储层岩石力学概述

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岩石力学基础知识培训

岩石力学在工程中的应用
岩石力学在岩土工程设计中具有重要地位，是确保工程安全性和稳定性的关键因素之一。
在进行岩土工程设计时，需要考虑岩石的力学性质、地质构造、地下水等因素，以确保工程的安全性和稳定性。
岩石力学理论和方法的应用，可以帮助工程师更好地理解和预测岩石的力学行为，从而优化设计方案。
在岩土工程施工过程中，岩石力学是指导施工的重要依据。
要点一
要点二
详细描述
岩石的工程分级是岩石力学中的重要内容之一。根据岩石的工程地质条件、岩性、岩体结构特征等因素，可以将岩石分为不同的等级，如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等。不同等级的岩石具有不同的工程地质特征和力学性质，对工程建筑物的稳定性和安全性有重要影响。了解和掌握岩石的工程分级，可以更好地指导工程设计和施工，确保工程的安全性和稳定性。
岩土工程监测是确保工程安全性和稳定性的重要手段，而岩石力学则是监测和加固的重要理论基础。
案例分析
总结词：隧道工程中岩石力学问题主要涉及隧道掘进、支护结构设计和稳定性分析。详细描述：在隧道工程中，岩石力学问题主要涉及隧道掘进过程中对围岩的扰动、支护结构设计以及隧道稳定性分析。隧道掘进过程中，需考虑围岩的应力分布和变形特性，采取合理的掘进方案和支护措施，确保隧道施工安全。支护结构设计时，需根据围岩的力学性质和隧道跨度等因素，选择合适的支护结构形式和材料，以满足隧道稳定性和安全性的要求。隧道稳定性分析是评估隧道施工期和运营期的安全性，通过监测围岩的位移、应力和变形等参数，及时发现潜在的安全隐患，采取相应的措施进行加固和修复。
总结词
岩石的孔隙性是指岩石中孔隙和裂缝的发育程度，对岩石的渗透性、压缩性和强度等性质有重要影响。
详细描述
岩石的孔隙性取决于其形成环境和地质历史，包括沉积岩中的孔隙、火成岩中的气孔和变质岩中的片理等。孔隙性对岩石的工程性质具有显著影响，例如在石油和天然气勘探中，孔隙性是评估储层质量的重要参数。

岩石力学

岩石力学在石油工程中的重要应用: 井壁稳定性分析, 水力压裂, 出砂预测, 地层可钻性预测钻头优选, 定向射孔, 套管损坏机理, 地面沉降. 井壁失稳的危害:引起井下复杂或事故, 严重影响钻探速度，造成经济损失, 影响测井、固井质量, 对储层产生损害，影响勘探成功率. 岩石力学是运用力学和物理学的原理研究岩石的力学和物理性质的一门科学，目的在于充分掌握和利用岩石的固有性质，解决和解释生产建设中的实际问题. 岩石力学的研究内容: 1. 岩石的变形特征2 岩体的变形与强度3. 岩石的强度理论4. 地应力的测量方法5. 岩体力学的工程应用. 岩石定义：岩石是构成地壳的基本材料，是经过地质作用而天然形成的（一种或多种）矿物集合体，具有一定的强度。

分类：岩石通常按地质成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩等三种类型。

研究对象的特点:不连续性：岩石物理力学性质呈现不连续变化的性质。

不均匀性：指天然岩体的物理、力学性质随空间位置不同而异的特性。

各向异性：是指天然岩体的物理力学性质随空间方位不同而异的特性，具体表现在它的强度及变形特性等各方面。

渗透性：有压水可以透过岩石的孔隙、裂隙而流动，岩石能透过水的能力称为岩石的渗透性。

岩石的物质组成:组成岩石的矿物: 硅酸盐类矿物, 粘土矿物, 碳酸盐类矿物, 氧化物类矿物, 组成岩石的矿物成分及其相对含量在一定程度上决定着岩石的力学性质. 强度上：硅质>铁质>钙质>泥质. 粘土矿物: 蒙脱石, 伊利石,绿泥石，高岭石，伊蒙混层。

蒙脱石含量高→软，易变形，易水化，伊利石含量高→硬脆，不易变形，不易水化。

岩石的结构：岩石内矿物颗粒的大小、形状、排列方式及微结构面发育情况与粒间连结方式等反映在岩块构成上的特征其中粒间连结分结晶连结与胶结连结。

颗粒形状强度：粒状、柱状>片状>鳞状颗粒，大小强度：粗粒<细粒，排列形式强度：等粒>不等粒。

微结构面：指存在于矿物颗粒内部或矿物颗粒间的软弱面或缺陷，包括矿物解理、晶格缺陷、粒间空隙、微裂隙、微层理及片理面、片麻理面等。

页岩储层深部地质力学机理

页岩储层深部地质力学机理
页岩储层深部地质力学机理涉及到地球深部特殊环境下岩石力
学特性的研究，是页岩气开发中的关键问题。

在深部地质环境中，
岩石受到高温高压、地应力等多重因素的作用，其物理力学特性表现出显著的非线性和非弹性行为。

此外，页岩储层的微观结构也会对其宏观力学行为产生重要影响。

页岩储层深部地质力学机理的研究需要综合运用实验研究、数值模拟和实际开采数据的分析，以揭示页岩储层的力学特性和变形机制，并为气藏开发提供理论基础和技术支撑。

该领域的研究内容包括岩石本构模型、地应力及其变化规律、断裂与裂隙发育特征、岩石破裂机制及其对渗透性的影响等。

目前，页岩储层深部地质力学机理研究已成为国内外学者关注的热点领域之一，相关成果也为页岩气勘探开发提供了重要支持。

但是，仍需要进行更深入的研究，以应对日益增长的页岩气开采难度和环境风险。

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第一章储层岩石的物理性质

第一章储层岩石的物理性质《油层物理》讲稿一、教学计划：1、学时共计36学时，其中实验4个学时。

2、每节课之前有十分钟课堂测验，掌握同学们前次课的学习情况。

3、每章上完以后有练习，习题内容较多。

二、教材及参考资料：教材：《油层物理学》，杨胜来，魏俊之编，石油工业出版社。

参考书：《油层物理》罗誓潭主编，地质出版社。

《油气层物理学》张博金等编，中国地质大学出版社。

绪论一、油气资源在国民经济中的地位和今后增加油气资源的途径。

石油和天然气是一种极其重要的能源资源和宝贵的战略物资，也是一种优良的化工原料和机械润滑材料。

今天它已渗透到国发经济各个部门。

如何寻找油气资源，增加油气储量？不外有两个途径：一是寻找新的油气田，扩大油气后备储量，如我国从东北华北转到西北和海上。

二是提高现有油气田的采收率，增加油气产量。

二、油气层物理学研究的内容，任务和学习方法。

1、油层物理学以油气层为研究对象，用物理和物理化学的观点研究与石油地质、油气开发有关的物理化学现象的科学。

1）对象，2）方法，3）领域2、研究内容1）储层岩石的物理性质：主要为砂岩，粉砂岩，砾岩，碳酸岩。

2）储层中流体的高压物性。

3）多相流体饱和和储层岩石的高压特性。

4）提高采收率机理。

3、学习任务1）牢固掌握油气物理学基本理论。

2）牢固掌握油气物理学基本技能。

3）初步掌握用物理化学方法，科学地观察和分析石油地质和油气田开发中的现象。

4、学习方法本门课程是一门专业基础课，与数学、物理、物理化学、地下流体力学、岩石学、石油地质学有密切联系。

本门课程基本理论和概念较多，因此要求同学们多复习，多理解，注重实验和习题。

三、油层物理学发展史油层物理学是一门比较年轻的科学，距今才50多年历史，其发展可分为四个阶段：萌芽阶段（30～40年代）形成阶段（50～60年代）发展阶段（70～80年代）高科技阶段（90～第一章储层岩石的物理性质石油和天然气都是储存于地下储油岩石中的，即分布于储层岩石的微小孔隙中。

岩石力学第2章岩石的基本物理力学性质PPT课件

格里菲斯强度理论
格里菲斯强度理论认为岩石的强度是由其内部微裂纹或弱面的能量释放率决定的。当这些微裂纹或弱面受到外力作用时，它们会扩展并释放能量，当能量释放率达到一定值时，岩石就会发生破裂。
岩石的破坏准则
最大应力准则
该准则认为当岩石受到的最大应力达到其单轴抗压强度时，岩石就会发生破裂。该准则适用于脆性破坏和延性破坏。
表示岩石抵抗弹性变形的能力，是衡量材料刚度的指标。
泊松比
表示岩石在单向受拉或受压时，横向变形与纵向变形之比。
抗拉强度和抗压强度
抗拉强度
岩石在单向拉伸时所能承受的最大拉应力。
抗压强度
岩石在单向压缩时所能承受的最大压应力。
抗剪强度和摩擦角
抗剪强度
岩石在剪切力作用下所能承受的最大剪应力。
摩擦角
表示岩石在剪切力作用下，剪切面上的摩擦力与垂直剪切力之间的角度。
流变性质
蠕变
岩石在持续应力作用下发生的缓慢变形。
松弛
岩石在持续应变作用下，应力随时间逐渐减小的现象。
04
岩石的变形特性
弹性变形
02
01
03
弹性模量
表示岩石抵抗弹性变形的能力，是衡量岩石刚度的指标。
泊松比
描述岩石横向变形的性质，与材料的弹性模量相关。
中区域形成并扩展导致的。
02
延性破坏
与脆性破坏不同，延性破坏是指岩石在受到外力作用时，会经历较大的
塑性变形，然后才发生破裂。这种破坏形式通常是由于岩石中的微裂纹
或弱面在应力作用下逐渐扩展和连接形成的。
03
疲劳破坏
疲劳破坏是指岩石在循环或反复加载过程中，由于应力水平的波动，导
致微裂纹的形成和扩展，最终导致岩石破裂。这种破坏形式通常发生在

岩石力学复习资料

岩石力学复习资料岩石力学是研究岩石在地壳内的力学性能和岩石体受力行为的科学。

它是岩土工程学和地质科学等学科的基础，对于岩土工程设计和地质灾害研究具有重要意义。

本文将回顾岩石力学的基本概念、岩石的力学参数以及岩石的力学行为。

一、岩石力学基本概念1. 岩石力学的定义岩石力学是研究岩石在地壳内受力行为和力学性能的科学。

2. 岩石力学的分类岩石力学可以分为静力学和动力学两个方面，静力学研究岩石在静态力下的受力行为，动力学研究岩石在动态力下的受力行为。

3. 岩石力学的应用领域岩石力学广泛应用于岩土工程设计、地质工程、矿山工程、地震工程等领域。

二、岩石的力学参数1. 岩石的强度参数强度参数是描述岩石抵抗外力破坏的能力的物理参数，包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。

2. 岩石的变形参数变形参数是描述岩石受力后变形行为的物理参数，包括弹性模量、切变模量、泊松比等。

3. 岩石的破裂参数破裂参数是描述岩石破坏过程的物理参数，包括岩石的裂纹扩展速率、割裂强度等。

三、岩石的力学行为1. 岩石的离散性与连续性岩石具有离散性与连续性两个特点，离散性体现为岩石的裂缝和节理，连续性体现为岩石的均质性和各向同性。

2. 岩石的强度与变形特性岩石的强度和变形特性是岩石力学的核心内容，强度特性决定了岩石的抗破坏能力，变形特性描述了岩石在受力下的变形行为。

3. 岩石的破坏机理岩石的破坏机理是研究岩石力学行为的重要内容，常见的岩石破坏机理包括拉裂破坏、压碎破坏、剪切破坏等。

四、岩石力学实验岩石力学实验是研究岩石力学行为的重要手段，常用的岩石力学实验包括压缩试验、拉伸试验、剪切试验等。

五、岩石力学在工程中的应用1. 岩土工程设计岩石力学为岩土工程设计提供了可靠的理论依据和实验方法，通过岩石力学参数的测定和工程实例的分析，可以有效评估岩土体的稳定性和承载能力。

2. 地震工程岩石力学对地震工程的设计和评估具有重要作用，通过岩石的动力学特性和破坏机理的研究，可以预测地震对岩石体的影响，提高地震工程的抗震能力。

页岩气储层岩石力学特性及井壁稳定性分析

页岩气储层岩石力学特性及井壁稳定性分析页岩气是一种非常有前景的能源资源，其储层岩石力学特性和井壁稳定性对于开发和生产页岩气十分重要。

本文将详细分析页岩气储层岩石力学特性和井壁稳定性，并探讨其影响因素和解决方法。

1. 页岩气储层岩石力学特性页岩气储层岩石具有以下几个主要的力学特性：1.1 低渗透性：由于页岩中孔隙度低、连通性差，储层渗透率低，导致气体难以流通和开采。

1.2 脆性：页岩岩石易于破裂和碎裂，在压力作用下容易萌生裂缝，但裂缝的扩展能力有限，对气体渗透性的改善作用有限。

1.3 维持力弱：页岩岩石强度较低，常常呈现脆性破裂，难以在高温高压环境下维持稳定。

1.4 孔隙结构复杂：页岩储层的孔隙结构相对于传统储层来说较复杂，主要包括纳米孔隙和裂缝孔隙，这对储层渗流特性和岩石力学性质产生影响。

2. 井壁稳定性分析井壁稳定性是指井壁在钻井和生产过程中不发生塌陷、裂缝和滑移等现象的能力。

页岩气储层的井壁稳定性主要受到以下几个因素的影响：2.1 初始地应力：页岩气储层通常位于深部地层，初始地应力较高。

高差异性地应力使得井壁容易发生塌陷和滑移。

2.2 井壁液压：钻井液和地层流体与井壁之间的相互作用会改变井壁的力学性质，进而影响井壁稳定性。

2.3 复杂的页岩岩石力学特性：页岩岩石具有复杂的力学特性，对井壁稳定性的影响也较大。

岩石破碎、断裂和固结都会导致井壁的变形和破坏。

2.4 井壁支撑能力：井壁支撑材料的选择和加固对于井壁稳定性至关重要。

针对这些影响因素，可以采取以下措施来提高页岩气储层的井壁稳定性：1. 优化钻井液：选择适当的液相比重、粘度和有效抑制剂，减小与地层的相容性差异，降低井壁液压引起的问题。

2. 加强井壁支撑：选择适当的井壁支撑材料，如钢夹心井壁、钢网井壁等，提高井壁的强度和稳定性。

3. 预防井壁塌陷：通过合理的斜井设计、优化固井技术和有效的井壁支撑材料，减少井壁塌陷的风险。

4. 精确控制钻井参数：合理控制钻井参数，如钻井液性质、钻进速度和饱和度等，减少对井壁的损害。

页岩储层的岩石力学特性

第３２卷第７期地质勘探
· １３ ·
ｃｍ，长度为５．５０ｃｍ的柱状岩心，端面磨平，模拟储层温度、压力条件，进行三轴、单轴力学实验；岩样加工成直径为３．８０ｃｍ，长度为１．００ｃｍ的柱状岩心，端面磨平，进行巴西力学实验。２．２页岩三轴力学实验选取Ｍ组不含天然层理面、天然裂缝的基质岩
表３页岩巴西力学实验结果表
岩心编号样品直径／ｍｍ样品长度／ｍｍ抗张强度／ＭＰａ
图２页岩三轴力学实验应力 — 应变曲线图
２．３页岩单轴力学实验选取Ｍ组岩石样品，采取平行、垂直层理面２种取样方式，其中水平取样２个，垂直取样３个，进行单轴抗压力学对比实验。实验结果表明，水平方向取样的岩样平均杨氏模量为４．７０×１０４ＭＰａ，抗压强度为６９．１８ＭＰａ，平均泊松比为０．２２７；垂直方向取样的岩样平均杨氏模量为２．９９×１０４ＭＰａ，抗压强度为１５１．９２ＭＰａ，平均泊松比为０．１７５（表２）。
４结论
１）四川盆地Ｍ组页岩矿物组分主要以石英矿物、黏土矿物及碳酸盐岩矿物为主，其中石英矿物含量占
ＭＰａ，抗压强度为６９．１８ＭＰａ；垂直方向取样的岩样平４３．４１％，黏土矿物含量占２２．５２％，碳酸盐岩矿物含
均杨氏模量为２．９９×１０４ＭＰａ，抗压强度为１５１．９２量占１６．６７％。黏土矿物中主要以伊利石、绿泥石

石油钻井工程中的岩石力学应用研究

石油钻井工程中的岩石力学应用研究石油钻井工程是石油勘探及开发的重要环节，其中岩石力学的应用研究起着非常关键的作用。

岩石力学是研究岩石与力学相互作用的学科，通过分析岩石的物理力学性质，为石油钻井工程的设计和施工提供科学依据。

本文将介绍岩石力学在石油钻井工程中的应用及相关研究进展。

一、岩石力学的基本概念岩石力学是研究岩石在地壳应力下的变形与破裂规律的学科。

岩石在受到外力作用时，会发生各种变形，包括弹性变形、塑性变形和破坏变形等。

岩石力学研究的主要内容包括岩石力学性质的测试与评价、岩石力学参数的确定、岩石结构及其力学特性的分析等。

二、岩石力学在石油钻井中的应用1. 井壁稳定性分析在石油钻井过程中，井壁的稳定性对于钻井安全和石油开采效益具有重要影响。

岩石力学可以通过对井壁岩石性质及其对地应力的响应进行研究，评估井壁的稳定性，并提供相应的支护设计建议。

通过合理控制钻井液的性质和加强井壁支护措施，可以减少井壁垮塌和漏失等问题，提高钻井的顺利进行。

2. 钻井液的设计与优化钻井液在石油钻井工程中起着冷却钻头、清洁井孔等重要作用。

岩石力学可以通过分析岩石的物理力学性质和井壁稳定性需求，推断钻井液的性质要求，并根据具体情况进行设计与优化。

合理选择钻井液的成分和浓度，可以提高钻井液的性能，降低钻井风险，提高钻井效率。

3. 孔隙压力分析在石油钻井过程中，岩石的孔隙压力是衡量油气储层性质和钻井安全性的重要指标。

岩石力学可以通过分析地层中的孔隙结构和孔隙流动规律，推断孔隙压力的分布及其变化趋势，并根据这些数据制定合理施工方案。

合理控制孔隙压力可以减少井喷和井探等钻井事故的发生，为石油勘探开发提供有力的支持。

三、岩石力学在石油钻井领域的研究进展随着石油钻井工程的不断发展，对岩石力学的研究需求也在不断增加。

当前，岩石力学在石油钻井领域的研究主要集中在以下几个方面：1. 岩石力学参数测试方法的改进岩石力学参数的测试是岩石力学研究的基础，其准确性和可靠性直接影响到工程设计的可行性和钻井安全。

储层岩石的物理特性油气储层为地下...

第一章储层岩石的物理特性油气储层为地下深处多孔岩层，因此油气地下储集空间的特征——储层多孔介质的结构、性质决定了油藏的赋存特点、油气的储存丰度与储量、油气井的产能，也决定了油藏开发的难易程度和最终效果。

研究和掌握储层物性是认识储层、评价储层、保护和改造储层的基础，是从事石油勘探、钻井、油田开发开采及提高油气采收率工作所必需掌握的基础知识。

石油与天然气储层主要为沉积岩储集层，而沉积岩又分为碎屑岩和碳酸盐岩储集层（表5—1）。

世界上主要含油气区的储集层多为碎屑岩储集层，它包括各种类型的砂岩、砾岩、砾砂岩以及泥岩。

碎屑岩储集层分布广、物性好，是主要的储层岩石。

碳酸盐岩储集层是另一类重要的油气储集层。

根据全球资料统计，以碳酸盐岩为储集层的油气储量，约占总储量的一半，油产量达到总产量的50％以上。

波斯湾盆地是世界碳酸盐岩油田分布最集中的地区，我国也发现了一批碳酸盐岩油气藏。

实践向人们展示了在碳酸盐岩中寻找油气资源的广阔前景。

本篇将以碎屑岩（砂岩）、碳酸盐岩为主要研究对象。

表5—1储层岩石的分类与实例砂岩储层是由砂粒沉积并经胶结物胶结而成的多孔介质，颗粒固体物质构成骨架，颗粒之间存在的间隙为空隙或称孔隙。

本篇研究砂岩的粒度组成、比面等骨架性质，以及孔隙性、渗透性、饱和度、压缩性、热学性质、电学性质、放射性、声学特性等各种性质。

这些性质或参数并非一成不变的，而是受钻井、开发开采作业的影响，储层敏感性(速敏、水敏、酸敏等)及其评价问题，也是本篇研究的一个内容。

第一节储层多孔介质的几何特性本章主要介绍储层岩石的颗粒粒度、孔隙性与流体饱和度等，这些都与多孔介质的几何特性有关。

§1 砂岩的构成砂岩是由性质不同、形状各异、大小不等的砂粒经胶结物胶结而成的。

储层性质主要受颗粒的大小、形状、排列方式、胶结物的成分、数量、性质以及胶结方式的影响。

地质师可以根据粒度分布参数和曲线判断沉积环境，油藏工程师可以根据粒度分布参数和曲线评价储层的优劣。

储层物性特征范文

储层物性特征范文储层物性特征指的是描述储层岩石和流体性质的一系列参数和特征。

这些特征对于石油和天然气储层的勘探、开发和生产具有重要意义。

下面将详细介绍储层物性特征，包括孔隙度、渗透率、饱和度、孔喉结构和岩石力学性质等。

首先，孔隙度是指储层岩石中的孔隙体积与总体积之比。

它是评价岩石贮藏岩石孔隙系统开发利用的重要物性参数。

高孔隙度的岩石具有更大的储层容量，可以储存更多的石油和天然气。

孔隙度通常使用插入管法、水饱法和密度法等方法进行测量。

其次，渗透率是指储层岩石中流体通过岩层的能力。

它反映了岩石对流体流动的阻力大小。

渗透率是衡量储层岩石储集性能的重要指标，也是评价岩石渗流性质和油气开采条件的关键参数。

渗透率的测量常使用压汞法、导纳法和核磁共振法等。

第三，饱和度是指储层中孔隙内所含有的有效流体体积与总孔隙体积之比。

饱和度可以分为原油饱和度和水饱和度。

它对评价石油和天然气藏的丰度和储层质量有着重要的意义。

测量饱和度的方法主要有物理推算法、测井法和实验测定法等。

此外，孔喉结构是指储层岩石中孔隙和孔喉的尺寸、形状和连通程度。

不同的孔隙结构对流体的储集和流动具有不同的影响。

例如，细颗粒和细孔喉可以增加流体的剪切力和黏滞力，降低渗透率和渗透能力。

孔隙结构的表征可以使用孔隙度、渗透率、孔喉直径分布和孔隙连通度等参数。

最后，岩石力学性质是指储层岩石的抗压强度、抗剪强度和变形特性。

它们对地层的稳定性和流体运移具有重要影响。

例如，岩石的抗压强度决定了储层的破坏压力，而抗剪强度则影响储层的剪切破裂。

测定岩石力学性质的常用方法包括三轴压缩试验、剪切试验和变形试验等。

综上所述，储层物性特征对于评价储层岩石的储集性能和开采条件具有重要意义。

通过测量和分析储层物性特征，可以更好地理解储层的储存能力、流动性质和稳定性，为石油和天然气的勘探、开发和生产提供科学依据。

储层地质学

第一章储层的一般特征第一节储集岩的特性一、储集岩的概念在自然界中，把具有一定储集空间并能使储存在其中的流体在一定压差下可流动的岩石称为储集岩(reservoir rock)。

储集岩必备的两个特性为孔隙性及渗透性。

孔隙性即岩石具备由各种孔隙、孔洞、裂隙及各种成岩缝所形成的储集空间，其中能储存流体。

同时，储集岩还必须具有渗透性，即在一定压差下流体可在其中流动。

广义地说，所有具连通孔隙的岩石都能成为储集岩。

由储集岩所构成的地层称为储集层，简称储层。

储集层的孔隙性控制储能大小，当其中储存有工业价值的油、气时，则分别称之为油层、气层或油气层。

储集层的渗透性控制油气层的产能。

不同成因类型的岩石其储集性优劣相差甚大。

在石油地质研究中，一般按岩类将储层分为三大类，即碎屑岩储层、碳酸盐岩储层及特殊岩类储层(包括岩浆岩、变质岩、泥质岩、火山岩等)。

另外，尚有按储集空间类型或岩石物性的储层分类方案。

如按照储集空间类型可将储层分为孔隙型储层、裂缝型储层、孔缝型储层、缝洞型储层、孔洞型储层、孔缝洞复合型储层等；按照渗透率可将储层分为高渗储层、中渗储层和低渗储层。

目前，国内外对渗透率低于100×10-3μm2的低渗储层给予了关注，因为其中赋存有1/3的石油资源量及巨大的天然气储量。

随着勘探、开发技术的发展，其中的油气资源由不可动用到可动用。

由于低渗储层从成因到特性均有其特殊性，因而本章将其作为重要内容之一论述之。

二、储集岩的孔隙性广义的孔隙是指储集岩中未被固体物质所充填的空间部分，即储集空间，有人亦称其为空隙，包括各种类型的孔隙(狭义的)、裂缝和溶洞，其中狭义的孔隙是指岩石中颗粒(晶粒)间、颗粒(晶粒)内和填隙物内的空隙。

严格地讲，地壳上所有的岩石或多或少都具有孔隙。

而只有那些具一定数量的连通孔隙的岩石才能成为储集岩。

其储集性的优劣取决于孔隙大小、孔隙连通性及孔隙含量的多少。

1.孔隙的大小孔隙的大小对流体的渗流有较大的影响。

岩石力学知识

岩石力学知识简介岩石力学就是研究岩石力学性能的理论和应用科学，是探讨岩石对其周围物理环境中力场反应的学科，它是岩体力学的一个分支。

具体而言，岩石力学是研究岩石或岩体在外力作用下的应力、应变和破坏规律，在这个基础上，通过分析计算和科学实验(室内、现场的试验研究和原型观测)的途径，以解决因兴建工程建筑物在岩石内和岩石上所引起的力的效应(例如岩基、岩坡、地下工程围岩的受力分析、稳定验算及加固等问题)的科学。

它是解决岩石工程(即与岩石有关的工程)技术问题的理论基础。

岩石属于固体，岩石力学应用于固体力学的范畴。

一般从宏观的意义上，把固体看作连续介质。

但是，岩石不但有微观的裂隙，而且有层理、片理、节理以至于断层等因地质构造形成的不连续面。

岩石不是连续介质，而且常表现为各向异性或非均匀岩石中若含水，它又表现为两相体。

从这些方面来看，岩石力学又是固体力学与地质料学的边缘科学。

美国科学院岩石力学委员会1966年曾给岩石力学下过定义，他们认为；“岩石力学是研究岩石力学性能的理论和应用的科学，是探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应的力学分支”。

这个定义含意相当广泛，“对其周围物理环境中力场的反应”的措词说明了这一点。

应该注意的是岩石材料全部赋存于地质环境中，这些材料的自然特征决定于其形成的方式和后来作用其上的地质作用。

遭受多次应力变动的岩体，其性能决定于完整岩石材料的力学性质以及岩体中地质构造的不连续面的数量和性质。

在这两类控制岩石力学特性的因素中，每类因素的相对重要程度主要决定于工程的规模与不连续面数量的关系和二者之间的相对方位关系。

在一些情况下，岩体不连续面的影响是非常显著的，在某些情况下，岩体的性能就较多地决定于岩石本身的性质。

这些都是岩石力学的特点。

岩石力学与国民经济很多部门有关，它的应用范围非常广泛。

岩石是一种储蓄很高能量的物质。

几千年来，岩石在人类的生产活动中起了很大的作用。

原始人早就利用岩石做成简陋的工具和兵器。

岩石力学概要

1974年，在美国的丹佛召开了第3 届国际岩石力学会议，讨论了5个专题：（1）完整岩石和岩体的物理性质；（占论文的30%）（2）构造物理学问题；（3）地表工程问题（4）地下工程开挖问题；（5）岩石破碎技术问题。特别突出地对碎裂岩体基本力学性质的重视。

1979年，在瑞士召开了第 4 届国际岩石力学会议，讨论了4个专题（1）岩石和岩体的流变性能；（2）试验和监测资料在岩石工程设计和施工中的应用；（3）关于应用现代施工方法进行地下建筑的设计问题；（4）地下开挖引起的地面变形。

1959年，法国马尔帕塞坝因左坝肩岩体
沿弱面滑动，造成溃坝事件, 400余人丧生； 1962年，在奥地利的沙茨堡召开了第十三届国际岩石力学协会，成立了国际岩石力学学会 1963年，意大利瓦杨坝左岸山体滑动，激起100多米高的涌浪，漫过坝顶，死亡2000余人。
1966年，在意大利的里斯本召开了第 1 届国际岩石力学会议，讨论了8个专题：（1）岩体的勘察；（2）岩石和岩体的物理力学性质研究；（3）岩石和岩体的性能；（4）岩体中的残余应力；（5）岩石破碎；（6）天然和人工边坡；（7）地下开挖和深钻；（8）建筑物地基岩体性质
第 6 届国际岩石力学会议，34个国家参加会议，论文253篇。讨论了4个专题：（1）岩体中液体流动和废物隔离；（2）岩石基础和边坡；（3）岩石爆破和开挖；（4）高应力区的地下巷道；
1991年，在西德的亚琛召开了第7
届国际岩石力学会议，讨论了8个专题：（1）岩石力学与环境保护；（2）建立在可靠描述地质条件基础上的岩石力学；（3）岩石边坡的稳定性；（4）岩石中的地下施工。

煤储层的力学性质及其对压裂效果的影响

第一节主要力学参数煤层及顶底板围岩的力学性质主要包括：弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。

此外，煤岩的物理性质如硬度、密度、天然裂隙及煤岩的表面物理化学性质、水理性质、热理性质等对储层改造效果也有一定的影响。

一、抗压强度煤岩样在单向受压条件下整体破坏时的压力为单轴抗压强度（P c），它是岩石力学试验中最基本的指标之一，测试方法简便易行，计算也方便，所得结果可以在一定程度上间接反映地层破裂强度，而且这个指标与抗拉强度等参数有一定的对应关系，一般岩石的抗拉强度为抗压强度的3%~30%，从而可以借此进行估算。

煤储层为地下一定深度的三维地质体，单轴抗压强度不能反映煤储层的原位抗压强度。

因此，对应于不同埋深（围压）条件下的三轴压力实验得到的抗压强度才能接近煤储层原位的抗压强度值。

二、弹性模量弹性模量是材料在弹性范围内应力与应变的比值，在力学上反映材料的坚固性。

从单向加压的应力—应变曲线上得出的是杨氏模量，由三轴压力实验得到的模量本书称之为弹性模量。

三轴切线弹性模量的公式为：E=σ1(σ1+σ3)−σ2（7-1）(σ1+σ3)ε1−(σ2+σ3)ε2式中E——弹性模量；σ1、σ2、σ3——三轴压力，σ1表示垂向压力，实验中指轴压；σ2、σ3表示水平压力，实验中指围压，在假三轴力学实验中，σ2=σ3；ε1——垂向应变，实验指轴向应变；ε2——横向应变，实验指平均径向应变（两个水平方向应变的平均值）。

煤岩弹性模量（E）对煤层裂缝发育影响甚大，由力学分析可知，裂缝的宽度基本上与弹性模量成反比关系，由此成为计算裂缝尺寸的直接参数之一，如果煤层与上、下围岩之间存在足够的弹性模量差，就能成为控制水力裂缝不向上、下围岩扩展的重要自然条件。

煤的弹性模量位于n×103MPa数量级，一般比围岩低一个数量级。

三、泊松比岩石在受轴向压缩时（单轴或三轴实验），在弹性变形阶段，横向应变与纵向应变的比值就是泊松比（υ）υ=σ2ε1−σ1ε2（7-2）(σ1+σ3)ε1−(σ2+σ3)ε2式中υ——泊松比；其他同前。

储层的岩石学特征

• 总之，碳酸盐岩储层的主要特点：储集空间发育具不均一性或突变性，也称各向异性。
•三
泥质岩储层
• 一.储集空间类型
• 1. • 2. • 3. 裂缝型孔隙性孔—缝复合型
• 二泥质岩储层的形成条件
1. 特定的岩相条件 2. 压实或欠压实的成岩条件 3. 断裂或其他动力造缝条件
四.低渗致密储层
储层的岩石学特征
我们可以使显示出随机的、不可捉摸的行为的物理世界的复杂性与自然界基本规律的简洁和有序性结合起来。
储层的岩石学分类
一.碎屑岩储层二.碳酸盐岩储层三.泥质岩储层四.低渗致密储层五.岩浆岩储层六.变质岩储层
一.碎屑岩储层
碎屑岩储层是油气田的主要储层之一，其油气储量约占世界油气总储量的60%左右！
（一）碎屑岩成分对物性的影响
•四
碎屑岩的成分结构和构造及其对物性的影响
（一）碎屑岩成分对物性的影响（二）碎屑岩构造对物性的影响
•五
碎屑岩储层的成因以及分布特征
6.海底扇砂体 7.湖底扇砂体 8.重力流水道砂体 9.滩坝砂体 10.风暴砂体
1 .冲积扇砂砾岩体 2 .河流相砂体 3 .扇三角洲砂体 4 .洪水—漫湖砂体 5 .三角洲砂体
孔隙结构特征
渗透率的大小除受孔隙大小的影响外,更主要是受孔隙连通情况,即喉道半径大小、几何形态和结构系数的控制。低渗透储层孔喉半径小是其渗透率低的主要原因。砂岩低渗透储层孔隙喉道类型包括收缩喉道、片状或弯曲片状喉道和管束状喉道,但以后两者为主。低渗透储层的孔隙结构主要分为大孔细喉型和小孔细喉型两种(图1), 前者孔隙类型主要为残余原生粒间孔、粒间溶孔,喉道主要为细颈型和窄片型, 孔喉比较大;后者孔隙类型以粒间溶孔和晶间微孔为主,吼道主要为管束状、细管状和窄片状,孔隙较小,吼道也较小,孔喉比较低。

石油工程岩石力学

石油工程岩石力学石油工程岩石力学是石油工程领域中的一个重要分支，它涉及到岩石在石油开采和开发中的应力变形特性、岩石破坏机理、岩石力学参数等方面的理论和实验研究。

岩石力学研究的最终目标是为石油开采提供可靠的技术支撑。

一、岩石的力学性质在石油工程领域中，岩石是非常重要的一个研究对象。

岩石的力学性质是岩石力学研究的核心，主要包括力学性质、物理性质和工程性质等方面。

1.力学性质岩石的力学性质包括弹性模量、剪切模量、泊松比和强度等。

其中，弹性模量表示了岩石在受力时的弹性变形程度，剪切模量表示了岩石受到剪切应力时的抗剪能力，泊松比表示了岩石在受到应力时体积变化与形变变化的比值，强度则是岩石耐受破坏的极限应力。

2.物理性质岩石的物理性质包括密度、孔隙度、渗透性、热传导性、电导率等方面。

这些性质对于岩石的开采和开发非常重要。

例如，密度和孔隙度可以用来计算岩石的体积和储量，渗透性可以评估岩石中流体的运移特性，热传导性和电导率可以用来预测岩石下的油气储层的温度和电磁性质。

3.工程性质岩石的工程性质包括可塑性、变形能量、破坏模式和采油性能等方面。

这些性质对于岩石的开采和开发技术具有实际意义。

例如，可塑性可以评估岩石的塑性变形特性，变形能量可以评估岩石的变形能力，破坏模式可以指导岩石开采中的破裂预测和控制，采油性能可以指导油气的生产和提高开采效率。

二、岩石力学参数的测定岩石力学参数的测定是岩石力学研究中的关键问题之一，它关系到研究的可靠性和成果的实用性。

岩石力学参数的测定方法包括试验室测定和现场测定两种。

1.试验室测定试验室测定是一种传统的岩石力学参数测定方法，它包括标准试验和特殊试验两种。

标准试验包括压缩试验、引张试验和剪切试验等，通过标准试验可以获得岩石的弹性模量、剪切模量、泊松比和强度等力学参数。

特殊试验包括三轴试验、比较试验、应力波传播试验等，可以获得岩石的动态特性及其耐久性等参数。

2.现场测定现场测定是一种新兴的岩石力学参数测定方法，可以直接获取岩石在地质环境下的实际力学参数。

页岩储层深部地质力学机理

页岩储层深部地质力学机理页岩储层深部地质力学机理页岩储层是一种非常特殊的油气藏类型，具有许多其他储层不具备的特点。

其中，深部地质力学机理是页岩储层形成与开发过程中必须要充分理解并掌握的关键因素。

下面，我们将就页岩储层深部地质力学机理进行详细说明。

1. 岩石矿物成分与结构页岩储层主要由石英、长石、云母、方解石等矿物组成。

其岩石结构与其他岩石也有所不同，其内部结构呈现出层层状排列的特点。

层间纹理和微观组成对页岩的裂缝特征和孔隙特性具有直接影响。

因此，在页岩储层的开发过程中需要进行全面的岩石学研究，以更好地理解其内部结构和矿物组成。

2. 孔隙结构与裂缝特征页岩储层的孔隙结构和裂缝特征一直是研究的热点之一。

相较于其他油气藏类型，页岩储层的孔隙度非常低，且孔径小，表面积大，表现为互通性不强的纳米级或亚微米级孔隙。

同时，页岩储层中的裂缝特征也是一大难点。

其形成和演化的机理与其他岩石不同，其中包括了多个阶段和多种机制，如岩性、应力、地温等。

3. 应力环境与岩石变形机制在页岩储层的开发过程中，应力环境和岩石变形机制是需要特别关注的问题。

一方面，应力环境对裂缝和孔隙的形成和演化起着至关重要的作用，其应力状态又与岩石变形机制密切相关，特别是对于页岩这种低渗透性储层，应力环境是影响页岩储层有效发育的重要因素。

另一方面，岩石变形机制对裂缝和孔隙的形态和分布也产生着重要影响，其中包括了脆性破裂、塑性变形、蠕变等多种机制。

4. 地质历史与地温演化页岩储层形成和发育与地质历史和地温演化密切相关。

页岩储层的发育需要一定的湖盆沉积和煤生基质质量条件，同时还与地质历史和地温演化过程中的构造活动、海平面变化、气候气温、沉积环境和沉积物输入等多种因素有关。

因此，在开发过程中需要对其地质历史和地温演化过程进行全面研究，以提高开发效果。

综上所述，页岩储层深部地质力学机理是页岩储层形成与开发过程中必须要充分理解并掌握的关键因素，包括了岩石矿物成分与结构、孔隙结构与裂缝特征、应力环境与岩石变形机制以及地质历史与地温演化等多个方面。

第5章-储层特征描述

4.孔隙带划分
成岩阶段不同，孔隙带发育不同。
早成岩A期以原生孔隙为主，基本上无次生孔隙；早成岩B期开始出现次生孔隙，但仍以原生孔隙为主，属混合孔隙发育带；晚成岩A期次生孔隙大量发育，形成次生孔隙发育带；晚成岩B期孔隙以少量次生孔隙和裂缝为主，至晚成c期，孔隙基本消失，储集空间以裂缝为主。
四、成岩序列和孔隙演化史
根据评价区的地质特点，应用多种分析测试技术，进行成岩序列和孔隙演化史的研究，主要目的是恢复油气成藏期的孔隙发育及储集特征，为油气富集区带的预测提供依据。
成岩序列主要是根据自生矿物的形成顺序而确定的。据此分析成岩作用对孔隙演化的控制作用，结合地层埋藏史和成岩阶段的划分，可恢复孔隙演化史。
孔隙演化史的研究首先要恢复原始孔隙度。原始孔隙度和原始渗透率主要是粒度和分选性的函数。实际工作中，常用版进行估算恢复不同成因砂体的原始孔渗性；然后根据压实率、胶结率及溶解作用，计算各种成岩作用增加或减少的孔隙度，最后根据成岩序列、孔隙发育特征、埋藏史和成岩阶段，绘制孔隙演化史曲线；最后根据孔隙演化史曲线及不同阶段的成岩作用强度，半定量地恢复不同时期的孔隙发育程度。
一、储层岩石学研究
储层岩石学特征，包括岩石碎屑的矿物组成、碎屑的分选、磨圆、排列方式、填隙物特征等，是影响储层成岩作用、孔隙结构及储集物性的重要因素。
岩石学特征的描述包括三个方面：
（1）岩石结构特征：岩石类型、分选、磨圆、颗粒排列方式、接触关系等；
（2）碎屑组分特征：岩石骨架颗粒（石英、长石、岩屑等）的含量及特征；
成岩阶段的划分依据主要为四个方面，即有机质热成熟度指标、混层粘土矿物的转化（混层比）、自生矿物的分布及其形成顺序、孔隙带划分。
1.有机质热成熟度指标

储层地质学中国石油大学 6岩浆岩变质岩泥岩储层

1、火山岩储层的原生孔隙（1）气孔
熔浆溢流至地表快速冷凝时，其中的气体向外逸散，留在熔岩中的空间。（2）石泡型孔隙
熔浆冷缩形成的空腔，呈多层同心圆的球状微裂隙。（3）珍珠岩型孔隙
熔浆冷缩形成的弧形裂开的孔隙。（4）晶间孔隙
是斑晶间的晶孔隙，形态常为多角型。
（5）微晶间孔隙基质微晶中的微孔隙。
（6）晶内孔隙多见斑晶内，是熔蚀作用形成的。
（7）胀裂孔因岩浆自身的压力逐减而爆裂的孔隙。
（8）球粒间孔隙基质中针状斜长石形成的球状颗粒之间的孔隙。
（9）朔流孔隙熔浆处于朔性状态时继续流动留下的孔隙。
（10）杏仁体内孔隙杏仁体内即气孔中未被次生矿物填满而残留下来的空间。
2、火山岩储层的次生孔隙（1）斑晶溶蚀孔隙（2）微晶间溶蚀孔隙（3）热液熔蚀孔隙
由火山中心部位向外可分为六个岩相：（1）火山通道相
连接岩浆房和地表的通道。在剖面上常呈圆筒状或上宽下窄的漏斗状，垂向上无成层性。（2）次火山岩相
是在超浅层条件下冷凝固成岩的熔岩，具有熔岩的外貌和侵入岩的产状。（3）爆发相
火山强烈爆发所产生的各种碎屑物质。
（4）喷溢相熔浆从地下深处经火山口或裂隙上升地表，向周边溢流，
热液将斑晶或基质中的微晶或玻璃质熔蚀后形成的孔隙。（4）粒内溶孔
玻璃质被溶蚀形成。（5）杏仁体内溶孔
杏仁体被局部溶蚀后形成的孔隙。 3、孔隙孔径的分类（1）大孔隙
孔径大于0.5mm。
（2）中孔隙孔径为：0.5-0.01mm
（3）微孔隙孔径为：小于0.01mm
4、火山岩储层的裂隙（缝）（1）隐爆裂隙
5、火山岩储层的孔隙组合类型例如：
（1）以晶间溶孔为主，组合：砾缘缝—晶间孔—砾间孔— 晶间溶孔，最好的组合。（2）以充填物溶孔为主，裂缝—晶间溶孔—充填物溶孔。（3）以晶间孔为主，裂缝—晶间溶孔—交代残余孔—晶间孔，储渗性较差。