油层物理2-2 第二节 储层岩石的孔隙结构及孔隙性

歪度Skpskewness：指岩石孔喉偏大孔径为主或
是偏小孔径为主的分布状况，又称偏态。
84 16 2 50 95 5 2 50 S kp 2( 84 16 ) 2( 95 5 )
Skp＝0时，表孔喉大小分布曲线对称，岩样中大孔、小孔数量 相当； Skp >0时，称为粗歪度，表岩样中大孔喉数量多于小孔喉数量； Skp <0时，为细歪度，表岩样中小孔数量多余大孔数量；
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2）按孔隙大小的分类
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一、 储层岩石的孔隙类型
按连通状况分 连通孔隙 pore 孤立孔隙——死孔隙 disconnected pore 按储渗性能分 有效孔隙： 参与渗流的连通孔隙 无效孔隙： 不参与渗流的孔隙 按生成时间的分类 分为原生孔隙和次生孔隙。 原生孔隙是与沉积过程同时形 成的孔隙，如粒间孔隙； 次生孔隙是沉积作用后由于各 种原因形成的孔隙．如地下水 作用形成的溶孔、溶洞，或在 构造应力下破裂形成的裂隙
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一、 储层岩石的孔隙类型
空隙按几何尺寸或现状可分为孔隙 ( 一般指砂岩 ) 、空洞 (一般指碳酸盐岩)和裂缝。由于孔隙是最普遍的形式，所 以常笼统地将空隙统称为孔隙。 岩石孔隙的大小、形状、连通状况和发育程度直接影响油 气的储量和生产能力。 孔隙结构——是指岩石孔隙的大小、形状、孔间连通情况、 孔隙的类型、孔壁粗糙程度等全部孔隙特征和它的构成分 式。 储层中孔隙(空隙)的形状、大小、发育程度、形成过程非 常复杂，差异甚大，从各种角度出发进行分类和描述。
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六、影响岩石孔隙度大小的因素
岩石矿物成分(颗粒性质)
矿物的表面性质：吸附性、润湿性等
矿物的稳定性：抗风化、溶蚀能力等 内因 矿物的敏感性：水敏性
特殊矿物成分：Φ的微观结构
影 响 因 素
外因 (埋深)
粒度分布及排列等(组成、结构)
温度
压力
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1、岩石的矿物成分
一般情况下，石英、长石是砂岩最主要的两种矿物成分：
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一、 储层岩石的孔隙类型 2.孔隙类型
按成因分类，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：次生孔隙。粒间溶孔、粒内溶孔。 微孔隙：混合孔隙。杂基内微孔隙，岩屑内粒间微孔。 裂缝：成岩改造或构造形变形成的缝隙。次生孔隙。
粒间孔
裂缝
溶蚀孔
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1）按成因分类
• 长石的硬度较石英小，经过长距离搬运后，长石的磨圆度一般没 有石英好，长石颗粒会形成镶嵌式的孔隙结构→在一定程度上会 使岩石的绝对孔隙度减小。
第二节 储层岩石的孔隙性
孔隙类型、孔隙结构是决定储层性能的根本因素和影响油 气井产能的重要因素。 孔隙性是决定油气藏规模和开采价值的重要储层特性。
本节重点 孔隙度、岩石压缩系数和地层综合弹 性压缩系数的定义，孔隙度的影响因 素分析； 孔隙度的测定原理和测定方法。 本节难点： 孔隙度的测定原理 地层综合弹性压缩系数计算公式推导
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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
（1）粒间孔隙
岩石为颗粒支撑或杂基支撑，含少量胶结物，由颗粒围成的孔隙称 为粒间孔。是砂岩中最主要、最普遍的孔隙。 砂粒的粒度、分选性、圆球度、接触方位、填充方式和压实程度决 定粒间孔隙的大小和形态。
以粒间孔为主的砂岩储层，其孔隙大、 喉道粗、连通性好，一般具有较大的 孔隙度(大于20％)和渗透率(大于 100×10-3)。典型的粒间孔隙的镜下 形态如图所示。
Va a 100% Vb
Ve e 100% Vb
③岩石的流动孔隙度Φff(flow porosity)
流体能在其内流动的孔隙体积与岩石的外表体积之比
ff
V ff Vb
100%
排除了死孔隙和那些为毛管力所束缚的液体 所占的体积，还排除了岩石表面液膜的体积
a e ff
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1）按成因分类
（2）杂基内微孔隙：杂基内微孔隙主要指杂基沉积物在 风化时收缩形成的孔隙及粘土矿物重结晶的晶间孔隙。 总量很多，但渗透能力极差。 （3）晶体次生晶间孔隙 ：主要由石英结晶次生加大充填 原生孔隙后的残留孔隙。 （4）纹理及层理缝：在具有层理和纹理构造的砂岩中， 由于不同砂层的岩性或颗粒排列方位的差异，沿纹理或层 理常有微缝隙。 （5）裂缝孔隙：地应力作用形成微 裂缝。裂缝宽度一般平行于最小地应 力方向。砂岩储层中裂缝宽度一般为 零点几微米到几微米几十微米。
实际工业评价中，一般采用有效孔隙度，习惯上称有效孔隙度为孔隙度
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五、储层孔隙度分级
储层孔隙度分布范围 储层孔隙度范围：5～30%； 砂岩一般：10-25%；碳酸盐岩：＜5%
储层类型 一级 二级 三级 四级 五级 非储层 孔隙度 ＞30% 25-30% 15-25% 10-15% 5-10% ＜5% 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
• 孔隙大小和分布 • 结构参数
孔隙分布特点： 高度分散、高度非均质 用统计学方法研究其分布特征。 表示： 孔隙大小分布曲线 孔隙大小累积分布曲线
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三、孔隙大小及分选性
峰越尖锐，孔隙大小越均匀
曲线越陡，孔隙大小越均匀
孔隙分布曲线用于定性表征岩石孔隙大小分布特征
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三、孔隙大小及分选性 孔隙的分选性评价
实际岩石孔隙的Skp一般在+1—— -1之间变化
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三、孔隙大小及分选性 孔隙的分选性评价
峰态Kp kurtosis：表孔喉分布曲线峰的陡峭程
度，反映岩石中主要孔喉大小分布的集中程度， 又称尖度。
95 5 Kp 2.44(75 25 )
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三、孔隙大小及分选性
评价标准：
孔隙是储集空间，无论在储量计算中还是在储层评价中， 岩石孔隙度是衡量储层孔隙发育程度、评价储层储渗性能 的重要宏观参数，所以必须搞清楚孔隙度的概念。 1.孔隙度的基本概念（porosity） 孔隙度是指岩石中孔隙体积Vp （岩石中未被固体物质 充填的空间体积）与岩石总体积Vb（外表体积）的比 值。用希腊字母Φ表示
分选系数Sp：用来描述孔喉大小分布均匀程度
的参数，又称孔喉均匀度。
Sp
84 16
4

95 5
6.6
式中：i =-log2 d i
d ——孔喉直径
的下标数字——累积分布曲线上对应的百分数
分选系数SP越大， 表明孔喉的均匀程度越差，分选越不好。
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三、孔隙大小及分选性 孔隙的分选性评价
Vp V孔隙 Vs 100% 100% (1 ) 100% V岩石 Vb Vb
Vb
岩石总体积Vb
= Vs
骨架体积Vs
+ Vp
孔隙体积V
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不同的孔隙度概念
①岩石的绝对孔隙度Φa (absolute porosity)
岩石的总孔隙体积Va与岩石的外表体积Vb之比
②岩石的有效孔隙度Φe(effective porosity) 岩石中的有效孔隙体积Ve与岩石的外表体积Vb之比
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Байду номын сангаас本节内容
储层岩石的孔隙结构
岩石孔隙度的概念 岩石孔隙度的测定方法
影响孔隙度大小的因素
储层岩石的压缩性
一、 储层岩石的孔隙类型 岩石颗粒间未被胶结物质充满或未被其他固体物 质占据的空间统称为空隙。 地球上没有空隙的岩石是不存在的，只是不同岩 石的孔隙大小、形状和发育程度不同而已。 砂岩和碳酸盐岩存在不同类型的空隙，碳酸盐岩 中的空隙是受地下水溶蚀后能形成的。 各种岩石在地应力、构造应力及地质作用后产生 裂缝(微裂缝)形成另一类形式的空隙。
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二、岩石孔隙结构
(1)孔径： 孔隙直径 (2)孔喉比： throat to pore ratio 孔隙直径与喉道直径的比值。 γ=孔隙直径/喉道直径=Dp/Dt 一般认为孔喉比越大对采油越不利。因这个比值越大，卡断越易 发生，卡断是形成残余油的一种原因 。 (3)孔隙配位数： coordination number 是指每个孔道所连通的喉道数。一般砂岩配位数介于2～1 5之间。
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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
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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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含云质泥岩，顺层构造缝与垂直构造缝相交
云质泥岩，溶蚀缝，
含云砾质不等粒岩屑砂岩，砾内微缝
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2）按孔隙大小的分类
1)超毛细管孔隙 指孔隙直径大于0.5mm或裂缝宽度大于0.25mm的孔隙。岩石中的 大裂缝、溶洞及未胶结或胶结疏松的砂层孔隙多属于此类。在此 类孔隙中，流体在重力用下可自由流动。 2)毛细管孔隙 指孔隙直径介于0.5～0.0002mm之间，或裂缝宽度介于0.25～ 0.0001 rnm之间的孔隙。砂岩的孔隙大多属此类。在此类孔隙中， 孔隙壁面固体分子对流体分子的作用力较大，如果存在两相流体， 则存在毛细管力，液体不能自由流动。但在一定压差作用下，液 体在毛细管内右以流动。 3)微毛细营孔隙 指孔隙直径小于0.0002mm、裂缝宽度小于0.0001mm的孔隙。粘 土、页岩中的孔隙一属于此类型。在此类孔隙中，分子间的引力 很大，油层条件下的压力梯度一般无法使液体在孔隙中移动，因 此人们常将孔道直径大于或小于0.2tμm作为流体能否在孔隙中流 动的一个分界线。这类孔隙称为无效孔隙。
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
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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。
以正态分布为标准，Kp=1
为正态分布 Kp>1，孔隙分布均匀。若 孔隙大小分布曲线具有 尖峰，一般Kp=1.5～3 Kp<1，孔隙分布不均匀。如孔隙系统由两种或两种以上 孔隙类型（孔隙、裂缝、溶洞）组成时，曲线具有双峰 甚至多峰，Kp最小可达到0.6，多重孔隙介质时出现。
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四、岩石的孔隙度
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二、岩石孔隙结构
(4)孔隙迂曲(曲折)度λ ： 它是用以描述孔隙弯曲程度的一个参数。迂曲度τ 为流 体质点实际流经的路程长度l与岩石外观长度L之比值， 迂曲度很难确定，一般取1.2-2.5。
l L
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三、孔隙大小及分选性
孔隙大小及分选性——孔隙大小的表示和评价 孔隙大小及分选性是评价储层储孔、渗特性的重要信 息，是微观渗流机理研究不可缺少的基础参数。
• 长石表面的吸附性较强，且亲油、亲水性也比石英强，在长石的 表面易形成较厚的液体膜。当流体流动时，就会减小了流体的流 动空间→从而减小储层的流动孔隙度； • 长石较石英易风化、破碎和被溶蚀，易形成解理（粒内）和溶孔 （粒间）→增加长石的总孔隙度； • 风化程度高的长石砂岩，其孔隙度有所增加，但小孔隙的比例也 随之增加→易形成低渗透砂岩储集；