第二章岩石物性分析方法2
隧道工程第二章-围岩分级
可采用定性划分和定量指标两种方法确定。
隧道工程
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我国铁路隧道围岩分级方法
（一）围岩分级的基本因素 1 岩石坚硬程度 将岩浆岩、沉积岩和变质岩三大岩类按岩性、 物理力学参数、耐风化能力划分为硬质岩和软质 岩两大类。然后根据单轴饱和极限抗压强度再分 为5级，即极硬岩、硬质岩、较软岩、软岩、极 软岩。
隧道工程
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岩体的基本工程性质
（三）力学性质
试件尺寸(cm):15×15×30
3 裂隙岩体的强度性质 试件强度(MPa):32.8~34.6
表中数值为试件的强度 与岩石试件强度的比值
结构面强度：c=0.11MPa;φ=38
隧道工程
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围岩分级概述
围岩是指隧道开挖后其周围产生应力重分 布范围内的岩体，或指隧道开挖后对其稳定性产 生影响的那部分岩体（这里所指的岩体是土体与 岩体的总称）。 依据各种围岩的物理性质之间存在的内在联
隧道工程
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围岩的分级方法
（二）以岩石强度或岩石的物性指标为代表 的分级方法 1 以岩石强度为基础的分级方法
该方法单纯以岩石的强度为分级依据。该方法认
为：坑道开挖后，它的稳定性主要取决于岩石的
强度。岩石愈坚硬，坑道愈稳定；反之岩石愈松
软，坑道的稳定性就愈差。该法不全面！
隧道工程
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围岩的分级方法
节理较发育、节理发育、节理很发育4级。 按照岩体风化程度的不同将围岩分为：风化轻 微、较重、严重、极严重4级。
隧道工程
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我国铁路隧道围岩分级方法
（一）围岩分级的基本因素
围岩完整程度
指标1：结构面发育程度 指标2：地质构造影响程度 由此两指标，将岩体完整程度分为5个级别，见下表：
石油地质学第二章储集层及盖层之二
颗粒溶解之外的岩石总体积的减小.
① 颗粒间接触由点 线,随深度加大而变紧密.
表 现
② 塑性变形.火山岩屑、泥质岩屑、云母等柔性组分
形 式
变形呈假杂基挤入颗粒空间.
③ 破裂.刚性颗粒发生破裂,出现小裂缝.
④ 颗粒定向排列,石英拉长具优选方位.
压溶作用
压溶是指在压应力作用下,由骨架颗粒在接触点的 溶解所引起的岩石总体积的减小过程.
a 石英自生加大
b 颗粒呈凹凸、缝合接触
石英自生加大
颗粒呈凹凸、缝合接触
2〕成岩后生作用
②溶解作用：
使物性变好,可产生溶蚀孔隙. 特别是有机质热成熟产生的有机 酸和CO2可使储集层中的碳酸盐 胶结物及铝硅酸盐颗粒大量溶解, 从而有助于次生孔隙的形成.
2、影响碎屑岩储层储集物性的主要因素
1〕物源和沉积条件 ——微观因素的控制〔包括：岩石的成分、结构和构造〕 ①碎屑颗粒的矿物成分： 相同成岩作用下,石英砂岩 储集性比长石砂岩好.原因： a长石的润湿性比石英强； b长石比石英的抗风化能力弱.
②碎屑颗粒的粒度及分选性：
粒度越大,φ、K大；分选 程度好, φ、K大. a. 粒度一定时,分选越好, 物性越好. b.分选一定时,K与粒度 呈正比.
第二节 储集层的岩石类型
目前发现的含有油气的储集层可归为三类：
碎屑岩类储集层：砂岩、砾岩、粉砂岩 碳酸盐岩储集层：灰岩、白云岩、礁灰岩 其他岩类储集层：岩浆岩、变质岩、裂缝性泥岩
据世界546个大中型油气田的统计,碎屑岩类和碳酸盐岩类储集 层所储油气占总量99.8%,其中碎屑岩中的储量占57.1%,碳酸盐 岩中占42.7%.其中,碎屑岩储集层是我国目前最重要的储集层类 型.
石油地质学第二章 矿物与岩石
白色， 白色，含铁呈褐色
玻璃光泽
3.5-4
白色， 土状、细粒片状、 白色，含杂质其他 土状、细粒片状、鳞 贝壳状或粗糙状断 土状或蜡状光泽 片状或块状集合体 色调 口
2
第三节 岩浆岩、变质岩与沉积岩
一、岩浆岩 1.物质成分 物质成分
SiO2 是 最 重 要 的 成 分。 是 岩 石 酸 性 程 度 （ 基 性 程 度） 的 标 志。 超基性岩 基性岩 中性岩 酸性岩 SiO2<45% 橄榄岩 SiO2=45～53% 辉长岩 ～ SiO2=53～66% 闪长岩 ～ SiO2>66% 花岗岩
光泽 解理与断口 硬度 土状或 贝壳状或 蜡状光 粗糙状断 泽 口 鉴定特征
土状、 土状、细 白色， 粒片状、 白色，含 粒片状、 杂质其他 鳞片状或 色调 块状集合 体
2
光泽和可 塑性
多种含水硅酸盐矿物的混合物。主要化学组成是 多种含水硅酸盐矿物的混合物。主要化学组成是Al2O3和SiO2两种氧化物
金属光泽
半金属光泽
金刚光泽
玻璃光泽
三、矿物的物理性质
2.力学性质 力学性质
（1）硬度 ） 矿物抵抗机械作用(刻画、压入、研磨）的能力。 矿物抵抗机械作用 刻画、压入、研磨）的能力。 刻画
摩氏硬度表
硬度等级 1 2 3 4 5 代表矿物 滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 硬度等级 6 7 8 9 10 代表矿物 正长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石
第二章 矿物与岩石
第一节 矿物的形态与物理性质
第二节 常见矿物及其鉴定特征 第三节 岩浆岩、变质岩与沉积岩
第一节 矿物的形态与物理性质
一、矿物的概念
天然产出的、具有一定的化学成分、结晶构 造、外部形态和物理性质的元素或化合物，是 岩石的基本组成单位。
岩石物性测定
岩石物性测定引言：岩石是地壳中的主要构成部分，其物性参数的测定对于地质勘探、工程建设、矿产资源开发等具有重要的意义。
岩石物性参数包括密度、孔隙度、饱和度、渗透率、抗压强度、抗拉强度、弹性模量等。
本文将介绍常见的岩石物性测定方法及其原理和应用。
一、密度测定：密度是岩石物性中的一个重要参数，通常分为体积密度和真实密度两种。
体积密度可以通过测量岩石的质量和体积来确定，真实密度则是指岩石矿物各个组成部分的密度。
常用的密度测定方法有测重法、气浮法、全自动水浸法等。
测重法需要用到天平、测量容器等设备。
首先，我们将岩石样品放入干燥容器中，并称量其质量。
然后，将容器降入装满水的水槽中，记录水面的变化。
根据浸入前后的体积差和质量差，可以计算出岩石样品的体积密度。
气浮法是通过比较岩石样品在气体和液体中的浮力来测定岩石的密度。
首先，将干燥的岩石样品置于量筒中，注入一定量的液体和气体，测量液位和压强的变化。
通过计算浸没物体的浮力和物体的体积，可以得到岩石样品的密度。
全自动水浸法是一种相对较新的测定方法。
它通过测量岩石样品在液体中的浸入力和浸没力的差异，计算岩石的体积密度。
这种方法具有自动化程度高、操作简单等特点，广泛应用于实际生产和科学研究中。
二、孔隙度测定：孔隙度是岩石中孔隙（包括微孔隙和裂隙）所占的比例。
它是表征岩石透水性和储集性等重要指标。
常用的孔隙度测定方法有曲线法、质量法和气体法。
曲线法是通过岩石样品的吸入曲线或排出曲线来测定孔隙度。
这种方法可以通过测量曲线的上升段或下降段，来计算样品的孔隙度。
曲线法简单易行，非常适用于现场测试。
质量法是利用岩石样品在称重前后的质量差异来测定孔隙度。
首先，将干燥的岩石样品放入烘箱中加热，使其中的水分全部挥发。
然后，将样品放入测量容器中，称量质量，并记录浸泡前后的质量变化。
根据质量差异和岩石的体积，可以计算出孔隙度。
气体法是基于气体在岩石孔隙中扩散的原理来测定孔隙度。
在实验中，我们将岩石样品置于密封的测量装置中，然后注入气体，并测量气体的扩散速率。
《岩石物理性质与测量方法》第二篇 第一章 介电常数测量方法
§1.3 高频段（200MHz～3000MHz）
当样品损耗很小或无损耗时，k1近似为实数，则 腔内样品处的场分布满足以下方程：
k1 J1 (k1 R1 ) J0 (k1R1)
f (k0，2，R1，R2，R0 )
（7）
fa
k0
J101Y000 J Y 001 000
J Y 000 101 J Y 000 001
a1—端口1 入射波幅度
b1—端口1 反射波幅度(或透射波)
a2—端口2 入射波幅度
b2—端口2 反射波幅度(或透射波)
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§1.3 高频段（200MHz～3000MHz）
则，两端口网络的散射方程组可表示为：
b1 S11a1 S12a2 b2 S21a1 S22a2
同矩阵表示为：
b1
b2
(r
d2 dr 2
d dr
k12r)Ez
0
k
k02 (1
1 2Q2
j
1) Q
(1 j tan )
(r
d2 dr 2
d dr
k12 r ) E z
0
k1,k0 —分别为腔内有样品和无样品时
电磁场的波数。
tan
"
—介质的损耗角正切。
'
'， " —为介电常数的实部和虚部。
111
Q Qs Q0
12
§1.2 中频段（20MHz～270MHz）
由导纳Y计算出 和
通过解场方程可得出以下两个不同精度的计算公式：
1. 将场近似为静电场时有：
Y G jC A ( j )
d
d Im(Y )
A
d Re(Y )
测定岩石标本物性参数
磁力仪测定岩(矿)石标本物性参数方案一、物性参数(1) (σ)SI单位为千克每立方米，符号为kg / m3换算单位：103kg / m3＝1 g / cm3(2) 磁性单位(k)磁化率的单位为：SI(k)与CGSM单位换算如下：4πSI(k) = 1 CGSM(k)②(M)磁化强度的单位为：安培每米（A/m）与CGSM单位换算为：A/m=10-3 CGSM( M )③磁化方向的磁偏角(D)与磁倾角(I)的单位均为：°(度) (3)、电性单位(ρ)电阻率的单位为：Ω·m (欧姆·米)(η)极化率的单位为：% (百分数)可见，岩矿石物性标本应具有地质单元的代表性、统计样本的代表性、空间分布的代表性。
岩矿石物性数据应具有地质描述的准确性，参数测定的精确性，数理统计的合理性，构造岩矿石物性数据的可靠性。
专门的岩矿石物性调查工作应单独进行技术设计编写，物探中的物性工作可参考专门的岩矿石物性调查工作编写技术设计，也可作为相应项目的一部分编写设计。
误差计算公式有两种： a) 平均相对误差为：%100BiAi -n1i i n1i ⨯+B A =∑=μb) 均方误差为：nB Ani i i2)(12∑=-±=ε式中：μ — 平均相对误差； ε — 均方误差； n — 检查样品数；A i —— 第i 件样品一次测量结果；B i —— 第i 件样品另一次测量结果。
二、测定物性参数的仪器设备(1) 密度测定仪器①、密度测定仪器其种类包括：大称、密度计和电子天平等。
大称宜用于第四系松散沉积物的密度测定；密度计和电子天平宜用于固结岩矿石的密度测定。
②、测定密度仪器的测程为1000～7000kg / m3。
③、仪器检查与性能测定按仪器使用说明书规定进行仪器检查与性能测定。
根据样品质量的范围，在测定过程中应使用相应质量大小的砝码进行仪器标定。
④、仪器维护维护砝码的清洁，以保证砝码质量的稳定。
第二章 岩石与矿物
4 胶体吸附作用 对于某些胶体矿物，因胶体的吸附作用，会引起矿物的化学成分的变化。 胶体是一种微小团粒，具有很强的吸附作用，能吸附多种离子。胶体矿物有 蛋白石，软锰矿等。
纳米TiO2的TG和DTA热分析图 The results of TG of nano-sized TiO2
纳米TiO2不同温度处理下的红外光 谱图 The IR-spectra of nano-sized TiO2 atdifferent heatedtreatment temperature a: sol at room temperature; b:100℃; c:200℃; d:300℃; e:400℃; f:500℃
沸石族矿物硬度较低（3.5-5.5），相对密度小,空隙率大，多呈淡红色、淡 黄色、浅绿色、无色；具玻璃光泽（透明）纤维状的呈丝绢光泽。准确鉴定需要 借助X-RAY，光学显微镜，热分析（失水的特征温度），红外光谱。 Na，K，Ca处于离子状，[Si-O4] 四面体中的Si有一部分被Al取代，结构比较 松散，还有些结点被H2O占据，Na+、K+、Ca2+易被其他离子取代，所以工业上与K+ 或NH+4的交换容量作为工业指标（沸石在我国尚处于摸索阶段，无严格的工业要 求）。 边界指标：K+交换量大于等于10mg/g±，或NH+4交换量大于等于100mmol(毫克 当量)/100g（相当于沸石总量的40%±） 工业指标：K+交换量大于等于10mg/g±；NH+4交换量大于等于130mmol(毫克当 量)/100g（相当于沸石总量的55%±）
XPS是表面分析，对表面的组成进行价态和含量分析
类质同象替换有三个条件： A、互相替换的原子或离子半径相等或相近； B、互相替换的原子或离子类型及极化性相似； C、互相替换的离子的总电价相应。（也可以置换的离子价态不同，但要借 助其他离子来平衡电价，OH-，F-，Cl-,Na+,K+等，所以矿物的化学成分应 该是相对稳定的，有一定量的杂质离子。） 2 类质同象类型 A、完全类质同象：组分间可以任意相互取代，以至完全取代。如橄榄石中 的铁与镁。(Ca,Mg)(CO3)3中的Ca和Mg B、不完全类质同象：替代组分受量的限制，不能完全取代。如闪锌矿中铁 可代锌，但不超过30％。 C、异电价类质同象。
岩心分析
氧
硅
图2-4 硅氧四面体面片
③八面体：指Al3+(或Mg2+)在中心、四周有六个阴离子 O2-或OH-构成的一个立体几何图形正好是 八个面，故称为八面体。因其由Al3+和O2组成，故又称它为Al- O八面体。
氧
铝、镁等
图2-5 单个铝氧（或氢氧）八面体
④八面体片：由八面体沿一个平面相互连接而成，
表2-1 岩心分析揭示的内容和所用的方法
内 孔隙度 容 常规条件 模拟围压 总孔隙度、连同孔隙度 总孔隙度 方 法 气测法、煤油饱和法孔隙度仪 CMS - 300全自动岩心分析仪 渗透率仪 CMS - 300全自动岩心分析仪 压汞或等温吸附法 气—水、油—气、气—油—水 油湿、水湿、中间润湿 类型、大小、形态、连通性、分布 大小、分布 粒度大小、分布 接触关系、成分、含量、成岩变化 产状 粘土矿物
绿泥石的结构化学式为：
｛Mg6［AlxSi8-xO20］(OH)4 ｝n-1· ｛（Mg6 –xAlx(OH)12｝n+
伊利石的一般结构式如下：
Kx+y(Al2-yMgy)(Si4-xAlx)O10(OH)2
图2-9 2:1型伊利石结构图
特点：
1.伊利石与蒙脱石不同之处是晶层内的阳离子交换量
比蒙脱石少。阳离子交换主要是Si-O四面体晶片内， 所以不均衡电荷主要在四面体片内，距离层间阳离子 很近，当结构层中出现阳离子K+时，便被紧紧地吸 附住，并恰好嵌在上下两个四面体晶片间氧原子的六 方网眼中(K+离子半径大约1.33×10-1nm，2个四面体 六方网眼半径为l.4×10-1nm，上下两个为2×1.4×101nm)形成一种强键，致使水存在时难以进入晶层间， 引起晶层的膨胀。所以伊利石是一种不膨胀的粘土矿 物。晶面间距(d001)为10×10-1nm。
岩石物性与储层评价技术
岩石物性与储层评价技术岩石物性与储层评价技术是石油地质学中的关键领域，它对于油气勘探和生产具有重要的指导意义。
通过对岩石的物性参数分析和储层评价，可以帮助地质工作者更好地理解油气资源的分布，为储层的有效开发和生产提供科学依据。
一、岩石物性岩石物性是指岩石在地质力学作用下的一些基本物理特征，包括密度、孔隙度、渗透率等。
岩石物性参数的测量和分析是储层评价的基础，也是评价岩石储集性能和油气开发潜力的重要手段。
1. 密度测量岩石的密度与其成分、孔隙度、含水饱和度等因素有关。
通过地震勘探等方法可以获得地下岩石的密度分布情况，进而反演岩石中的油气含量和储集性能。
2. 孔隙度测量孔隙度是指岩石体积中孔隙所占的比例，是评价储层质量的重要指标之一。
常用的孔隙度测量方法有压汞法、氦气置换法等，可以准确测定岩石孔隙度并进一步评价其储存流体的能力。
3. 渗透率测量渗透率是指岩石中流体渗透的能力，是评价储集层透水性的重要指标。
常用的渗透率测量方法有渗流模型、试油法等，可以帮助确定储层的渗透能力和产能潜力。
二、储层评价技术储层评价技术是指对储集层进行系统分析和评价的一种方法和手段，用于判断储层的优劣和变化情况，进而指导油气勘探和生产。
1. 相态分析相态分析是通过石油地质学、地震学和油气物性等技术手段，对储层中的油气-水-岩石三相关系进行研究。
通过相态分析可以评价储层的饱和度、物性变化和含油气阶段等参数，为油气勘探提供理论依据。
2. 流体识别技术流体识别技术是通过地球物理学、地层学和岩石物性等综合手段，识别和区分储层中的不同流体类型，如原油、天然气和水等。
通过流体识别技术可以判断储层中油气的产状、储量分布和流体运移规律，为油气开发提供准确的评价数据。
3. 产能评价技术产能评价技术是评价储层产能潜力和储层可采程度的关键方法。
通过地质地球物理参数、流体动力学模拟等技术手段，可以对储层的产能进行定量评价和预测，为油气勘探和生产提供决策支持。
岩心-x衍射-电镜扫描-铸体薄片
第二章岩心分析岩心分析是认识油气层地质特征的必要手段，油气层的敏感性评价、损害机理的研究、油气层损害的综合诊断、保护油气层技术方案的设计都必须建立在岩心分析的基础之上。
所以，岩心分析是保护油气层技术系列中不可缺少的重要组成部分，也是保护油气层技术这一系统工程的起始点。
第一节岩心分析概述一、岩心分析的目的意义1．岩心分析的目的岩心分析目的有三点：（1）全面认识油气层的岩石物理性质及岩石中敏感性矿物的类型、产状、含量及分布特点；（2）确定油气层潜在损害类型、程度及原因；（3）为各项作业中保护油气层工程方案设计提供依据和建议。
2．岩心分析的意义保护油气层技术的研究与实践表明，油气层地质研究是保护油气技术的基础工作，而岩心分析在油气地质研究中具有重要作用。
油气层地质研究的目的是，准确地认识油气层的初始状态及钻开油气层后油气层对环境变化的响应，即油气层潜在损害类型及程度。
其内容包括六个方面：（1）矿物性质，特别是敏感性矿物的类型、产状和含量；（2）渗流多孔介质的性质，如孔隙度、渗透率、裂隙发育程度、孔隙及喉道的大小、形态、分布和连通性；（3）岩石表面性质，如比表面、润湿性等；（4）地层流体性质，包括油、气、水的组成，高压物性、析蜡点、凝固点、原油酸值等;（5）油气层所处环境，考虑内部环境和外部环境两个方面；（6）矿物、渗流介质、地层流体对环境变化的敏感性及可能的损害趋势和后果。
其中，矿物性质及渗流多孔介质的特性主要是通过岩心分析获得，从而体现了岩心分析在油气地质研究中的核心作用。
图2-1说明了六项内容之间的相互联系，最终应指明潜在油气层损害因素、预测敏感性，并有针对性地提出施工建议。
还应指出，室内敏感性评价和工作液筛选使用的岩心数量有限，不可能全部考虑油气层物性及敏感性矿物所表现出来的各种复杂情况，岩心分析则能够确定某一块实验岩样在整个油气层中的代表性，进而可通过为数不多的实验结果，建立油气层敏感性的整体轮廓，指导保护油气层工作液的研制和优选。
《岩石物理性质与测量方法》第二篇 第三章 岩心物性参数的测量方法
化钠浓度配置。用等效氯化钠浓度法进行配 置时,如果已知地层水分析资料(水离子类型
式中, Cw 为等效NaCl溶液的矿化度(ppm ); T为摄氏温度.
及各自的浓度)，则须先将各种离子的浓度
换算成等效氯化钠浓度，然后算出总等效氯 化钠浓度，最后用右面两个公式计算出溶液 电阻率。如果已知的是地层水电阻率则直接 利用右面公式反算出氯化钠浓度，即可进行 配置（1 ppm = 1 mg/l）。注意，当浓度 较高时，应考虑盐所占的重量。
➢ 如果实验的目的在于解决油田实际问题，则应采用
天然岩心，并且所选岩心应是对应油田区块的，而且必
须具有代表性。
2
§3.1 岩石物理实验流程及技术概述
1.岩心的选取
➢ 当确定好了区块后，根据不同的分析项目， 结合测井资料，合理选定取样深度。 例如，为了考察孔隙度、渗透率、孔隙流体性 质和含水饱和度对测井响应的影响，则应根据目 的层段的孔隙度测井曲线估算一下地层的孔隙度 ，然后在具有不同孔隙度层位上取具有不同孔隙 度的岩心。如果还要考察泥质含量的影响则还需 取不同泥质含量的岩心，等等。
c． 离心清洗法
在离心力的作用下，将干净热溶剂喷洒到装在离心机转盘上的
岩样上，并流过岩样将油和水驱替出来。根据岩样渗远性和胶结程
度来选择离心机转速，由每分钟几百转到几千转。这种方法已成功
地使用各类溶剂清洗岩样。在清洗时一般同时可以清洗几块到几十
块岩样，清洗时间通常为半小时，个别情况下达到两小时，就能满
的深度位置上，从岩心柱上钻取小岩心或用切割机切取方岩样。取样时
，如果有方向要求，要考虑取样的方向性。对于具有方向性的实验，如
三轴和各向异性实验，要求岩样为方形的或同深度位置的不同取样方向
(整理)岩石物性资料
岩（矿）石物性资料（2008年12月11日）一、密度：表1-1 常见矿物的密度名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3cm -石英 2.65金刚石 2.6-2.9 正长石 2.55-2.63重晶石 4.4-4.7 钠长石 2.63刚玉 3.9-4.0 钙长石 2.76岩盐 3.1-3.2 方解石 2.72-2.94硬石膏 2.7-3.0 白云石 2.86-2.93石膏 2.2-2.4 白云母 2.77-2.88霞石 2.55-2.65 黑云母 2.7-3.3绿高岭石 1.72-2.5 角闪石 3.62-3.65白榴石 2.45-2.5 透闪石 2.99-3.00硅灰石 2.79-2.91 阳起石 3.1-3.2蛇纹石 2.5-2.6 星叶石 3.0-3.15赤铁矿 4.5-5.2 钠闪石 3.3-3.46磁铁矿 4.8-5.2 纳钙闪石 3.3-3.46黄铁矿 4.9-5.2 钛铁矿 4.5-5.0磁黄铁矿 4.3-4.8 铬铁矿 3.2-4.4黄铜矿 4.1-4.3 辉铜矿 5.5-5.8斑铜矿 4.9-5.2 海绿石 2.2-2.9石墨 2.09-2.25 多水高岭土1.9-2.6蛋白石 1.9-2.5 钾盐 1.99叶绿泥石 2.6-3.0 硬绿泥石 3.3-3.6金红石 4.18-4.23 锰矿 3.4-6.0钨酸钙矿 5.9-6.2 铝矾土 2.4-2.5煤 1.2-1.7 褐煤 1.1-1.3表1-2 常见岩石密度 名称密度/g.3cm - 名称 密度/g.3cm -纯橄榄岩 2.5-3.3橄榄岩 2.5-3.6 玄武岩 2.6-3.3辉长岩 2.7-3.4 安山岩 2.5-2.8辉绿岩 2.9-3.2 鞍山玢岩 2.6-2.9花岗岩 2.4-3.1 石英岩 2.6-2.9流纹岩 2.3-2.7 片麻岩 2.4-2.9云母片岩 2.5-3.0 千枚岩 2.7-2.8蛇纹岩 2.6-3.2 大理岩 2.6-2.9白云岩 2.4-2.9石灰岩 2.3-3.0 页岩 2.1-2.8 砂岩 1.8-2.8 白垩岩 1.8-2.6 干砂岩 1.4-1.7 粘土 1.5-2.2 表土 1.1-2.0 花岗闪长岩 2.69闪长岩 2.81 辉长岩 2.85-3.05 霞石正长岩 2.66 正长岩 2.62 石英闪长岩 2.75 安山玢岩 2.73 石英斑岩 2.60 粒玄岩 2.85 泥岩 1.2-2.4 粉砂岩 1.8-2.8 砂质页岩 2.3-3.0泥板岩 1.7-2.9 角砾岩 1.6-3.0泥灰岩 1.5-2.8 钾盐 1.9-2.0砾岩 2.1-3.0 玄武岩 2.7-3.3角岩 2.74 玢岩 2.6-2.9二、磁性表2-1 铁磁性矿物和金属的饱和磁化强度和居里温度 矿物化学式 饱和磁化强度（A/m ） 居里温度/K 磁铁矿24ZnFe O 92000 853 磁黄铁矿21x Fe S - 20000 593 赤铁矿23Fe O 85000 853 镍磁铁矿24NiFe O 47000 873 钴 Co 161800 1404 铁 Fe 218000 1053 镍 Ni 54400 631 铁镍矿3Ni Fe 110000 620 铁钴矿 CoFe 232000 986表2-2 一些反磁性矿物和顺磁性矿物的磁化率 矿物化学式 抗磁化率（4π×610-SI ） 方解石3CaCO -0.5 方铅矿 PbS -0.34石英2SiO -0.5赤铜矿 2Cu O -0.14自然金 Au -0.14矿物 化学式 顺磁化率（4π×610-SI ）角闪石 2353222223(,)():,,,,,,A B Si Al O OH A Mg Fe Ca Na B Mg Fe Fe Al -+++== 13-75黑云母33102(,)(,)()K Mg Fe Al Fe Si O OH 53-78 氧化铜 CuO 3.25石榴子石2222433():,,,;,,A B SiO A Ca Mg Fe Mn B Al Fe Cr +++== 31-159 辉石3FeSiO 73表2-3 火成岩的磁化率 岩石磁化率变化范围（4π×610-SI ） 常见值（4π×610-SI ） 花岗岩 0-4000 200流纹岩 20-300辉绿岩 8-13000 4500斑岩 20-16700 5000玄武岩 20-14500 6000闪长岩 50-10000 13000橄榄岩 7600-15600 13000安山岩 13500表2-4 变质岩的磁化率 岩石磁化率变化范围（4π×610-SI ） 常见值（4π×610-SI ） 片岩 25-240 120千枚岩 130片麻岩 10-2000石英岩 350蛇纹岩 250-1400板岩 0-3000 500表2-5 沉积岩变化率 岩石磁化率变化范围（4π×610-SI ） 常见值（4π×610-SI ）白云岩 0-75 10砂岩 0-1560 30页岩 5-1480 50表2-6 矿物磁化率抗磁性物质顺磁性物质名称κ平均×10-5（SI）名称κ平均×10-5（SI）（κ）（κ）石英 -1.3 橄榄石 2正长石 -0.5 角闪石 10-80锆石 -0.8 黑云母 15-65方解石 -1.0 辉石 40-90盐岩 -1.0 铁黑云母 750方铅矿 -2.6 绿泥石 20-90闪锌矿 -4.8 金云母 50石墨 -0.4 斜长石 1磷辉石 -8.1 尖晶石 3重晶石 -1.4 白云母 4-20表2-7 铁磁性矿物磁化率矿物分子式κ×1/（4π）CGSM（κ）磁铁矿 Fe3O40.07-0.2钛磁铁矿 xFe3O4.(1-x)TiFe2O410-7-10-2磁赤铁矿γFe2O30.03-0.2赤铁矿αFe2O310-6-10-5磁黄铁矿 FeS1+x10-3-10-4铁镍矿 NiFe2O40.05锰尖晶石 MnFe2O32.0镁铁矿 MgFe2O40.8针铁矿αFeOOH (0.02-80)×10-4纤铁矿γFeOOH (0.9-2.5)×10-4菱铁矿 FeCO3(20-60)×10-4 表2-8 地壳岩石的磁化率和天然剩余磁化强度岩石类型κ【10-6SI（κ）】 Mr（A/m）超基性岩 101-103 10-1-101基性岩 100-103 10-3-101酸性岩 100-102 10-3-101变质岩 10-1-102 10-3-10-1沉积岩 10-1-101 10-3-10-1 表2-9 几种岩石的Q值岩石平均值最大值Qmax花岗岩 0.1-0.3 3辉长岩 0-0.5 3流纹岩 1-10安山岩 1-15玄武岩 1-20 160云母片岩 0-0.5 2片麻岩 0-1.5 2云英岩 0-0.3 3三、电性表3-1 一些矿物的电阻率矿物电阻率/（Ω.m）矿物电阻率/（Ω.m）斑铜矿 10-6-10-3赤铜矿 10-3-10-6磁铁矿 10-6-10-3锡石 10-3-100磁黄铁矿 10-6-10-3辉锑矿 100-103黄铜矿 10-3-100软锰矿 100-103黄铁矿 10-3-100菱铁矿 100-103方铅矿 10-3-100铬铁矿 100-106辉铜矿 10-3-100闪锌矿 103-106辉钼矿 10-3-100 黑铁矿 100-103钛铁矿 103-106表3-2 几种常见岩石的各向异性岩石名称λρn /ρt层状粘土 1.02-1.05 1.04-1.00层状砂岩 1.1-1.6 1.20-2.56泥质板岩 1.1-1.59 1.20-2.5泥质页岩 1.41-2.25 2.2-5.0无烟煤 2.0-2.55 4.0-6.5石墨化碳质页岩 2.0-2.8 4.0-7.84表3-3 几种常见天然水的电阻率名称电阻率（Ω.m）名称电阻率（Ω.m）雨水 >1000 地下水 <100河水 0.1-100 矿井水 1-10海水 1.0-10 深成盐渍水 0.1-1表3-4 不同地质年代各种岩石电阻率的变化范围岩石类型海相碎屑陆相碎屑喷出岩侵入岩化学沉积岩地质年代沉积岩沉积岩（玄武岩（花岗岩（灰岩，盐岩）流纹岩）辉长岩）第四纪和第三纪1-10 15-50 10-200 500-2000 50-5000中生代 5-20 25-100 20-500 500-2000 100-10000晚古生代 10-40 50-300 50-1000 1000-5000 200-100000 早古生代 40-200 100-500 100-2000 1000-5000 10000-100000 前寒武纪 100-2000 300-5000 200-5000 5000-20000 10000-100000表3-5 一些矿物的介电常数矿物相对介电常数矿物相对介电常数金刚石 5.7 赤铁矿 25.0-170石墨 <81.0 萤石 6.26-6.79方铅矿 17.0-81.0 橄榄石 6.8黄铁矿 33.7-81.0 云母 5.4磁黄铁矿 <81.0 正长石 4石英 3.8 透辉石 2.9石膏 6.16 普通角闪石 4.9-5.8表3-6 一些岩石的相对介电常数岩石相对介电常数岩石相对介电常数干燥砂岩 4.6-5.9 花岗闪长岩 6天然气 1 砂岩 5石油 2-2.4 白云岩 6.9灰岩 7.5-9.2 火山凝灰岩 3.8-4.5泥岩 5-25 黑云母花岗岩 6-8砂质泥岩 5.53 辉绿岩 11.6干燥白云岩 7-11 盐岩 5.6-6.25表3-7 几种矿物的面极化系数矿物石墨黄铜矿磁铁矿黄铁矿方铅矿磁黄铁矿系数k 14.1 10.0 9.9 7.5 2.5 0.4（Ω.m2）表3-8 几种岩矿石的频率相关系数岩矿石名称风化闪长岩大理岩闪长斑岩铁帽矿化闪长岩C值范围 0.44-0.72 0.35-0.69 0.29-0.41 0.14-0.48 0.20-0.22C值平均值 0.58 0.52 0.38 0.31 0.21表3-9 20摄氏度条件下岩，矿石的相对介电常数及损耗角正切矿物εr tgδ岩石εrtgδ石英 4.2-5.5 0.0006-0.002火成岩 7-15 0.03-0.1 长石 4-10 0.03-0.15 变质岩 5-12 0.05-0.2 云母 5-8 0.0003-0.002 沉积岩氯化物 5-6 石灰岩 8-12硫化物 8-17 砂岩 5-11石油 10-30 砂 3-25 可达1水 80 泥岩 4-30 可达1表3-10 岩矿石的电导率和介电常数Material Conductivity(S/m) Dielectric const.(F/m) Air 0 1 Asphalt:dry 32--2~410~10Asphalt:wet 21--6~1210~10Clay:dry 31--2-610~10Clay:saturated 1-15-4010~1Concrete:dry32--4-1010~10Concrete:wet 21--10~2010~10Freshwater 10-4-10-281 Freshwater ice 10-3 4Granite:dry 10-8-10-6 5Granite:wet 32--710~10Limestone:dry 10-9-10-67 Limestone:wet 21--810~10Sand:dry 10-7-10-34~6Sand:saturated 10-4-10-210~30 Seawater 3-4 81Rock salt:dry 10-44~7四、波速表4-1几种造岩矿物的弹性模量矿物杨氏模量（E/GPa）体积模量K/Gpa）泊松比方解石68.8 74.4 0.31 黑云母33.8 50.5 0.27 白云母56.8 42.9 0.25 钠长石69.0 57.0 0.28 黄铁矿286.8 143.9 0.16 磁铁矿230.3 161.7 0.26表4-2几种常见岩石弹性模量的平均值矿物杨氏模量（E/GPa）体积模量K/Gpa）泊松比辉绿岩84.42 57.85 0.26花岗岩62.44 45.43 0.25砂岩65.27 40.08 0.16粉砂岩61.64 40.00 0.23灰岩68.59 48.41 0.25白云岩80.64 65.57 0.27表4-3若干常见矿物的声波（地震波）速度矿物V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）矿物V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）正长石5900 3070 黄铁矿7900 5050钠长石6060 3350 铬铁矿7700奥长石6240 3390 磁铁矿7400 4200拉长石6550 3540 赤铁矿6700 4300石英6000 闪锌矿5310 2560方解石6660 3390 方铅矿3770 2080白云母5810 3360 斑铜矿3800 1700角闪石7210 3990 辉钼矿3900 1850辉石7200 4170 黑钨矿4200 1800橄榄石8400 5160 锡石6950 3400表4-4常见火成岩的声波（地震波）速度岩石V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）岩石V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）花岗岩5470 3090 流纹岩4620 2630闪长岩5850 3180 安山岩5840 3160辉长岩6460 3520 橄榄岩8200 4700辉绿岩6000 3400 英安岩5840 2960花岗闪长岩5950 花岗伟晶岩4270 2860正长岩6150 2850 黑云母花岗岩5600 2750表4-5 常见变质岩的声波（地震波）速度岩石V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）岩石V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）板岩5770 3370 大理岩5870 3210片岩4030 2880 矽卡岩5490 2960片麻岩4760 2880 混合岩4970 3040变粒岩6010 3380 角闪岩6800 2850角闪岩5920 3480 花岗片麻岩5650 2800榴辉岩5460 3540 角闪石片麻岩5900 2850石英岩5400 3260 斜长麻粒岩5750 2750磁铁石英岩5470 3330 角岩6220 3490石英脉6050 3760 闪长片麻岩6200 2950表4-6常见沉积岩的声波（地震波）速度岩石V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）矿物V p/（m.s-1）V s/（m.s-1）砾岩5070 3000 硬石膏6000 3000砂岩5290 3200 角砾岩5600 2800粉砂岩5440 3030 粘土3000 1800凝灰岩5700 3170 细粒岩5400 3240灰岩5520 3110 石膏4600 2380白云岩6240 3400 泥灰岩4500 2250表4-7各种沉积岩的波速岩石成分地震波速度V p/（m.s-1）砾岩碎石干砂200-800砂质粘土300-900湿砂600-800粘土1200-2500疏松岩石1500-2500致密岩石1800-4000白垩1800-3500泥质页岩2700-4100石灰岩，致密白云岩2500-6100石膏，无水石膏3500-4500泥灰岩2000-3500冰3100-3600岩盐4200-5500五、温度表5-1几种常见造岩矿物的热导率和比热容矿物热导率W/（m.K）比热容J/（kg.K）α-石英 6.5-7.2 750长石 2.31 711云母 2.32 760橄榄石 5.15 980白云石 5.51 870方解石 2.9 820硬石膏 5.0 560表5-2由热导率，密度与比热计算所得热扩散率岩石 k ρ c α名称（0.418W/（m.K）（g/cm3）（4.186J/（g.K））（cm2/s)角闪斜长岩 5.16 2.78 0.18 0.01片麻岩 6.5 2.57 0.153 0.017片麻岩 6.8 2.615 0.173 0.015片麻岩 6.38 2.625 0.179 0.014片麻岩 5.81 2.76 0.176 0.012混合花岗岩 4.91 2.68 0.19 0.0096表5-3中国科学院实测岩石标本热扩散率地区岩性标本比热C 密度ρ热容Cρ热导率k 热扩散率α块数（4.186J/（g.K））（g/cm3）（4.186J/（cm.K）（0.418W/（m.K）（cm2/s) 河砂质泥岩 7 0.223 2.655 0.592 4.78 0.0081南粉砂岩 1 0.235 2.575 0.584 5.02 0.0083平细砂岩 2 0.227 2.649 0.601 5.02 0.0084顶中砂岩 6 0.212 2.642 0.560 6.37 0.0113山石灰 1 0.217 2.679 0.581 5.44 0.0094 岩 3 0.214 2.645 0.566 4.40 0.0077安正长斑岩 2 0.203 2.580 0.523 5.12 0.0098徽凝灰角砾岩1 0.214 2.577 0.589 4.33 0.0079罗次生石英岩1 0.220 2.691 0.592 8.79 0.0148河硬石膏石英岩2 0.190 3.97 0.754 9.52 0.0126六、放射性表6-1 岩浆岩的放射性岩石类型SiO2Ra×10-12 U×10-6 Th×10-6 Th/U K（%）（g/g）（g/g）（g/g）（g/g）酸性75-65 1.34 4.0 13.0 3.3 0.026 中性65-52 0.51 1.4 4.4 3.2 0.020基性52-40 0.38 1.1 4.0 3.6 0.014超碱性少于40 0.20 0.6 2.0 3.3 0.004表6-2各种水中氡，镭，铀的含量水Rn（氡）（3.7Bq/m3）Ra（镭）（g/L) U（铀）（g/L) 地海洋，河0 （1-2）×10-13（6-20）×10-7表湖0 10-128×10-6水-------------地沉积岩6-15 （2-300）×10-12（2-50）×10-7下酸性岩浆岩100 （2-4）×10-12 （4-7）×10-6水铀矿床500-1000 （6-8）×10-12（8-600）×10-6 -------------。
石油工程概论油藏流体和岩石的物理性质
（二） 天然气的高压物性
压缩因子 体积系数 压缩系数 粘度
一、天然气的压缩因子方程
理想气体状态方程： PV＝nRT
理想气体的假设条件：
1.气体分子无体积，是个质点；
2.气体分子间无作用力；
3.气体分子间是弹性碰撞； 天然气处于高温、高压状态多组分混合物，不 是理想气体
压缩 因子
压缩因子：
一定温度和压力条件下，一定质量气体实际占有 的体积与在相同条件下理想气体占有的体积之比。
Z＝V实际 V理想
＝ V实际 nRT
P
实际气体的状态方程：
PV ZnRT
压缩因子Z的物理意义： 实际气体与理想气体的差别。
Z<1 实际气体较理想气体易压缩 Z＝1 实际气体成为理想气体 Z>1 实际气体较理想气体难压缩
压缩因子Z可以由图版查得。
二、天然气的体积系数
地面标准状态下单位体积天然气在地层条件下的体积。
第二章 油藏流体的物理性质
•油藏流体
石油 天然气 地层水
•油藏流体的特点：
储层烃类：C、H
（1）高温高压，且石油中溶解有大量的烃类气体；
（2）随温度、压力的变化，油藏流体的物理性质也 会发生变化。同时会出现原油脱气、析蜡、地层水析 盐或气体溶解等相态转化现象。
（一）、 地层油的高压物性
地层油： 高温高压，溶解有大量的天然气
第二节 油藏岩石的孔隙性
一、储层岩石的孔隙和孔隙结构
1、孔隙 岩石中未被碎屑颗粒、胶结物或其它 固体物质充填的空间。
孔隙
空隙
孔隙 空洞 裂隙(缝)
砂岩的孔隙大小和形态取决于砂粒的相互接触关系、 后来的成岩后生作用引起的变化以及胶结状况
2、孔隙结构： 岩石中孔隙和喉道的几何形状、大小、 分布及其相互连通关系
岩石物性测试方法与工程应用
岩石物性测试方法与工程应用引言：岩石是地球上的重要构成部分，其物性特征对于工程建设至关重要。
为了有效地评估和应用岩石的物性参数，科学家和工程师们研发了多种测试方法。
本文将介绍一些常见的岩石物性测试方法，并探讨其在工程应用中的重要性。
一、岩石抗压强度测试岩石的抗压强度是表示岩石抗压破坏能力的重要参数。
常用的测试方法包括单轴压缩试验和扭转试验。
单轴压缩试验通过施加垂直于其轴线的力来测定岩石的抗压强度。
扭转试验则通过施加扭转力来测定岩石的剪切强度。
这些测试方法可以帮助工程师们确定岩石的承载能力和稳定性，并对结构设计和施工安全做出重要决策。
二、岩石弹性模量测试岩石的弹性模量反映了其在受力后恢复初始状态的能力。
对于土木工程设计和施工来说，准确测定岩石的弹性模量至关重要。
传统的测试方法包括弹性波速测量和压缩试验。
弹性波速测量通过测量传播于岩石中的固有波的速度来计算弹性模量。
压缩试验则通过施加恒定的应力来测定岩石的压缩变形并计算弹性模量。
这些测试方法可以帮助工程师们评估岩石的刚度，在设计结构和预测变形时提供关键数据。
三、岩石渗透性测试岩石的渗透性是指岩石中液体或气体流动的能力。
测试岩石的渗透性对于水工、地下工程和石油开采等领域非常重要。
渗透性测试方法包括渗透试验和含水砂岩与非含水砂岩的比较法。
渗透试验通过施加一定的水头差来测定岩石的渗透系数。
而比较法则通过测定含水砂岩和非含水砂岩之间的液体流动速率来评估岩石的渗透性。
这些测试方法可以帮助工程师们评估岩石的渗透性，为水资源管理和地下工程的规划提供重要依据。
四、岩石热导率测试岩石的热导率是指岩石导热性能的指标，对于热工程建设和地热能利用具有重要意义。
常见的测试方法包括恒定温差法和热脉冲法。
恒定温差法通过测量加热和冷却后岩石表面的温度变化，计算出岩石的热导率。
热脉冲法则通过施加热脉冲并测定时间和温度变化来计算热导率。
这些测试方法可以帮助工程师们评估岩石的热传导性，为土木工程和地热能利用提供重要参数。
储层保护 第二章 岩心分析技术
绿蒙混层
自生石英
泥质胶结
泥质胶结
泥浆污染
3、Slice Technique of Rock 薄片技术
将岩心按需要方向切磨成厚度为0.03mm，能让可视光通 过薄片，进行岩石学分析的技术
主要用途--形态观测
骨架颗粒特征：颗粒大小、粒度分布、颗粒接触关 系、粒间胶结物类型与结构(估计岩石强度…防砂);
1、岩心分析的目的和意义
油气层地质研究的主要内容
矿物性质：敏感性矿物的类型、产状和含量； 孔隙介质的特性：孔隙度、渗透率、裂隙发育程度、
孔隙及孔喉大小、形状、分布和连通性 ； 岩石表面性质：比表面、润湿性； 孔隙流体性质：油气水组成，高压物性，析蜡点，
凝固点，原油酸值； 岩石所处环境：岩石所出的内外环境； 岩石对环境变化的敏感性：矿物、孔隙特性、孔隙
观测岩心的主要性能…形态观测
孔喉
孔面颗粒
观测岩石骨架特征 矿物颗粒的大 小、产状和分布；
观测孔隙和喉道表面特征 表面松散颗 粒的大小和分布、光滑性；
骨架颗粒 孔隙
孔喉
充填物
骨架颗粒
孔隙
观测孔喉结构特征 孔隙几何形态、孔隙类型（粒间 孔隙、微孔隙） 喉道类型（缩径喉道、点状喉道、 片状喉道）、孔喉直径；
强度因子。
局限性：
不易鉴定微量组分矿物； 不能给出矿物的产状和分布； 不能给出孔隙和孔喉的结构和分布。
实例
QHD32-6 油田粘土矿物 XRD 分析结果（与 SZ36-1 对比）
层
油田
位
QHD32-6
Nm
QHD32-6
井段 m
1050-1172
1281-1306
岩心物性分析及岩石力学模拟
岩心物性分析及岩石力学模拟岩心是从地下取回来的岩石样本，有着重要的地质和矿产资源学意义。
物性分析是研究地质和矿产资源学的主要内容。
在地质和石油领域，了解岩心物性是非常重要的工作，因为它们在石油和天然气勘探、岩石力学模拟中发挥着重要的作用。
岩心物性分析岩心物性指的是岩石本身的物理和化学性质。
岩心物性分析是研究岩石地质特征和油气储层开发的一项重要工作。
通过对岩心样本的物理、化学、机械性质和孔隙结构等方面进行分析，可以获得关于油气储层的信息，以及开发油气资源的综合研究所需的数据。
岩心物性分析通常包括以下几个方面：1.密度分析：它是通过分析岩心的密度和体积确定岩石的密度，以便于计算出储层的重力场分布。
2.孔隙度分析：孔隙度是指岩石孔隙体积与岩石体积比值，它是评价油气储集条件和物性的重要参数。
孔隙度分析的主要方法是体积法，即测量液体进入和从岩心中排出的体积来确定岩石的孔隙度。
3.渗透率分析：渗透率是指岩石储层中的油气通过孔隙流动的能力，是评价油气储集条件和物性的重要参数。
渗透率分析的主要方法是测定岩心的渗透压力，并计算出流量和压差之间的关系。
4.弹性波速度分析：岩石的弹性波速度是指岩石中声波的传播速度，它可以用来识别储层的类型和评估岩石力学性质。
岩心弹性波速度分析的主要方法是利用超声波仪器测量岩心在不同应力下的弹性波速度。
岩石力学模拟岩石力学模拟是指基于岩石物性和力学特性，通过数学模型分析和计算，模拟出岩石在各种应力和应变下的受力和变形情况，以研究岩石的力学性质，以及评价工程项目的稳定性和安全性。
岩石力学模拟通常包括以下几个方面：1.岩石强度试验：强度试验是检验岩石抗压、抗拉、抗弯等力学性能的基本手段。
通过力学试验可以获得不同条件下的岩石强度参数，如抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。
2.岩石应力应变试验：岩石应力应变试验是研究岩石弹性、破裂和流变性质的主要方法。
通过闭合环形应力和固定圆截面应变的方式进行应力应变试验，可以得到不同应力、应变下岩石的应力应变关系曲线。
中国海洋大学 基础地质学II(第02章)岩石学总论：岩浆岩石学
俄罗斯人造蛋白石
德国人造铋
人造钛
/p/1430990209
第二章 岩浆岩石学
岩浆岩岩石学：是研究岩浆的起源、运移、演化、结晶及
岩浆岩的组成、结构、构造、产状、分布、分类、命名、共 生组合、成因机理及与构造、矿产关系等的一门独立科学。
一、岩浆岩不同于沉积岩和变质岩的主要判别标志
岩石学部分
第一章岩石学总论
一、岩石与岩石学的概念
岩石 是天然产出的具有一定结构构造的矿物集合体，(少
数岩石可由玻璃或胶体或生物遗骸组成)。它构成地壳及上 地幔的固态部分，是地质作用的产物。
岩石学 是地质学的一个分支，它是研究岩石的分布、产
状、成分、结构、构造、分类、成因、演化等方面的科学。
岩类学：或称描述岩石学或岩相学，它主要是研究岩石的
② 结构：粒度、分选、颗粒排列方式、圆球度及基质的含量
③ 构造：水平层理；斜层理；平行层理
油气储集层 （陆源碎屑岩）
岩石学在工程地质中的作用
岩体的物理力学性质及结构的好坏，对工程成败 起决定性作用
①物质基础：工程建设的地基和围岩
②围岩的稳定性：修建地下建筑，地底、山体挖空
修建地下油库 选择花岗岩区：花岗岩结构致密坚硬，抗压强度高，岩体巨大， 中间无软弱岩石夹层，不易坍塌，施工较安全，造价较低 地下油库的优势：造价低；节省钢材；经营管理费用低；安全 性高；占地面积小；环境效果好；装卸速度快
B. 研究地质温度计
某些造岩矿物的形成温度和相变温度可以间接推测研究结
晶时的温度。例如：
方石英转变为鳞石英：1470℃
正长石分解为白榴石和二氧化硅：1170℃ 普通角闪石暗化：1050℃ 大气压下黑云母分解、暗化：1050～840℃ 鳞石英转变为β
第二章 岩石物性分析方法1
which covers a wide range of measurements and special tests. Such as the measurements of capillary pressure(毛管力), relative permeability curve(相渗曲线), wetbility(润湿) etc. .
第二节常规岩心分析
2.1 岩心中流体饱和度的测定
(1)蒸馏抽提法：
溶剂:用密度小于水、沸点 高于水且溶解洗油能力强. 如甲苯：ρ = 0.897
沸点110℃
⎧ ⎪⎪S o ⎨ ⎪⎪⎩S w
= (Wo+w = Vw
φVf
− ρ w Vw φVf
)/
ρo
用未污染的新鲜岩心可较准确地测定SWC
Chapter 2
但所用溶剂不统一。
using
Chapter 2
1.5 岩样中油和盐的清洗方法（Core Cleaning）
(1) 溶剂抽提法(refluxing solvent extractors)
任何溶剂都会不同程度地改变岩石的润 湿性，应尽量选取那些影响小的溶剂。
•亲油岩心：选用溶剂汽油、四氯化碳 （岩心中不含水时使用）； •亲水岩心：选用酒精-苯； •含沥青基原油：苯-酒精，氯烷+甲醇 地层水矿化度>30000mg/L时，洗油 后应专门洗盐。
第二章 储层岩石物性参数的确定及 应用
研究内容
第一节 岩心分析方法 第二节 常规岩心分析 第三节 特殊岩心分析
李爱芬 石油工程学院油藏工程系
2007.3.18
《岩石物理性质与测量方法》第二篇 第三章 岩心物性参数的测量方法
➢ 如果实验的目的在于解决油田实际问题，则应采用
天然岩心，并且所选岩心应是对应油田区块的，而且必
须具有代表性。
2
§3.1 岩石物理实验流程及技术概述
1.岩心的选取
➢ 当确定好了区块后，根据不同的分析项目， 结合测井资料，合理选定取样深度。 例如，为了考察孔隙度、渗透率、孔隙流体性 质和含水饱和度对测井响应的影响，则应根据目 的层段的孔隙度测井曲线估算一下地层的孔隙度 ，然后在具有不同孔隙度层位上取具有不同孔隙 度的岩心。如果还要考察泥质含量的影响则还需 取不同泥质含量的岩心，等等。
值得注意的是，确定取样深度前必须确认岩心 已经归过位，否则必须先进行岩心归位。
3
§3.1 岩石物理实验流程及技术概述
1.岩心的选取
➢ 研究岩石四性关系及模型的岩心选取规则如下：
按地区、层组、岩性分类，孔隙度分布尽量宽些。尤 其是按物性分类，如岩性是第一级分类、泥质含量是第二 级分类、孔隙度是第三级分类。每个分类中又根据分类参 数的不同分成若干组，每组至少需要三块样品。
抽提清洗岩样的工艺方法 a．溶剂抽提法
岩心抽提器主要是依靠溶剂逐渐 洗去样品中的油和水。溶剂可用甲苯 或酒精和苯的混合液。目前常用的是 1：4的酒精—苯混合液。
岩心抽提器由烧瓶、岩心室(带 有蒸气上升管和虹吸管)、冷凝瞥等二 部分组成。其装置如图1所示。
图1 抽提8器
§3.1 岩石物理实验流程及技术概述
尽管如此，尚不能肯定岩样中的油是否彻底
洗净，所以有时要静置一定时间，观察其中溶剂
是否变色，或再换另一种溶剂进行抽提清洗。
9
§3.1 岩石物理实验流程及技术概述
抽提岩心时应注意以下几点：
(1)溶剂冷凝下滴速度以每秒3—4滴为宜。
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第二章第二章 储层岩石物性参数的确定 及应用第三节特殊岩心分析1、油水界面张力研究内容第一节 取心及分析方法 第二节 常规岩心分析 第三节 特殊岩心分析2、岩石润湿性 3、岩石毛管力曲线 4、岩石相对渗透率曲线第三节 特殊岩心分析第二章第三节 特殊岩心分析第二章1、油水界面张力测定1)界面张力定义1、油水界面张力测定σa(1)吊板法：吊板平衡时受到的拉力为：定义1：界面单位面积上所具有的界面能的大 小。
U σ = s 焦耳= 1牛⋅ m = 牛 m A m2 m2bF = σ1.2COS ⋅ L θL——吊板的周长；定义2： 作用于单位界面长度上的收缩力，亦称为界面张力。
注：吊板为亲水的表 面光滑的人造或天然 材料；所用油、水及 温度应保持与油藏条 件相同。
2)界面张力测定界面张力的测定方法很多，如液滴(气泡)最大压力法、 吊板法,悬滴法等。
第三节 特殊岩心分析第二章第三节 特殊岩心分析第二章(2)最大气泡法原理：2、岩石润湿性测定 (1)吊板法测润湿角 Pc = 2 δ cos θ r (2)光学投影法测润湿角Pc max =2δ rP max = ρghamx cPcmax－液滴形成过程中的最大压差，达因/厘米2 测量时控制分液漏斗的开关，控制气泡或液珠形成的速 度，记录压差计的最大压力。
如何设计测定高温高压下的界面张力？tgθ2=2h D•矿物表面要求十分光滑、洁净，液体必须模拟油藏条件；常用 石英代表砂岩；用方解石表面代表碳酸岩。
•液滴要有一定的稳定时间(几天，甚至数月),否则润湿角相差很 大。
1第三节 特殊岩心分析第二章 •岩心饱和油吸水 (5)The plug is then displaced with oil to reduce the remaining water to the irreducible level (Swc). (6)The sample is placed in an imbibition cell under water (吸水仪)and water imbibition is monitored by the amount of oil being drained Vo.第三节 特殊岩心分析第二章(3)自吸及自吸驱替法:(1) The core plug of reservoir rock is cut with (reservoir) water as a coolant in the cutting process. (2) The sample is placed under (reservoir) water, evacuated to remove trapped gas. •岩心饱和水吸油 (3)The sample is flushed with water to residual oil level (Sor); (4)The core plug is placed in an imbibition cell under oil (吸油仪)and oil imbibition is monitored by the amount of water being drained Vw; this may take several days depending on the permeability of the plug.If VW>Vo the core is oil wet； If Vo>Vw the core is water wet；第三节 特殊岩心分析第二章•自吸驱替法:3 毛管力曲线3.1 毛管力公式 毛管中水柱受力平衡：水湿指数 =自动吸水排油量1 VO 自动吸水排油量1 + 水驱排油量 2 VO VO油湿指数 =自动吸油排水量1 Vw 自动吸油排水量1 + 油驱排水量 2 Vw Vw1-0.8 亲油； 0.8-0.7弱亲油； 0.7-0.4中性； 0.4-0.3弱亲水； 0.3-0 亲水PB′ + ρ o gh Pc = PB′ − PB 2σ cos θ Pc = = ρ w − ρ o ) gh （ = PB + ρ w gh = (ρ −ρ )gh r w oPc =For oil-gas interface :2σ cosθ = ρ o gh r第三节 特殊岩心分析第二章第三节 特殊岩心分析第二章3.2 毛管力测定方法：半渗隔板法、压汞法和离心法。
3.2 毛管力测定方法：(1) 半渗隔板半渗隔板法特点：测量压力范围大。
时间长，常作为其它方法的对比标准。
2第三节 特殊岩心分析第二章第三节 特殊岩心分析第二章3.2 毛管力测定方法： (2)压汞法 原理：汞不润湿岩石3.2 毛管力测定方法：(3)离心法S w1 =2 r1 dS ( S w + Pc1 w ) P = 1 (ρ − ρ )ω 2 (r 2 − r 2 ) c1 w o 2 1 r1 + r2 dPc1 2优点:测定速度快；测量范围大。
特点：测定速度快，所采用的流体又接近油藏 实际。
第三节 特殊岩心分析第二章第三节 特殊岩心分析第二章3.3毛管力曲线的应用(1)可以确定岩石的最大孔隙 半径及主要孔道半径 (3)可以判断岩石孔隙的均匀程度及孔隙大小 分布rmax =2σ cosθ P T(2) 确定油藏中任意饱和度下，油、水相 之间的压力差。
水水岩石亲油岩石亲水第三节 特殊岩心分析 (4)确定岩石的孔隙大小分布第二章第三节 特殊岩心分析第二章(5)确定油藏过渡带内流体饱和度的分布Pc =2σ cosθ rPc =2σ cosθ r3第三节 特殊岩心分析第二章a.室内毛管力与油藏条件下毛管力的转换层状油藏 过渡带：如何确定每一口井中 自下到上Sw分布？ 如何确定射孔位置？若室内气驱水： 油藏中 ：PcL =2σ wg cosθwg rWell C2σ cos wo θ PcR = wo rPcR =σ wo cosθwo PcL σ wg cosθwgb.计算水柱上升高度P = cR 2σwocosθwo = ( ρw − ρo )gh rh=(ρw − ρo )gP cR第三节 特殊岩心分析 （6）影响过渡带高度的因素：第二章 （6）影响过渡带高度的因素：第三节 特殊岩心分析第二章(1)岩石渗透 率的高低Pc = (ρ w − ρ o )gh =2σ1.2 cos θ r(3)油水的密度差（2）油藏流体的界面张力第三节 特殊岩心分析 Example:第二章第三节 特殊岩心分析第二章A well penetrates a reservoir. From cuttings is known to consist of rock types A and B from which a set of air-mercury capillary pressure curves are available, figure1. During logging the lowest 100% Sw was found in rock type B , The porosity at this level is 15%. Specific gravities of the water and oil are 1.03 and 0.80 respectively at reservoir conditions.Questions:1. Determine the Free Water level and locate it on figure 2. 2. Construct the water saturation profile. 3. Estimate permeabilities. 4. Which intervals would you recommend for completion based on the criteria (Sw<50%, k>0.1mD).Fig.14第三节 特殊岩心分析 •Estimate permeabilities第二章Fig.2第三节 特殊岩心分析第二章第三节 特殊岩心分析第二章4、岩石的相对渗透率曲线相对渗透率曲线：相对渗透率与岩心中流体饱和度的关系曲 线。
4.1相渗曲线测定方法： (1)稳定法a. 岩 心 饱 和 水 ， 水 测 岩 石 渗 透 率；油驱至束缚水饱和度； b.将油水按一定比例泵入 岩心，待稳定后测：4.1相对渗透率曲 线测定方法：（1）稳定法 （2）不稳定法⎧ΔP ⎪ ⎨Qo、Qw ⎪S ：物质平衡法、称重法 、电阻率法 ⎩ wc.改变泵入油水的比例，重复步骤b.Ko =Kw =Qo μ o L AΔP Qw μ w LAΔP第三节 特殊岩心分析第二章4.1相渗曲线测定方法： (2)不稳定法：4.1相渗曲线测定方法：第三节 特殊岩心分析第二章Swe = Swi +Vo (t) − fo (Swe) •V(t) ⎛ 1 ⎞ d⎜ ⎜ V (t ) ⎟ ⎟ ⎠ K ro (S we ) = f o (S we ) ⎝ ⎛ 1 ⎞ d⎜ ⎜ I V (t ) ⎟ ⎟ ⎝ ⎠V(t ) =Vt VPVo (t ) =K rw (S we ) = K ro (S we )I=μouL μo LQ(t ) = KΔP(t ) KA P(t ) Δμ w f w (S we ) μ o f o (S we )Vo VP54.2 影响相渗曲线的因素：4.2 影响相渗曲线的因素：温度影响：1 0.8 油 相 相 对 渗 透 率 ,%1 0.870℃0.6 0.4 0.2110℃ 20℃0.6 0.4 0.2 0(a)Water-wet润湿性影响(b) Oil-wet绝对渗透率影响0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 含水饱和度,%水 相 相 对 渗 透 率 ,%温度升高，束 缚水饱和度增 大，残余油饱 和度减小，曲 线右移。
第三节 特殊岩心分析 4.2 影响相渗曲线的因素：流度比影响：1 0.8 0.6 1 0.8 0.6第二章4.3 相对渗透率曲线的应用4.3.1计算产水率 产水率：油水同产时，产水量在总产液量中所占的比例。
水 相 相 对 渗 透 率 ,%不同温度下， 油水粘度比保 持不变。
油 相 相 对 渗 透 率 ,%120℃0.4 0.2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1fw =60℃Qw Qo + QwQo =KKro AΔP KK AΔP Qw = rw μo L μwLKro0.418℃0.2 0含水饱和度,%k w A∂p Qw μ w ∂x fw = = Qw + Qo k w A∂p k o A∂p + μ w ∂x μ o ∂xk w = k ⋅ k rw ko = k ⋅ k roFractional flow equation(分流量方程)k rw实验中必须模拟油藏条件(油水性质、温度），条件达不到 时必须模拟油藏温度下的油水粘度比。