油层物理-第二章(孔隙度和孔隙结构)课件.ppt

1、第二章第二章 储油（气）岩石的孔隙度储油（气）岩石的孔隙度和孔隙结构和孔隙结构1 储油（气）岩石的孔隙类型储油（气）岩石的孔隙类型2 2 储油（气）岩石的孔隙度储油（气）岩石的孔隙度3 3 储油（气）岩石的裂隙（缝）率及其计算储油（气）岩石的裂隙（缝）率及其计算4 4 储油（气）岩石的孔隙结构储油（气）岩石的孔隙结构1 储油（气）岩石的孔隙类型储油（气）岩石的孔隙类型一、成因分类一、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二、孔隙与岩石之间的组构分类二、孔隙与岩石之间的组构分类1）碎屑岩2）碳酸盐岩类亚类空间大小特征孔原生粒间孔2mm多与表生淋

2、滤作用有关缝原生层间缝、收缩缝0.01-1mm沉积作用形成次生成岩缝及其溶孔无方向性、缝细、延伸范围小、有的可见溶蚀现象构造缝及其溶孔受应力控制、组系分明，平整延伸，切割力强，有的可见溶蚀现象碎屑岩孔隙类型表(中国油气储层研究1994)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洪积砾岩的复模式碎屑岩原生孔隙的碎屑岩原生孔隙的进一步划分进一步划分单模式双模式复合模式双模式单模式原生粒间孔原生粒间孔单模式单模式原生粒间孔原生粒间孔单模式单模式双模式原生粒间孔隙原生粒间孔原生粒间孔复模式复模式复模式原生粒间孔次生孔隙次生孔隙粒内溶孔粒内溶孔次生孔隙次生孔隙粒间溶孔粒间溶孔次生孔隙超大孔次生

3、孔隙超大孔次生孔隙次生孔隙铸模孔（粒模孔）、超大孔铸模孔（粒模孔）、超大孔粒模孔粒模孔次生孔隙次生孔隙铸模孔（粒模孔）铸模孔（粒模孔）粒模孔粒模孔次生孔隙次生孔隙铸模孔（粒模孔）、超大孔铸模孔（粒模孔）、超大孔粒模孔粒模孔次生孔隙次生孔隙铸模孔（粒模孔）铸模孔（粒模孔）粒模孔粒模孔次生孔隙次生孔隙铸模孔（粒模孔）铸模孔（粒模孔）粒模孔粒模孔次生孔隙次生孔隙铸模孔（生物铸模孔）铸模孔（生物铸模孔）生物铸模孔生物铸模孔次生孔隙次生孔隙晶间孔晶间孔原生层间缝原生层间缝原生层间缝原生层间缝次生成岩缝次生成岩缝溶蚀缝溶蚀缝次生成岩缝次生成岩缝次生构造缝次生构造缝Choquette and Pray 的碳

4、酸盐岩孔隙分类的碳酸盐岩孔隙分类鲕粒白云岩硬石膏充填粒间孔组构选择性孔隙粒间孔粒间孔粒间孔组构选择性孔隙粒内孔S108 10 2/69 粒内溶孔 （）4xS108 10 2/69 粒内溶孔 （）4xS108 10 39/69 颗粒边缘溶孔 （）4xS108 10 31/69粒内溶孔 （）4xS107 4 8/15部分充填的生物体腔孔 （）4xS108 9 50/64粒内溶孔 （）4x123456残余鲕粒结构结晶白云岩铸模孔组构选择性孔隙晶间孔、铸模孔晶间孔细晶白云岩组构选择性孔隙晶间孔、铸模孔粘结云岩中的铸模孔中被白云石和硬石膏充填硬石膏充填铸模孔白云石充填铸模孔产生的晶间孔原生粒间孔原生粒间

5、孔粒内孔粒内孔粒间和粒内溶孔粒间和粒内溶孔粒间和粒内溶孔粒间和粒内溶孔组构选择性孔隙组构选择性孔隙粒间孔粒间孔生物滩储层生物滩储层组构选择性孔隙组构选择性孔隙粒间孔粒间孔海绵礁白云岩海绵礁白云岩组构选择性孔隙组构选择性孔隙粒间孔粒间孔晶孔和晶间溶孔晶孔和晶间溶孔组构选择性孔隙组构选择性孔隙粒间孔粒间孔溶孔海绵礁屑灰岩。普光溶孔海绵礁屑灰岩。普光6井，井，10（78/137），），210（-）组构选择性孔隙组构选择性孔隙粒间孔粒间孔针孔粉针孔粉细晶白云岩，针孔为球粒选择性溶蚀作用的产物。普光细晶白云岩，针孔为球粒选择性溶蚀作用的产物。普光6 6井，井，9 9（70/12170/121），），5

6、51010，（，（-）组构选择性孔隙组构选择性孔隙粒间孔粒间孔粉粉-细晶白云岩，由完好的白云石菱面体组成细晶白云岩，由完好的白云石菱面体组成,晶间孔和晶间溶孔非常发育，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，长边局部为超大溶孔，具很好的连通性好，长边 0.88 mm,0.88 mm,（）（）普光普光6 6井，井，5 5（17/10117/101），），5 51010，（，（-），井深），井深5277.82m5277.82m组构选择性孔隙组构选择性孔隙粒间孔粒间孔 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，

7、普光2 2井，井，3030（36/5536/55），），5 51010，（，（-），井深），井深5069.40m 5069.40m 组构选择性孔隙组构选择性孔隙粒间孔粒间孔成岩交代成因的白云石的雾心亮边结构成岩交代成因的白云石的雾心亮边结构雾心亮边结构雾心亮边结构组构选择性孔隙组构选择性孔隙粒间孔粒间孔细晶白云岩，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。普光溶孔较为发育。普光6井，井，8（13/130），），510，（，（-）粉粉-细晶白云岩，由完好的白云石菱面体组成细晶白云岩，由完好的白云石菱面体组成,晶间

8、孔和晶间溶孔非常发育，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，长边局部为超大溶孔，具很好的连通性好，长边 0.88 mm,0.88 mm,（）（）普光普光6 6井，井，5 5（17/10117/101），），5 51010，（，（-），井深），井深5277.82m5277.82m 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 2井，井，3030（36/5536/55），），5 51010，（，（-），井深），井深5069.40m 5069.40m 成岩交代成因的白云石的雾心亮边结构成岩交代成因的白云石

9、的雾心亮边结构雾心亮边结构雾心亮边结构普光2井的鲕模孔组构选择性孔隙铸模孔T403晶岩溶角砾岩，残留晶岩溶角砾岩，残留溶洞中含油溶洞中含油含油溶洞含油溶洞灰岩角砾灰岩角砾岩芯观察结岩芯观察结合常规测井合常规测井研究古岩溶研究古岩溶的纵向发育的纵向发育特征特征储层：溶洞、溶缝储层：溶洞、溶缝岩溶角砾岩，残留溶洞含油岩溶角砾岩，残留溶洞含油灰岩角砾灰岩角砾含油溶洞含油溶洞井高角度构造溶蚀缝井高角度构造溶蚀缝,半充填状充满原油半充填状充满原油沙沙64井构造溶蚀立缝充填充满原油井构造溶蚀立缝充填充满原油T403井高角度构造溶蚀缝井高角度构造溶蚀缝半充填状充满原油半充填状充满原油 S67(5461.61

10、-5461.91)纵向溶蚀扩大缝）纵向溶蚀扩大缝）25mm宽宽沙沙47井井5443m，构造裂隙半充填泥质，构造裂隙半充填泥质裂缝、缝合线发光FMIFMI显示的溶孔特征（多为星点状和串珠状）显示的溶孔特征（多为星点状和串珠状）密度面孔率孔径溶洞、溶缝溶洞、溶缝600m x 400m x 100 m highSarawak 洞穴仓 世界上最大的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

11、侵蚀。（肯塔基Crystal洞穴中的Collins Avenue）渗流溶柱，46米宽，30米高。肯塔基Mammoth洞穴中的Ednas 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）三、孔隙大小分类三、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 0.50.0002 0.250.0001 孔隙中流体在重力下不起作用，但在一定的压差下可

12、使流体运动，如砂岩中的孔隙 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四、孔隙的组合关系分类（1）孔隙（2）孔喉五、孔隙五、孔隙连通性分类连通性分类 (1)连通孔隙 (2)不连通孔隙（孤立孔隙）级别主要流动喉道直径，mm特粗喉0.03粗喉0.02-0.03中喉0.01-0.02细喉0.001-0.01微喉30高25-30中15-25低10-15特低10孔隙度分级三、储油（气）岩石孔隙度的影响因素三、储油（气）岩石孔隙度的影响因素1.1.沉积作用

13、沉积作用矿物成分富火山碎屑物质的储层物性较差（与火山物质性质较软易被挤压形成假杂基及其易蚀变有关）粒级从粉砂岩到细砂岩直到砾岩均可成为油气储层。远源砂体如三角洲前缘粉砂岩、中细砂岩分选好杂基少，物性好，近源砂体如扇三角洲、水下扇、冲积扇粒度粗，分选差，物性条件较差。沉积相水动力能量不同导致岩石结构和孔隙结构不同粒度越细、分选性越好孔隙度越大。圆球度越好，孔隙度越大。地区砂体类型亚相层位孔隙度%渗透率10-3um2孔隙结构类型唐家河三角洲河口坝主体Ed330303000特高孔特高渗枣园水下扇扇中水道Ek22323147.5中孔中渗水道间Ek218.518.59.6中孔特低渗扇端席状砂Ek2131

14、37.3低孔特低渗段下拨冲积扇扇根河道Ek114.414.49.66低孔特低渗扇中河道Ek114.514.52.36低孔特低渗河道间及扇端席状砂Ek19.59.50.4特低孔特低渗黄骅坳陷不同亚相储层物性 2.成岩作用 未胶结分选好的砂，平均孔隙度为35一50（Pryor，1973），渗透率为几个达西。经成岩阶段后，砂体孔隙度甚至降到5。当然如果发育了次生孔隙，也可使孔隙度高达20一30。（1）压实作用 （2）胶结作用 （3）溶蚀作用压实和成岩作用导致碳酸盐岩孔隙的建立和破坏过程插图表示一个贝壳经埋藏、充填和溶解作用产生铸和模成岩阶段孔隙类型孔隙度()早成岩A原生孔隙3040B混合孔隙1530

15、晚成岩AA1次生孔隙1025A2B少量次生孔隙及裂缝10C裂缝成岩阶段与孔隙类型分布关系成岩阶段与孔隙类型分布关系 3.构造作用 构造作用对碎屑岩储层孔隙度影响有利的是对于一些致密的砂岩、页岩形成裂隙和微裂隙，因而形成了裂隙性储油（气）层，不利的是往一些褶皱紧密的挤压区，由于挤压作用，也可能导致碎屑岩储层孔隙度的降低。三、储油（气）岩石孔隙度的测定方法三、储油（气）岩石孔隙度的测定方法gbbgbpVVVV11测量内容：1.岩石外表体积（或岩石密度）2.岩石颗粒体积（或颗粒密度）3.岩石孔隙体积原理pgbVVV由于所以测出任意的两项即可。Vb：岩石体积Vp：岩石孔隙体积Vg：岩石颗粒体积b：岩石

16、密度 g：岩石颗粒密度1.岩石外表体积测定（1）几何尺寸法（2）封蜡法（3）水银法（4）饱和液体法2.岩石颗粒体积的测定（1）固体体积计法（2）气体法3.岩石孔隙体积的测定（1）真空饱和煤油法（2）气体膨胀法（3）高压下注入液体法 目前用于孔隙度测定的仪器（或实验装置）有很多，有单独为测量一个项目而设计的，也有组合两个项目而设计的。每个单项也有不同的仪器（或实验装置）和实验方法。1.岩石外表体积+孔隙体积（1）水银法（2）真空饱和煤油法2.岩石外表体积+颗粒体积（1）固体体积计法（2）气体法3.岩石的测定（1）（2）气体膨胀法（3）高压下注入液体法3 储油（气）岩石的裂隙（缝）率储油（气）岩石

17、的裂隙（缝）率储油（气）岩石的裂隙率是岩石中裂隙体积与岩石体积储油（气）岩石的裂隙率是岩石中裂隙体积与岩石体积的比值，其数学表达式为：的比值，其数学表达式为：%100bffVVVV岩石裂缝裂隙率，以小数或百分数表示；裂隙率，以小数或百分数表示；岩石中裂隙体积，（岩石中裂隙体积，（cmcm3 3）.ffV一、基本概念一、基本概念代表裂隙的宽度长分别代表裂隙单元的边baaaaaabbababaaaabababaf321321321321321,)111()()()()(二、裂隙率的计算二、裂隙率的计算几何公式法几何公式法裂缝间距裂缝切穿长度裂缝延伸长度裂缝开度岩块体积岩块上的裂缝体积裂缝孔隙度式中

18、：单组裂缝的孔隙体积为为：对于单条裂缝，其体积DleVVDleVleVVVrffffrff/%100ffffrfffNmNRheLRhLeReLRRLeLRVRbaRLeVbRhaebaVhehLV则裂缝孔隙度为条若裂缝密度为裂缝垂直裂缝倾斜隙度为：，故裂缝在岩心上的孔岩心体积为岩心半径裂缝倾角椭圆长轴长度椭圆短轴长度式中：故其中，则岩心上表现为一个椭圆、若裂缝倾斜，裂缝在的长度表示裂缝在岩心截面上式中则岩心上表现为薄板型，、若裂缝垂直，裂缝再算孔隙度可由下列公式计岩心上，裂缝的体积和总,/)()(sin2sin2sin/2Re2sin1,sin1,221222max二、裂隙率的计算二、裂隙率

19、的计算体积法体积法二、裂隙率计算二、裂隙率计算曲率法曲率法表示地层倾斜）曲率（倒数）曲率半径（为曲率的地层厚度dxdzdxzdRTdxzdTRTf222222Murry（1968）应用岩石学几何方法，以张裂缝在地层弯曲的较外层形成为依据，推导出了裂隙率与层厚和曲率的关系式微裂缝长度微裂缝开度薄片面积微裂缝面积iiniiiflbSlb1该方法最早由前苏联地质科学研究院提出，经美国学者Cmexoba和Van GolfRacht（1986）等人研究检验认为具有足够的精度二、裂隙率计算二、裂隙率计算面积法（适用于微裂缝）面积法（适用于微裂缝）4 储油（气）岩石的孔隙结构储油（气）岩石的孔隙结构一、储油

20、（气）岩石孔隙结构的研究内容一、储油（气）岩石孔隙结构的研究内容 包括储油（气）岩石的孔隙类型、孔隙（喉）大小、形包括储油（气）岩石的孔隙类型、孔隙（喉）大小、形状、内壁粗糙程度、相互连通情况等。状、内壁粗糙程度、相互连通情况等。1.1.孔隙类型孔隙类型 2.2.孔隙（喉）大小（半径）及其分选性孔隙（喉）大小（半径）及其分选性概念：概念：所谓孔隙结构是指储油（气）岩石孔隙的特征及其构成方式。衡量孔隙（喉）大小的参数：（1）中值（D50）：累积频率曲线50所对应的孔隙（喉）直径。如果是正态分布，即为平均孔隙（喉）直径。（2）平均值（Dm）：即孔隙（喉）的平均直径，如果不是正态分布，一般不与中值线

21、相重合。D50衡量孔隙（喉）直径分布的参数：（1 1）分选系数：表示孔隙分布的均匀程度，孔隙越均匀则）分选系数：表示孔隙分布的均匀程度，孔隙越均匀则分选性越好分选性越好（2 2）歪度：是指孔隙大小分布偏于粗孔隙还是细孔隙，偏）歪度：是指孔隙大小分布偏于粗孔隙还是细孔隙，偏于粗孔隙称为粗歪度，偏于细孔隙称为细歪度。于粗孔隙称为粗歪度，偏于细孔隙称为细歪度。（3 3）峰态：度量分布曲线的陡峭程度，即度量分布曲线二）峰态：度量分布曲线的陡峭程度，即度量分布曲线二个尾部的孔隙直径的展幅与中央展幅的比值。个尾部的孔隙直径的展幅与中央展幅的比值。（4 4）峰值：是频率曲线上峰尖端对应的孔隙（喉）直径）峰值

22、：是频率曲线上峰尖端对应的孔隙（喉）直径3 3、孔喉比值、孔喉比值 孔喉比值即孔隙与喉道的直径比值。它可以利用铸体薄片在二维平面上统计并计算其平均值求得，也可以利用铸体薄片与压汞曲线相配合求得。niiniindnDI11孔喉比值I孔隙的直径iD喉道的直径id4.4.孔隙配位数与孔隙系数孔隙配位数与孔隙系数孔隙配位数为每个孔道所连通的喉道数。孔隙系数ae5.5.孔隙（喉）曲折度孔隙（喉）曲折度Ll孔隙系数岩石有效孔隙度e岩石绝对孔隙度a）曲折度（1的路径长度流体质点实际渗流经过l表观长度L可以用该参数来反映孔隙的连通状况表现出的差别是：不同大小孔隙的分布即孔隙模式的不同双模式双模式单模式单模式6

23、.6.孔隙的排列与组合方式孔隙的排列与组合方式表示孔隙大小及分布对孔隙结构的影响孔隙大小、分布不同，孔隙网络及其结构也不同表示孔隙配位数对孔隙结构的影响孔隙大小相同，配位数不同，孔隙网络和结构不同普光2井飞一段【30(41/55)30(44/55】残余鲕粒结构白云岩和结晶白云岩二种不同岩性中因孔隙类型、大小不同造成孔隙结构的差异。二、储油气岩石孔隙结构的类型二、储油气岩石孔隙结构的类型 葛家理从流体力学观点出发将储油气岩石的孔隙结构划分为三重孔隙介质和六种孔隙结构类型 基质孔隙和微裂缝具有储存能力，裂缝具有导流能力1、单重孔隙介质 1)粒间孔隙结构 粒间孔隙既是储油空间，又是油气渗流的通道 2

24、)纯裂缝结构 储油气空间和渗流通道都是裂缝2、双重孔隙介质 1)裂缝孔隙结构 该孔隙结构的基本特点是：双重孔隙度、双重渗透率和二个平行的水动力场（裂缝宽度较大时非达西流）。2)洞穴孔隙结构 二种不同的孔隙服从二种不同范畴的流动规律。粒间孔隙只有毛细管尺寸大小，流体在其中的流动服从达西渗流定律，而洞穴超过毛细管尺寸，流体的流动服从奈维斯托克斯流体力学规律（管道流）。3、三重孔隙介质 混合孔隙结构 1)粒间孔隙微裂缝大洞穴 2)粒间孔隙微裂缝大裂缝 这种孔隙介质的渗流规律目前尚在探索研究阶段储油气岩石孔隙结构的研究方法1）铸体法 烘干的岩样用染色的物质（红色环氧树脂或红色有机玻璃单体）在真空或一定

25、压力下贯注到岩石孔隙中，然后定向制成薄片或光片，在单偏光镜下观察研究。因此这种方法能直接测量出岩石的孔隙大小、形状、孔喉比及孔隙连通性和组合性质 2 2）毛细管压力）毛细管压力 这一方法是把储油气岩石的孔隙（喉）视为毛细管孔隙（喉）这一方法是把储油气岩石的孔隙（喉）视为毛细管孔隙（喉）网络，这样就可以用毛细管压力公式求取孔隙（喉）半径。网络，这样就可以用毛细管压力公式求取孔隙（喉）半径。Pc=2/rPc=2/rPcPc：岩石毛细管压力：岩石毛细管压力 ：岩石表面张力：岩石表面张力r r：孔隙（喉）半径：孔隙（喉）半径 压力求得的孔隙（喉）半径也称视孔隙（喉）半径或压力求得的孔隙（喉）半径也称视

26、孔隙（喉）半径或“等价等价孔隙（喉）半径孔隙（喉）半径”，这种方法能基本反映岩石的孔隙结构，而且，这种方法能基本反映岩石的孔隙结构，而且对于铸体法难以研究的低渗透性储油气岩石的孔隙（喉）半径也对于铸体法难以研究的低渗透性储油气岩石的孔隙（喉）半径也能较容易的求出，因此是目前孔隙结构研究中最普遍采用的方法。能较容易的求出，因此是目前孔隙结构研究中最普遍采用的方法。前面已述及，通常是把非润湿相排驱润湿相称为驱替过程，而把润湿相排驱非润湿相的反过程称之为吸入过程。在毛细管压力测量过程中，驱替过程升压时所测得毛细管压力曲线叫驱替曲线，如用压汞法则称为压汞（压入、注入）曲线，而吸入过程减压所测得毛细管压力曲线叫吸入曲线，如压汞法则称为退汞（退出、喷出）曲线。孔隙结构的图象分析3）图象分析方法谢谢观看！2020