石油仪器技术-第2章 油层物理实验仪器(上)

石 油 仪 器 仪 表 主讲：廖明燕EMail：中国石油大学（华东）中国石油大学（华东）2011年09月第2章 油层物理实验仪器2.1 油层物理知识2.2 岩心前处理设备2.3 常规岩心分析仪器2.4 专项岩心分析仪器2.5 岩心综合连测仪器2.6 地层流体分析仪器 复习思考题 中国石油大学（华东）工业训练中心第2章 油层物理实验仪器常规岩心分析仪器：孔隙度、渗透率、饱和度专项岩心分析仪器：伽马仪、流动仪、化学剂评价岩心综合联测仪器：2000测量系统地层流体分析仪器：PVT系统 中国石油大学（华东）工业训练中心岩心分析仪器油油层层物物理理实实验验仪仪器器油层物理知识岩心前处理设备2.1 油层物理知识2.1.1 岩石及其结构 中国石油大学（华东）工业训练中心图2.11岩石 1 1岩石（岩石（RockRock）定定义义：岩岩石石是是天天然然产产出出的的具具有有稳稳定定外外型型的的矿矿物物或或玻玻璃璃集集合合体体按按照照一一定定的的方方式式结结合合而而成成，是是构构成成地地壳壳和和上上地地幔幔的的物物质质基基础础，（如图（如图2.1-1所示）所示）。人人类类从从岩岩石石得得到到了什么？了什么？2.1 油层物理知识2.1.1 岩石及其结构 中国石油大学（华东）工业训练中心地壳深处和上地幔的上部主要由岩浆岩和变质岩组成。从地表向下16公里范围内火成岩和变质岩的体积占95%。地壳表面以沉积岩为主，它们约占大陆面积的75%，洋底几乎全部为沉积物所覆盖。变质岩变质岩由先成的岩浆岩、沉积岩或变质岩，由于其所处地质环境的改变经变质作用而形成的岩石。1.岩石分类岩石分类岩浆岩岩浆岩 高温熔融的岩浆在地表或地下冷凝所形成的岩石，也称火成岩或喷出岩；沉积岩沉积岩在地表条件下由风化作用、生物作用和火山作用的产物经水、空气和冰川等外力的搬运、沉积和成岩固结而形成的岩石；中国石油大学（华东）工业训练中心2.1 油层物理知识2.1.1 岩石及其结构 2 2沉积岩（沉积岩（Sedimentary RockSedimentary Rock）沉沉积积岩岩是是在在地地表表和和地地表表下下不不太太深深的的地地方方形形成成的的地地质质体体，它它是是在在地地表表或或接接近近地地表表常常温温常常压压条条件件下下（-70-70200200，一一至至十十几几大大气气压压），由由风风化化物物质质、火火山山碎碎屑屑、有有机机物物及及少少量量宇宇宙宙物物质质经经流流水水、风风、冰冰川川及及其其它它外外力力搬搬运运、最最后后在在海海洋洋、低低地地或或海海陆陆之之间间的的过过渡渡地地带带沉沉积积下下来来，在在经经受受亿亿万万年年的的压压缩缩、变变化化之之后后，胶胶结结在在一一起起形形成成的的坚坚硬硬的的层层状状岩岩石石，如如图图2.1-2.1-2 2所所示示。沉沉积积岩岩占占地地壳壳体体积积的的7.97.9，但但在在地地壳壳表表层层分分布布甚甚广广，约约占占陆陆地地面面积积的的7575，而海底几乎全部为沉积物所覆盖。，而海底几乎全部为沉积物所覆盖。2.1 油层物理知识2.1.1 岩石及其结构 中国石油大学（华东）工业训练中心 沉积岩的主要特征是：沉积岩的主要特征是：1 1）具具有有显显著著的的层层理理构构造造，层层与与层层之之间间有有明明显显的的界界面面（层层面面），通常下面的岩层比上面的岩层年龄古老；通常下面的岩层比上面的岩层年龄古老；2 2）沉沉积积岩岩中中常常含含古古代代生生物物遗遗迹迹，“石石质质化化”的的古古代代生生物物的的遗遗体体或生存、活动的痕迹或生存、活动的痕迹化石；化石；3 3）有的具有干裂、孔隙、结核等。）有的具有干裂、孔隙、结核等。图2.12层积岩 2.1 油层物理知识2.1.1 岩石及其结构 中国石油大学（华东）工业训练中心 沉积岩被分成三类，即由母岩风化物质、火山碎屑物质和生物遗沉积岩被分成三类，即由母岩风化物质、火山碎屑物质和生物遗体形成的不同沉积岩。体形成的不同沉积岩。母岩风化产物形成的沉积岩是最主要的沉积岩类型，包括碎屑岩母岩风化产物形成的沉积岩是最主要的沉积岩类型，包括碎屑岩和化学岩两类。碎屑岩根据粒度细分为砾岩、砂岩、粉砂岩和黏土岩；和化学岩两类。碎屑岩根据粒度细分为砾岩、砂岩、粉砂岩和黏土岩；化学岩根据成分，主要分出碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化物岩、硅岩和化学岩根据成分，主要分出碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化物岩、硅岩和其他一些化学岩。其他一些化学岩。生物沉积岩是由生物体的堆积造成的，如花粉、孢子、贝壳、珊瑚生物沉积岩是由生物体的堆积造成的，如花粉、孢子、贝壳、珊瑚等大量堆积，经过成岩作用形成。等大量堆积，经过成岩作用形成。2.1 油层物理知识2.1.1 岩石及其结构 中国石油大学（华东）工业训练中心碎碎屑屑岩岩主主要要由由碎碎屑屑物物质质和和胶胶结结物物质质两两部部分分组组成成，如如图图2.1-3所所示示。碎碎屑屑物物质质又又可可分分为为岩岩屑屑和和矿矿物物碎碎屑屑两两类类。岩岩屑屑成成分分复复杂杂，各各类类岩岩石石都都有有。矿矿物物碎碎屑屑主主要要是是石石英英、长长石石、云云母母和和少少量量的的重重矿矿物物。胶胶结结物物主主要要是是化化学学沉沉积积形形成成的的矿矿物物，它它们们充充填填在在碎碎屑屑之之间间起起胶胶结结作作用用，主主要要有有硅硅质质矿矿物物 、硫硫酸酸盐盐矿矿物物、碳碳酸酸盐盐矿矿物物、磷磷酸酸盐盐矿矿物物及及硅硅酸酸盐盐矿矿物物。碎碎屑屑岩岩的的孔孔隙隙是是储储存存地地下下水水及及油油、气气的的对对象象，研研究究碎碎屑屑岩岩对对寻寻找找地地下下水水及及油油气气矿矿床床有有实实际际意义。意义。图2.13 碎屑岩 2.1 油层物理知识2.1.1 岩石及其结构 中国石油大学（华东）工业训练中心 3.3.储油层储油层 地地层层是是指指在在一一段段地地质质时时期期内内在在地地壳壳中中形形成成的的一一套套沉沉积积物物的的统统称称。在在漫漫长长的的地地质质历历史史发发展展过过程程中中，一一方方面面，同同一一地地区区在在不不同同地地质质时时期期所所形形成成的的地地层层是是不不同同的的，是是有有规规律律地地变变化化的的；另另一一方方面面，在在同同一一时时期期的的不不同同地地区区，由由于于所所处处的的地地理理环环境境不不同同，形形成成的的地地层层也也是是不不同同的的，也也是是有有规规律律地地变变化化的的。所所以以，地地层层研研究究的的主主要要内内容容，就就是是通通过过对对各各个个不不同同地地区区地地层层的的描描述述来来对对比比和和研研究究它它们们的的相相互互关关系，说明它们各自的特征，确定它们的形成规律。系，说明它们各自的特征，确定它们的形成规律。2.1 油层物理知识2.1.1 岩石及其结构 中国石油大学（华东）工业训练中心 油油气气藏藏是是由由油油气气储储层层、隔隔层层、夹夹层层和和盖盖层层等等特特定定层层序序组组成成的的地地质质构构造造。能能够够储储存存石石油油与与天天然然气气的的地地层层叫叫做做储储油油层层，也也叫叫做做储储层层。除除了了具具有有孔孔隙隙的的砂砂岩岩与与砾砾岩岩等等以以外外，含含有有孔孔洞洞的的石石灰灰岩岩和和各各种种含含有有裂裂缝缝的的岩岩石石都都可可以以形形成成储储油油层层。沉沉积积岩岩、火火成成岩岩、变变质质岩岩三三大大岩岩类类都都具具有有储油气性能。储油气性能。沉沉积积岩岩中中蕴蕴藏藏着着大大量量的的沉沉积积矿矿产产，如如煤煤，石石油油，天天然然气气，盐盐类类等等，油油气气资资源源储储存存于于地地下下储储油油气气层层中中，储储存存油油气气的的岩岩石石和和其其中中的的流流体体构构成成油油气气储储层层。储储层层岩岩石石以以沉沉积积岩岩为为主主。储储层层岩岩石石既既能能储储存存油油、气气、水水等等流体，又为油、气、水等流体提供流动通道。流体，又为油、气、水等流体提供流动通道。探索问题的思路：岩石沉积岩储油层油层物理性质岩石结构？中国石油大学（华东）工业训练中心2.1 油层物理知识2.1.2 油层物理性质图2.14 储油层岩石的微观结构 1 1岩石结构岩石结构 岩岩石石具具有有特特定定的的比比重重、孔孔隙隙度度、渗渗透透性性、抗抗压压强强度度和和抗抗拉拉强强度度等等物物理理性性质质，是是各各种种矿矿产产资资源源赋赋存存的的载载体体，不不同同种种类类的的岩岩石石含含有有不不同同的的矿矿产产。图图2.1-42.1-4是储油层岩石的微观结构。是储油层岩石的微观结构。中国石油大学（华东）工业训练中心2.1 油层物理知识2.1.2 油层物理性质 1 1）岩石的骨架）岩石的骨架 岩岩石石是是由由性性质质不不同同、形形状状各各异异、大大小小不不等等的的砂砂粒粒经经胶胶结结物物胶胶结结而而成成的的。由由砂砂粒粒和和胶胶结结物物构构成成的的构构架架称称为为岩岩石石的的骨骨架架。碎碎屑屑的的大大小小、形形状状、排排列列方方式以及胶结物的成分、数量、性质、胶结方式都会影响岩石的性质。式以及胶结物的成分、数量、性质、胶结方式都会影响岩石的性质。岩石骨架示意图 中国石油大学（华东）工业训练中心2.1 油层物理知识2.1.2 油层物理性质2 2）岩石的孔隙性）岩石的孔隙性 孔孔隙隙性性是是储储层层岩岩石石最最重重要要的的物物性性参参数数之之一一，它它决决定定一一个个油油藏藏的的储油特征和丰度。储油特征和丰度。孔隙（孔隙（PorePore）岩岩石石的的空空隙隙是是指指岩岩石石中中未未被被碎碎屑屑颗颗粒粒、胶胶结结物物或或其其他他固固体体物物质质充填的空间。充填的空间。空隙是如何形成的？空隙是如何形成的？碳碳酸酸盐盐岩岩中中可可溶溶成成分分受受地地下下水水溶溶蚀蚀后后会会形形成成空空隙隙；火火成成岩岩由于气体逸出而形成空隙；岩石受力后产生裂缝构成空隙。由于气体逸出而形成空隙；岩石受力后产生裂缝构成空隙。中国石油大学（华东）工业训练中心2.1 油层物理知识2.1.2 油层物理性质 一一般般将将碎碎屑屑颗颗粒粒包包围围的的较较大大的的空空间间称称为为孔孔隙隙，在在颗颗粒粒间间连连通通的的狭狭窄窄部部分分称称为为喉喉道道。砂砂岩岩岩岩石石的的孔孔隙隙空空间间主主要要由由喉喉道道和和孔孔隙隙组组成成。图图2.1-52.1-5是是孔孔隙隙与喉道分布示意图。与喉道分布示意图。图2.15 孔隙与喉道分布示意图A一颗粒；B一孔隙；C一喉道 空空隙隙按按几几何何尺尺度度可可以以分分成成孔孔隙隙、空空洞洞和和裂隙（缝）。裂隙（缝）。砂砂岩岩中中的的空空隙隙空空间间主主要要由由孔孔隙隙构构成成。碳碳酸酸盐盐岩岩的的空空隙隙空空间间通通常常是是由由孔孔隙隙、裂裂缝缝或或孔孔隙一空洞一裂隙构成。隙一空洞一裂隙构成。中国石油大学（华东）工业训练中心2.1 油层物理知识2.1.2 油层物理性质 孔孔隙隙与与喉喉道道的的相相互互配配置置关关系系称称为为配配位位数数。一一个个孔孔隙隙可可与与多多个个喉喉道道相相连连。图图2.1-6 2.1-6 是是孔孔隙隙和喉道配置关系示意图。和喉道配置关系示意图。图2.16 孔隙与喉道的配置关系（数字表示孔隙和喉道的大小）（a）一维网络模型；（b）二维网络模型 中国石油大学（华东）工业训练中心2.1 油层物理知识2.1.2 油层物理性质 为什么要研究岩石的孔隙结构？为什么要研究岩石的孔隙结构？砂砂岩岩孔孔隙隙的的大大小小和和形形态态依依赖赖于于砂砂粒粒的的相相互互接接触触关关系系以以及及成成岩岩后后作作用用的的强强弱弱。孔孔隙隙大大小小、形形态态决决定定岩岩石石的的储储集集能能力力；喉喉道道大大小小、形形态态控控制制孔孔隙隙的的储储集集和和渗渗透透能能力力。颗颗粒粒的的形形态态、大大小小及及分分选选性性等等也也直直接影响孔隙及喉道的性质。接影响孔隙及喉道的性质。孔隙结构（孔隙结构（Pore StructurePore Structure）岩岩石石的的孔孔隙隙结结构构是是指指岩岩石石中中孔孔隙隙和和喉喉道道的的几几何何形形状状、大大小小、分分布布及及其其相相互互连连通通关关系系。研研究究表表明明，岩岩土土的的孔孔隙隙结结构构与与颗颗粒粒的的大大小小、分选性、颗粒接触方式等密切相关。分选性、颗粒接触方式等密切相关。中国石油大学（华东）工业训练中心2.1 油层物理知识2.1.2 油层物理性质2 2储层岩石的性质储层岩石的性质 岩岩石石的的物物理理性性质质包包括括物物质质成成分分（颗颗粒粒本本身身的的性性质质）、结结构构（颗颗粒粒之之间间的的联联结结）、构构造造（成成生生环环境境及及改改造造、建建造造）、现现今今赋赋存存环环境境（应应力力、温度、水）这几个方面。温度、水）这几个方面。岩岩心心是是研研究究油油砂砂体体的的真真实实形形态态、内内部部结结构构构构造造的的最最重重要要的的直直接接资资料料。人人们们可可以以通通过过粒粒度度分分析析、岩岩心心薄薄片片的的观观察察鉴鉴定定、电电子子显显微微镜镜观观察察等等技技术术手段认清油砂体的特征。这对油气的勘探开发有着重要的指导作用。手段认清油砂体的特征。这对油气的勘探开发有着重要的指导作用。岩岩心心是是实实验验室室用用于于油油层层物物理理实实验验的的岩岩石石。储储层层岩岩石石必必须须具具有有储储油油空空间间和和使使流流体体可可以以通通过过的的能能力力，定定量量描描述述这这种种能能力力的的物物理理参参数数就就是是岩岩石石的的物物理理性性质质。储储层层岩岩石石的的物物理理性性质质包包括括孔孔隙隙度度、渗渗透透率率、饱饱和和度度、可可压压缩缩性等。性等。中国石油大学（华东）工业训练中心2.1 油层物理知识2.1.2 油层物理性质孔隙率？孔隙率？储层岩石中孔隙体积占总体积的百分比，称为油藏的储层岩石中孔隙体积占总体积的百分比，称为油藏的孔隙率孔隙率。饱饱和和度度？在在孔孔隙隙体体积积中中，油油、气气、水水所所占占的的体体积积百百分分比比，称称为为饱饱和和度度（如含油饱和度、含水饱和度等）。（如含油饱和度、含水饱和度等）。束束缚缚水水？石石油油储储层层中中总总存存在在一一部部分分原原生生的的水水，称称为为束束缚缚水水或或共共存存水水。它在开采过程中实际上并不流动。它在开采过程中实际上并不流动。渗透率？渗透率？储层岩石允许流体通过能力的量度，称为储层岩石允许流体通过能力的量度，称为渗透率渗透率。岩岩石石的的孔孔隙隙度度、渗渗透透率率、饱饱和和度度、可可压压缩缩性性等等，这这些些都都是是储储层层岩岩石石最最基基本本的的物物理理参参数数，为为开开发发油油、气气田田所所必必需需。利利用用岩岩心心研研究究油油层层的的性性质质，用用岩岩心心孔孔隙隙度度、渗渗透透率率、含含油油饱饱和和度度测测定定来来划划分分油油层层有有效效厚厚度度并并推推断断油油层层中中含含有有多多少少石石油油、油油层层的的好好坏坏等等等等以以获获得得勘勘探探与与开开发发的的重重要要信信息息。这这些些参参数数主主要要是是在在实实验验室室内内用用专专门门的的仪仪器器石石油油仪仪器器测测试试岩岩心心取取得得的的，并并用用测测井井和和试井等间接方法进行校核。试井等间接方法进行校核。2.1 油层物理知识2.1.2 油层物理性质 中国石油大学（华东）工业训练中心 3 3储层流体的性质储层流体的性质储层流体？储层流体？指储存在储层岩石孔隙中的天然气、石油和地层水。指储存在储层岩石孔隙中的天然气、石油和地层水。石油？石油？是指以气相、液相或固相碳氢化合物为主的烃类混合物。是指以气相、液相或固相碳氢化合物为主的烃类混合物。天天然然气气？在在地地层层温温度度和和压压力力条条件件下下，以以气气相相存存在在并并含含有有少少量量非非烃烃类类的气体，称为的气体，称为天然气天然气。原油？原油？以液相存在并含有少量非烃类的液体，称为以液相存在并含有少量非烃类的液体，称为原油原油；凝凝析析气气？在在地地层层温温度度和和压压力力条条件件下下以以气气相相存存在在，当当采采至至地地面面，在在常常温常压条件下可以分离出较多的凝析油，这种气体称为温常压条件下可以分离出较多的凝析油，这种气体称为凝析气凝析气。2.1 油层物理知识2.1.2 油层物理性质 中国石油大学（华东）工业训练中心储储层层流流体体物物性性参参数数是是石石油油工工程程的的基基础础数数据据。由由于于储储层层深深埋埋于于地地下下，储储层层流流体体处处于于高高温温、高高压压状状态态下下，因因此此，地地下下流流体体的的性性质质与与其其在在地地面面相相比比较较有有较较大大的的差差异异。所所以以，储储层层流流体体性性质质的的研研究究是是油油层层物物理理学学研研究究的的重重要内容。要内容。天然气的高压物性参数，如组成、相对密度、压缩因子、粘度等。天然气的高压物性参数，如组成、相对密度、压缩因子、粘度等。原原油油的的高高压压物物性性参参数数，如如溶溶解解气气油油比比、密密度度和和相相对对密密度度、体体积积系系数和收缩率、等温压缩系数、粘度等。数和收缩率、等温压缩系数、粘度等。地地层层水水的的高高压压物物性性参参数数，如如地地层层水水矿矿化化度度和和硬硬度度、天天然然气气在在地地层层水水中中的的溶溶解解度度、地地层层水水的的体体积积系系数数、地地层层水水的的等等温温压压缩缩系系数数、地地层层水水的的粘度等。粘度等。2.1 油层物理知识2.1.3 油层物理实验内容 中国石油大学（华东）工业训练中心1.1.油层物理实验的重要性油层物理实验的重要性 油油层层物物理理实实验验是是为为油油气气田田勘勘探探开开发发提提供供各各类类油油气气藏藏岩岩石石和和流流体体物物性性参参数数，对对不不同同开开发发方方式式的的渗渗流流机机理理及及物物理理化化学学变变化化进进行行实实验验研研究究，为为油油气气田田开开发发及及开开发发调调整整、提提高高采收率及增产增注提供科学依据；采收率及增产增注提供科学依据；油油层层物物理理实实验验是是油油气气田田开开发发基基础础的的基基础础，任任何何油油气气田开发工作的成就里都有油层物理实验的作用；田开发工作的成就里都有油层物理实验的作用；油油层层物物理理实实验验科科学学、严严密密、深深刻刻地地提提示示着着事事物物的的本本质，许多开发理论是由实验发现或经实验证实的。质，许多开发理论是由实验发现或经实验证实的。2.1 油层物理知识2.1.3 油层物理实验内容 中国石油大学（华东）工业训练中心 2.2.油层物理实验技术的的内容油层物理实验技术的的内容 油油层层物物理理实实验验研研究究涉涉及及油油田田开开发发地地质质学学、油油气气藏藏渗渗流流力力学学、油油气气藏藏物物理学、油层化学、储层地球物理学、岩石力学等学科。理学、油层化学、储层地球物理学、岩石力学等学科。油油层层物物理理实实验验技技术术包包括括岩岩石石物物性性分分析析、流流体体性性质质分分析析、综综合合驱驱替替试试验验。实实验验研研究究中中，主主要要的的、决决定定性性地地位位的的油油层层物物性性参参数数是是岩岩心心的的成成份份、结结构构、沉沉积积结结构构、几几何何形形态态；次次要要的的，从从属属性性地地位位的的油油层层物物性性参参数数包包括括岩岩心心孔孔隙隙度度、渗渗透透率率、饱饱和和度度、体体积积密密度度；电电阻阻率率、自自然然电电位位、放放射射性性；声声波波时时间间等，属于具有潜在性作用的油层物性参数。等，属于具有潜在性作用的油层物性参数。2.2 岩心前处理设备 中国石油大学（华东）工业训练中心钻钻取取岩岩心心、岩岩心心预预处处理理或或人人造造岩岩心心所所用用到到的的仪仪器器设设备备统统称称为为岩岩心心前前处处理理设设备备。岩岩心心前前处处理理设设备备包包括括岩岩心心伽伽马马测测量量仪仪、岩岩心心成成像像设设备备、岩岩心心除除油油清清洗洗设设备备、岩岩心心制备设备、岩心油水饱和实验装置和人造岩心装置等。制备设备、岩心油水饱和实验装置和人造岩心装置等。在在钻钻探探过过程程中中用用特特殊殊的的取取心心钻钻具具从从地地下下取取出出的的岩岩心心，要要先先完完成成地地质质学学、矿矿物物学学方方面面的的分分析析测测试试后后，才才用用于于油油层层物物理理学学方方面面的的实实验验。在在进进行行油油层层物物理理学学方方面面的的实实验验前前，要要根根据据实实验验需需要要在在原原始始岩岩心心上上按按一一定定规规格格尺尺寸寸钻钻取取岩岩芯芯柱柱（其其标标准准尺尺寸寸为为：252580mm；6565100mm，105110mm），然然后后按按实实验验要要求求进进行行打打磨磨、抛抛光光、成成像像、洗洗油油、饱饱和和等预处理，最后进行有关油层物理学方面的实验。等预处理，最后进行有关油层物理学方面的实验。2.2 岩心前处理设备 中国石油大学（华东）工业训练中心有有时时为为了了节节省省储储层层岩岩心心，还还采采用用成成分分配配比比、人人工工制制作作的的方方法法制制造造岩岩心心用于实验。用于实验。图28人造岩心制作装置2.2 岩心前处理设备2.2.1 岩心伽马测量仪 中国石油大学（华东）工业训练中心 岩岩心心中中含含有有铀铀、钍钍、钾钾等等放放射射性性元元素素，岩岩芯芯伽伽马马测测量量就就是是测测量量这这些些放放射射性性元元素素的的总总量量和和放放射射性性强强度度。测测量量岩岩心心中中含含有有铀铀、钍钍、钾钾等等放放射射性性元元素素总总量量的的仪仪器器叫叫地地面面岩岩心心伽伽马马测测量量仪仪，测测量量岩岩心心中中含含有有铀铀、钍钍、钾钾等等放放射射性性元素放射强度的仪器叫伽马能谱测量仪。元素放射强度的仪器叫伽马能谱测量仪。岩岩心心伽伽马马连连续续测测量量系系统统（CGR2000），如如图图2.2-1所所示示，是是一一种种用用于于对对钻井取心进行连续伽马射线总强度测量的专用测量系统。主要技术参数：钻井取心进行连续伽马射线总强度测量的专用测量系统。主要技术参数：1）测量范围计数率：）测量范围计数率：09999CPS；2）传动带速：）传动带速：150mm/min；3）岩心伽玛强度：）岩心伽玛强度：0400API；4）测量精度：优于）测量精度：优于0.5m；5）岩心直径：）岩心直径：50120mm。中国石油大学（华东）工业训练中心 仪仪器器主主要要由由NaI（Th）伽伽马马探探头头、深深度度传传感感器器、交交流流电电机机、机机械械减减速速传传动动装装置置、岩岩心心传传送送台台、计计算算机机、测测量量系系统统软软件件和和绘绘图图仪仪等等主主要要部部分分组组成成。岩心伽马测量原理将在测井仪器章节中介绍。岩心伽马测量原理将在测井仪器章节中介绍。图2.21 岩芯伽马连续测量系统 2.2 岩心前处理设备2.2.1 岩心伽马测量仪2.2 岩心前处理设备2.2.2 岩心成像设备 中国石油大学（华东）工业训练中心 1岩心照相设备岩心照相设备2X射线成像设备射线成像设备3核磁共振（核磁共振（NMR）成像设备）成像设备 核核 磁磁 共共 振振 成成 像像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，简简 称称NMRI）是是随随着着计计算算机机技技术术、电电子子电电路路技技术术、超超导导体体技技术术的的发发展展而而迅迅速速发发展展起起来来的的一一种种生生物物磁磁学学核核自自旋旋成成像像技技术术。他他是是利利用用磁磁场场与与射射频频脉脉冲冲使使岩岩心心内内部部流流体体内内进进动动的的氢氢核核（即即H+）发发生生章章动动产产生生射射频频信信号号，经经计计算算机机处处理理而而成成像像的的。原原子子核核在在进进动动中中，吸吸收收与与原原子子核核进进动动频频率率相相同同的的射射频频脉脉冲冲，即即外外加加交交变变磁磁场场的的频频率率等等于于拉拉莫莫频频率率，原原子子核核就就发发生生共共振振吸吸收收，去去掉掉射射频频脉脉冲冲之之后后，原原子子核核磁磁矩矩又又把把所所吸吸收收的的能能量量中中的的一一部部分分以以电电磁磁波波的的形形式式发发射射出出来来，称称为为共共振振发发射射。共共振振吸吸收收和和共共振振发发射射的的过程叫做过程叫做“核磁共振核磁共振”。核磁共振成像的。核磁共振成像的“核核”指的是氢原子核。指的是氢原子核。2.2 岩心前处理设备 中国石油大学（华东）工业训练中心 当当把把岩岩心心放放置置在在磁磁场场中中，用用适适当当的的电电磁磁波波照照射射它它，使使之之共共振振，然然后后分分析析它它释释放放的的电电磁磁波波，就就可可以以得得知知构构成成这这一一岩岩心心的的原原子子核核的的位位置和种类，据此可以绘制成岩心内部的精确立体图像。置和种类，据此可以绘制成岩心内部的精确立体图像。MRI系统的组成包括：系统的组成包括：1）磁铁系统）磁铁系统2）射频系统）射频系统3）计算机图像重建系统）计算机图像重建系统2.2 岩心前处理设备2.2.3 岩心除油清洗设备 中国石油大学（华东）工业训练中心 1 1岩心热解除油仪岩心热解除油仪用用热热解解方方法法，按按需需要要的的升升温温速速度度设设定定好好加加热热程程序序，对对置置于于热热解解炉炉内内的的含含油油岩岩样样进进行行连连续续加加热热，岩岩样样孔孔隙隙中中的的原原油油经经过过挥挥发发、裂裂化化分分解解、暗暗火火燃燃烧烧等等一一系系列反应，全部清除岩样中的原油。列反应，全部清除岩样中的原油。2 2直接加压溶剂洗油设备直接加压溶剂洗油设备 3 3离心机岩心洗油装置离心机岩心洗油装置 4 4气驱溶剂抽提洗油仪气驱溶剂抽提洗油仪 5 5岩心蒸馏抽提仪岩心蒸馏抽提仪 1 1岩样取心器岩样取心器 具具有有冷冷却却套套和和夹夹钳钳、可可钻钻取取具具有有代代表表性性岩岩心心柱柱塞塞岩岩样样的的一一类类岩心制备设备。岩心制备设备。2 2岩心切磨机岩心切磨机 用用于于岩岩心心的的切切割割、端端面面磨磨正正、岩岩片片抛抛光光等等一一类类岩岩心心预预处处理理设设备。备。3 3全岩心剖切机全岩心剖切机 用用于于全全岩岩心心纵纵向向剖剖切切或或横横向向部部切切的的一一类类专专用用设设备备，适适用用于于为为长期保存而制作岩心标本的切制工作。长期保存而制作岩心标本的切制工作。2.2 岩心前处理设备2.2.4 岩心制备设备 中国石油大学（华东）工业训练中心 4岩心油水饱和实验装置岩心油水饱和实验装置 岩岩心心油油水水饱饱和和实实验验装装置置是是在在抽抽空空饱饱和和液液体体的的基基础础上上，模模拟拟地地层层压压力力，使使岩岩心心在在油油（或或盐盐水水）中中达达到到充充分分的的液液相相饱饱和和，从从而而为为测测量量岩岩心的其他参数指标做准备的一种装置。心的其他参数指标做准备的一种装置。1）工作原理）工作原理 用用真真空空泵泵先先把把储储样样容容器器腔腔体体和和储储液液罐罐中中的的饱饱和和液液及及岩岩心心毛毛细细孔孔道道中中的的空空气气抽抽净净，然然后后注注入入饱饱和和液液真真空空饱饱和和，再再用用加加压压泵泵给给储储样样容容器器加加压压以以模模拟拟地地层层压压力力，利利用用液液体体介介质质（通通常常为为油油和和水水）的的高高压压渗渗透透原原理理，在在规规定定的的时时间间内内保保持压力使岩心达到完全饱和。持压力使岩心达到完全饱和。2.2 岩心前处理设备2.2.4 岩心制备设备 中国石油大学（华东）工业训练中心 中国石油大学（华东）工业训练中心2.2 岩心前处理设备2.2.4 岩心制备设备 2）仪器组成）仪器组成 它它由由抽抽真真空空单单元元、岩岩心心高高压压饱饱和和容容器器及及岩岩样样盘盘、储储液液单单元元和和加加压压单单元元组成。组成。3）主要技术指标）主要技术指标 储样容器工作压力：储样容器工作压力：40MPa；储样容器容积：储样容器容积：800毫升；毫升；加压泵工作压力：加压泵工作压力：50MPa；真空泵排量：真空泵排量：2L/S；饱和度：饱和度：9598%。图2.22 岩心油水饱和实验装置 中国石油大学（华东）工业训练中心2.2 岩心前处理设备2.2.4 岩心制备设备 5人造岩心制备装置人造岩心制备装置 1）仪器组成）仪器组成 人造岩心制作装置由模具主体、液压系统、机柜和辅助工具组成，如人造岩心制作装置由模具主体、液压系统、机柜和辅助工具组成，如图图2.2-3所示。采用分体设计，对开结构，方便成型岩心的取出。装置最长所示。采用分体设计，对开结构，方便成型岩心的取出。装置最长可以压制可以压制500mm长的岩心，即可作长岩心来满足长岩心试验的要求，又可长的岩心，即可作长岩心来满足长岩心试验的要求，又可以利用分隔垫块一次压制多个短岩心，工作效率高。以利用分隔垫块一次压制多个短岩心，工作效率高。2）主要技术参数）主要技术参数 压力：压力：10MPa；压压制制岩岩心心长长度度：25-500mm，可可以以整整块成型，也可分隔成型；块成型，也可分隔成型；压制岩心直径：压制岩心直径：25.4mm。图2.23人造岩心制作装置 中国石油大学（华东）工业训练中心2.3 常规岩心分析仪器2.3.1 岩心油水饱和度测定仪 常规岩心通常是指按一定要求在全直径岩心上钻取直径为25mm的标准岩心柱，它是测定岩石的孔隙度、渗透率等参数的标准样品。常规岩心分析内容包括岩心的流体饱和度、孔隙度、气体渗透率、碳酸盐含量、自然伽马、粒度测定等。（2.31）式式中中，V Vl l孔孔隙隙中中流流体体的的体体积，cmcm3 3；V Vp p孔孔隙隙体体积，cmcm3 3；V Vf f岩石外表体岩石外表体积，cmcm3 3；孔隙度，小数；孔隙度，小数；S S1 1流体流体饱和度。和度。1 1流体饱和度（流体饱和度（SaturationSaturation）概念）概念 流流体体（油油、气气、水水，总总体体）饱饱和和度度定定义义为为储储层层岩岩石石孔孔隙隙中中某某一一流流体体的的体积与孔隙体积的比值，常用百分数或小数表示。用公式表示为：体积与孔隙体积的比值，常用百分数或小数表示。用公式表示为：中国石油大学（华东）工业训练中心 1 1）含油饱和度）含油饱和度 储储层层岩岩石石孔孔隙隙中中油油的的体体积积与与孔孔隙隙体体积积的的比比值值称称为为含含油油饱饱和和度度，用用公公式式表示为：表示为：（2.32）式中，式中，VoVo油的体积，油的体积，cm3cm3，S0S0含油饱和度，无因次量纲。含油饱和度，无因次量纲。2.3 常规岩心分析仪器2.3.1 岩心油水饱和度测定仪 中国石油大学（华东）工业训练中心 2 2）含水饱和度）含水饱和度 储层岩石孔隙中水的体积与孔隙体积的比值称为含水饱和度，用公式储层岩石孔隙中水的体积与孔隙体积的比值称为含水饱和度，用公式表示为：表示为：（2.33）式中，式中，VwVw水的体积，水的体积，cm3cm3，SwSw含水饱和度，无因次量纲。含水饱和度，无因次量纲。3 3）含气饱和度）含气饱和度 储层岩石孔隙中气体的体积与孔隙体积的比值称为含气饱和度，用公储层岩石孔隙中气体的体积与孔隙体积的比值称为含气饱和度，用公式表示为：式表示为：（2.34）式中，式中，V Vg g水的体水的体积，cmcm3 3，S Sg g含气含气饱和度，无因次量和度，无因次量纲。很很显然，然，储层流体流体饱和度和度间存在如下关系式存在如下关系式：（2.35）2.3 常规岩心分析仪器2.3.1 岩心油水饱和度测定仪 中国石油大学（华东）工业训练中心 2 2流体饱和度的测定方法流体饱和度的测定方法 目目前前，流流体体饱饱和和度度的的测测定定方方法法分分为为实实验验室室方方法法和和矿矿场场方方法法。实实验验室室方方法法主主要要是是常常压压干干馏馏法法和和蒸蒸馏馏抽抽提提法法等等；矿矿场场方方法法主主要要有有以以测测井井技技术术为为基基础础的的饱饱和和度度测测定定方方法法、井井下下示示踪踪剂剂方方法法和和以以油油藏藏工工程程方方法法为为基基础础的的方法等。方法等。2.3 常规岩心分析仪器2.3.1 岩心油水饱和度测定仪 中国石油大学（华东）工业训练中心3蒸馏抽提法油水饱和度测定仪蒸馏抽提法油水饱和度测定仪 图图2.3-1是是蒸蒸馏馏抽抽提提法法实实验验装装置置图图。该该方方法法的的测测定定原原理理是是利利用用密密度度小小于于水水、沸沸点点高高于于水水且且溶溶解解洗洗油油能能力力强强的的溶溶剂剂（如如甲甲苯苯，相相对对密密度度0.897，沸沸点点110）蒸蒸馏馏抽抽提提出出岩岩心心样样品品中中的的油油和和水水，然然后后将将岩岩样样烘烘干干，称称其其质质量量，并并比比较较该该岩岩样样抽抽提提前前后后的的质质量量差差，获获得得岩岩心心中中油油、水水的的质质量量Wo+w。再再根根据据水水体体积积求求出出油油的的体体积积，即即可可以以获获得得岩岩心的含油和含水饱和度。心的含油和含水饱和度。图2.31蒸馏抽提法测定装置 1长颈烧瓶；2岩心杯；3冷凝管；4水刻度管 2.3 常规岩心分析仪器2.3.1 岩心油水饱和度测定仪 中国石油大学（华东）工业训练中心2.3 常规岩心分析仪器2.3.1 岩心油水饱和度测定仪（2.36）（2.37）（2.38）式中，m1岩心杯和抽提前岩样质量，g；m2岩心杯和抽提后干岩样质量，g；m3岩心杯质量，g；油的密度，gcm3；水的 密度，gcm3；岩样的视密度，gcm3；岩样的有效孔隙度，无因次量纲。蒸馏抽提法用于柱塞岩心、旋转井壁取心和全直径岩心岩样的流体饱和度测定。优点是精度高，缺点是测试时间长。因此，这种方法常作为基准来对比和校正其他方法。中国石油大学（华东）工业训练中心2.3 常规岩心分析仪器2.3.1 岩心油水饱和度测定仪 4 4常压干馏法油水饱和度测定仪常压干馏法油水饱和度测定仪 1 1）测定原理）测定原理 其其测测定定原原理理是是：将将岩岩样样放放入入钢钢制制岩岩心心筒筒，通通电电加加热热。当当温温度度高高于于水水的的沸沸点点时时，干干馏馏出出水水和和原原油油中中的的轻轻质质馏馏分分；继继续续加加热热，使使温温度度升升高高，直直到到干干馏馏出出原原油油的的重重质质馏馏分分；经经冷冷凝凝管管冷冷凝凝为为液液体体，流流入入收收集集量量筒筒中中。由由此此得得到到油油、水水体体积积，再再由由其其他他方方法法测测出出岩岩石石孔孔隙隙体体积积，按按式式下下式式分分别别计计算算出出岩心的油、水饱和度。岩心的油、水饱和度。图2.32常压干馏法测定装置（2.39）（2.310）1密闭岩心筒；2筒式电炉；3冷凝管；4固定头；5液体收集量筒 中国石油大学（华东）工业训练中心2.3 常规岩心分析仪器2.3.1 岩心油水饱和度测定仪 常常压压干干馏馏法法的的优优点点是是测测量量速速度度快快。缺缺点点：一一是是干干馏馏过过程程中中由由于于蒸蒸发发、结结焦焦或或裂裂解解等等原原因因，会会导导致致原原油油体体积积减减少少；二二是是高高温温将将引引起起岩岩石矿物中结晶水的析出，造成水饱和度的升高。石矿物中结晶水的析出，造成水饱和度的升高。2）仪器工作原理（测定原理）仪器工作原理（测定原理）3）仪器组成与结构）仪器组成与结构 实实验验室室使使用用的的干干馏馏法法岩岩心心油油、水水饱饱和和度度测测定定仪仪如如图图2.3-3所所示示。仪仪器器分分为为单单组组和和多多组组两两种种类类型型。单单组组类类型型有有一一个个岩岩心心筒筒，多多组组类类型型一般有五个岩心筒。一般有五个岩心筒。中国石油大学（华东）工业训练中心2.3 常规岩心分析仪器图2.33 干馏法岩心油、水饱和度测定仪 仪仪器器由由岩岩心心筒筒、加加热热和和控控温温单单元元、冷冷凝凝单单元元、计计量量单单元元组组成成。岩岩心心筒筒由由不不锈锈钢钢制制成成，耐耐高高温温，上上盖盖带带有有丝丝扣扣，可可将将密密封封垫垫和和筒筒体体密密封封严严紧紧。加加热热和和控控温温单单元元是是一一个个筒筒式式电电炉炉罩罩，加加热热温温度度由由温温度度传传感感器器和和温温控控仪仪来来控控制制。冷冷凝凝单单元元由由冷冷凝凝座座、冷冷凝凝管管、散散热热片片组组成成，冷冷凝凝管管内内有有循循环环水流动。装有岩样的岩心筒冷却后，流出的油、水由量筒来计量。水流动。装有岩样的岩心筒冷却后，流出的油、水由量筒来计量。中国石油大学（华东）工业训练中心2.3 常规岩心分析仪器2.3.2 岩心孔隙度测量仪 1孔隙度的概念孔隙度的概念 定义：储储层层岩岩石石的的孔孔隙隙度度是是指指岩岩石石孔孔隙隙体体积积与与其其外外表表体体积积的的比比值值。岩岩石的外表体积、骨架体积与孔隙体积的关系石的外表体积、骨架体积与孔隙体积的关系（拳头？）（拳头？）如图如图2.3-4所示。所示。（a）（b）（c）图2.34岩石外表体积与孔隙体积的关系（a）外表体积；（b）骨架体积；（c）孔隙体积 岩石的外表体积岩石的外表体积Vf可以分解成骨架体积可以分解成骨架体积Vs和孔隙体积和孔隙体积Vp，即：，即：Vf=Vs+Vp 中国石油大学（华东）工业训练中心 则储层岩石的孔隙度岩石的孔隙度为：（2.311）孔隙度是无因次量纲，用百分数或小数表示。孔隙度是无因次量纲，用百分数或小数表示。2 2储层岩石的孔隙度储层岩石的孔隙度 储储层层岩岩石石的的孔孔隙隙多多数数是是连连通通的的，也也有有不不连连通通的的。根根据据岩岩石石的的孔孔隙隙是是否否连连通通和和在在一一定定压压差差下下流流体体能能否否在在其其中中流流动动，岩岩石石的的孔孔隙隙度度分分为为绝绝对对孔孔隙度、有效孔隙度和流动孔隙度隙度、有效孔隙度和流动孔隙度。1 1）绝对孔隙度（）绝对孔隙度（Absolute PorosityAbsolute Porosity）绝绝对对孔孔隙隙度度是是指指岩岩石石的的总总孔孔隙隙体体积积（包包括括连连通通和和不不连连通通的的）或或绝绝对对孔隙体积孔隙体积V VaPaP与岩石外表体积与岩石外表体积V Vf f的比值，以（的比值，以（2.3-122.3-12）式表示为）式表示为 （2.312）2.3 常规岩心分析仪器2.3.2 岩心孔隙度测量仪 中国石油大学（华东）工业训练中心 2 2）有效孔隙度（）有效孔隙度（Efective PorosityEfective Porosity）有有效效孔孔隙隙度度是是指指岩岩石石在在一一定定压压差差作作用用下下，被被油油、气气、水水饱饱和和且且连连通通的的孔隙体积孔隙体积V VePeP与岩石外表体积与岩石外表体积V Vf f的比值，以（的比值，以（2.3-132.3-13）式表示为）式表示为 （2.313）（3 3）流动孔隙度）流动孔隙度 流流动动孔孔隙隙度度是是指指在在一一定定的的压压差差作作用用下下，饱饱和和于于岩岩石石孔孔隙隙中中的的流流体体流流动动时时，与与可可动动流流体体体体积积相相当当的的那那部部分分孔孔隙隙体体积积V VlPlP与与岩岩石石外外表表体体积积V Vf f的的比比值，以（值，以（2.3-142.3-14）式表示为：）式表示为：（2.314）2.3 常规岩心分析仪器2.3.2 岩心孔隙度测量仪 中国石油大学（华东）工业训练中心 岩岩石石流流动动孔孔隙隙度度与与作作用用压压差差的的大大小小有有关关，压压差差越越大大，岩岩石石孔孔隙隙中中参参与与流动的流体体积越大，流动孔隙度越大。流动的流体体积越大，流动孔隙度越大。上述上述三种孔隙度的关系三种孔隙度的关系是：是：在在油油田田生生产产中中，只只有有相相互互连连通通的的超超毛毛细细管管孔孔隙隙和和毛毛细细管管孔孔隙隙才才有有实实际际意意义义。因因为为它它们们不不仅仅能能储储集集油油气气，而而且且油油气气可可以以在在其其中中渗渗流流。那那些些不不连连通通的的孔孔隙隙和和微微毛毛细细管管孔孔隙隙，即即使使能能储储集集油油气气，但但在在目目前前的的开开采采工工艺艺条条件下无法将其采出，实际上是没有意义的。件下无法将其采出，实际上是没有意义的。石石油油企企业业广广泛泛采采用用的的测测定定孔孔隙隙度度的的方方法法，如如饱饱和和流流体体法法和和气气体体膨膨胀胀法法，均均是是测测定定岩岩石石的的有有效效孔孔隙隙度度。矿矿矿矿场场场场资资资资料料料料和和和和文文文文献献献献上上上上不不不不特特特特别别别别标标标标明明明明的的的的孔孔孔孔隙隙隙隙度均指有效孔隙度。度均指有效孔隙度。度均指有效孔隙度。度均指有效孔隙度。2.3 常规岩心分析仪器2.3.2 岩心孔隙度测量仪 中国石油大学（华东）工业训练中心 3 3孔隙度测量方法孔隙度测量方法 实实验验室室可可以以通通过过各各种种仪仪器器测测定定岩岩石石的的外外表表体体积积、骨骨架架体体积积和和孔孔隙体积，从而获得岩石的孔隙度。隙体积，从而获得岩石的孔隙度。测定岩石外表体积的方法有测定岩石外表体积的方法有尺量法、排开体积法和浮力测定法尺量法、排开体积法和浮力测定法。测定岩石骨架体积的方法有测定岩石骨架体积的方法有比重瓶法、沉没浮力法比重瓶法、沉没浮力法。岩岩石石孔孔隙隙体体积积可可以以用用气气体体膨膨胀胀法法、饱饱和和称称重重法法、压压汞汞法法等等直直接接测量。这三种方法测得的是岩石的有效孔隙体积。测量。这三种方法测得的是岩石的有效孔隙体积。2.3 常规岩心分析仪器2.3.2 岩心孔隙度测量仪 中国石油大学（华东）工业训练中心4 4气体法岩心孔隙度测量仪器气体法岩心孔隙度测量仪器 1 1）测量原理）测量原理 岩岩心心孔孔隙隙度度又又称称有有效效孔孔隙隙度度。根根据据气气体体波波义义尔尔定定律律的的等等温温膨膨胀胀原原理理，仪仪器器分分别别利利用用岩岩心心室室测测量量岩岩心心的的颗颗粒粒体体积积（又又称称岩岩样样固固体体体体积积），利利用用夹夹持持器器测测量量岩岩心心的的孔孔隙隙体体积积，按按式式（2.3-14）、（2.3-15）或或（2.3-16）计计算算岩心的孔隙度。岩心的孔隙度。2.3 常规岩心分析仪器2.3.2 岩心孔隙度测量仪（2.3-14）（2.3-15）（2.3-16）中国石油大学（华东）工业训练中心 岩岩心心的的颗颗粒粒体体积积测测定定实实验验原原理如图理如图2.3-52.3-5所示。所示。图2.35 气体膨胀仪示意图 1一样品室；2一标准室；3一压力表；4一接气源；5一阀门；6一压力调节器 2.3 常规岩心分析仪器2.3.2 岩心孔隙度测量仪 已已知知样样品品室室容容积积为为V，放放入入岩岩心心后后剩剩余余容容积积为为VVs，样样品品室室压压力力为为Pa；标标准准室室容容积积为为V，室室内内压压力力为为p2（相相对对），两两室室之之间间由由阀阀门门5隔隔开开；打打开开阀阀门门5，使使标标准准室室压压力力向向岩岩心心室室膨膨胀胀，最最终终压压力力平平衡衡于于p1（相相对对），若若该该过过程程为为等等温温过过程程，由由波波义义耳耳定定律律可得：可得：Vp2=（V-Vs+V）p1 （2.217）中国石油大学（华东）工业训练中心 岩岩心心的的孔孔隙隙体体积积测测定定实实验验原原理理如如图图2.3-6所所示示，由由容容积积为为V2的的标标准准室室A、容容积积为为V1的的岩岩心心室室B和和水水银银压压力力计计E组组成成；C、D为为阀阀门门，其其中中D与与真真空空泵泵相相连。连。图2.36 气体膨胀式孔隙度仪示意图 2.3 常规岩心分析仪器2.3.2 岩心孔隙度测量仪 （2.218）通真空泵 中国石油大学（华东）工业训练中心 2 2）仪器组成）仪器组成 实实验验室室用用孔孔隙隙度度仪仪如如图图2.3-72.3-7所所示示。用用气气体体测测岩岩心心孔孔隙隙度度的的仪仪器器有有全全自自动动正正压压孔孔隙隙度度仪仪、全全自自动动负负压压孔孔隙隙度度仪仪和和正正压压手手动动孔孔隙隙度度仪仪。孔孔隙隙度度测测定定仪仪主主要要由由气气源源、压压力力调调节节器器、基基准准室室（又又称称标标准准室室、参参比比室室）、岩岩心心室室、夹持器、压力传感器、真空泵、计算机测控单元组成。夹持器、压力传感器、真空泵、计算机测控单元组成。图2.37 岩心孔隙度仪2.3 常规岩心分析仪器2.3.2 岩心孔隙度测量仪3）技术参数 压力范围：负压孔隙度仪，00.1MPa(绝对压力)；正压孔隙度仪，01MPa；压力计量精度：0.1%岩样尺寸：2525mm及不规则小岩样(要求有一平面)；孔隙度范围：2%；孔隙度测量精度：1%。中国石油大学（华东）工业训练中心5 5压汞法岩心孔隙度测量压汞法岩心孔隙度测量 将将经经过过抽抽提提、洗洗油油、烘烘干干的的岩岩样样放放入入岩岩样样室室中中，在在高高压压下下压压入入水水银银，测测定定在在不不同同压压力力下下压压入入岩岩心心中中水水银银的的体体积积，经经过过系系数数校校正正后后，即即可可求求出出不不同同压压力力下下岩岩心心有有效效孔孔隙隙体体积积。图图2.3-82.3-8为为某某岩岩样样孔隙体积与压力的关系曲线。孔隙体积与压力的关系曲线。2.38 压汞法孔隙体积曲线2.3 常规岩心分析仪器2.3.2 岩心孔隙度测量仪 中国石油大学（华东）工业训练中心 6 6其它方法和仪器其它方法和仪器 1)1)液液体体饱饱和和法法岩岩心心孔孔隙隙度度测测量量仪仪 将将干干的的柱柱塞塞岩岩样样在在空空气气中中称称重重，用用已已知知密密度度的的液液体体在在抽抽真真空空和和加加压压的的作作用用下下充充分分饱饱和和岩岩样样,将将饱饱和和岩岩样样分分别别在在空空气气中中和和饱饱和和液液体体中中称称重重,根根据据干干岩岩样样质质量量、饱饱和和岩岩样样质质量量、浸浸没没质质量量和和液液体密度计算出柱塞岩心孔隙度。体密度计算出柱塞岩心孔隙度。2)2)CTCT法法岩岩心心孔孔隙隙度度测测量量仪仪 是是利利用用单单能能量量X X射射线线的的衰衰减减和和光光电电吸吸收收特特性性，对对岩岩心心某某一一横横向向断断面面做做相相对对旋旋转转扫扫描描，每每个个位位置置可可采采集集到到一一组组一一维维的的投投影影数数据据，再再结结合合旋旋转转运运动动，就就可可得得到到许许多多方方向向上上的的投投影影数数据据。衰衰减减系系数数构构成成一一个个多多元元一一次次方方程程组组，经经过过迭迭代代运运算算，得得到到衰衰减减系系数数的的断断面面分分布布图图，经经过过经经验验数数据据处处理理，即即可可得得到到岩岩心心的的孔孔隙隙度度（也也可可处处理理得得到到密密度度和和饱饱和和度度等等参参数）。数）。3 3)全直径全直径岩心孔隙度测量仪岩心孔隙度测量仪2.3 常规岩心分析仪器2.3.2 岩心孔隙度测量仪 中国石油大学（华东）工业训练中心2.3 常规岩心分析仪器2.3.3 岩心孔隙体积压缩系数测量仪 1 1储层岩石的压缩系数储层岩石的压缩系数 岩岩石石存存在在弹弹性性或或压压缩缩性性。岩岩石石所所承承受受的的压压力力来来自自两两个个方方面面：一一是是岩岩石石孔孔隙隙内内液液体体传传递递的的地地下下流流体体系系统统压压力力，称称之之为为孔孔隙隙压压力力或或内内压压力力，该该压压力力作作用用于于岩岩石石孔孔隙隙内内壁壁或或内内表表面面；二二是是储储层层上上覆覆岩层的压力，称之为上覆压力。岩层的压力，称之为上覆压力。储储层层岩岩石石和和储储层层流流体体的的弹弹性性或或压压缩缩性性虽虽然然很很小小，但但当当地地层层水水动动力力系系统统范范围围较较大大，而而储储层层压压力力很很高高时时，由由于于孔孔隙隙压压力力下下降降后后引引起起孔孔隙隙内内流流体体的的膨膨胀胀及及孔孔隙隙体体积积的的缩缩小小，就就可可以以从从油油层层中中把把相相当当数量的液体排驱到油井中去。数量的液体排驱到油井中去。中国石油大学（华东）工业训练中心 1 1）岩石压缩系数）岩石压缩系数C Cf f 储储层层岩岩石石的的压压缩缩系系数数是是指指在在等等温温条条件件下下，单单位位体体积积岩岩石石中中孔孔隙隙体体积积随随有效压力的变化率，用公式表示为：有效压力的变化率，用公式表示为：（2.319）式中，式中，C Cf f岩石的岩石的压缩系数，系数，MPaMPa-1-1；p p有效有效压力，指上覆力，指上覆压力与力与孔隙孔隙压力的差力的差值，MPaMPa；公式中的公式中的负号表示岩石孔隙体号表示岩石孔隙体积随有效随有效压力的增加而减小。力的增加而减小。等温条件下岩石孔隙体积随有效压力的等温条件下岩石孔隙体积随有效压力的变化值，变化值，cmcm3 3MPaMPa。2.3 常规岩心分析仪器2.3.3 岩心孔隙体积压缩系数测量仪 中国石油大学（华东）工业训练中心 2 2）孔隙压缩系）孔隙压缩系C Cp p 孔孔隙隙压压缩缩系系数数是是指指在在等等温温条条件件下下，岩岩石石孔孔隙隙体体积积随随有有效效压压力力的的变化率，用公式表示为：变化率，用公式表示为：（2.320