第一章(4)岩石骨架性质

用途
计算粒度的特征参数(评价指标)； 定量地评价岩石粒度组成的均匀程度。
粒度评价指标
岩石的不均匀系数α： （ Heterogeneity coefficient ）
累计分布曲线上某两个质量百分数所对应的颗粒直径之比值。
＝d 60
•α值大于1；
d10
•α值越接近于1,则表明粒度组成 越均匀； •一般储层岩石的不均匀系数 在1～20之间； •不均匀系数小于2的岩石,可 视为均质岩石。
性质及其胶结方式都将影响到岩石的孔渗特性。
第一节 砂岩的骨架性质
第一节 砂岩的骨架性质
第一节 砂岩的骨架性质
第一节 砂岩的骨架性质
砂岩的骨架性质
一、砂岩的粒度组成
1、砂岩粒度组成的概念及测定方法 砂岩的粒度组成(Granulometric compsition) ：
指构成砂岩的各种大小不同的颗粒的相对含量, 以质量百分数表示。
S>4.5
分选差
二、岩石的比面:(Specific area )
岩石的比表面积：指单位体积岩石的总表面积,m2/m3。
或指单位体积岩石内所有孔隙的内表面积。
A 当所有岩石骨架颗粒间是点接触时 ,即为所有颗粒的总表面积。 S V
式中S—— A—— V—— 岩石的比面,m2/m3； 岩石颗粒的总表面积,m2； 岩石的体积,m3。 外表体积 “岩石体积” 骨架体积
筛析法
基本做法：
Screen analysis
将岩石洗油、烘干、称质量、解析、 过套筛、分筛称质量、计算。
套筛的筛孔
以毫米直接表示筛孔孔眼大小 以每英寸长度上的孔数表示
2 为或4 2
目或号
相邻的两级筛孔孔眼的级差
。
通过最小筛孔的筛子(最细一层筛子,400目或37μm孔径) 的颗粒采用沉降法进行分析。
一、砂岩的粒度组成
1、砂岩粒度组成的概念及测定方法
表 2.1.1(b) 筛孔换算表(英国标准)
筛号 (筛孔数 /in) 5 8 10 12 16 20 30 40 50 筛孔 尺寸 (mm) 2.54 1.57 1.20 1.06 0.79 0.64 0.42 0.32 0.25 筛孔数 /cm2 3.9 10 16 22 40 61 142 244 400 筛号 (筛孔数 /in) 60 70 80 90 100 120 150 200 筛孔 尺寸 (mm) 0.21 0.18 0.16 0.14 0.13 0.11 0.08 0.06 筛孔数 /cm2 567 772 977 1275 1479 2066 3906 6944
薄片法 较大直径的砂粒组成
测定方法
筛析法
沉降法
中小直径的砂粒组成
粒径小于40μm以下颗粒
一、砂岩的粒度组成
1、砂岩粒度组成的概念及测定方法
筛析法
基本做法：
Screen analysis
将岩石洗油、烘干、称质量、解析、 过套筛、分筛称质量、计算。
套筛的筛孔
以毫米直接表示筛孔孔眼大小
以每英寸长度上的孔数表示
孔隙体积
二、岩石的比面:(Specific area )
例：若岩石由等直径球形颗粒组成 (直 径为D)，颗粒正方形排列，求比面？
2.2
设：岩石模型边长为L,沿任一边
长排列n个球,模型中共有n3个球； 球直径为D； 单个球表面积为π D2； 所有球的表面积为n3π D2； 岩石的外表体积为n3D3。 以岩石外表体积为基数的比面表达式：
筛析法
Screen analysis
胶结物含量=
AB 100% A
各粒级的质量%分别为：
Wi gi 100 % A
A—岩样干重 B—去胶结物 后重
Wi- 第 i 级 筛 上 颗 粒 的质量。
Sedimentation analysis
沉降法
原理：在合适的介质中测定颗粒在
斯托克(C.J.Stokes)公式：
•基底胶结 •孔隙胶结 •接触胶结 •杂乱胶结
•复合名称定名 •胶结强度：排序 •对应的孔隙度排序
岩石的胶结物与胶结类型
2、砂岩的胶结类型
为或
2
目或号
4
相邻的两级筛孔孔眼的级差
。
2
一、砂岩的粒度组成
1、砂岩粒度组成的概念及测定方法
表 2.1.1(a) 筛子换算表(美国标准局标准)
筛号 (筛孔数 /in) 2.5 3 3.5 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 25 30 筛孔 尺寸 (mm) 8.00 6.72 5.66 4.76 4.00 3.36 2.83 2.38 200 1.68 1.41 1.19 1.00 0.84 0.71 0.59 筛孔数 /cm2 1 1.4 2.0 2.9 4.0 5.3 7.3 9 12.25 16 25 36 40 64 81 121 筛号 (筛孔数 /in) 35 40 45 50 60 70 80 100 120 140 170 200 230 270 325 400 筛孔 尺寸 (mm) 0.50 0.42 0.35 0.30 0.25 0.21 0.177 0.149 0.125 0.105 0.088 0.074 0.062 0.053 0.044 0.037 筛孔数 /cm2 169 225 324 445 576 841 1156 1600 2209 3136 4356 6241 8649 11236 15625 22100
ti G i G 3 G2 G1
0
di d3 d2 d1
外力场作用下的沉降速度,间 接确定颗粒的粒度组成。
h
…
t3 t2 t1
0
gd g v 1 18 l
2
v——直径为d的颗粒在密度为ρ的液体中的沉降速度,cm/s；
d—— 颗粒直径,cm；
μ —— 液体的运动粘度,cm2/s； g——重力加速度,980cm/s2。
⊙
◆砂岩的孔隙性质
⊙ ⊙
岩石的孔隙、孔隙结构与孔隙度
岩石的压缩系数及油藏的综合压缩系数 ⊙ 储层流体饱和度 ⊙ 储层岩石的渗透率 ⊙ 毛细管渗流模型
砂岩的骨架性质
岩石的骨架 砂粒 性质不同、形状各异、大小不等
胶结物
性质不同，分布各异
砂粒间未被胶结物或固体物质充填的空间
孔隙
砂粒的大小、形状、排列方式、胶结物的数量、
第二节 油藏岩石的物理性质
孔隙 为油气提供 储集空间 渗流通道 孔隙性 渗透性
岩石
裂缝
溶洞
碎屑岩的孔渗特性 决定于碎屑颗粒的大小及其组合或结合关系 碳酸盐岩的孔渗特性 决定于碳酸盐岩的结构组分及其组合或结合关系
第二节 油藏岩石的物理性质
◆砂岩的骨架性质
砂岩的粒度组成 ⊙ 岩石的比面 ⊙ 岩石的胶结物质与胶结类型
ρ g—— 颗粒密度,g/cm3； ρ l—— 液体的密度,g/cm3；
适用 条件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
颗粒直径为10～50μm； 颗粒的质量浓度不应超过1%。
2、粒度组成的表示方法及评价方法
各粒级的平均直径 di ：
1 1 1 1 2 d d di i 1 i
di —— i级颗粒的平均直径,mm；
★硫酸盐胶结物
石膏和硬石膏 (高温脱水)
硬石膏 CaSO4
石膏 CaSO4•nH2O
影响束缚水饱和度的测定值
★硅质胶结物
硅酸盐
(胶结最结实)
●
岩石的胶结物与胶结类型 胶结类型：
岩石的胶结类型主要受胶结物含量、分布及颗粒与胶结物 的结合方式的控制。
定义：胶结物在岩石中的分布状况与碎屑颗粒的接触关系。
500～950
950～2300 >2300
比面越大,说明其骨架的分散程度越大,构成骨架的颗粒越细。 ②泥质含量 ③颗粒形状 泥质含量越多,岩石比面越大。 颗粒越不规则,岩石比面越大。
岩石比面的大小影响化学方法采油的药剂消耗
岩石的胶结物与胶结类型 1、 岩石的胶结物
除构成岩石骨架的碎屑颗粒以外的化学沉淀物质，它对 岩石颗粒起胶结作用。
★泥质胶结物
粘土矿物 (遇水膨胀、分散或絮凝)
蒙脱石>含膨胀层的混合层粘土>伊利石>高岭石
钠蒙脱石
对储 层的 潜在 影响
600％～1000％ 减小孔隙的有效渗流半径 充填粒间孔隙，随流体运移
伊利石 高岭石
绿泥石
二次沉淀
二、岩石的胶结物与胶结类型 ● 岩石的胶结物
a 颗粒间充填蒙脱石×400
b 孔内充填高岭石 ×500
di—— i级颗粒直径的上限,mm； di+1—— i级颗粒直径的下限,mm。
尖峰越高， 曲线越陡， 2. 粒度组成的表示方法及评价方法 粒度组成越 粒度组成越 均匀 表示方法： 数字 准确 图形 均匀 直观、明了
表 2.1.2 S 油田某井 S 下 2 地层岩石粒度分析数据
编 号 28 34 36 编 号 28 34 36 井段(m) 2320～2329 2320～2329 2320～2329 井段(m) 2320～2329 2320～2329 2320～2329 距顶 m 3.80 5.76 7.68 距顶 m 3.80 5.76 7.68 0.125 4.50 11.70 3.40 0.105 5.00 11.10 7.70 颗粒直径(mm)/累计质量百分数(%) 0.088 3.80 8.10 17.30 0.074 4.50 6.90 12.10 0.063 2.20 5.90 10.90 0.053 3.90 5.20 10.20 0.01 8.00 12.00 28.00 <0.01 0.20 15.00 10.00 0.59 0.3 0.5 2.50 0.42 4.20 颗粒直径(mm)/质量百分数(%) 0.35 8.60 0.3 8.30 0.3 0.25 15.50 3.60 0.21 10.60 5.80 0.177 10.50 5.80 0.149 6.50 8.50 0.40
★灰质胶结物
碳酸盐类矿物 (遇酸反应)
白云石（CaMg(CO3)2） 与酸反应生成沉淀
酸敏矿物 方解石（CaCO ） 3 菱铁矿（FeCO3）
FeCO3 2HCl FeCl2 H2O CO2 2FeCl2 3H2O 3O 2Fe(OH )3 2Cl2
富 3FeO Al2O3 2SiO2 3H 2O 6HCl 铁 3FeCl2 2 Al(OH )3 2SiO2 3H 2O 绿 泥 2 FeCl 3 H O 3 O 2 Fe ( OH ) 2 Cl 2 2 3 2 石
第二节 油藏岩石的物理性质
沉积岩 岩石 岩浆岩 如碎屑岩、碳酸盐岩等 如花岗岩、玄武岩等
变质岩
如大理岩、片麻岩等
碎屑岩储集层
沉积岩层
(世界99%以上)
我国大部分油田 波斯湾盆地 华北古潜山油田
碳酸盐岩储集层
灰色泥岩隔层 （渤108井 Ng3 10－4/14）
冲刷面之上的泥砾、正递变层理 （渤21-4-检15井 7－19/29）
三个不同基数的比面的关系：
SV S 1 Sb
结论：颗粒越小，比面越大
＝1－

6
二、岩石的比面:(Specific area )
岩石比面的影响因素
①颗粒直径
普通砂岩 细砂岩 泥砂岩
颗粒直径变小,比面值变大。
主要粒级分布(mm) 砂岩的比面(cm2/cm3)
1～0.25
0.25～0.1 0.1～0.01
*分选系数
具体作法： 以累计质量25%,50%和75%三个特征点,
将累计分布曲线划分为四段。
特拉斯克(P.D.Trask)公式：
S——
分选系数；
S d 75 d 25
d75—— 累计分布曲线上,累计质量为75%处对应的粒级直径；
d25——累计分布曲线上,累计质量为25%处对应的粒级直径。
特拉斯克(Trask)规定： S=1～2.5 分选好 S=2.5～4.5 分选中等
A n D SV 3 3 V nD D
3 2
二、岩石的比面:(Specific area )
以岩石骨架体积为基数的比面表达式：
A n3D 2 6 Sb V 1 n 3 D 3 D 6
以岩石孔隙体积为基数的比面表达式：
A n3D 2 S V n3 D 3－ 1 n3 D 3 D 1－ D 6 6
c 伊利石充填粒间×550
d 伊利石呈搭桥状 ×1220
七区馆上段储层粘土分布类型
初含水阶段 2-2-G18井
片状结晶集合体
中含水阶段 2-J3-14井
零乱片状、蠕虫状
高含水阶段 2-2-J1502井
零乱片状集合体
特高含水阶段 2-2-J1803井
零乱片状、部分集合体
83层不同含水阶段高岭石结晶形态图像