热门搜索: 压裂 油气田 中国构造期次 反演 体积压裂 示踪剂

  • / 63
  • 下载费用:10 下载币  

储层地质学(中国石油大学)-3储层的主要物理性质

关 键 词:
地质学 中国 石油大学 主要 物理性质
资源描述:
储层地质学——储层的主要物理性质,重点讨论沉积岩油气储层的物理性质。 储层的主要物理性质有:孔隙度、渗透率、饱和度、岩石的比表面。一、孔隙度(一)孔隙度的概念及类型1、概念 岩石中颗粒之间、基质之间或其内部的空穴或间隙统称为孔隙。一般采用孔隙度表示岩石中孔隙的发育程度,它是岩石中孔隙体积与岩石总体积的比值,以百分数(%)表示。孔隙度是衡量岩石储存流体能力的参数。,2、类型 根据岩石中孔隙储存流体的方式及连通性的不同,可以分为三种形式:以下三类孔隙度具有依次逐渐变小的特征。(1)总孔隙度或绝对孔隙度 岩石中总孔隙体积与该岩石总体积之比。(2)连通孔隙度或有效孔隙度 岩石中能够储集和渗滤流体的连通孔隙体积与岩石总体积之比。岩石中的孔隙相互连通时才有可能发生流体的运移。 连通孔隙度不包括岩石的死孔隙的孔隙度。在一般压力条件下可允许流体在其中流动。在储层评价及储量计算中,一般多采用连通孔隙度作为参数参与计算。(3)流动孔隙度 与岩石中流动着的流体体积相等的孔隙总体积与岩石总体积的比值。,流动孔隙度不包括无效孔隙、微毛细管孔隙及岩石颗粒表面上液体薄膜的体积。其孔隙度随地层压力梯度液体的物理—化学性质而变化。(二)裂隙(缝)度 单位体积岩石中张开裂隙体积与该单位岩石体积之比,以百分数(%)表示。一般小于1%,很少超过6%。在碳酸盐岩等储层中裂隙对油气产能起着重要的控制作用。 裂隙在碳酸盐岩储层中既可做为储集空间,更重要的是作为油气渗流的通道。(三)孔隙度的影响因素1、分选性、粒度对碎屑岩及碎屑结构储集岩的孔隙度有明显的影响,(1)分选愈差,基质充填孔隙与喉道,使孔隙度明显降低。(2)如分选系数大于2时,各种粒径的砂岩孔隙度均随分选系数增大而迅速下降;反之,粗粒及极细粒砂岩的孔隙度基本不变,但中粒、细粒砂岩则有缓慢的下降。2、颗粒磨圆度对储集岩孔隙度的影响 磨圆好的砂岩,分选性好,孔隙度相对较大。3、颗粒的填集作用对储集岩孔隙度的影响 目前尚不能直接测定,一般将碎屑颗粒简化为等大球体并假定颗粒呈规则对称排列,通过数学方式即可求取不同填集类型的碎屑岩的孔隙度。 如:立方形填集等大球体的孔隙度为47.6%,斜方填集的孔隙度为39.5%,菱面体填集的孔隙度为26%。,单元格子总体积减少,孔隙体积也减少。,4、成岩作用对储集岩孔隙度的影响(1)压实作用的影响 在压实过程中由于颗粒重新填集,可以使原始孔隙度降低10%以上。(2)胶结作用的影响 早成岩阶段的薄边或环边胶结作用,因胶结物数量不多,孔喉未被其填满,因而仅导致岩石孔隙度的一定降低;以自生加大方式形成的连晶胶结物,常造成岩石孔隙度的急剧减低;当其数量多并逐渐加大形成胶结物晶体间的镶嵌接触时,使岩石孔隙近于消失。(3)溶蚀作用的影响 溶蚀作用形成溶孔、溶沟,使岩石中裂隙溶蚀扩大成为溶缝或洞穴孔隙。总的趋势是使岩石的孔隙度增加。,二、渗透率(一)渗透率的概念及类型1、概念 在有压力差的情况下,岩石本身允许流体通过的性能称为岩石的渗透性。一般以渗透率来表示岩石的渗透性。它是岩石传递流体能力的一种度量。当单相流体通过孔隙介质呈层流状态流动时,服从于达西线性渗滤定律。2、类型(1)绝对渗透率 岩石为某种流体100%饱和,而且与流体之间不发物理—化学反应,在压力作用下岩石容许该种流体通过能力的大小。(2)相渗透率或有效渗透率 当岩石为两种或多种流体饱和时,对其中一种流体所测得的渗透率。表示岩石允许某种流体通过的能力。,(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,随粒径增大,渗透率有增大的趋势。(四)孔隙度与渗透率的关系1、不同储集岩类型中孔隙度与渗透率的关系(1)碎屑岩中,两者有很好的相关性。,,,(2)碳酸盐岩中,两者也存在某种相关关系,但在裂缝和溶洞发育时,两者之间又没有很好的相关性。,2、孔隙度与渗透率的相关性的影响因素 主要受岩石结构特征的影响,如:孔隙的几何形状、大小、分布等,控制孔隙度和渗透率的变化。三、饱和度(一)饱和度的概念 储集岩中为某种流体所占据的总孔隙体积百分数(%)称作此种流体的饱和度。 有含油饱和度、含水饱和度、含气饱和度三种类型。(二)原始含油饱和度与束缚水饱和度或含水饱和度1、原始含油饱和度 油藏开发前,所测得的油层岩石孔隙空间中原油体积与岩石孔隙体积的比值。,2、束缚水饱和度 束缚水又称残余水,因此,束缚水饱和度实际是不可降低的水饱和度或平衡饱和度。(三)残余(剩余)油饱和度与自由水饱和度1、残余(剩余)油饱和度 在油层内处于不可流动状态的那一部分油,其所占总孔隙体积百分数。2、自由水饱和度 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,储层地质学——储层孔隙结构,一、孔隙结构的基本概念1、孔隙空间是储集岩的重要组成部分之一。2、岩石中除颗粒、基质、胶结物、交代以及自生矿物之外的空间可统称为空隙空间。相对较大的空间称为孔隙,将两个孔隙联结起来的相对较小的空间称为喉道。3、孔隙结构:岩石中孔隙和喉道的几何形状、大小及其相互连通和配置关系。4、储集岩储渗特性的关键因素:喉道的大小、分布、几何形态及连通状况。,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。(2)基质内微孔隙 包括成岩收缩作用或粘土矿物重结晶作用形成的粒间(或晶间)微孔隙。孔径一般小于0.2um。,(3)矿物解理缝 长石、方解石、白云石、云母等解理发育的矿物等均具有解理缝。缝宽大多小于0.1um。(4)纹理及层理缝 砂岩、粉砂岩中常发育。使岩石的渗透率具有方向性的变化。2、次生孔隙 岩石经成岩作用改造后产生的孔隙,最主要类型有:溶蚀孔隙,还有少量交代作用和胶结作用形成的晶间孔隙。(1)溶蚀孔隙岩石中的碳酸盐、硫酸盐、铝硅酸盐(长石)以及其他易溶组分在酸性孔隙水的作用下,部分或全部发生溶蚀后形成的孔隙。,常见类型:非组构性溶孔:不受颗粒边界限制,一般呈不规则状,孔隙边缘的碎屑、颗粒常被溶蚀成港湾状,可成为比邻近碎屑大得多的超大孔隙。溶膜孔隙(铸膜孔隙):岩石中的碎屑、颗粒、粒间胶结物或基质,当其中任一类组分被选择溶蚀后形成的孔隙,以及其中的任一类组分被易溶矿物交代后再被溶蚀形成的孔隙。粒内溶孔:岩石中碎屑内形成的溶蚀孔隙。晶内溶孔:矿物碎屑或矿物晶体内的溶蚀孔隙。如:长石碎屑在强烈溶蚀作用下产生蜂窝状溶孔。胶结物内溶孔:不规则溶孔。基质内溶孔:选择性溶蚀基质形成的溶孔。(2)次生加大胶结物晶间孔隙。石英次生加大胶结作用普遍。,(3)缩小的粒间孔隙 因为颗粒变形、化学压实作用、粒间基质的收缩作用、粒间未充填满的胶结作用,以及上述次生加大胶结作用等原因造成。(4)扩大的粒间孔隙 碎屑颗粒边缘的溶蚀,早期胶结物、次生加大胶结物及其交代矿物的局部溶蚀,以及颗粒骨架的收缩作用形成的孔隙。(5)胶结物晶间微孔隙 胶结物晶体之间的孔隙。(6)贴粒缝 是一种沿颗粒边缘溶蚀形成的线形孔缝。,3、裂缝孔隙 由构造应力及岩收缩作用形成。(1)构造裂缝 岩石受构造应力作用产生的裂缝。(2)成岩裂缝 成岩收缩作用产生干缩裂隙即干裂和脱水收缩裂隙以及压溶作用产生的压溶缝合线等。(二)砂岩储集岩中次生孔隙的鉴定标志,(三)砂岩储集岩的喉道类型 喉道是孔隙中相对较小的、局限在两个颗粒之间连通的狭窄空间部分。(1)喉道是孔隙的缩小部分 发育在原生粒间孔隙和扩大的粒间孔隙的砂岩储集岩中。特征:大孔、粗喉、孔喉直径比接近1:1,孔隙几乎都是有效的。(2)喉道是可变断面收缩部分特征:大或较大孔、细喉、孔喉直径比大,与部分极细喉道连接的孔隙可能是无效的。因而具有高孔、低渗的特点。(3)片状喉道和弯片状喉道特征:小孔及细喉,喉道宽度一般小于1um,个别的有几十微米,其孔喉比由中等到较大。,(4)管束状喉道 缺乏原生粒间孔隙,在基质及胶结物中发育许多叉状微毛细管状微孔隙。孔径一般小于0.5um,本身既是孔隙又是喉道。,三、碳酸盐岩储集岩的孔隙与喉道类型以及孔隙结构特征(一)碳酸盐岩储集岩的孔隙分类碳酸盐岩储层特点:岩石类型复杂,次生孔隙发育,具有孔隙和裂缝两类空间系统,物性参数多变。1、乔魁特和普莱 的碳酸盐岩孔隙成因分类 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,采用根据空隙空间的形状和大小分为孔、洞、缝三类:(1)孔 孔径小于2mm,岩石中细小的孔隙。(2)洞 直径大于2mm,但大小极为悬殊。(3)缝 裂缝,一般为伸长形,大小不一,多数不受组构控制,可分成岩缝、构造缝。,(二)碳酸盐岩储集岩的主要孔隙类型1、原生孔隙(1)受组构控制的原生孔隙粒间孔隙:颗粒支撑的岩石粒内孔隙:沉积前或沉积时粒(晶)间孔隙:纹理及层理缝:解理缝:遮蔽孔隙:长形生物壳或壳体碎片或长条形砾屑沉积后,对其下覆沉积物起遮蔽作用。生物骨架孔隙:,(2)非组构控制的原生孔隙窗格孔隙或鸟眼孔隙:一般呈扁平状平行文理或层理分布。收缩孔(裂)隙:沉积物失水收缩而形成。,2、次生孔隙(1)受组构控制的次生孔隙粒间溶孔:颗粒间胶结物或灰泥基质被溶蚀而形成。溶膜孔隙:颗粒组分发生选择性溶蚀作用时形成。晶间孔隙:白云石化晶间孔隙。,胶结物晶孔隙:晶间溶孔:粒内溶孔:颗粒内局部溶蚀形成。晶内溶孔:沿解理发生溶蚀而形成的微孔。,(2)非组构控制的次生孔隙(溶)沟:晶间隙或粒间隙溶蚀扩大后形成的一个沟形通道。溶缝:微裂缝被溶蚀扩大而形成的缝隙。溶洞孔隙:溶穴孔隙:裂缝孔隙:(3)原生或次生成因的孔隙角砾孔隙:角砾灰岩发育原生沉积的砾间孔隙。潜穴孔隙:生物掘穴形成的孔隙。钻孔孔隙:,(三)喉道类型1、颗粒碳酸盐岩储集岩的喉道类型 与砂岩储集岩的类似。2、基块中的喉道类型(1)管状喉道 孔隙间由细而长的管状喉道相连,其断面近于圆形。(2)孔隙内缩小部分组成喉道 孔喉分界不明显。(3)片状喉道 白云岩中的晶间孔隙大多为四面体至多面体孔隙,在其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结物的颗粒之间发育,孔隙大部分反映了颗粒外形(粒间孔隙)。,(5)孔隙主要由裂缝组成。(6)由两种以上基本孔隙结构构成。,四、毛细管压力研究储集岩孔隙结构(1)方法:毛细管压力法、铸体薄片法、扫描电镜法、C-T扫描法和图像分析法。(2)储集岩的孔隙系统极为复杂,饱含油气、水的岩石具有显著的毛细管现象。(3)毛细管压力测定:离心机法、半渗透遮蔽法、烝气压力法及压汞法。(一)压汞法研究孔隙结构的基本原理1、原理 采用压汞法注入水银,因水银为润湿相液体,欲进入岩石孔隙系统并将其所含流体排驱出去,必须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。,2、计算公式 喉道的大小可通过毛细管力求得。,公式特点:(1)根据平衡压力计算相应孔隙、喉道大小;(2)平衡压力下进入孔隙系统的水银体积,对应孔隙喉道的孔隙体积;(3)孔隙喉道越大,毛细管阻力越小,注入水银所需压力也越小。,水银饱和度的计算公式:,因此,在压汞仪中渐次增加排驱压力及与其对应的注入水银数量,即可测得与它们相对应的为一定大小的喉道所连通的孔隙体积。,(二)毛细管压力曲线的解释与应用,1、毛细管压力曲线的特征(1)坐标特点:采用半对数直角坐标,纵坐标使用半对数值,将储集岩的粗孔部分放宽,细孔部分缩短,便于确定毛细管压力的各种参数。(2)曲线形态:单一台阶式、多台阶式或不规则形等,主要取决于孔隙分布歪度(或斜偏度)以及孔隙的分选性等因素。,,(3)歪度及分选特征歪度:孔喉分布中以粗孔喉为主还是以细孔喉为主。偏于粗孔喉的称为粗歪度,反之,为细孔歪度。孔喉分选性:反映孔喉大小分布的均一程度。呈水平平台表明分选好,分选差则呈斜线。,2、毛细管压力曲线图中的定量数值(1)排驱压力(Pd) 是评价储渗性能的重要参数之一;又称门槛压力或入口压力。是非润湿相流体连续地进入岩样驱替孔隙中润湿相流体的压力,一般表示孔隙系统中最大连通孔喉所对应的毛细管压力。 与排驱压力值相对应的就是最大连通孔隙喉道半径(rd)。 在分选差的毛细管压力曲线图中的确定排驱压力,应将曲线的初始拐点(或突变点)的水平位置定为排驱压力。 与排驱压力相对应的曲线平坦部分所占饱和度的百分数,即SAB线段越大,斜率角越小,则最大连通的孔隙喉道的集中程度越高,岩石的孔隙结构越均匀。,(2)饱和度中值毛细管压力(PC50)和饱和度中值喉道半径(r50) 饱和度中值毛细管压力(PC50)是非润湿相饱和度为50%时相对应的注入曲线的毛细管压力,与其对应的喉道半径即为饱和度中值喉道半径(r50)。物性越好, PC50越低, r50越大。 饱和度中值毛细管压力(PC50)是判断储集岩产能的标志, PC50越小,表示岩石对油气的渗滤能力越好;反之, PC50越大,岩石越致密,产能越低。(3)最小非饱和的孔隙体积百分数 注入压力达到最高时,没有被水银侵入的孔隙体积百分数(Smin%),表示最高压力所对应的以及比它更小的孔隙喉道半径的孔隙体积占整个岩样孔隙体积的百分数, Smin%越小,小孔隙所占体积越多。,Smin%与岩石润湿性有关:岩石水湿,水将占据很细小的孔隙和喉道, Smin%就是水饱和度;岩石油湿,油占据细小的孔隙和喉道,并将成为不能采出的残余油,而不是束缚水。(4)平均毛细管压力和“J”函数 平均毛细管压力:压力从0—最大区间的平均值。,平均毛细管压力所对应的半径为平均喉道半径。,“J”函数:莱弗特提出的,用来表征平均毛细管压力,能反映整个油气层的毛细管平均压力。,3、应用毛细管压力—饱和度曲线确定孔隙、喉道大小和分布 确定不同等级的孔隙喉道体积占总孔隙体积的百数。,(1)孔隙喉道的频率直方图直观、方便对比(2)孔隙喉道的频率分布曲线及累积频率分布曲线特点:用柱状中心联成平滑的曲线。,五、孔隙结构参数(一)反映喉道大小的参数 以压汞法测得的曲线为基础,1、最大连通孔喉半径(rd)2、孔喉中值(D50) 累积频率分布图上相应于50%的喉道值。3、孔喉平均值(r) 孔喉大小的平均值,采用矩法计算。4、峰值喉道半径 孔喉分布频率图上最大百分数值的喉道半径。5、最大非流动喉道半径 渗透率贡献值趋近于0时所对应的喉道半径。,(二)反映喉道分选程度的参数1、标准差(σ),,,,描述以均值为中心的散布程度,分选越好,分选系数越小。2、变异系数(Cs) 反映喉道大小分布的均匀程度,是孔喉标准差对平均值之比。3、均质系数(α) 储集岩孔隙系统中每一个喉道半径(ri)与最大连通喉道半径(rd)偏离程度的总值。,,,α值在0-1之间,越近1,喉道分布越均匀,孔隙结构越均值。均质系数与驱油气效果成线性关系。4、喉道分布偏态(Sk) 表示喉道分布相对于平均值来说是偏于大喉(粗喉)还是偏于小喉(细喉)。 Sk分布范围:+2∽-2。,,5、喉道分布峰态(Kp ) 表示喉道分布频率曲线陡峭程度的参数,表达式:,,(三)反映孔喉连通性及控制流体运动特征的参数1、孔喉配位数 连接孔喉的平均喉道数量。在铸体薄片中统计后求取。2、孔喉比 样品中平均孔隙直径与平均喉道直径的比值。通过铸体薄片统计计算求取。3、退汞效应(Wc) 从最大注入压力降低至最小压力时,岩样中退出的水银体积占降压前注入的水银总体积的百分数。即: Wc=(退出的水银总体积/注入的水银总体积)*100% 在水湿油层中相当于水驱油效率,对研究和预测石油采收率很重要。,4、平均孔喉体积比(VPT) 注入曲线反映喉道及与其连通的孔隙的总体积,而退出曲线仅反映喉道的体积,两条曲线的差值即为孔隙体积。,
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:储层地质学(中国石油大学)-3储层的主要物理性质
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-70590.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开