P.D.Trask)公式：
S
S—— 分选系数；
d 75 d 25
d75—— 累计分布曲线上,累计质量为75%处对应的粒级直径；
chp1-2油层物理孔隙度
1-2储层岩石的孔隙结构和孔隙性
（4）水银法
原理：将岩样放入汞中，通过排除汞的体积确定岩样 总体积。 （汞是大分子液态金属，为非润湿流体。常温、 压下，汞不能进入岩样孔隙中。） 特点：快速、准确，但对人体有害。 适用对象：没有大的溶孔、溶洞的岩样。
1-2储层岩石的孔隙结构和孔隙性
2. 岩石孔隙体积Vp的测定
储层岩石的孔隙结构
岩石孔隙度概念
影响孔隙度大小的因素
岩石孔隙度的测定
孔隙度与表征性体积单元 储层岩石的压缩性
五、孔隙度与表征体积单元
1-2储层岩石的孔隙结构和孔隙性
五、孔隙度与表征体积单元
表征体积单元
含义：能代表油藏
岩石物性参数的最 小岩样体积。
表征体积单元：岩石参数K、f 随着测定岩心△Vi的变化而变 化，当K、 f 趋于稳定时的最小 △ Vi 则称为表征体积单元，用 △V0表示。
岩石Vp 是十分重要的储层参数，除计算孔 隙度外，在油藏工程研究及各种动态试验（流动试 验，驱替试验，提高采收率微观机理研究试验等） 中都要用到Vp 参数。
方法：
气体孔隙度仪 饱和煤油法 流体加和法
1-2储层岩石的孔隙结构和孔隙性
（1）气体孔隙度仪器
*实验
——矿场上
广泛采用 原理：据波义尔
KG
1-2储层岩石的孔隙结构和孔隙性
（3）流体加和法
原理：由测定的流体体积间接求出岩石Vp。 分别测出岩样中油、气、水的体积，
则: Vp＝∑ Vo＋ Vg ＋ Vw
特点：油气体积不易测准，误差大。
3. 岩石骨架体积Vs的测定 方法：
孔隙度仪 固体体积法
1-2储层岩石的孔隙结构和孔隙性
油层物理教学大纲(杜建芬)全文剖析
可编辑修改精选全文完整版油层物理教学大纲（杜建芬）-西南石油大学油气田油气井考研内部题库《油层物理》教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：Petrophysics2、课程类别：专业基础课程3、课程学时：总学时48，实验学时84、学分：35、先修课程：石油地质、物理化学、工程流体力学6、适用专业：石油工程、资源勘查工程及相关专业7、大纲执笔：石油工程教研室杜建芬8、大纲审批：石油工程学院学术委员会9、制定(修订)时间：2006.10二、课程的目的与任务：《油层物理》是石油工程、资源勘查工程等专业必修的一门重要的专业基础课，是一门建立在实验基础上的、实践性很强的课程，是学好其它后续专业课程如渗流力学、油藏工程、油藏数值模拟、采油工程、试井分析、保护储层技术、天然气工程、提高采收率等的非常关键的课程。
其主要目的与任务是培养学生的实验动手能力，掌握有关储层岩石和储层流体的基本物理性质以及多相流体在储层岩石中的基本渗流机理。
三、课程的基本要求：1、要求学生能准确理解、牢固掌握、正确运用本课程涉及到的基本概念、基本理论和基本方法。
2、要求学生掌握油层物理相应的实验技能，包括各种物性参数的实验测定原理，实验数据的处理方法等。
四、教学内容、要求及学时分配：(一)理论教学（42学时）绪论（2学时）教学内容：一、学科发展概况二、研究对象三、研究内容四、研究目的五、研究方法六、课程的特点和要求七、参考书●教学要求：了解油层物理的学科发展、研究对象、内容和方法，明确学习目和方法。
第一章储层岩石的物理特性（14学时）●教学内容及学时分配：第一节储层岩石的骨架性质（3学时）一、岩石的粒度组成二、岩石的比面第二节储层岩石的孔隙结构及孔隙性（4学时）一、储层岩石的孔隙结构二、岩石的孔隙度三、影响岩石孔隙度大小的因素四、岩石孔隙度的测定方法五、孔隙度与表征体积单元六、储层岩石的压缩性第三节储层岩石的流体饱和度（1学时）一、流体饱和度的概念二、几个重要的饱和度三、流体饱和度的测定方法第四节储层岩石的渗透性（3学时）一、达西定律及岩石的绝对渗透率二、岩石绝对渗透率的测定原理三、岩石渗透率的实验室测定四、影响岩石渗透率的因素五、岩石渗透率的估算第五节储层岩性参数的平均值处理方法（1学时）一、岩石物性参数的算术平均法二、岩石物性参数的加权平均法三、岩石物性参数的渗流方程平均法第六节储层岩石的其它物理性质（自学）一、储层岩石的热学性质二、储层岩石的导电性三、储层岩石的声学特性四、储层岩石的放射性第七节储层岩石的敏感性（2学时）一、胶结物及胶结类型二、胶结物中的敏感性矿物三、储层敏感性评价方法●教学要求：明确储层岩石的骨架结构和孔隙结构的复杂性；掌握各种岩石物性参数的基本定义、影响因素及测定方法；明确储层伤害机理及评价方法。
油层物理 第二章(孔隙度和孔隙结构)
最紧密排列的单模式 最疏松排列的单模式 砂质砾岩的双模式
碎屑岩原生孔隙的进一 步划分
洪积砾岩的复模式
单模式 双模式 复合模式
双模式
单模式
——
原 生 粒 间 孔 单 模 式
原生粒间孔——单模式
双模式原生粒间孔隙
原生粒间孔——复模式
复模式原生粒间孔
微毛细管孔隙 ＜0.0002
＜0.0001
整个孔隙空间处于岩石固体表面分子引力范围，孔道 中流体被这一引力牢牢地吸附住，自然的压差下无法 使流体流动的孔隙，如粘土、页岩中孔隙
四、孔隙的组合关系分类 （1）孔隙 （2）孔喉
五、孔隙连通性分类 (1)连通孔隙
(2)不连通孔隙（孤立孔隙）
级别 特粗喉 粗喉 中喉 细喉 微喉
三、孔隙大小分类
孔隙类型 孔隙直径( mm ) 缝隙宽度(mm )
缝隙特征
超毛细管孔隙
＞0.5
＞0.25
流体在空隙中可由于重力作用自由流动，如未胶结或 胶结疏松的砂和砂砾中孔隙
毛细管孔隙
0.5～0.0002
0.25～0.0001
孔隙中流体在重力下不起作用，但在一定的压差下可 使流体运动，如砂岩中的孔隙
储层：溶洞、溶缝
井高角度构造溶蚀缝,半充填状充满原油
灰岩角砾
含油溶洞
岩溶角砾岩，残留溶洞含油
沙64井构造溶蚀立缝充填充满原油
沙47井5443m，构造裂隙半充填泥质
T403井高角度构造溶蚀缝
半充填状充满原油
S67 (5461.61-5461.91)纵向溶蚀扩大缝）2－5mm宽
裂缝、缝合线发光
溶洞、溶缝
油层物理名词解释
一、名词解释：Absolute permeability：P239绝对渗透率：岩心中100%被一种流体所饱和时测定的渗透率。
Acid sensitive：岩石酸敏性：酸敏性是指酸化液进入地层后与地层中的酸敏性矿物发生反应，产生凝胶、沉淀或释放出微粒，使地层渗透率下降的现象。
Adhesive power：粘附功：非湿相流体中，将单位面积的湿相从固体界面拉开所作的功。
Adsorption：吸附作用：溶解于某一相中的物质，自发地聚集到两相界面层并急剧减低该界面层的表面张力的现象称之为吸附。
Average production oil/gas ratio：平均生产油气比：Bubble point pressure：泡点压力：温度一定时，压力降低过程中开始从液相分离出第一批气泡时的压力。
Capillary hysteresis：毛细管滞后现象：在其他条件相同的情况下，由于饱和顺序不同，毛细管中吸入过程产生的液柱高度小于驱替过程产生的液柱高度。
Capillary number：P256毛管数：油滴上的动力与阻力之比。
ΔP/LδCapillary pressure curve：毛细管压力曲线：用实验的方法测量出不同湿相流体的饱和度下的毛细管压力与湿相（非湿相）饱和度的关系曲线。
Cement：胶结物：除砂岩碎屑颗粒以外的化学沉淀物质。
Cementing types：胶结类型：胶结物在岩石中的分布状态以及他们与碎屑颗粒的接触关系。
包括基底式胶结、孔隙式胶结、接触式胶结。
Clay mineral：粘土矿物：高度分散的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿物的总称。
Composition of a system：p47体系的组成：体系中所含组分以及各组分在总体系中所占的比例。
Compressibility factor of natural gas：天然气的压缩系数：给定压力和温度下，一定量真实气体所占的体积与相同温度、压力下等量理想气体所占有的体积之比。
油层物理2.7 油层物理课件
2 储层岩石的声学性质
声波：在岩石中传播的声波有纵波与横波之分。
声波测井
(1).纵波速度
vp
1
(2).横波速度
1
vs u /
(3).威利公式
t tm
t f tmLeabharlann 3 储层岩石的导电性§2.7
岩石的导电性指岩石传导电流的性质。 岩石的电阻率表示岩石阻止电流通过的能力
RA
L
岩石的电阻率是由其矿物组成、孔隙度、含油和含水饱和度、 水的化学组成以及岩石的温度决定的，与地层的几何尺寸、形状 无关。
4 储层岩石的放射性
放射性测井
§2.7
(1).通过对岩石放射性的研究，可以确定储层岩石的类型以 及有效的生、储、盖层，从而为勘探开发提供依据。
(2).判断出岩心在地层中的位置深度。
第二章 储层岩石的物理性质
§2.1 砂岩的骨架性质 §2.2 储层岩石的孔隙性 §2.3 储层岩石的渗透性 §2.4 储层流体饱和度 §2.5 岩石的胶结物及胶结类型 §2.6 毛管渗流模型及其应用 §2.7 储层岩石的其他物理性质
温度传导系数α与比热容C和热传导系数λ之
间的关系：
c
§2.7
油层物学课件
第二节 储集岩的孔隙度
孔隙空间有可能包含流体，如象水、液体或气 态碳氢化合物，这些流体可以沿着孔隙空间流动。 岩石被称为多孔性的和可渗透性的。
一、 储集岩孔隙度的概念
为了衡量储集岩孔隙性的好坏和孔隙发育程 度，并表征岩石中孔隙总体积的大小，提出了 岩石孔隙度(或孔隙率)的概念。
孔隙度为岩石孔隙的总体积与岩石总体积之 比，常用百分数表示。
油层物理学课件
成都理工大学
能源学院
第一章 储油气岩石的物理性质
第一节 储集岩的孔隙空间和 孔隙类型
一、 储集岩的孔隙空间和孔隙结构
岩石中未被矿物颗粒、胶结物或其它固体物质填集 的空间称为岩石的孔隙空间。岩石孔隙空间，最主
要的构成是孔隙和喉道。岩石颗粒包围着的较大 空间称为孔隙，而仅仅在两个颗粒间连通的 狭窄部分称为喉道。
图1-1-2 碳酸盐岩的储集空间
1-基质孔隙；2-喉道；3-裂缝； 4-洞穴；5-基质
碳酸盐储集岩中，除由于溶洞、裂 缝及次生孔隙的发育，因此其孔隙结 构有特殊性。
碳酸盐储集岩中，孔隙结构是 指岩石所具有的孔、洞、缝的大 小、形状和相互连通关系。
二、 砂岩储集岩的孔隙类型
砂岩中存在四种基本孔隙类型： 粒间孔、溶蚀孔、微孔隙和裂隙。 前三种类型与岩石结构有关，裂隙则可与其它任何孔 隙共生。
连通孔隙度是指岩石中相互连通的孔隙体积与岩石总体 积之比。
岩石的有效(含烃)孔隙度是指岩石中烃类体积与岩石总 体积之比。岩石的有效(含烃)孔隙度仅是连通孔隙度中含 烃类的哪一部分。
Байду номын сангаас
流动孔隙度是指岩石中能够在一般压差下流动 的哪一部份液体体积与岩石总体积之比。可随压 差不同而改变。
连通孔隙度称为有效孔隙度，这两个名词在一 般情况下是具有相同意义，但对于气层或稠油储 层，“连通”和“有效”则不能相提并论。
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1
S108 孔
2
3
10 2/69 粒内溶 （－）4x
S108 10 31/69粒内溶 孔 （－）4x
4
S108 10 39/69 颗粒
边缘溶孔 （－）4x
S107 4 8/15部分 5 充填的生物体腔孔 （－）4x
6
S108 9 50/64粒内 溶孔 （－）4x
组构选择性孔隙——晶间孔、铸模孔
铸模孔
——
次 生 孔 隙 晶 间 孔
原生层间缝
原生层间缝
次生成岩缝
溶蚀缝
次生成岩缝
次 生 构 造 缝
Choquette and Pray 的碳酸盐岩孔隙分类
组构选择性孔隙——粒间孔
粒间孔
硬石膏充填 粒间孔
鲕粒白云岩
粒间孔
组构选择性孔隙——粒内孔
S108 10 2/69 粒 内溶孔 （－）4x
细晶白云岩，白云石呈完好的自形晶结构，晶间孔和晶体间溶孔、超大 溶孔较为发育。普光6井，8（13/130），5×10，（-）
粉-细晶白云岩，由完好的白云石菱面体组成,晶间孔和晶间溶孔非常发育， 局部为超大溶孔，具很好的连通性好，长边 0.88 mm , （－）
普光6井，5（17/101），5×10，（-），井深5277. 82m
次生孔隙——粒内溶孔
次生孔隙——粒间溶孔
次生孔隙－超大孔
次生孔隙——铸模孔（粒模孔）、超大孔
粒模孔
次生孔隙——铸模孔（粒模孔）
粒模孔
次生孔隙——铸模孔（粒模孔）、超大孔
粒模孔
次生孔隙——铸模孔（粒模孔）
粒模孔
次生孔隙——铸模孔（粒模孔）
粒模孔
次生孔隙——铸模孔（生物铸模孔）
生物铸模孔
溶孔粗晶白云岩，见残余鲕粒幻影和发育非常典型的晶间孔，普光2井， 30（36/55），5×10，（-），井深5069.40m
成岩交代成因的白云石的雾心亮边结构 雾心亮边结构
组构选择性孔隙——铸模孔
普光2井的鲕模孔
灰岩角砾
含油溶洞
T403晶岩溶角砾岩，残留 溶洞中含油
岩芯观察结 合常规测井 研究古岩溶 的纵向发育 特征
普光6井，5（17/101），5×10，（-），井深5277. 82m
组构选择性孔隙——粒间孔
溶孔粗晶白云岩，见残余鲕粒幻影和发育非常典型的晶间孔，普光2井， 30（36/55），5×10，（-），井深5069.40m
组构选择性孔隙——粒间孔
成岩交代成因的白云石的雾心亮边结构 雾心亮边结构
组构选择性孔隙——粒间孔
大的渗流峡 谷底部仍显 示了椭圆形 渗流带洞穴 的残存形态， 原始渗流带 溶道的顶部 在潜水面下 降后被侵蚀。 （肯塔基 Crystal洞 穴中的 Collins Avenue）
渗流溶柱， 4－6米宽， 30米高。 肯塔基 Mammoth洞 穴中的 Edna’s Dome。
含洞穴沉积物 的二个大的残 存的潜流溶道， 内含块体和石 板。最年轻的 洞穴位于左边。 （阿拉斯加北 部Blanchard Springs洞穴 中的 Discoverary Room）
晶孔和晶间溶孔
组构选择性孔隙——粒间孔
溶孔海绵礁屑灰岩。普光6井，10（78/137），2×10（-）
组构选择性孔隙——粒间孔
针孔粉—细晶白云岩，针孔为球粒选择性溶蚀作用的产物。普光6井，9 （70/121），5×10，（-）
组构选择性孔隙——粒间孔
粉-细晶白云岩，由完好的白云石菱面体组成,晶间孔和晶间溶孔非常发育， 局部为超大溶孔，具很好的连通性好，长边 0.88 mm , （－）
<2mm
粘土杂基的局部溶解 由胶结物及颗粒一起被溶解所致
粒模
颗粒溶解而保留外形
铸模孔
晶模
晶体溶解而保留外形
生物模
生物溶解而保留外形
晶间
如晚期形成的高岭石、白云石等晶体间的孔隙
>2mm 多与表生淋滤作用有关
层间缝、收缩缝 成岩缝及其溶孔 构造缝及其溶孔
沉积作用形成
无方向性、缝细、延伸范围小、有的可见溶蚀 0.01->1mm 现象
储层：溶洞、溶缝
井高角度构造溶蚀缝,半充填状充满原油
灰岩角砾
含油溶洞
岩溶角砾岩，残留溶洞含油
沙64井构造溶蚀立缝充填充满原油
沙47井5443m，构造裂隙半充填泥质
T403井高角度构造溶蚀缝 半充填状充满原油
S67 (5461.61-5461.91)纵向溶蚀扩大缝）2－5mm宽
裂缝、缝合线发光
溶洞、溶缝
第二章 储油（气）岩石的孔隙度 和孔隙结构
§1 储油（气）岩石的孔隙类型 §2 储油（气）岩石的孔隙度 §3 储油（气）岩石的裂隙（缝）率及其计算 §4 储油（气）岩石的孔隙结构
§1 储油（气）岩石的孔隙类型
一、成因分类 1）原生孔隙：与沉积同时发生的孔隙 2）次生孔隙：沉积作用后由于各种变化所形成的孔隙
三、孔隙大小分类
孔隙类型 孔隙直径( mm ) 缝隙宽度(mm )
受应力控制、组系分明，平整延伸，切割力强， 有的可见溶蚀现象
最紧密排列的单模式 最疏松排列的单模式 砂质砾岩的双模式
碎屑岩原生孔隙的 进一步划分
洪积砾岩的复模式
单模式 双模式 复合模式
双模式
单模式
——
原 生 粒 间 孔 单 模 式
原生粒间孔——单模式
双模式原生粒间孔隙
原生粒间孔——复模式
复模式原生粒间孔
密 度
面 孔 率 孔 径
FMI显示的溶孔特征（多为星点状和串珠状）
Sarawak 洞穴仓 – 世界上最大的
600m x 400m x 100 m high
古喀斯特与层序边界
地表水的渗落洞
多层通道
废弃的上部通道
下部的河流通道
多层通道
废弃的上部通道 下部河流通道
发育很好 的具有椭 圆形横剖 面潜流带 溶洞，这 种形态是 潜流带最 稳定的剖 面
晶间孔
残余鲕粒结构结晶白云岩
细晶白云岩
组构选择性孔隙——晶间孔、铸模孔
白云石充填铸模孔产生的晶间孔
硬石膏充填铸模孔 粘结云岩中的铸模孔中被白云石和硬石膏充填
原生粒间孔
粒内孔
粒间和粒内溶孔
组构选择性孔隙——粒间孔
粒间和粒内溶孔
生物滩储层
组构选择性孔隙——粒间孔
海绵礁白云岩
组构选择性孔隙——粒间孔
二、孔隙与岩石之间的组构分类 1）碎屑岩 2）碳酸盐岩
碎屑岩孔隙类型表(中国油气储层研究—1994)
类
原生
孔
次生
洞 次生
原生
缝
次生
亚类
空间大小
特征
粒间孔
为粒间原生或其残余孔隙
ห้องสมุดไป่ตู้
粒内溶孔
如长石和岩屑等颗粒的大部、局部或粒内溶解
粒间溶孔
胶结物及其晶 内局部溶孔
杂基溶解
超大孔
如方解石等胶结物或其晶体内的局部溶解