岩石物理-岩性

白云岩类
岩石分类
石灰岩—白云岩 石灰岩 白云质石灰岩 灰质白云岩 白云岩
石灰岩 （白云岩）—粘土岩 石灰岩（白云岩） 泥质灰（白云岩） 灰质（白云质）粘土岩 粘土岩
石灰岩 — 砂 岩 （白云岩） （粉砂岩） 石灰岩（白云岩） 砂质灰岩（白云岩） 灰质（白云岩）砂岩 砂岩
成岩旋回
岩浆
熔化 冷却、固 化 （结晶） 高温、高压
岩石特点
岩石与一般材料不同点：
1、高温高压环境
2、多孔介质
3、长期作用。弹性（脆 性）—非弹性（韧性 、塑 性）—黏性，出现了地层变形 弯曲、 褶皱、断裂。
岩石物理学的研究方法
1、实验岩石物理 2、岩石物理学研究涉及多个学科：地质学、 地球物理学、油储地球物理、地球化学；涉 及基础学科：力学、声学、流体力学和电磁 学。因此不同岩石物理性质要用不同物理方 法和手段进行研究。
测井资料确定岩性和孔隙度
井壁中子与声波测井交会图版(淡水)
105 100 95 90 85
声波时差(us/ft)
天然气校正 的大致方向 孔隙度
Vm a φ
A
80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 -5 0
182 168 156 143 143 143 164 171 220 620 608 750~985 442
55..5 51.2 47.5 43.5 43.5 43.5 50.0 52.0 67.0 189.0 185.0 238 134.7
2.65 2.65 2.71 2.87 2.87 2.87 2.98 2.35 2.03 1.00 1.10
提 纲
1. 矿物、岩石岩性 2. 测井资料确定岩性和孔隙度 3. 岩石弹性岩石强度
岩石组成元素
地壳、地幔和地核中各元素的重量百分比 （引自 Correns,C.W.,1968）
元素 O Si Al Fe Ca K Na Mg Ti P Ni Co S 总计 地壳 47.25 30.54 7.83 3.54 2.87 2.82 2.45 1.39 0.47 0.08 0.0044 0.0012 0.031 99.3466 99.65 地幔 43.7 22.5 1.6 9.88 1.67 0.11 0.84 18.8 0.08 0.14 7.36 0.40 5.94 100 86.3 地核
岩石物理
章成广
长江大学 地球物理与石油资源学院
岩石物理学重要性与意义
地球由岩石圈、水圈和大气层组成。而岩石是 构成地球最基本的物质，因此研究地球上的诸 多现象和过程（如地球的能源、资源、环境和 灾害等问题-人类生存的基础问题）都离不开对 岩石物理性质的清楚认识和深刻理解。它们包 括岩石力学、声学特性、电性、磁性和放射性 等，是地球物理勘探的物理基础，主要在资源 勘探、重大水利水电工程、地震预报等领域上 应用。 地质工程—地球探测与信息技术、地质勘查 地球物理学-固体地球物理学、应用地球物理学、 大地测量学和空间地球物理。
砂岩(石英、长石、钾长石、岩屑等)：颗粒、胶结物、充填物、孔隙—主要储集层 胶结物：泥质、钙质、铁质、硅质，颗粒：砾岩—粉砂-泥岩，孔隙度：5—30% 粘土岩（高岭石、蒙脱石、水百云母-伊利石等）：致密、粒度细、厚度大、延伸远 1.最重要的生油岩之一,2.对有机物向石油转化起着重要作用,3.良好盖层 碳酸盐岩（方解石、白云石）：颗粒、灰泥、胶结物、晶粒、生物格架。生物碎屑灰岩 中化石丰富，有机物富集，生物碎屑格架孔隙发育，可作为良好的生、储油层。碳
岩石物理学在油储地球物理中应用
参考文献
1. 岩石物理学，陈禺页，北京大学出版社 2. 双相介质中波的传播，Amos Nur 等，石 油工业出版社 3. 定量测井声学，唐晓明等，石油工业出 版社
4. 毛管理论在测井解释中的应用，原海 涵，石油工业出版社
岩石物理基本实验结果、基础理论
岩石物理特性—测井资料应用
石 英 砂 岩 长 石 砂 岩 岩 屑 砂 岩
碳酸盐岩成分分类
碳酸盐岩成分分类表
石灰岩类 岩石类型 石灰岩 含云质石灰岩 云质石灰岩 灰质白云岩 含灰质白云 白云岩 方解石% 100~90 90~75 75~50 50~25 25~10 10~0 白云石% 0~10 10~25 25~50 50~75 75~90 90~100
十进制 粒级划分 颗粒直径（毫米） 巨 砾 >1000 粗 砾 1000~100 砾岩 100~10 中 砾 10~1 细 砾 粗 砂 1~0.5 砂岩 中 砂
0.5~0.25 0.25~0.1
细 砂 粗粉砂 粉砂岩 细粉砂 粘土
0.1~0.05
0.05~0.01 <0.01
2 级的几何级数 粒级划分 颗粒直径（毫米） 巨砾 >256 中砾 256~64 砾岩 64~4 砾石 4~2 卵石 很粗砂 2~1 1~0.5 粗 砂 0.5~0.25 砂岩 中 砂 细 砂 0.25~0.125 很细砂 0.125~0.0625 粗粉砂 0.0625~0.0312 中粉砂 0.0312~0.0156 粉砂岩 细粉砂 0.0156~0.0078 极细 很粉砂 0.0078~0.0039 粘土 <0.0039
测井资料确定岩性和孔隙度
几种常见岩石骨架参数及孔隙流体参数表
骨架时差
ρma
克/厘米
3
φma
SNP （小数）
φma
CNL （小数）
物
性
微妙/米
微妙/英尺
砂 岩（1）φ>10% <10% 砂 岩（2）φ>10% 石 灰 岩 白云岩（1）φ>5.5~30% 白云岩（2）φ>1.5~5.5%, φ>10% 白云岩（3）φ>0~1.5% 硬 石 膏 石 膏 岩 盐 淡 水 盐 水 石 油 甲 烷
பைடு நூலகம்
岩浆岩、变质岩一般均致密、坚硬（除玄武岩外），没有储集空间，在高温高 压下形成，不具备生油条件
岩石分类
沉积岩：是成层堆积的松散沉积物固结而成的岩石，是母岩破坏后（碎屑物质、溶解物
及不溶残余物）经物理、化学作用，在低凹部位沉积，经压实、胶结再次硬化形成 的具有层状构造特征岩石 特点分类：碎屑岩（砂岩13.2%),化学岩及生物化学岩(石灰岩7.7%),粘土岩(77.2%)
1 0.5 1 5 ~30 7 ~25 2 ~20 0.5 ~2 1 ~2 0.5 ~5
200 ~300 230 ~270 150 ~200 35 ~100 35 ~70 15 ~140 70 ~200 100 ~270 100 ~200
4 ~7
沉积岩
1 ~2
变质岩
4 ~7
提
1. 矿物、岩石岩性
纲
矿物、岩石特点
矿物：单质或化合物的化学成分、内部结构和构造是有一定规律
特点:均匀固体、一定的化学成分、特定结构晶体
例：硅酸盐类：长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、高岭石 碳酸盐类：方解石、白云石 氧化物：石英、磁铁矿、赤铁矿 硫酸盐类：重晶石、石膏 硫化物：黄铁矿
岩石：在各种地质条件作用下，由一种或多种矿物有规律地组成的集合体 特点：化学成分、内部结构和物理性质复杂而不固定，但具有特定的比重、 孔隙度、抗压强度等许多物理性质 岩石特性与组成矿物性质比例有关，也与矿物在岩石中几何形状、分布状况、
-0.035 -0.035 0.00 0.035 0.02 0.005 -0.005 0.49 0.04 1.00 1.00
-0.05 -0.05 0.00 0.085 0.065 0.04 –0.02 -0.01 1.00 1.00
测井资料确定岩性和孔隙度
井壁中子与密度测井交会图版(淡水)
1.9
Vm a
2 2.1 2.2
孔隙度
岩盐
天然气校正 的大致方向
φ
岩石体积密度(g/cm3)
2.3 2.4 2.5
砂 岩
A P B
N Nf (1 ) Nma b f (1 ) ma
2.6 2.7 2.8 2.9
硬石膏 石灰岩
白云岩
3 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 SNP中子视石灰岩孔隙度(%)
2. 测井资料确定岩性和孔隙度 3. 岩石弹性岩石强度
测井资料确定岩性和孔隙度
各种岩性测井特征
曲线 特征 岩性 泥岩 煤 砂岩 生物灰岩 石灰岩 白云岩 硬石膏 石膏 盐岩 大于 300 350~450 250~380 200~300 165~250 155~250 约 164 约 171 约 220 2.2~2.65 1.3~1.5 2.1~2.5 比砂岩略高 2.4~2.7 2.5~2.85 约 3.0 约 2.3 约 2.1 高值 >40~70 中等 较低 低值 低值 约为 0 约 50 接近 0 低值 低值 中等 较低 高值 高值 高值 低值 高值 高值 低值 低值 比砂岩还低 比砂岩还低 比砂岩还低 最低 最低 最低 (钾盐最高) 基值 异常不明显 明显负异常 明显负异常 大片负异常 大片负异常 基值 基值 基值 极低 中等 明显正异常 较高明显 正异常 高值 锯齿正负异常 高值 锯齿正负异常 低平值 低值 高值 (无烟煤最低) 低到中等 较高 高值 高值 高值 高值 高值 大于钻头 接近钻头 略小于 钻头 略小于 钻头 小于或 等于钻头 接近钻头 接近钻头 接近钻头 大于钻头 测井 方法 声波时差 (μs/m) 体积密度 (g/cm3) 中子孔隙度 (%) 中子伽玛 自然伽玛 (API) 自然电位 (mV) 微电极 (Ω.m) 电阻率 (Ω.m) 井径 (cm)
酸盐岩在地壳中易产生裂缝，使储集性变好，白云岩—灰岩—泥灰岩裂缝发育程度
依次减弱。
不等粒砂岩，5×10
中砂质粗粒岩屑 长石砂岩（接触式胶结）
细粒岩屑石英砂岩（薄 膜-孔隙式胶结）
粒间扩大孔，5×10
粒间孔全貌，孔隙中无充填物
粒间孔隙被高岭石堵塞
颗粒表面生长次生石英
长石颗粒微溶蚀
碎屑颗粒粒度分级
胶结情况以及矿物颗粒间孔隙度及孔隙流体有关，与进行测量尺度有关
岩石分类
• 矿物种类、矿物比例、空间分布、颗粒大小和孔隙度大小等分类
成岩过程分类：火成过程、沉积过程、变质过程 ------ 火成岩（岩浆岩）、 沉积岩、变质石
火成岩：指岩浆在地下或喷出地表冷凝后形成的岩浆岩，是组成岩石地壳主要 岩石（侵入岩、喷出岩，细粒火成岩、粗粒火成岩） 有：酸性（SiO2 35—78%）,基性组分（铁镁钙）,碱性组分（钠钾）
变质岩
高温、高压 （变质）
火成岩
风化、搬运和沉积 风化、搬运 沉积
沉积岩
风化、搬运 沉积 胶结、压实 （岩石化）
沉积物
岩石物理性质
岩石物理性质主要决定因素：
1、岩石的组成、包括组成岩石的矿物成分，岩石 内部的孔隙度，岩石的饱和状态和孔隙流体性质等。 2、岩石内部结构、包括矿物颗粒大小、形状及胶 结情况，岩石内部的裂隙和其它不连续界面等。
按SiO2含量：酸性（>65%)—花岗岩、流纹岩 中性（52—65%）—闪长石、安山岩
基性（<52%)—辉长石、玄武岩
岩石分类
变质岩：已形成的岩浆岩和沉积岩，由于地壳运动或岩浆侵入使岩石以固体状 态发生成分、结构和构造的改变形成新岩石 有：接触变质作用，区域变质作用及动力变质作用 例：片麻岩—石英、长石及不同数量黑云母及角闪石 石英岩—高温高压下石英砂岩重结晶 大理石—石灰岩重结晶
3、岩石所处的热力学环境，包括温度、压力和地 应力场等。
岩石的某些物理性质
密度
（g/cm3）
岩石类型 花岗岩 闪长石 玄武岩 砂 岩 页 岩 石灰岩 大理石 石英岩 板 岩
孔隙度
（%）
抗压强度
（Mpa）
抗拉强度
（Mpa）
火成岩
2.6 ~2.7 2.7 ~2.9 2.7 ~2.8 2.1 ~2.5 1.9 ~2.4 2.2 ~2.7 2.5 ~2.8 2.5 ~2.6 2.6 ~2.7
砂岩成分分类
砂岩成分分类表
大类名称 编 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 小类名称 石英砂岩 长石质石英砂岩 岩屑质石英砂岩 长石岩屑质石英砂岩 长石砂岩 岩屑质长石砂岩 岩屑砂岩 长石岩屑砂岩 混杂砂岩 主要碎屑颗粒成分含量% 石英 80~100 65~90 65~90 50~80 0~75 0~65 0~75 0~65 0~50 长石 0~10 10~25 0~10 10~25 25~100 25~100 0~10 10~25 25~75 岩屑 0~10 0~10 10~25 10~25 0~10 10~25 25~100 25~100 25~75