岩石孔隙结构特征及对其力学性能的影响共52页文档
岩石孔隙度的影响因素
岩石孔隙度的影响因素1. 引言岩石孔隙度是指岩石中各种孔隙所占的比例，是描述岩石中空隙性质的重要参数。
它对于油气储层、水文地质和工程地质等领域具有重要意义。
本文将讨论岩石孔隙度的影响因素，包括岩石类型、成分组成、结构特征以及外界力学作用等。
2. 岩石类型不同类型的岩石具有不同的孔隙度。
例如，沉积岩通常具有较高的孔隙度，而结晶岩和变质岩则通常具有较低的孔隙度。
这是因为沉积岩在形成过程中经历了沉积、压实等过程，使得其中的原生孔隙被压缩或填充；而结晶岩和变质岩在形成过程中经历了高温高压作用，使得其中的孔隙被消除或减少。
3. 成分组成不同成分组成的岩石也会对其孔隙度产生影响。
例如，在火山喷发过程中形成的火山岩，由于其主要成分是玻璃质物质和微细晶体，因此具有较高的孔隙度。
而含有较多胶结物质的岩石，如灰岩和砂岩，具有较低的孔隙度。
4. 结构特征岩石的结构特征也会影响其孔隙度。
例如，在沉积岩中，颗粒之间的排列方式会影响孔隙度。
颗粒之间排列紧密、堆积度高的沉积岩通常具有较低的孔隙度；而颗粒之间排列松散、堆积度低的沉积岩通常具有较高的孔隙度。
此外，裂缝、节理等构造特征也会对岩石孔隙度产生影响。
例如，在片麻岩等变质岩中，经过节理发育后，原本没有或只有少量微小裂缝的基质中形成了一系列连通或不连通的大裂缝，从而增加了该类变质岩的孔隙度。
5. 外界力学作用外界力学作用对于岩石孔隙度也具有重要影响。
例如，在构造运动过程中，岩石受到挤压或拉张力的作用，会导致岩石中的孔隙被压缩或扩张。
这些力学作用可以通过断裂、褶皱等形式显现，进而影响岩石的孔隙度。
此外，水文地质条件也会对岩石孔隙度产生影响。
例如，在地下水流动过程中，水流会通过溶蚀、冲刷等方式改变岩石中的孔隙结构，从而影响其孔隙度。
6. 结论综上所述，岩石孔隙度是由多个因素共同影响的。
岩石类型、成分组成、结构特征以及外界力学作用都会对其产生一定的影响。
了解这些影响因素对于油气勘探开发、水文地质和工程地质等领域具有重要意义。
岩石物理学2(孔隙度)ppt
图1-1 岩石地质现象 束缚水饱和度
图2-3 岩石相对渗透率曲线
残余油饱和度
2.2 岩石渗透率
2.2.2 岩石的渗透率:岩石组分、孔隙度、压力和温度的影响
不同岩石的渗透率有很大的差别 。砾石和砂砾石的渗透率差别可达 1dc或更大;而深成岩(plutomc rocks)中的孔隙很少，因此，渗透 率极低;火山岩相反，具有大量孔 隙，渗透率多大于0.1mdc;沉积岩 的情况比较复杂 ，石油工业对砂 岩和碳酸盐岩最感兴趣，图 2-4汇 集了一些砂岩、页岩、火山岩、灰 岩、花岗岩、变质岩、玄武岩等岩 石渗透率的范围。从图 2-4中可以 看出，即使对于同一类岩石，由于 生成环境和内部结构不同，渗透率 的变化也可以达几个数量级;至于 不同的岩石，其渗透率变化范围就 更大了，可达近 10个数量级 。
实践证明,流体的有效渗透率与它在岩石中的相对含量有关,当流体的相 对含量变化时,相应的有效渗透率随之改变，为此,引入相对渗透率的概念
。相对渗透率：岩石的有效渗透率与绝对渗透率之比值称为相对渗透率, 其值在0-1之间。通常用Kro、Krg、Krw分别表示油、气、水的相对渗透率
。
2.2 岩石渗透率
Sw>50%
2.1 岩石孔隙度
2.1.2 岩石孔隙度
1） 孔隙度：岩石单位体积内，孔隙空间占总体积的百分数%。
2）总孔隙度是指全部孔隙体积占岩石体积的百分数，用Φt表示；
3）有效孔隙度是指具有储集能力的有效孔隙占岩石体积的百分数，用 Φe表示；
4）缝洞孔隙度是指有效缝洞孔隙占岩石体积的百分数，用Φf表示，它 是表征裂缝性储集层储集物性的重要参数,因为缝洞是岩石次生变化形成 的,故常称为次生孔隙度或次生孔隙度指数。
第2章 岩石孔隙度（Porosity)和渗透率（Permeability)
岩石的细观组构及其对力学性能的影响
岩石的细观组构及其对力学性能的影响
1 岩石的细观结构
岩石是地球表层的重要组成部分，也是地质遗迹的基本要素，由于其高度多样性，因此岩石在地质研究中有着重要的作用。
细观结构是揭示岩石复杂性，了解其构成材料及其内部相互作用的重要手段。
什么是岩石的细观结构呢？答案是描述岩石构成 [1] 单元或其他结构及其相互关系的宏观和微观分析方法 [2]，它们包括类型，形状，尺寸，数量和相互作用等。
2 岩石细观结构对力学性能的影响
岩石因其细观结构而具有不同的力学性能，包括抗压强度、抗折强度和抗冲击强度等。
岩石细观结构对力学性能的影响主要表现在以下三个方面：物质和结构的复杂性; 相互作用的力学性能；以及粒度结构对力学性能的影响。
首先，岩石复杂的物质组织和结构与其力学性能显著相关，一般而言，岩石越复杂，其力学性能越低，这是由于细小构件之间的储存强度紊乱及其耦合效应而导致的。
其次，细观结构及其相互作用的力学性能也会对岩石的力学性能产生重要影响。
例如，薄层内受构造控制的钙长石薄片可以形成明显的抗剪强度较大的固结，而较粗的石英薄片则需要很大的压力才能起作用。
最后，随着地点的不同，岩石细观结构的粒度分布也会不断变化，这也会影响岩石的力学性能。
总之，岩石的细观结构，以及该结构对力学性能的影响对于理解岩石的形成机制，预测岩石的力学行为具有重要的意义，因此，进一步研究岩石的细观结构及其力学性能的变化，具有重大的实际意义。
岩石孔隙结构特征及对其力学性能的影响
表2-2 各种岩石裂隙率数值表（变化范围）
四、溶穴或岩溶 1. 概念：具有可溶岩石裂隙，在地下水流作用下形成。
2. 分布：可溶岩的沉积岩，如常见的灰岩，白云岩。
3. 种类：溶孔（石灰岩的微空隙）、溶蚀裂隙、溶洞、 地下暗河等。 ４．特征：
形状：有方向性，主要在裂隙基础上进一步溶蚀而成， 所以具有裂隙特征。 大小：尺寸极不均匀，暗河，主干溶蚀形成。 多少：岩溶率 分布：极不均匀（保留了原有裂隙特征）
2.孔径分布对圆盘模型破坏状态的影响主要 体 现在：随着孔径控制参数的减小，某些大孔逐渐 消失，被孔径较为均一的小孔所代替，导致破坏 裂 纹数的增多，即在每一个相同的加载阶段， 孔径 控制参数的减小导致破坏区域更大，更加 分散。 孔径分布控制参数的改变对圆盘模型抗 拉强度有 一定的影响，但随着孔隙率的增大， 这种影响明显 降低
核磁共振测井是通 过研究地层中的孔 隙流体的原子核磁 性及其在外加核磁 作用下的震动特性，来研究各种流体孔隙度，进而评价岩 石的孔隙结构。
4.不足
对于岩石的研究充满着个性的因素，不能代表整体，更不能 代表实际。因为岩石的矿物成分是不均匀的，空隙的分布位 臵和大小更是千差万别，直接导致了力学性质的改变。寻找 更具普遍代表性的研究方法或者是利用计算机更高精度的模 拟真实状况应该将来的主要问题。---个人观点
三、裂隙 1. 概念：坚硬岩石形成以后，由于各种内外营力的作 用，使岩石遭到破坏而形成的空隙。 2. 分布：主要分布在坚硬岩层：除沉积岩、变质岩、 岩浆岩等保留原生成岩孔隙外，主要是在后期构造应力 作用下产生后生裂隙。 3. 分类：按成因分： 成岩裂隙 岩浆作用：侵入、喷出、冷凝收缩（岩浆岩） 沉积作用：固结、干缩 （沉积岩）。 岩浆岩最普遍，玄武岩（基性）柱状节理最有水文地 质意义。 风化裂隙：后期风化作用形成的各种裂隙； 构造裂隙：后期的构造应力作用形成的各种裂隙；
岩石的孔隙度
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4．岩石矿物成分与胶结物质对孔隙度的影响 1). 岩石的矿物成分
2). 胶结物的成分
。
3). 胶结物的含量 4). 胶结物的胶结类型
5.颗粒形状对孔隙度的影响
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六、储层按孔隙度分类
砂岩储层的分级(按Φ标准)
孔隙度% 评价
25~20 20~15 15~10 10~5 5~0
。 （a）等径球体立方体排列
（b）等径球体菱面体排列
1
6 1 cos
1
2
cos
立方体排列:47.6%
菱形体排列:25.9%
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2．颗粒分选性对孔隙度的影响
。
颗粒分选越好，孔隙度越高。
3．埋藏深度对孔隙度的影响
埋藏深度越深，上覆岩层越厚，地层静压增大，岩 石排列更加紧密，孔隙度下降。
w w w w 封蜡岩心 Vf 在水中重
2 3 w
2 1
p
B 饱和煤油法:
Vf
w1 w2
o
Hale Waihona Puke 封蜡岩心 在空气中重C 水银法:
饱和煤油岩
饱和煤油岩
心在煤油中重
心在空气中重
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(2) 岩石孔隙体积Vp的测定 A饱和煤油法:
B气体膨胀法:
Vp
w2 w1
o
饱和煤油岩 心在空气中重
a
Vap Vf
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B 有效孔隙度 指岩石的有效孔隙体积与岩石外观体积的比值.
C 流动孔隙度
e
Vep Vf
指岩石中可以流动的孔隙体积与岩石外观体积 的比值.
Vmp
岩石储层孔隙结构特征及其对储层物性的影响
岩石储层孔隙结构特征及其对储层物性的影响岩石储层是指在地下埋藏着石油、天然气等可开采的资源的岩石层。
岩石储层的孔隙结构特征是指岩石中孔隙的形态、分布和尺寸等相关特征。
这些特征对储层的物性即岩石孔隙中流体的渗透性、储存性和导流能力等起到至关重要的影响。
岩石储层的孔隙结构特征由岩石的类型、成分、结构、成岩作用等多种因素决定。
不同类型的岩石如砂岩、页岩、碳酸盐岩等具有不同的孔隙结构特征。
以砂岩为例，其孔隙主要由粒间孔和溶蚀孔组成。
粒间孔是指砂粒之间的空隙，而溶蚀孔则是砂岩中溶解了的岩屑所形成的孔隙。
这些孔隙的形态和分布对储层物性产生重要影响。
孔隙的形态对储层物性起到直接影响。
孔隙形态可分为圆形、连通型、不连通型等。
圆形孔隙的渗透性较高，而不规则的孔隙形态则会降低渗透性。
连通型孔隙指孔隙之间可以相互连接，有利于流体的运移和储存；不连通型孔隙则储存和流动能力有限。
因此，孔隙形态对于岩石储层的渗透性和储藏能力具有重要影响。
此外，孔隙的尺寸也对储层物性产生重要影响。
具有合适尺寸的孔隙对流体的渗透和储存有较好的效果。
太小的孔隙会限制流体的渗透，太大的孔隙则会导致流体的稀释和流失。
研究表明，当孔隙的尺寸适中时，流体在孔隙中的分布更加均匀，提高了流体运移的效率。
岩石储层的孔隙结构特征还影响着储层的渗透性和导流能力。
渗透性是指流体在岩石孔隙中的运动能力，导流能力是指流体在岩石孔隙中的传输能力。
孔隙结构的不同会导致储层的渗透性和导流能力的差异。
孔隙结构复杂、孔隙连通性好的岩石储层通常具有较高的渗透性和导流能力，便于石油、天然气等流体的开采和运输。
在岩石储层的勘探和开发中，了解孔隙结构特征对储层物性的影响非常重要。
通过研究岩石中的孔隙结构，我们可以评价储层的质量，预测岩石层的渗透性和导流能力，并制定相应的开采方案。
目前，通过地球物理勘探手段如测井等可以获取岩石孔隙结构的信息，辅助岩心分析和物理模型建立，从而提高勘探和开发的精度和效率。
岩石孔隙结构分析技术PPT课件
孔隙和喉道间的配置关系
白色部分：岩石颗粒
黑色部分：孔隙（粗：孔隙，细：喉道）
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岩石孔隙结构分析技术
提纲
一、引言 二、孔隙结构的分析方法 三、孔隙结构的定量表征 四、孔隙结构参数的应用
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孔隙结构分析方法
铸体薄片法
直接观测法
荧光显示剂注入法
孔
扫描电镜法
孔隙
隙
激光共聚焦
结构
结
聚焦离子束
可视 化
分
CT扫描成像
析
核磁共振成像
方 法
间接测定法
核磁共振波谱法 半渗透隔板法
孔隙 结构 特征
离心法
参数
化
压汞法
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激光共聚焦
孔隙结构分析—数字岩心法
聚焦离子束 CT扫描成像 核磁共振成像
激光共聚焦
向岩石孔隙中灌注掺合萤光物质的环氧树脂，荧光被照相设备检测并 将光信号转换为电信号获取孔隙结构信息。在平面上对样品逐点或逐 线扫描，得到2D图像。在纵向上以一定的间距扫描出不同轴位置的2D 图像，通过三维重建技术，还原样品的三维空间状态。能提供亚微米 级的分辨率，可以识别微孔、微缝，观察孔隙内流体赋存状态。
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激光共聚焦
孔隙结构分析—数字岩心法
聚焦离子束 CT扫描成像 核磁共振成像
电
子
离子束
束
成像平面
切片方向
52O倾角
黑色：干酪根 红色：干酪根孔隙 灰色：基质矿物
Barrnet页岩3D SEM体视图
(高：5 μm ，宽：5 μm ，深：2.5 μm)
孔隙分布柱状图
聚焦离子束
(氩离子研磨技术与SEM相结合)
孔隙结构特征 [自动保存的]
![孔隙结构特征 [自动保存的]](https://img.taocdn.com/s3/m/28dd432ef78a6529647d534e.png)
1 压汞法 1.1 原理
采用压汞法注入水银时，因为水银是非润湿相液体，欲进入孔隙系统，需要克服表面张力所产
生的毛细管阻力。控制水银进入孔隙系统的是喉道大小而不是孔隙大小，所以在测量过程中求得与
小、喉道极细的特点。 强烈的压实作用使颗粒呈镶嵌式接触，不但 孔隙很小、喉道极细，而且呈弯片状。该类 喉道细小、弯曲、粗糙，容易形成堵塞。 多见于杂基支撑、基底式及孔隙式胶结类型 的砂岩。
喉道类型
4.弯片状喉道 5.管束状喉道
（a ）
（b）
（c）
按孔隙直径大 小分类 管形＜0.2um，裂缝＜0.1um。粘土、致密岩中的 一些孔隙属于此类型。因流体与周围介质分子之 间的巨大引力，在通常温压下流体在这种孔隙中 不能流动，增大温度和压力也只能引起流体呈分 子或分子团状态扩散。
3.微毛管孔隙
碎屑岩孔隙结构 对于碎屑岩，可将空隙分为两大类，即狭义的孔隙和裂缝。进一步分为四小类：粒间孔隙、粒内孔隙、 填隙物内孔隙和裂缝。按成因将其分为原生孔隙和次生孔隙两大类，然后按产状和几何形状进一步分类。 粒间孔隙：顾名思义，粒间孔隙就是碎屑颗粒之间的孔隙，这些孔隙可以是原生粒间孔隙、 粒间溶孔、铸模孔或超粒孔等，也可以是次生的溶蚀粒间孔。所谓的溶蚀是指地表水和地下水相结合， 对以碳酸盐为主的可溶性岩石产生化学溶解和侵蚀作用。这种溶孔，形态多种多样，有港湾状、伸长状 等。粒间溶孔往往是在原生粒间孔隙或其他孔隙的基础上发展起来的。 粒内孔隙:颗粒内部的孔隙包括原生粒内孔、矿物解理缝和粒内溶孔。原生粒内孔主要是岩屑内的粒间微 孔或喷出岩屑内的气孔。常沿解理缝发生溶解作用。 填隙物内孔隙:填隙物内孔隙包括杂基内微孔隙、胶结物内溶孔(图2.4)和晶间孔等。杂基内微孔隙通常 是在黏土杂基和碳酸盐泥中所存在的微孔隙。这种孔隙极为细小在所有的碎屑岩储集岩中都或多或少存 在这种微孔隙。这种孔除虽可形成百分之几十的孔隙度，但由于孔隙半径小，渗透率往往很低。胶结物 内溶孔为胶结物内发生溶解作用形成的溶孔。晶间孔为胶结物晶体之间的残留孔隙。 裂缝:裂缝包括沉积成因的层面缝以及成岩和构造作用等形成的裂缝。