高温覆压下孔隙度和渗透率变化

目录前言 (1)第1章孔隙度和渗透率的测量原理 (2)1.1孔隙度的概念 (2)1.2孔隙度的基本类型及关系 (3)1.3渗透率的基本概念 (4)1.4达西直线渗流定律 (7)第2章岩心的预处理及处理规则 (9)2.1岩心的预处理流程 (9)2.2岩心的处理规则 (9)第3章孔隙度和渗透率的实验室测量 (12)3.1实验仪器简介 (12)3.2实验软件操作步骤说明 (15)第4章孔渗数据表及其高温覆压下的变化曲线 (24)前言目前，油田勘探开发技术围绕着提高油田综合采收率这个目标不断发展。

提高采收率所面临的最重要的挑战之一就是提高油藏描述水平, 建立精细地质模型,精确认识油气在地层的分布特征，而岩石的孔隙度和渗透率是岩石最重要的物性参数，它们的测量和解释是油藏描述的关键。

孔隙度和渗透率是描述储集层特征最常用也是最重要的两个参数，它们和储层所含流体数量及流体流动能力有关。

地球物理人员的主要任务，就是利用各种测井方法发现油气资源，并且帮助采油工程师最大限度地把油气开采出来。

当前油气勘探开发不断向低孔、低渗、薄互层和深、浅层方向发展，勘探工作的难度越来越大，对我们地球物理工作者的要求也越来越高，岩石物理参数的测量研究，是各种测井方法和解释方法的基础，它是改进现有的勘探方法，发展新的测井方法，构思新的测井仪器和提出完善、合理的解释模型，综合利用测井资料、地质资料的重要依据。

一般岩石孔隙度和渗透率测量是在常温常压下完成的，但这并不能代表油藏储层物性的真实特征。

温度和压力的环境因素对岩石孔、渗的测定有着重要的影响。

测井所获得是在地层条件下的物性参数，为了在地面上测得的参数能够真实反映原始地层的情况，这就要求我们在实验室内模拟一定压力和温度，形成类似井下真实的环境，才能比较真实的反映地层情况。

另外在测量前，岩石的制备工作，如取心尺寸的选择、烘干、饱和、加温、加压等每一道工序，都要特别谨慎，不能破坏岩心原始状态的结构本项目就是利用实验室的相应仪器模拟地下温度压力条件，完成在高温覆压情况下测量岩心孔隙度和渗透率，并分析岩心孔渗参数随温度、压力的变化规律，为油田储集层解释提供参考的依据，提高解释复合率。

第1章孔隙度和渗透率的测量原理1.1孔隙度的概念岩石的孔隙性是衡量岩石孔隙空间储集油气能力的一个重要度量，岩石的孔隙性一般用孔隙度来表示。

几乎所有的岩层都具有孔隙性，但是他们的孔隙度的大小在很大的范围内变化。

在深部岩浆岩层和变质岩层中未经历构造运动破碎或风化的孔隙的总体积只占岩层的总体积的百分之一或百分之零点一。

大多数沉积岩层，特别是碎屑岩的孔隙总体积占岩层总体积的达到百分之四十，甚至更多。

地壳中所有的岩石多少都有一些孔隙。

按孔隙的生成及形成过程分原生和次生两类。

原生孔隙包括碎屑沉积（如砂岩，砾岩，生物碎屑灰岩等等）。

颗粒之间的粒间孔隙，岩层层理，层面间的层间孔隙和喷发岩中的气体等。

决定原生孔隙形状和大小的因素是颗粒的形状，分选程度，排列性质，紧密程度和胶结程度等等。

岩石生成以后由于次生作用形成的孔隙称为次生孔隙度。

决定次生孔隙度的诸因素是：溶解的过程，盐类和胶结物重新沉淀以及岩石的白云化等等。

例如，在岩石的白云化过程中，由于碳酸钙为碳酸镁所取代，使得石灰岩的体积缩小百分之十二，这就产生了裂缝和孔洞。

这些裂隙和孔洞都属于次生孔隙。

所有这些孔洞和裂缝都可能成为油气储存的场所和流动通道。

为了衡量岩石中孔隙总体积的大小，以表征岩石孔隙的发育程度，提出了孔隙度的概念。

岩石孔隙度就是岩样中所有孔隙空间总体积与该岩样的体积的比值（用百分数表示）。

在自然条件下，岩石中不同大小的孔隙，以及孔隙之间的连通程度的不同，对流体的储存和流动所起的作用是不相同的。

实践表明，储集层的储集性质，在很大程度上是由于孔隙孔道大小来决定的。

按孔隙的大小和它们对流体的作用可以把岩石孔隙分为三类：（1）超毛细管孔隙孔隙直径尺寸大于0.5毫米，裂缝宽度大于0.25毫米者。

在自然条件下，在这类孔隙中，除岩石颗粒表面有一层不能流动的束缚水以外，在重力作用下其它的流体油水和气沿着毛细管孔道运动是很自由的。

一些胶结不好的砂岩或未胶结的岩层中的孔隙，大部分都属于这类孔隙。

（2）毛细管孔隙孔隙直径尺寸在0.5～0.0002毫米，裂缝宽度介于0.25～0.0001毫米之间者。

在这类孔隙中，除了颗粒表面的束缚水不能流动以外，在某些毛细管弯曲度较大的地方，还会有不能流动的毛细管滞水。

油，水和气沿着毛细管孔道运动时，受到毛细管阻滞作用很大，而不能自由流动。

在由一般的孔隙形成的毛细管中，由于毛细管力随毛细管变细而增加，故只有在加上的比阻挠液体运动的毛细管力还要大的力时，油，气，水才能沿着这些管道运动。

一般的砂岩孔隙，大都属于这一类。

（3）微毛细管孔隙 孔隙直径尺寸小于0.0002毫米，裂缝宽度小于0.0001毫米者。

由于这类孔隙极其微小，孔壁表面对分子的作用力可以到达孔隙孔道的中心，故在通常压力条件下，流体在其中是不能流动的。

这类孔隙中的流体一般是成岩过程中形成的地层水，其它地层生成的油气不可能进入这类孔隙。

一般的粘土层和泥岩的孔隙均属于这一类。

岩石孔隙主要为微毛细管时，不管其孔隙度的大小如何，此岩层对液体和气体是不渗透的。

如岩石的孔隙主要是那些断面足够大的毛细管和超毛细管孔隙组成的，那该岩层就是好的储集层。

从实际出发，只有那些互相连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙才具有实际意义，因为它不仅能储存油气，且可以允许油气渗滤；而那些孤立的互不连通的孔隙和微毛细管孔隙，即使其中储存有油和气，实际上没有太大的意义。

综上所述可得出结论；在自然条件下，当有压差存在时，不是所有的孔隙里的液体和气体都能流动的。

1. 2孔隙度的基本类型及关系岩石的孔隙度大致可以分为三类：（1）岩石的绝对孔隙度φa ：是指岩石的总孔隙体积V a 与岩石外表体积V b 之比，即： %100⨯=ba a V V φ （2—1）（2）岩石的有效孔隙度φe ：是指岩石中有效孔隙的体积V e 与岩石外表体积V b 之比。

有效孔隙体积是指在一定压差下被油气饱和并参与渗流的连通孔隙体积，即： %100⨯=be e V V φ （2—2） 需要注意的是：有些孔隙虽然彼此连通但未必都能让流体通过，如在亲水岩石孔壁表面常存在着水膜，相应缩小了油流孔隙通道。

因此，从油田开发实际出发，又在上述孔隙度基础上，进一步划分出流动孔隙度的概念来。

（3）岩石的流动孔隙度φf ：是指在含油岩石中，由能在其内流动的孔隙体积V f 与岩石外表体积V b 之比。

即：%100⨯=b ff V V φ （2—3）流动孔隙度与有效孔隙度的区别在于：它不仅排除了死孔隙，亦排除了那些为毛管力所束缚的液体所占有效体积，还排除了岩石颗粒表面上液体薄膜的体积。

此外，流动孔隙度还随地层中的压力梯度和液体的物理—化学性质如粘度等而变化。

因此，岩石流动孔隙度在数值上是不确定的。

尽管如此，在油田开发分析中，流动孔隙度仍具有一定的实际价值。

由上述分析不难理解，绝对孔隙度a φ有效孔隙度e φ及流动孔隙度f φ间的关系应该是： φa >φe >φf 。

1.3渗透率的基本概念岩石的渗透性是指岩石允许流体通过的能力，一般用渗透率来表示。

渗透率就是衡量流体通过相互连通的岩石空隙空间难易程度的尺度。

不言而喻，岩石具有连通的孔隙（孔隙、孔洞、毛细管或裂缝）是形成渗透性的必要条件。

岩层渗透率是评价油层好坏的重要指标之一，也是编制油田开发方案分析油田动态的一个基本参数。

确定岩层渗透率，是测井资料定量解释的重要任务之一。

目前，测井确定岩层渗透率的方法很多，但精度都不高，其中比较有效的一种方法，是以孔隙度和束缚水饱和度为基础的统计方法。

这种方法是从油田的实际资料（包括岩层的物性分析资料和测井资料）出发，通过数学统计分析建立起来的计算方法。

理论与实践都标明：渗透率和孔隙度及束缚水饱和度存在着较好的相关性，一般情况下渗透率随孔隙度的增加而增加，随束缚水饱和度的增加而减小。

在油田开采过程中，正是由于储油岩石具有这种性质，储存于其中的油、气才能从油层流向井内。

岩石渗透性的好坏反映着流体在多孔介质内流动时阻力的大小，它与岩石的孔隙结构有密切的关系，由于岩石孔隙很小，结构十分复杂，我们不可能也没有必要从微观上求得每个孔隙通道中的流动阻力的大小（当然，从事微观驱油机理研究者例外），我们可以在一定条件下，根据流体流量的大小，以宏观上来定量研究岩石结构对流体流动阻力的影响及其渗透性的好坏。

通常是对一定大小和形状的油层岩芯进行渗滤试验来研究岩石的渗透性。

通常，渗透率是根据在已知条件下，使流体通过岩样来确定的。

若流体和岩石不发生相互作用，岩样的几何形态又不因岩样制备方法和渗透率测试方法而改变，则对于一定的均质流体来说，所测得的渗透率与流体无关，只取决于岩石本身的骨架特性。

因此，对于给定的岩样，其渗透率是一个常数。

这种均质流体的渗透率叫做绝对渗透率（K）。

渗透率的单位是达西。

它相当于压力梯度为1大气压/厘米的条件下，岩石允许粘度为1厘泊、体积为1立方厘米的流体，在1秒钟内通过截面积为1立方厘米岩石的能力。

这个单位太大，通常采用千分之一达西（毫达西）作为渗透率的单位。

产层的渗透率有很大的变化范围，从小于0.1毫达西到5000毫达西左右。

工业油气井的渗透率下限主要取决于产层的有效厚度、油气比、地层压力、和水饱和度和埋藏深度。

渗透率不仅取决于岩石的性质，还取决于流体的性质。

它对于气体的渗透率较大而对液体的较小。

它分为绝对渗透率，有效渗透率和相对渗透率。

与所实验的岩石不发生任何物理和化学的作用的均一流体的渗透率被称为绝对渗透率，也叫物理渗透率。

在实际工作中用空气求出的渗透率作为绝对渗透率。

它反映了岩石本身的性质及岩石孔隙空间形态。

岩石绝对渗透率大小只与岩石本身的性质及岩石孔隙结构有关，与流体性质无关，如果岩石被其他流体饱和并实验时，岩石的绝对渗透率不改变。

当有两种或两种以上的不能混合的流体（如油和水）通过岩石时。

对其中每一种流体测得的渗透率称为流体的有效渗透率。

它对岩石储集性质的评价具有重要的意义。

有效渗透率由于液体恶化气体不同，以及随测定温度和压力的不同而变化。

因此石油地质工作者把岩样送给实验室，必须提出测定的有效渗透率的那些条件或者给出在任何情况下，同一岩石测定出的有效渗透率发生变化取决定性因素的解释。

例如由于石油的性质它的温度以及采用的压力差；其他流体是否存在某因素的影响；其数值是会发生变化的。

由于不同的流体在岩石内流动时，必然会发生相互作用，一种流体的存在减少了另一种流体流动的通道，其结果就会使有效渗透率小于绝对渗透率。

因此，有效渗透率除了与岩石孔隙结构有关外，而且还取决于孔隙内各种流体的相对含量。