岩石孔隙结构分析技术
孔隙结构的研究方法
碳酸盐岩的铸体薄片镜下孔隙特征（陶艳忠）
(a）残余颗粒云岩，残余鲕粒铸模孔a、生屑铸模孔b、蓝色铸 体，单偏光，四川盆地，三叠系，下三叠统，飞仙关组, WL1 井, 4352. 5m; (b) 粉晶藻灰岩，溶蚀孔，蓝色铸体，单江偏光 ，四川盆地，三叠系，飞仙关组，北碚剖面
a）岩石结构构造、主要粒径范围、颗粒 分选磨圆、岩石胶结类型等岩石基础信息
b）粒间填隙物类型及含量
c）孔隙类型、相对含量、孔隙发育程度
d) 岩石定名
二、扫描电子显微镜（SEM）法
二、扫描电子显微镜（SEM）法
• 扫描电镜法的机理与电视摄像存在一定近似度，在于通过电子枪发射出 电子束，在加速作用下实现偏转，电子束对样品表层展开扫描，样品与电 子间形成作用，激发出一系列信号，此信号经处理后于荧光屏上成像。
接收样品——样品制备——配置液态浸染剂—— 真空灌注——加压灌注——加温固——分样— —磨铸体薄片、铸体样品酸蚀
铸体技术
• 铸体骨架：若将注入了浸染剂的岩石用酸 处理，溶蚀掉组成岩石的碎屑矿物、岩块 和胶结物，即成为岩石孔隙的空间结构。
• 铸体薄片：将注入浸染剂的岩石进一步加 工成岩石薄片。
一、薄片法--铸体薄片法
（焦淑静，2012）
三、毛管压力曲线法--压汞法
三、毛管压力曲线法--压汞法
基本原理： 对于岩石而言，汞是非润湿相流体，若将汞注入被抽空的岩样孔隙系统内，
则必须克服岩石孔隙喉道所产生的的毛细管阻力。因此，当某一注汞压力与岩样 孔隙吼道的毛细管阻力达到平衡时，便可测得该注汞压力及其该压力条件下进入 岩样内的汞体积。
四、数字岩心法--CT技术
四、数字岩心法--CT技术
地质学知识：多孔介质地质学中的孔隙结构与物理特性分析
地质学知识：多孔介质地质学中的孔隙结构与物理特性分析地球上的岩石和矿物质由于经受了多年的风化和侵蚀作用，在形成的过程中，一般都会形成各种大小不一的孔隙，例如岩石裂隙、介质间隙、微小的孔洞等等。
这些孔隙在地质学中被称为多孔介质，在研究地球内部物理特性与运动时，多孔介质的孔隙结构和物理特性是非常重要的内容之一。
多孔介质中孔隙结构的主要指标是孔径、孔隙率、孔隙分布、孔隙类型等，其中孔径是指孔隙的大小。
孔径一般越大，孔隙间流通性越好，即液体或气体在孔隙中可自由流动。
孔隙率则是指孔隙在整个介质中所占的比例。
孔隙率越大，介质的吸水性和通透性就越强。
孔隙分布则指孔隙在空间的排列方式，同样会影响流体的运动和介质的物理特性。
孔隙类型则是指孔隙的种类和形态，不同的孔隙类型会影响流体的过程和转化。
在多孔介质中，常见的流体运动模型有三种，即均质介质模型、非均质介质模型和复合介质模型。
均质介质模型是指孔隙分布比较均匀，孔径大小相近的介质，其流体运动过程符合达西定律。
非均质介质模型则是指孔隙分布不均匀，孔隙大小和形状不同的介质，其中流体运动过程要经历一个由不同阻力区组成的级差体积，这个体积被称为流动各向异性。
复合介质模型则是指多种不同的介质组成的复杂多孔介质，其中每一种介质有着不同的孔隙结构和物理特性，其流体运动过程要经过复杂的物理和化学过程。
多孔介质在地质学中的应用非常广泛，例如在油气资源开发中，多孔介质的物理特性可以用来预测储层孔隙的大小、分布和渗透性，为油气勘探提供了重要的依据。
在地下水资源开发中，多孔介质的孔隙结构和通透性可以用来预测地下水的流动方向和速度，为水资源开发计划提供了重要的参考。
在地质灾害预测和防治方面，孔隙结构的研究可以帮助我们了解地下水的运动和分布，避免地下水引起的地质灾害和污染。
总结来说，多孔介质是地质学研究中非常重要的对象之一，孔隙结构和物理特性的分析可以帮助我们更好地理解地球内部的物理过程和介质的流动规律。
储层岩石孔隙结构的分形研究
科苑・聚焦储层岩石孔隙结构的分形研究Ξ马新仿 张士诚 郎兆新(石油大学石油天然气工程学院・北京102249) 摘 要 储层岩石的孔隙空间具有良好的分形特征,孔隙结构的分形维数可以定量描述孔隙结构的复杂程度和非均质性。
应用分形几何的原理,对低渗透储层岩石的孔隙结构进行了研究,建立了毛管压力和孔隙大小概率密度分布的分形几何模型。
并根据毛管压力曲线资料计算了孔隙结构的分形维数和孔径大小概率密度分布。
计算结果表明,用该方法研究孔隙结构不仅简单易行,而且精度很高。
关键词 储层岩石 孔隙结构 分形维数 毛管压力中图分类号 TE13211+4 文献标识码 B 文章编号 1004-4051(2003)09-0046-03FRACTAL RESEARCH ON PORE STRUCTURE IN RESERV OIR R OCKMa Xinfang Zhang Shicheng Lang Zhaoxin(Institute of Petroleum and G as Engineering,University of Petroleum・Beijing102249) Abstract:There is fractal property in reservoir rocks,the fractal dimension can describe quantitatively the complexity and the heterogeneity of pore structure.According to the principle of the fractal geometry,the pore structure can be studied,and the fractal stochastic model of pore size distribution and capillary pressure can be set up.The fractal dimension of pore structure and size distribution are studied based on the capillary pressure data.The results show that this method is simple and more exact.K eyw ords:Reservoir rock,Pore structure,Fractal dimension,Capillary pressure 储层岩石的孔隙结构不仅对油气储量,而且对油气井的产能和最终采收率都有影响〔1〕。
岩石孔隙结构分析技术PPT课件
孔隙和喉道间的配置关系
白色部分：岩石颗粒
黑色部分：孔隙（粗：孔隙，细：喉道）
-3-
岩石孔隙结构分析技术
提纲
一、引言 二、孔隙结构的分析方法 三、孔隙结构的定量表征 四、孔隙结构参数的应用
-4-
孔隙结构分析方法
铸体薄片法
直接观测法
荧光显示剂注入法
孔
扫描电镜法
孔隙
隙
激光共聚焦
结构
结
聚焦离子束
可视 化
分
CT扫描成像
析
核磁共振成像
方 法
间接测定法
核磁共振波谱法 半渗透隔板法
孔隙 结构 特征
离心法
参数
化
压汞法
-8-
激光共聚焦
孔隙结构分析—数字岩心法
聚焦离子束 CT扫描成像 核磁共振成像
激光共聚焦
向岩石孔隙中灌注掺合萤光物质的环氧树脂，荧光被照相设备检测并 将光信号转换为电信号获取孔隙结构信息。在平面上对样品逐点或逐 线扫描，得到2D图像。在纵向上以一定的间距扫描出不同轴位置的2D 图像，通过三维重建技术，还原样品的三维空间状态。能提供亚微米 级的分辨率，可以识别微孔、微缝，观察孔隙内流体赋存状态。
-9-
激光共聚焦
孔隙结构分析—数字岩心法
聚焦离子束 CT扫描成像 核磁共振成像
电
子
离子束
束
成像平面
切片方向
52O倾角
黑色：干酪根 红色：干酪根孔隙 灰色：基质矿物
Barrnet页岩3D SEM体视图
(高：5 μm ，宽：5 μm ，深：2.5 μm)
孔隙分布柱状图
聚焦离子束
(氩离子研磨技术与SEM相结合)
孔隙结构特征 [自动保存的]
![孔隙结构特征 [自动保存的]](https://img.taocdn.com/s3/m/28dd432ef78a6529647d534e.png)
1 压汞法 1.1 原理
采用压汞法注入水银时，因为水银是非润湿相液体，欲进入孔隙系统，需要克服表面张力所产
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，所以在测量过程中求得与
小、喉道极细的特点。 强烈的压实作用使颗粒呈镶嵌式接触，不但 孔隙很小、喉道极细，而且呈弯片状。该类 喉道细小、弯曲、粗糙，容易形成堵塞。 多见于杂基支撑、基底式及孔隙式胶结类型 的砂岩。
喉道类型
4.弯片状喉道 5.管束状喉道
（a ）
（b）
（c）
按孔隙直径大 小分类 管形＜0.2um，裂缝＜0.1um。粘土、致密岩中的 一些孔隙属于此类型。因流体与周围介质分子之 间的巨大引力，在通常温压下流体在这种孔隙中 不能流动，增大温度和压力也只能引起流体呈分 子或分子团状态扩散。
3.微毛管孔隙
碎屑岩孔隙结构 对于碎屑岩，可将空隙分为两大类，即狭义的孔隙和裂缝。进一步分为四小类：粒间孔隙、粒内孔隙、 填隙物内孔隙和裂缝。按成因将其分为原生孔隙和次生孔隙两大类，然后按产状和几何形状进一步分类。 粒间孔隙：顾名思义，粒间孔隙就是碎屑颗粒之间的孔隙，这些孔隙可以是原生粒间孔隙、 粒间溶孔、铸模孔或超粒孔等，也可以是次生的溶蚀粒间孔。所谓的溶蚀是指地表水和地下水相结合， 对以碳酸盐为主的可溶性岩石产生化学溶解和侵蚀作用。这种溶孔，形态多种多样，有港湾状、伸长状 等。粒间溶孔往往是在原生粒间孔隙或其他孔隙的基础上发展起来的。 粒内孔隙:颗粒内部的孔隙包括原生粒内孔、矿物解理缝和粒内溶孔。原生粒内孔主要是岩屑内的粒间微 孔或喷出岩屑内的气孔。常沿解理缝发生溶解作用。 填隙物内孔隙:填隙物内孔隙包括杂基内微孔隙、胶结物内溶孔(图2.4)和晶间孔等。杂基内微孔隙通常 是在黏土杂基和碳酸盐泥中所存在的微孔隙。这种孔隙极为细小在所有的碎屑岩储集岩中都或多或少存 在这种微孔隙。这种孔除虽可形成百分之几十的孔隙度，但由于孔隙半径小，渗透率往往很低。胶结物 内溶孔为胶结物内发生溶解作用形成的溶孔。晶间孔为胶结物晶体之间的残留孔隙。 裂缝:裂缝包括沉积成因的层面缝以及成岩和构造作用等形成的裂缝。
岩石孔隙铸体薄片鉴定分析及其应用
样 品 的 选 取
样品大小和前期处理：样品需经抽涤洗油，不得含油； 样品大小和前期处理：样品需经抽涤洗油，不得含油；
样品尺寸Φ25mm×5mm（柱塞样） 25mm×25mm× 样品尺寸Φ25mm×5mm（柱塞样）或25mm×25mm×5mm Φ25mm mm 非柱塞样），送交的样品不少于两块。 ），送交的样品不少于两块 （非柱塞样），送交的样品不少于两块。
岩石孔隙铸体薄片鉴定 分析及其应用
介 绍 内 容 分析方法介绍 岩石孔隙铸体压铸
① 压铸工艺及流程 ② 选样要求
岩石孔隙铸体薄片鉴定
① 偏光显微镜下鉴定 ② 图象分析系统测定 ③ 有关孔隙结构主要参数的具体应用
分 析 方 法 介 绍
方法简述：岩石孔隙铸体薄片是研究岩石中真实孔 方法简述： 隙大小分布的一种方法， 隙大小分布的一种方法，主要用于研究 孔隙的含量、类型及分布。 孔隙的含量、类型及分布。
类 原 生 亚 类 粒间孔 剩余粒间孔 粒内孔 微孔 粒间溶孔 粒内溶孔 颗粒溶孔 填隙物内溶孔 超大孔 铸膜孔 晶间溶孔 贴粒溶孔 收缩孔 溶洞 层间缝 成岩缝 构造缝 溶蚀缝 空 间 大 小
孔 次 生
≤2
洞 缝
次 生 原 生 次 生
＞2 ——
岩石孔隙铸体薄片鉴定
原生孔隙：是指与沉积作用同时形成的孔隙。按其产状特征， 原生孔隙：是指与沉积作用同时形成的孔隙。按其产状特征， 分为四类。原生孔隙的发育程度与岩石组分、 分为四类。原生孔隙的发育程度与岩石组分、结构和压实程 度有关，随着埋藏加深，压实作用增强，原生孔隙明显下降。 度有关，随着埋藏加深，压实作用增强，原生孔隙明显下降。
氮气吸附法的致密砂岩孔隙结构分析
致密油气作为非常规油气的重要组成袁 已成 为全球石油石油勘探的重点领域 [1]遥 致密储层多 发育微纳米级孔隙袁 储层的微观孔隙结构是研究 非常规油气的重要内容遥 常规压汞与孔渗分析等 方法难以满足要求遥 近年来袁 许多新的实验方法 开始应用到致密砂岩储层研究中袁 如氮气吸附技 术尧 核磁共振尧 恒速压汞等 [2]袁 氮气吸附技术不 仅可以获取常规测试的参数而且可以获取孔喉的 几何类型与比表面积尧 孔径分布尧 孔隙体积等相 关信息 [3]遥
层微观孔隙结构的非均质性需要用多种方法联合 表征袁 本文用氮气吸附实验来表征 200nm 以内的 微观孔隙结构特征 [5]袁 分析不同的微观孔隙的吸 附要脱附曲线类型尧 比表面积尧 孔体积尧 孔径类 型来刻画致密砂岩储层的微观孔隙结构 遥 [1-13]
1 实验样品及分析方法
应用低温氮气吸附实验测定了来自于西峰地 区延长组长 8 致密砂岩的 5 块样品 渊 表 1冤 遥
China）
Abstract: The microscopic pore structure is a key factor in the study of hydrocarbon storage and migration in reservoirs.Select samples from the Chang 8 tight sandstone reservoir in the Xifeng area of the Ordos Basin.The pore structure parameters of the tight sandstone samples were obtained by nitrogen adsorption experiments.The correlation and influencing factors of various structural parameters and physical properties are discussed.The experimental results show that the microscopic pore structure belongs to H3 type according to the classification of IUPAC.The spe原 cific surface area is generally negatively correlated with porosity and has a strong negative corre原 lation with permeability.Microporous (<10nm) and mesoporous (10~50nm) contrast surface area and pore volume contributed 80% The correlation between pore volume and porosity and perme原 ability is generally positive.In summary, less macroporous development may be responsible for the weaker seepage capacity of tight sandstones.
岩石孔隙铸体薄片鉴定分析及其应用
加热加压聚合： MPa压力下 启动烘箱升温到（100± 压力下， 加热加压聚合：在6MPa压力下，启动烘箱升温到（100±2）
℃保持2小时，然后降温到（80±2）℃，保持5小时，再 保持2小时，然后降温到（80± 保持5小时， 升温至（100±2）℃恒温12小时。在加热加压聚合过程中 升温至（100± 恒温12小时。 12小时 压力不得高于8MPa，然后，关闭电源，让其自然冷却。 压力不得高于8MPa，然后，关闭电源，让其自然冷却。
岩石孔隙铸体薄片鉴定 分析及其应用
介 绍 内 容 分析方法介绍 岩石孔隙铸体压铸
① 压铸工艺及流程 ② 选样要求
岩石孔隙铸体薄片鉴定
① 偏光显微镜下鉴定 ② 图象分析系统测定 ③ 有关孔隙结构主要参数的具体应用
分 析 方 法 介 绍
方法简述：岩石孔隙铸体薄片是研究岩石中真实孔 方法简述： 隙大小分布的一种方法， 隙大小分布的一种方法，主要用于研究 孔隙的含量、类型及分布。 孔隙的含量、类型及分布。
1 单体溶液瓶 2 开关 3 真空干燥器 4 装样玻璃试管 5 干燥塔 6 缓冲瓶 7 真空泵 8 真空表
Байду номын сангаас
岩石孔隙铸体压铸
加压灌注：室温下加压6 MPa，进行试漏，稳定15分钟后， 15分钟后 加压灌注：室温下加压6～7MPa，进行试漏，稳定15分钟后，
压力波动不超过0.5MPa即可开始工作。 压力波动不超过0.5MPa即可开始工作。 0.5MPa即可开始工作
红色铸体
蓝色铸体
岩石孔隙铸体压铸
压铸工艺及流程
目前我们采用的压铸方法是有机玻璃单体铸体 压铸。 压铸。其原理是将配置好的染色甲基丙稀酸甲脂单 体溶液在一定的压差下注入岩石孔隙中， 体溶液在一定的压差下注入岩石孔隙中，并在一定 的压力和温度下聚合固化成染色有机玻璃。 的压力和温度下聚合固化成染色有机玻璃。
3 岩石中的孔隙与水分
4.3.4 持水 度
地下水位下降一个单位深度时，单位水 平面积岩石柱体中反抗重力而保持于岩 石空隙中的水量，称为持水度(Sr) 给水度、持水度与孔隙度的关系： Μ +Sr=n 包气带充分重力释水而又未受到蒸发、 蒸腾消耗时 的含水量称作残留含水量 (W0)数值上相当于最大的持水度。
岩石的透水性是指岩石允许水透过的能 力。 表征岩石透水性的定量指标是渗透系数。
自然界中并不存在完全等粒的松散岩石。 分选程度愈差，颗粒大小愈悬殊的松散 岩石，孔隙度便愈小。 细小颗粒充填于粗大颗粒之门的孔隙中， 自然会大大降低孔隙度(图2—1中3)。 当某种岩石由两种大小不等的颗粒组成， 且粗大颗粒之间的孔隙，完全为细小颗 粒所充填时，则此岩石的孔隙度等于由 粗粒和细粒单独组成时的岩石的孔隙度 的乘积。
细粒层次与粗粒层次交互成层时，在一
3.2.4 气态 水、 固态 水及 矿物 中的 水
定条件下，由于上下弯液面毛细力的作用， 在细土层中会保留与地下水面不相连接的 毛细水，这种毛细水称为悬挂毛细水(图 4—7)。 在包气带中颗粒接触点上还可以悬留孔 角毛细水(触点毛细水)，即使是粗大的卵 砾石， 颗粒接触处孔隙大小也总可以达到 毛细管的程度而形成弯液面，将水滞留在 孔角上（图4-8）。
Pz Pz P (u u)
4.1.1 孔隙
松散岩石是由大小不等的颗粒组成的。 颗粒或颗粒集合体之间的空隙，称为孔 隙。 岩石中孔隙体积的多少是影响其储容地 下水能力大小的重要因素。孔隙体积的 多少可用孔隙度表示。孔隙度是指某一 体积岩石(包括孔隙在内)中孔隙体积所 占的比例。若以n表示岩石的孔隙度，V 表示包括孔隙在内的岩石体积，Vn表示 岩石中孔隙的体积，则：
用核磁共振分析岩石孔隙结构特征
用核磁共振分析岩石孔隙结构特征王胜【摘要】岩石核磁共振t_2分布能够很好地反映岩石的孔隙特征,通过岩石压汞曲线与核磁共振t_2分布建立的转换关系无法统一转换系数值,在实际应用中产生较大误差.从岩石核磁共振弛豫机理入手,合理制作了标准物理模型,并通过图像及核磁共振分析建立了砂岩核磁共振t_2值与孔隙半径之间的数学模型,并确定了转换系数,取得了良好的应用效果,为核磁共振分析岩石孔隙特征提供了新方法.【期刊名称】《新疆石油地质》【年(卷),期】2009(030)006【总页数】3页(P768-770)【关键词】核磁共振;岩石孔隙结构;孔径分布【作者】王胜【作者单位】中国石化胜利油田有限责任公司地质科学研究院,山东,东营,257000【正文语种】中文【中图分类】TE112.23室内分析岩石孔隙结构特征的实验方法很多，有图像分析、电镜扫描和CT等[1]。
随着核磁共振在岩心分析中的广泛应用，通过岩心核磁共振t2分布谱描述其孔隙分布及孔隙结构特征参数成为岩心物性分析的新方法和手段。
文献［2］通过岩石孔渗比建立了压汞曲线与t2分布之间的转换关系；文献［3］通过压汞曲线与t2分布形态对比得到毛管压力与t2之间的转换系数；文献［4］进行了核磁共振与压汞法的孔隙结构一致性研究，建立了t2几何平均值孔隙结构特征参数之间的关系。
但这些转化系数受岩心个体和区域性差异的影响，具有一定的局限性[5]。
笔者结合前人的研究成果建立了一种新的核磁共振岩心孔隙特征分析方法，具有快速、无损和普遍性的特点。
核磁共振通常是通过对完全饱和盐水的岩心进行CPMG脉冲序列测试，得到自旋回波串的衰减信号，其信号是不同大小孔隙内盐水信号的叠加，经过傅立叶变换拟合得到核磁共振t2谱。
因此t2谱的分布反映了孔隙大小，大孔隙内的组分对应长t2值，小孔隙组分对应短t2值[6]。
如果能够找到孔隙半径与t2值之间的关系，将核磁共振t2谱转换为孔隙半径分布曲线，就可通过核磁共振资料对岩心孔隙结构进行评价。
储层岩石的孔隙结构和孔隙性
一般规律：
• 矿物吸附性强、粘土矿物含量↑→fff↓；
• •
矿风矿物化物易程表破度面碎高性→、f溶质z 蚀↓、→→敏易f感形z ↑成性；低影渗响透储储层层f；ff；
•矿云物母稳的定片性状、结构特→殊f矿z ↓物； 含量影响储层fz 。
• 黄铁矿、绿泥石等易嵌入孔隙中→ fz ↓
渗透率 ＞2000 500-2000 100-500 10-100 ＜10
＜1
储层评价 特高孔特高渗储层
高孔高渗储层 中孔中渗储层 低孔低渗储层 特低孔特低渗储层
储层岩石的孔隙结构和孔隙性
本节内容
储层岩石的孔隙结构 岩石孔隙度概念 影响孔隙度大小的因素 岩石孔隙度的测定 孔隙度与表征性体积单元 储层岩石的压缩性
第1章2节
（2）几个孔隙度概念
按孔隙性质（大小、储渗能力），可分为：
孔隙度
绝对孔隙度
fz
有效孔隙度
fe
流动孔隙度
fff
关系
公式
岩石中孔隙体积
fz
Va Vb
100%
fe
Ve Vb
100%
f ff
Vff Vb
100%
Va：孔隙总体积
Ve：有效孔隙体积 Vff：与流动的液体体积
相等的孔隙体积
储层岩石的孔隙结构和孔隙性
第1章2节
1. 储层岩石的孔隙类型及组合关系
（1）孔隙类型
按成因 砂岩储层孔隙可分为三类： • 粒间孔：碎屑颗粒间的原生孔隙； • 溶蚀孔：粒间溶孔、粒内溶孔。次生； • 裂缝：成岩改造或构造形变形成的缝隙。次生。
按形态 砂岩孔隙归结为两类： • 孔隙 • 裂缝
第五章 碎屑岩孔隙结构
主要出现在早成岩B期、中成岩A、B期。 Φ 可达30%，一般25%；往往为高产--中产储层。
细粒石英砂岩 粒间孔及粒间溶孔
塔里木盆地(C)
混合孔隙结构发育示意图
东河1井5807.7米
混合孔
岩 屑 砂 岩 粒 间 孔 及 粒 间 溶 孔
吐哈盆地 温1井J2s
高岭石
石英次生加大发育
长庆侏罗系
（三）次生孔隙
2.缩小的原生粒间孔隙
石英次生加大后残余粒间孔
（二）混合孔隙
混合孔隙是一种介于原生孔隙与次生孔隙之间的，由部分原生孔隙和部分次生 孔隙组成的孔隙。 直接溶解 原生孔隙 胶结物沉淀 →溶解 交代、胶结 →溶解 多数储层中孔隙都是混合成因的，它们可以具有次生孔隙的所有结构方式。但 混合孔隙中原生孔隙和次生孔隙的相对含量往往难于估计。
三、碎屑岩储层孔隙的成因类型
（一）原生孔隙
原生孔隙主要是粒间孔隙（粒间孔），在砂岩中最普遍。
在颗粒沉积不久，胶结物来不及沉淀，原生孔隙发育。
Φ可达30%，K可达几千X10-3μm2, 往往为高产层。
细 粒 长 石 砂 岩
粒间孔隙的镜下示意图
胜利渤1229米116井(Ng)
1.正常的原生粒间孔隙
指成岩机械压实作用后，在沉积碎屑颗 粒之间的孔隙空间。孔隙形态主要取决 于围绕孔隙的颗粒表面所构成的孔隙空 间的几何形态。他受砂岩成分、组构的 控制，实砂岩的粒度、分选、颗粒球度、 圆度、颗粒排列方位及杂基充填等因素 综合影响的结果。 其分布与沉积环境有关，在成岩早期的 砂岩中分布较多。 该类砂岩储集性能较好，孔隙度大 （>20%），渗透率高（>100*10-3μm2） 砂岩在以化学作用为主的成岩期，一些 自生矿物从孔隙溶液中晶出并沉淀在孔 隙壁上，如石英加大、长石加大等，使 原生孔隙缩小，形成缩小的原生粒间孔 隙。 在中成岩阶段比较发育。该类储层较差， 往往为中孔低渗储层。
石头孔隙率的测试方法
石头孔隙率的测试方法1.引言1.1 概述石头的孔隙率指的是石头内部空隙的占据比例，它是石头物理性质中的一个重要参数。
孔隙率的大小直接影响石头的质量、强度、渗透性和吸水性等性质，因此对于石头材料的研究和应用具有重要意义。
本文旨在探讨石头孔隙率的测试方法，通过对不同测试方法的介绍和分析，提供了一些探究石头孔隙率的有效途径。
文章将介绍孔隙率的定义和重要性，并详细介绍几种常用的测量方法，同时对这些方法的特点、适用范围和操作步骤进行讨论。
通过对不同孔隙率测试方法的比较和评估，本文的目标是帮助读者选择适合自己研究或应用领域的孔隙率测试方法，并指导读者在实际操作中避免一些常见的误区和问题。
在文章的结论部分，我们将对各种孔隙率测试方法进行总结，并对其在实际应用中的前景进行展望。
希望通过本文的研究，读者能够更全面地了解石头孔隙率测试的重要性和方法，为石头材料的研究和工程应用提供参考和指导。
1.2文章结构文章结构是指文章的组织框架和布局，它决定了文章的逻辑顺序和信息传达的方式。
在本文中，我们将按照以下结构来呈现关于石头孔隙率的测试方法的内容：1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 石头孔隙率的定义和重要性2.2 孔隙率的测量方法3. 结论3.1 总结石头孔隙率的测试方法3.2 对测试方法的应用前景进行展望通过以上结构，我们将全面讨论石头孔隙率的测试方法。
首先，在引言部分，我们将对文章的背景和意义进行概述，引入读者进入主题。
然后，我们将明确文章的结构，说明各个部分的内容安排。
最后，我们将明确研究的目的，让读者清楚知道我们写作的动机和目标。
在正文部分，我们将首先介绍石头孔隙率的定义及其在地质研究和工程应用中的重要性。
然后，我们将详细介绍目前常用的孔隙率测量方法，包括实验室测试和现场测试等不同方法，并对它们的优缺点进行评述。
通过这些内容，读者将了解到孔隙率的含义和测试方法的多样性。
最后，在结论部分，我们将对全文进行总结，简要回顾石头孔隙率的测试方法，并强调其重要性和实际应用前景。
储集层中岩石的孔隙性概述
1781 储层岩石孔隙和类型组成岩石的颗粒彼此之间没有被胶结物或固态物质填充的地方称为空隙，所有的岩石都有一定的空隙，只是岩石不同，其空隙大小发育程度和形状各异而已，空隙的分类是根据几何尺寸亦或现状，大体可以划分为孔隙（常指砂岩）、裂缝与空洞（常指碳酸盐岩）等，由于空隙的存在较普遍，所以常将空隙统称为孔隙[1]。
岩石中的孔隙作为石油在其中存储和流动的载体，所以孔隙形状、大小、连通状况及发育程度会直接影响石油的存储数量和运移能力。
目前石油行业标准针对孔隙进行分类，该标准的划分原则是：根据储集层的岩石类型划分为碎屑岩孔隙、非常规储集岩孔隙和碳酸盐岩孔隙类型。
1.1 碎屑岩孔隙类型粒间孔是指碎屑岩中的颗粒之间的孔隙，按照碎屑岩中填充杂质和胶结物的数量可进一步划分为原生、剩余和溶蚀粒间孔。
（1）原生粒间孔是指孔隙中存有微量填充物或者不存在填充物，孔隙的形态与分布均匀，大致能反应沉积时期的粒间孔隙的原始状态。
（2）剩余粒间孔只是由于碎屑颗粒被压实发生形变和粒间孔隙中存在填充物而使孔隙变小。
（3）溶蚀粒间孔是指岩石颗粒被溶蚀作用侵蚀而形成的。
其包括长条形溶蚀粒间孔、港湾形溶蚀粒间孔和大溶孔等。
粒内孔属于碎屑岩颗粒自身内部孔隙，这种孔隙类型比较少，大多属于不连通或者孤立的，所以对油气的聚集作用微弱。
填隙物内孔分布较普遍，在碎屑岩储层中都会存在，但是含量不同，这种内孔大都属于小孔隙，由于晶粒大小的不同，其所包括的孔隙又有相对的大小分别。
1.2 碳酸盐岩孔隙类型该孔隙类型常根据孔隙的成因或者结构特征等进行分类，主要分为孔隙和裂缝两大类。
（1）孔隙主要可以分为粒间孔、生物孔、晶间孔、溶孔和鸟眼孔等。
（2）裂缝根据成因可分为构造裂缝和非构造裂缝两种。
①构造裂缝是由于构造应力大于岩石的弹性限度，从而岩石发生裂变而形成的一种裂缝形式，该裂缝主要特点是边缘处平直，方向性较明显、延伸较远、易成组的出现。
由于构造运动而形成的错综复杂的裂缝相互交织，形成了碳酸盐岩储层的重要存储空间与油气的运移通道，该裂缝常发育在特定的岩层之中，裂缝的发育程度与岩石的岩性紧密相关，岩性脆就易形成裂缝，所以构造裂缝常在白云岩中最为发育，石灰岩次之，泥灰岩最差。
油层物理2-2 第二节 储层岩石的孔隙结构及孔隙性
四、岩石孔隙度
注意：流动孔隙度Φff与有效孔隙度Φe的区别
Φff不考虑无效孔隙，还排除了被孔隙所俘留的液体所占据的毛管孔
隙空间（包括部分有效孔隙和液膜占据的空间）
Φff随地层压力梯度及岩石、流体间物理-化学性质而变化， 是动态
参数，数值上是不确定的 Φe反映原始地质储量，Φff反映可采储量
6
1）按成因分类 （6）溶蚀孔隙：溶蚀孔隙是由岩石中的碳酸盐、 长石、硫酸盐或其他可溶性成分溶蚀后形成的。
类型
原生式 沉积 粒间孔
成因
沉积作用
储渗特征
大，多，储渗能力好
纹理和层理缝 溶蚀孔
沉积作用 溶解作用
压溶作用 地应力作用 岩石裂缝等 复合成因
小，少，储渗能力差 小，少，储集能力好
小，多，储集能力差 小，少，渗透能力好 小，少，储渗能力一般 小，少，储渗能力差
微毛管孔隙 有效孔隙 有效孔隙
只有相互连通的“超毛细管孔隙” 和“毛细管孔隙”才是有效的油气 储渗空间；“微毛细管孔隙”及 总孔隙 “死孔隙”是无效的孔隙空间
孤立孔隙
无效孔隙
孤立孔隙(死孔隙)
微毛管孔隙
12
二、岩石孔隙结构 岩石的孔隙结构包括孔隙的大小、形状、孔间连 通情况、孔隙类型、孔壁粗糙程度等全部孔隙特 征和它的构成方式。 岩石的孔隙结构直接影响到岩石的储集特性和渗 流特性，它是研究岩石的孔隙度和渗透率的基础。 岩石的孔隙结构由孔隙和喉道两部分组成。孔隙 主要起储存流体的作用，而喉道主要影响岩石的 渗透性。
7
次生式 沉积
晶体次生晶间孔 裂缝孔隙 颗粒破裂孔
混合 孔隙
杂基微孔隙等
云质不等粒岩屑砂岩，粒间孔与微缝
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孔隙结构分析—间接测定法
核磁共振波谱法 半渗透隔板法
离心法
压汞法
常规压汞
Ka=0.965mD
常规压汞毛管压力曲线
孔喉分布图
孔隙结构分析—间接测定法
核磁共振波谱法 半渗透隔板法
离心法
压汞法
常规压汞
Ka=0.0441mD
常规压汞毛管压力曲线（高压压汞仪）
孔隙结构分析—间接测定法
核磁共振波谱法 半渗透隔板法
离心法
压汞法
陶瓷低压半渗透隔板 突破压力小于1.5MPa
PcMax高压半渗透隔板 突 破压力10MPa
基本原理
对非湿相施加排驱压力，非湿相将克服岩心孔隙的毛管压力而进入孔 隙，将其中的湿相流体经半渗透隔板排出。非湿相把润湿相从孔隙中 驱替出来的压力就等于相应孔隙的毛管压力，根据驱替出的润湿相体 积可以计算孔隙内的湿相饱和度。逐步增加驱替压差，可建立毛管力 与饱和度关系曲线，获得孔隙大小及分布。
CT扫描成像
可视 化
分
核磁共振成像
析
聚焦离子束
方 法
间接测定法
核磁共振波谱法 半渗透隔板法
孔隙 结构 特征
离心法 压汞法
参数 化
厚度：0.03mm 直径：25mm
孔隙结构分析—直接观测法
铸体薄片法
向岩石孔隙中注入环氧树脂，与固化剂发生化学固化反应后，孔隙被坚 硬的反应物填充，形成岩石铸体，将岩石铸体研磨薄片。借助显微镜和 图像分析系统获得孔隙结构2D图像。直观反映2D截面上的孔隙的大小、 形状、连通性及孔喉配位数。将孔隙截面看做圆形，基于孔隙面积等效 原则，获得2D孔隙结构参数。
0.0632
35.58
0.0988
33.8
0.1423
33.36
0.1936
33.36
水驱油
毛管力 MPa
水饱和度 %
0.0018
40.02
0.0071
50.02
0.016
62.24
0.0284
71.12
0.064
76.67
0.1137
80.01
0.1777
81.12
0.2559
82.23
0.3483
孔隙结构分析—间接测定法
核磁共振波谱法 半渗透隔板法
离心法
压汞法
转速 rpm
500 1000 1500 2000 3000 4000 5000 6000 7000
油驱水
毛管力 水饱和度
MPa
%
0.001
96.67
0.004
60.01
0.0089
53.35
0.0158
44.46
0.0356
40.02
驱替压差，MPa
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0
0
20
40
60
80
100
含水饱和度，%
Pc 2 cos P
r
r 2 cos
P
优点：可在模拟储层温度、压力条件下进行，可测量全直径岩心 缺点：测试周期长，20-40天
孔隙结构分析—间接测定法
核磁共振波谱法 半渗透隔板法
最高工作温度：150oC 最高围压：69MPa 最高孔隙压力：65MPa 最大突破压力压力：1MPa 最小孔喉半径：0.05μm
孔隙结构分析—间接测定法
核磁共振波谱法 半渗透隔板法
离心法
压汞法
驱替压差，MPa 0.010 0.027 0.058 0.090 0.195 0.390 0.900
水饱和度，% 98.42 80.86 59.03 47.55 35.84 27.74 27.74
变外加压力，可以改变孔隙内的
湿相流体饱和度。
0
毛管压力曲线：毛管压力是湿
相饱和度函数。计算孔喉半径及 其控制的孔隙体积百分数。
P c f (s)
润湿相的饱和度
100
或非润湿相饱和度
Pc 2cos
r
孔隙结构分析—间接测定法
核磁共振波谱法 半渗透隔板法
离心法
压汞法
半渗透 隔板法
离心法
压汞法
120 100
80 60 40 20
0 0.01 0.1
1
10 100 1000 10000
T2，ms
测定的最小孔隙直径为2nm
信号幅度 频率，%
3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00
10
100 r,um
1000
r cT2 c0T2
基本原理
含H流体在孔隙中的横向弛豫时间T2与孔隙半径成正比。通过测定100% 饱水岩心的T2谱，即可获得不同半径孔隙的分布情况。
孔隙结构分析方法
铸体薄片法
直接观测法
荧光显示剂注入法
孔
扫描电镜法
孔隙
隙
激光共聚焦
结构
结
特征
构
数字岩心法
CT扫描成像
可视 化
分
核磁共振成像
析
聚焦离子束
方 法
间接测定法
核磁共振波谱法 半渗透隔板法
孔隙 结构 特征
离心法
参数
化
压汞法
孔隙结构分析—间接测定法
核磁共振波谱法 半渗透隔板法
离心法
压汞法
MARAN型核磁共振岩心分析仪
孔隙结构分析—间接测定法
核磁共振波谱法 半渗透隔板法
离心法
压汞法
常规压汞
岩心室
压力表
酒精
岩心
导管
汞
YG-Ⅱ型孔隙结构仪
最大进汞压力：50MPa 最小孔喉半径：0.015μm
动力源 体积计量管
常规压汞：从较低压力开始，逐渐增大进汞压力至最高注入压力
（进汞），再逐渐降低压力至最低压力（退汞），记录各个压力点及 对应的进汞体积
82.23
毛管压力,MPa
0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 0 -0.2 -0.3 -0.4
20
40
60
80
100
含水饱和度,%
pc
1.097109L(Re
L 2
)n2
r 2 cos
Pc
优点：测试周期短，4块/天 缺点：测试压力低(受离心机最大转速限制)，体积计量精度低（0.05ml）
岩石孔隙结构分析技术
开发试验室
岩石孔隙结构分析技术
提纲
一、引言 二、孔隙结构分析方法 三、孔隙结构的定量表征 四、孔隙结构参数的应用
引言
孔隙——岩石中未被固体物质所占据的空间，是储层流体的 储集空间和流动通道。
较大空间—孔隙，狭窄部分—喉道
孔隙和喉道的几何形状
孔 孔隙和喉道的大小 隙 结 孔隙和喉道的分布 构
离心法
压汞法
离心盘
旋转轴
实验流体：油/水 气/水
基本原理
离心机带动岩心旋转，由于驱替和被驱替流体的密度差，两相流体间产 生离心压力差，克服毛管压力，使其中一相流体排驱另一相流体。根据 驱替出的流体体积可以计算孔隙内的饱和度。逐步增加转速，可建立毛 管力与饱和度关系曲线，获得孔隙大小及分布。
孔隙结构分析—间接测定法
分
CT扫描成像
析
核磁共振成像
方 法
间接测定法
核磁共振波谱法 半渗透隔板法
孔隙 结构 特征
离心法 压汞法
参数 化
激光共聚焦
孔隙结构分析—数字岩心法
聚焦离子束 CT扫描成像 核磁共振成像
激光共聚焦
向岩石孔隙中灌注掺合萤光物质的环氧树脂，荧光被照相设备检测并 将光信号转换为电信号获取孔隙结构信息。在平面上对样品逐点或逐 线扫描，得到2D图像。在纵向上以一定的间距扫描出不同轴位置的2D 图像，通过三维重建技术，还原样品的三维空间状态。能提供亚微米 级的分辨率，可以识别微孔、微缝，观察孔隙内流体赋存状态。
原
始
灰
X射线束
度
检测器
图
物件在X射线束
X射线源
中旋转
三
ACTIS微焦点CT机
断 层 CT 图
维
像
建
模
CT扫描成像
依靠岩样内部的密度差别，根据X射线信号的衰减幅度区分岩石骨架和 孔隙，扫描直接获得岩石孔隙截面的2D图像，重构获得3D图像。分辨 率达到孔隙级（微米和亚微米范围），无损伤的3D成像技术，适用于 孔隙的二维截面及空间特征研究。
利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸的显微切割仪器，可以在亚微米
的级别上对样品进行切割、研磨(刻蚀),并进行2D纳米级扫描成像，重
构获得高分辨率3D图像,可定量获得直径4~80nm间孔隙的大小及分布。
样品在测试过程中被研磨掉,是一种破坏性的技术。
激光共聚焦
孔隙结构分析—数字岩心法
聚焦离子束 CT扫描成像 核磁共振成像
毛管压力与孔喉半径成 反比，毛管压力的变化可以
反映孔隙结构的变化。
孔隙结构分析—间接测定法
核磁共振波谱法 半渗透隔板法
离心法
压汞法
毛管压力法：非湿相驱替非湿
相时，毛管压力是阻力。外加压 毛
力等于或大于某一喉道的毛管压
管 压
力时，非湿相通过喉道进入孔隙 力
把湿相流体排出，外加压力与喉
道的毛管压力在数值上相等。改
孔隙和喉道的连通性
孔隙和喉道间的配置关系
白色部分：岩石颗粒 黑色部分：孔隙（粗：孔隙，细：喉道）
岩石孔隙结构分析技术
提纲
一、引言 二、孔隙结构的分析方法 三、孔隙结构的定量表征 四、孔隙结构参数的应用