第二章--岩石组成与岩石物理性质ppt课件

一、岩石的结构一、岩石的结构 1 1、火成岩的结构，、火成岩的结构，是由矿物晶体组成的，是由矿物晶体组成的，岩浆冷却结晶的时间越岩浆冷却结晶的时间越长，形成的晶体越大。长，形成的晶体越大。第二节第二节 岩石的结构特点及其对强度的影响岩石的结构特点及其对强度的影响第二章第二章 岩石组成与岩石物理性质岩石组成与岩石物理性质 一、岩石的结构第二节 岩石的结构特点及其对强度的影响第二1 2 2、沉积岩的结构、沉积岩的结构 有两种有两种:一是碎屑结构，二是结晶结构。一是碎屑结构，二是结晶结构。碎屑岩是由单个颗粒通过胶结物胶结而成的，其中有大碎屑岩是由单个颗粒通过胶结物胶结而成的，其中有大量的孔隙，常见的胶结物有钙质和硅质两种。量的孔隙，常见的胶结物有钙质和硅质两种。结晶沉积岩的结构是由沉积过程中生成的晶体决定的，结晶沉积岩的结构是由沉积过程中生成的晶体决定的，晶体形成一种紧密排列结构，原生孔隙小，如晶体形成一种紧密排列结构，原生孔隙小，如岩盐岩盐，也可以，也可以成为生油、储油层，主要是油气层的很好的盖层。成为生油、储油层，主要是油气层的很好的盖层。第二节第二节 岩石的结构特点及其对强度的影响岩石的结构特点及其对强度的影响 2、沉积岩的结构第二节 岩石的结构特点及其2 3 3、变质岩的结构，、变质岩的结构，有片状结构和非片状结构有片状结构和非片状结构两种。片状结构是在高温两种。片状结构是在高温高压下，由重结晶作用和高压下，由重结晶作用和各种矿物的分离作用而造各种矿物的分离作用而造成的明暗矿物间互带。成的明暗矿物间互带。第二节第二节 岩石的结构特点及其对强度的影响岩石的结构特点及其对强度的影响 3、变质岩的结构，有片状结构和非片状结构两3 二、二、岩石的强度岩石的强度 岩石的强度主要取决于矿物强度、结构联结形式、岩石的岩石的强度主要取决于矿物强度、结构联结形式、岩石的结构和整个构造。结构和整个构造。对于火成岩、变质岩、化学沉积岩来说，化学结构连结起对于火成岩、变质岩、化学沉积岩来说，化学结构连结起主要作用，因此，其组成矿物的强度越大，岩石的强度就越大。主要作用，因此，其组成矿物的强度越大，岩石的强度就越大。对于碎屑沉积岩来说，其对于碎屑沉积岩来说，其胶结胶结物对强度影响程度最大，即物对强度影响程度最大，即其强度主要取决于矿物颗粒间的其强度主要取决于矿物颗粒间的联结强度联结强度。不同胶结物的联结。不同胶结物的联结强度不同：硅质铁质钙质泥质。强度不同：硅质铁质钙质泥质。第二节第二节 岩石的结构特点及其对强度的影响岩石的结构特点及其对强度的影响 二、岩石的强度第二节 岩石的结构特点及其对4 岩石的物理性质是指岩石的孔隙度、渗透岩石的物理性质是指岩石的孔隙度、渗透率、可压缩性、导电性、传热性的总称。率、可压缩性、导电性、传热性的总称。岩石是由固体的矿物和矿物颗粒之间的孔岩石是由固体的矿物和矿物颗粒之间的孔隙组成的，孔隙中通常有孔隙流体存在。在砂隙组成的，孔隙中通常有孔隙流体存在。在砂岩的扫描电子显微镜照片，我们可以清楚地看岩的扫描电子显微镜照片，我们可以清楚地看到砂岩中的石英颗粒，并且还可以看到石英颗到砂岩中的石英颗粒，并且还可以看到石英颗粒之间存在着流体流通的网络。岩石正是这样粒之间存在着流体流通的网络。岩石正是这样一种特殊的多孔介质，一种由固体矿物和流动一种特殊的多孔介质，一种由固体矿物和流动的孔隙流体组成的多相体。的孔隙流体组成的多相体。第三节第三节 岩石的物理性质岩石的物理性质 砂岩的扫描电子显微镜照片。照片中可以看到砂岩中的石英矿物颗砂岩的扫描电子显微镜照片。照片中可以看到砂岩中的石英矿物颗粒粒(黑色黑色)，也可以看到它们之间的孔隙，也可以看到它们之间的孔隙 岩石的物理性质是指岩石的孔隙度、渗透率、可压5 孔隙流体的存在，对岩石性质有着极其重要的影响。例孔隙流体的存在，对岩石性质有着极其重要的影响。例如，岩石中孔隙体积增加如，岩石中孔隙体积增加1，会导致岩石弹性参数变化，会导致岩石弹性参数变化10倍，倍，或者更多或者更多,也会导致岩石渗透率发生几个数量级的变化。也会导致岩石渗透率发生几个数量级的变化。岩岩石石内内部部孔孔隙隙及及孔孔隙隙流流体体的的存存在在，是是石石油油得得以以生生成成、矿矿物得以富集的前提。物得以富集的前提。岩岩石石的的物物理理性性质质与与其其力力学学性性质质密密不不可可分分，因因此此，研研究究岩岩石的物理性质是岩石力学研究的一个重要内容。石的物理性质是岩石力学研究的一个重要内容。孔隙流体的存在，对岩石性质有着极其重要的影响6SEDIMENTARY ROCKS ClasticsCarbonatesEvaporites一、岩石的孔隙度SEDIMENTARY ROCKS Clastics一、岩石7DEFINITIONS-SEDIMENTARY ROCKSedimentary RockClastic Sedimentary Rocks(Such as Shale,Siltstone,and Sandstone)Consist of Broken Fragments of Pre-Existing Rock(cf.Detrital)Carbonate Sedimentary Rocks(andEvaporites)May Form by ChemicalPrecipitation or Organic ActivityRock Formed from the WeatheredProducts of Pre-Existing Rocks andTransported by Water,Wind,and Glaciers一、岩石的孔隙度DEFINITIONS-SEDIMENTARY ROCK8CLASTIC AND CARBONATE ROCKSClastic RocksConsist Primarily of Silicate MineralsAre Classified on the Basis of:-Grain Size -Mineral Composition Carbonate RocksConsist Primarily of Carbonate Minerals(i.e.Minerals With a CO Anion Group)-Predominately Calcite(Limestone)-Predominately Dolomite(Dolomite or Dolostone)3-2 Classified by Grain Size and Texture一、岩石的孔隙度CLASTIC AND CARBONATE ROCKSCla9Grain-Size Classification for Clastic SedimentsNameMillimetersMicrometersBoulderCobblePebbleGranuleVery Coarse SandCoarse SandMedium SandFine SandVery Fine SandCoarse SiltMedium SiltFine SiltVery Fine SiltClay4,096256644210.50.250.1250.0620.0310.0160.0080.00450025012562311684(modified from Blatt,1982)Commonly,phi-sizes are used for sediment analysis 一、岩石的孔隙度Grain-Size Classification for 10c.砂土的分类砂土的分类 粒径大于粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的颗粒含量不超过全重50%的土，且粒的土，且粒径大于径大于0.075mm的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重50%的土称为砂土的土称为砂土 土的名称土的名称漂石漂石块石块石卵石卵石碎石碎石圆砾圆砾角砾角砾颗粒形状颗粒形状圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主棱角形为主颗粒级配颗粒级配粒径大于粒径大于200mm的颗的颗粒含量超过全重粒含量超过全重50粒径大于粒径大于20mm的颗粒的颗粒含量超过全重含量超过全重50粒径大于粒径大于2mm的颗粒的颗粒含量超过全重含量超过全重50注：注：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定碎石土的分类碎石土的分类一、岩石的孔隙度c.砂土的分类 粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%11d.粉土的分类粉土的分类 粒径大于粒径大于0.075mm的颗粒含量超的颗粒含量超过全重过全重50%，塑性指数，塑性指数IP10的土称为的土称为粉土粉土土的名称土的名称砾砂砾砂粗砂粗砂中砂中砂细砂细砂粉砂粉砂颗粒级配颗粒级配粒径大于粒径大于2mm的颗粒含量占全重的颗粒含量占全重2550注：注：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定粒径大于粒径大于0.5mm的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重50粒径大于粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重50粒径大于粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重85粒径大于粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重50砂土的分类砂土的分类e.粘性土的分类粘性土的分类 粒径大于粒径大于0.075mm的颗粒含量不超的颗粒含量不超过全重过全重50%，塑性指数，塑性指数IP10的土称的土称为粘性土，粘性土根据塑性指数细分为粘性土，粘性土根据塑性指数细分土的名称土的名称粘土粘土粉质粘土粉质粘土塑性指数塑性指数注：注：塑性指数由相应于塑性指数由相应于76g圆圆锥体沉入土样中深度为锥体沉入土样中深度为10mm测定的液限计算而得测定的液限计算而得 IP1710IP17一、岩石的孔隙度d.粉土的分类 粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重12 Framework Matrix Cement PoresSand(and Silt)Size Detrital GrainsSilt and Clay Size Detrital MaterialMaterial Precipitated Post-Depositionally,During Burial.Cements Fill Pores andReplace Framework GrainsVoids Among the Above ComponentsFOUR MAJOR COMPONENTS OF SANDSTONE碎屑一、岩石的孔隙度沉淀 Framework Matrix Cement Pores13FOUR COMPONENTS OF SANDSTONEMATRIXFRAMEWORK(QUARTZ)FRAMEWORK(FELDSPAR)CEMENTPORENote different use of“matrix”by geologists and engineers0.25 mm1.Framework2.Matrix3.Cement4.PoresEngineering“matrix”Geologists ClassificationFOUR COMPONENTS OF SANDSTONEMA14DUAL POROSITY IN SANDSTONEMATRIXFRAMEWORK(QUARTZ)FRAMEWORK(FELDSPAR)CEMENTPORENote different use of“matrix”by geologists and engineers0.25 mmSandstone Comp.FrameworkMatrixCementPoresDISSOLUTIONPOREFRACTURE1.Primary and secondary“matrix”porosity system2.Fracture porosity systemDUAL POROSITY IN SANDSTONEMATR15 一、岩石的一、岩石的孔隙度孔隙度 岩岩石石的的孔孔隙隙度度是是岩岩石石孔孔隙隙的的总总体体积积与与岩岩石石总总体体积积之之比比，常常用用百百分分数数表表示示。岩岩石石的的总总体体积积V总总由由基基质质的的体体积积V基基和和孔孔隙体积隙体积V孔孔两部分组成，则岩石的孔隙度两部分组成，则岩石的孔隙度表示为：表示为：=上式中，上式中，值为无因次量，称为绝对孔隙度。值为无因次量，称为绝对孔隙度。一、岩石的孔隙度 一、岩石的孔隙度一、岩石的孔隙度16 在油田开发中，参与渗流的连通孔隙才是有效的，对于那在油田开发中，参与渗流的连通孔隙才是有效的，对于那些封闭孔隙，尽管其中有油气储存，但是很难开采出来，因此些封闭孔隙，尽管其中有油气储存，但是很难开采出来，因此称为无效孔隙。称为无效孔隙。这样就把孔隙度分为有效孔隙度和无效孔隙度两种。这样就把孔隙度分为有效孔隙度和无效孔隙度两种。岩岩石石的的有有效效孔孔隙隙度度，是是指指岩岩石石中中有有效效孔孔隙隙的的体体积积与与岩岩石石总总体体积积的的比比值值，以以百百分分数数表表示示。有有效效孔孔隙隙体体积积是是指指参参与与渗渗流流的的连连通通孔孔隙隙体体积积，以以有有效效、V连连通通分分别别表表示示岩岩石石的的有有效效孔孔隙隙度度和和连连通通孔孔隙隙体积，则：体积，则：有效有效=一、岩石的孔隙度 在油田开发中，参与渗流的连通孔隙才是有效的，对于17CUBIC PACKING OF SPHERESPorosity=48%一、岩石的孔隙度CUBIC PACKING OF SPHERESPorosi18RHOMBIC PACKING OF SPHERESPorosity=27%一、岩石的孔隙度RHOMBIC PACKING OF SPHERESPoro19Packing of Two Sizes of SpheresPorosity=14%一、岩石的孔隙度Packing of Two Sizes of Sphere20 按照孔隙度值来划分或评价储集层，其标准为：按照孔隙度值来划分或评价储集层，其标准为：5 5 极差储层极差储层 5 51010 差储层差储层 10 1020%20 20 特好储层特好储层一、岩石的孔隙度 按照孔隙度值来划分或评价储集层，其标准为：一21Grain-Size Sorting in SandstoneVery WellSortedWellSortedModeratelySortedPoorlySortedVery PoorlySortedSORTING一、岩石的孔隙度Grain-Size Sorting in Sandston22SANDSTONE COMPOSITION,Framework GrainsNorphlet Sandstone,Offshore Alabama,USAGrains 0.25 mm in Diameter/LengthPRFKFPKF=Potassium FeldsparPRF=Plutonic Rock FragmentP=PorePotassium Feldspar isStained Yellow With aChemical DyePores are Impregnated WithBlue-Dyed EpoxyKF QQQ=QuartzPhoto by R.KuglerPlutonic rock fragments are derived from igneous rocks,such as granite.一、岩石的孔隙度SANDSTONE COMPOSITION,Framewor23POROSITY IN SANDSTONEQuartzGrainPoreScanning Electron MicrographNorphlet Sandstone,Offshore Alabama,USAPorosity in SandstoneTypically is Lower ThanThat of Idealized PackedSpheres Owing to:Variation in Grain SizeVariation in Grain ShapeCementationMechanical and ChemicalCompactionPhotomicrograph by R.L.Kugler一、岩石的孔隙度压缩POROSITY IN SANDSTONEQuartzGra24POROSITY IN SANDSTONEScanning Electron MicrographTordillo Sandstone,Neuquen Basin,ArgentinaPore Throats inSandstone MayBe Lined WithA Variety ofCement MineralsThat AffectPetrophysicalPropertiesPhotomicrograph by R.L.Kugler一、岩石的孔隙度POROSITY IN SANDSTONEScanning 25POROSITY IN SANDSTONEScanning Electron MicrographNorphlet Formation,Offshore Alabama,USAPores Provide theVolume to StoreHydrocarbonsPore Throats RestrictFlow through poresPoreThroat一、岩石的孔隙度POROSITY IN SANDSTONEScanning 26Clay Minerals in Sandstone Reservoirs,Authigenic KaoliniteSecondary Electron MicrographCarter SandstoneNorth Blowhorn Creek Oil UnitBlack Warrior Basin,Alabama,USASignificant PermeabilityReductionHigh Irreducible WaterSaturationMigration of FinesProblem(Photograph by R.L.Kugler)残余自生高岭土Clay Minerals in Sandstone Res27浸润线浸润线流线流线等势线等势线下游下游上游上游土坝蓄水后水透土坝蓄水后水透过坝身流向下游过坝身流向下游H隧道开挖时，地下隧道开挖时，地下水向隧道内流动水向隧道内流动 在水位差作用下，水透过土体孔隙的现象称为在水位差作用下，水透过土体孔隙的现象称为渗透渗透 二、岩石的渗透性二、岩石的渗透性浸润线流线等势线下游上游土坝蓄水后水透过坝身流向下游H隧道开28 在在压压力力作作用用下下，岩岩石石允允许许流流体体通通过过的的性性质质称称为为岩岩石石的的渗渗透性。透性。习习惯惯上上人人们们常常常常把把那那些些在在地地层层压压力力条条件件下下流流体体比比较较容容易易地地沿沿着着连连通通的的孔孔隙隙、喉喉道道、裂裂缝缝、溶溶洞洞流流动动的的岩岩石石，例例如如砂砂岩岩、裂裂缝缝性性碳碳酸酸盐盐岩岩称称为为渗渗透透性性岩岩石石；而而把把流流体体难难于于在在其其中中流流动动的的岩岩石石、粘粘土土或或页页岩岩、石石膏膏、岩岩盐盐等等称称为为非非渗渗透透性性岩岩石石。但但是是这这种种提提法法是是不不严严格格的的，因因为为一一方方面面渗渗透透是是有有条条件件的的，另另一方面同一种岩石的渗透能力也是不断变化的。一方面同一种岩石的渗透能力也是不断变化的。二、岩石的渗透性二、岩石的渗透性 在压力作用下，岩石允许流体通过的性质称为岩29 最最先先研研究究岩岩石石渗渗滤滤能能力力大大小小这这一一现现象象的的是是法法国国工工程程师师达达西西。他他利利用用人人工工砂砂体体研研究究了了水水的的渗渗滤滤。达达西西的的实实验验表表明明人人工工砂砂体体单单位位面面积积水水流流的的体体积积变变化化率率Q/A与与进进口口和和出出口口两两个个端端面面间间的的水水头头差差H成成正正比比，而而与与砂砂体体的的长度成反比。即：长度成反比。即：二、岩石的渗透性二、岩石的渗透性 最先研究岩石渗滤能力大小这一现象的是法国工程30n一、一、达西定律达西定律1856年法国学者年法国学者DarcyDarcy对对砂土砂土的渗的渗透性进行研究透性进行研究结论：结论：水在土中的渗透速度与试水在土中的渗透速度与试样的水力梯度成正比样的水力梯度成正比v=ki达西定律达西定律水力梯度，即沿渗流方向水力梯度，即沿渗流方向单单位距离的水头损失位距离的水头损失 二、岩石的渗透性二、岩石的渗透性一、达西定律1856年法国学者Darcy对砂土的渗透性进行研31n二、渗透变形二、渗透变形 渗透水流将土体的细颗粒冲走、带走或局部土体产生移动，渗透水流将土体的细颗粒冲走、带走或局部土体产生移动，导致土体变形导致土体变形渗透变形问题（流土，管涌）渗透变形问题（流土，管涌）1.流土流土在渗流作用下，局部土体表面隆起，或某一范围内土在渗流作用下，局部土体表面隆起，或某一范围内土 粒群同时发生移动的现象粒群同时发生移动的现象 流土发生于地基或土坝下游渗流出逸处，不发生于土体内部。开流土发生于地基或土坝下游渗流出逸处，不发生于土体内部。开挖基坑或渠道时常遇到的流砂现象，属于流土破坏。细砂、粉砂、挖基坑或渠道时常遇到的流砂现象，属于流土破坏。细砂、粉砂、淤泥等较易发生流土破坏淤泥等较易发生流土破坏 二、岩石的渗透性二、岩石的渗透性二、渗透变形 渗透水流将土体的细颗粒冲走、带走或局部土322.管涌管涌在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒通过较大颗粒在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒通过较大颗粒的孔隙，发生移动并被带出的现象的孔隙，发生移动并被带出的现象 土体在渗透水流作用下，细小颗粒被带出，孔隙逐渐增大，形成土体在渗透水流作用下，细小颗粒被带出，孔隙逐渐增大，形成能穿越地基的细管状渗流通道，掏空地基或坝体，使其变形或失能穿越地基的细管状渗流通道，掏空地基或坝体，使其变形或失稳。管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处，发稳。管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处，发展一般有个时间过程，是一种渐进性的破坏展一般有个时间过程，是一种渐进性的破坏 二、岩石的渗透性二、岩石的渗透性2.管涌在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒通过较大颗粒的33 后后来来的的研研究究者者发发现现，达达西西定定律律(DarcyDarcys s lawlaw)可可以以应应用用于于其其它它流流体体，把把上上式式中中的的比比例例常常数数k改改写写为为k、为为流流体体的的粘粘度度,k为为表表征征岩岩石石性性质质的的系系数数，即即渗渗透透率率。后后来来经经进一步修正，得到达西定律进一步修正，得到达西定律(DarcyDarcys laws law)的通式为：的通式为：二、岩石的渗透性二、岩石的渗透性 后来的研究者发现，达西定律(Darcy34 上式中：上式中：Q Q 为通过孔隙介质的流量，厘米为通过孔隙介质的流量，厘米3 3秒；秒；A A 为流体通过的横断面积，厘米为流体通过的横断面积，厘米2 2 ；为流体的粘度，厘泊；为流体的粘度，厘泊；k k 为岩石的渗透率，达西；为岩石的渗透率，达西；dp/dx dp/dx 为单位长度上的压力降，大气压厘米。为单位长度上的压力降，大气压厘米。二、岩石的渗透性二、岩石的渗透性 上式中：二、岩石的渗透性35 渗透率的单位是达西，它的物理意义是孔隙介质允渗透率的单位是达西，它的物理意义是孔隙介质允许粘度为许粘度为1 1厘泊的流体，在压力梯度为厘泊的流体，在压力梯度为1 1大气压厘米的大气压厘米的作用下，通过截面面积为作用下，通过截面面积为1 1厘米厘米2 2的流量为的流量为1 1厘米厘米3 3秒，秒，此时孔隙介质的渗透率称为此时孔隙介质的渗透率称为1 1达西。达西。达西定律成立的前提条件是：达西定律成立的前提条件是：(1)(1)假设流体与岩石之间不发生物理化学反应；假设流体与岩石之间不发生物理化学反应；(2)(2)渗滤介质中只存在一种流体。渗滤介质中只存在一种流体。二、岩石的渗透性二、岩石的渗透性 渗透率的单位是达西，它的物理意义是孔隙介质允36n二、达西定律适用范围与起始水力坡降二、达西定律适用范围与起始水力坡降达西定律达西定律讨论：讨论：砂土的渗透速度与水砂土的渗透速度与水力梯度呈线性关系力梯度呈线性关系 密实的粘土，需要克服结密实的粘土，需要克服结合水的粘滞阻力后才能发合水的粘滞阻力后才能发生渗透生渗透;同时渗透系数与同时渗透系数与水力坡降的规律还偏离达水力坡降的规律还偏离达西定律而呈非线性关系西定律而呈非线性关系 ib起始水起始水力坡降力坡降虚直线简化虚直线简化达西定律适用于层达西定律适用于层流，不适用于紊流流，不适用于紊流v=kiivO O砂土砂土0iv密实粘土密实粘土二、岩石的渗透性二、岩石的渗透性二、达西定律适用范围与起始水力坡降达西定律讨论：砂土的渗透速37 实实际际油油藏藏大大多多是是油油水水（或或气气），甚甚至至是是油油、气气、水水三三相相共共存存于于孔孔隙隙中中。注注水水开开发发的的油油田田，油油水水不不仅仅是是共共存存而而且且还还同同时时流流动动。为为了了研研究究多多相相流流体体在在岩岩石石中中的的渗渗滤滤能能力力与与性性质质，引引入入了了绝绝对对渗渗透透率、有效渗透率和相对渗透率的概念。率、有效渗透率和相对渗透率的概念。二、岩石的渗透性二、岩石的渗透性 实际油藏大多是油水（或气），甚至是油、气、水三38 有效渗透率有效渗透率Ke 当当岩岩石石为为两两种种或或多多种种流流体体饱饱和和时时，岩岩石石允允许许其其中中某某种流体渗滤能力的大小。不论此时其流体流动与否。种流体渗滤能力的大小。不论此时其流体流动与否。相对渗透率相对渗透率Kr 岩石的有效渗透率与绝对渗透率的比值。岩石的有效渗透率与绝对渗透率的比值。绝对渗透率绝对渗透率K 岩岩石石完完全全为为某某种种流流体体所所饱饱和和时时，岩岩石石与与流流体体之之间间不不发发生生物物理理化化学学反反应应，在在压压力力作作用用下下岩岩石石允允许许该该种种流流体体所所通过能力的大小。（达西所描述的渗透率）通过能力的大小。（达西所描述的渗透率）二、岩石的渗透性二、岩石的渗透性 有效渗透率Ke 绝对渗透率K二39 储储层层岩岩石石的的孔孔隙隙空空间间中中，总总是是会会有有油油气气水水三三相相。在在油油层层温温度度和和压压力力下下，岩岩石石孔孔隙隙空空间间中中的的流流体体是是按按一一定方式分布的。定方式分布的。储集层岩石的孔隙中，某种流体占据孔隙空间的储集层岩石的孔隙中，某种流体占据孔隙空间的体积百分数，称为该流体的饱和度。体积百分数，称为该流体的饱和度。三、岩石中的油气水三、岩石中的油气水饱和度饱和度 储层岩石的孔隙空间中，总是会有油气水三相。40 若储集层的孔隙中只含有油和水两相，油和若储集层的孔隙中只含有油和水两相，油和水所占据的孔隙空间分别为水所占据的孔隙空间分别为V Vo o、V Vw w，岩石的孔隙度，岩石的孔隙度为为，岩石中的孔隙总体积为，岩石中的孔隙总体积为V Vp p，岩石的总体积，岩石的总体积为为V Vb b，则含油饱和度，则含油饱和度S So o和含水饱和度和含水饱和度S Sw w分别为：分别为：S S0 0=Sw=三、岩石中的油气水三、岩石中的油气水饱和度饱和度 若储集层的孔隙中只含有油和水两相，油和水所占41 且有：且有：S o+Sw=1 若储集层中，除含油和水外，还含有气体，则含气饱和度为：若储集层中，除含油和水外，还含有气体，则含气饱和度为：Sg=此时，油气水的饱和度应满足：此时，油气水的饱和度应满足：SoSwSg1三、岩石中的油气水三、岩石中的油气水饱和度饱和度 且有：S o+Sw=1三、岩石中的油气水42 储储层层岩岩石石中中的的含含油油饱饱和和度度和和含含水水饱饱和和度度在在油油田田的的勘勘探探开开发发过过程程中中具具有有十十分分重重要要的的作作用用，在在油油田田的的储储量量计计算算、油油田田动动态态分分析析、注注水水驱驱油油效效率率的的研研究究、油油田田剩剩余余储储量量的的利利用用以以及及提提高高最最终终采采收收率率方面，它们都是不可缺少的参数。方面，它们都是不可缺少的参数。三、岩石中的油气水三、岩石中的油气水饱和度饱和度 储层岩石中的含油饱和度和含水饱和度在油田的勘43 岩岩石石的的粒粒度度组组成成是是指指构构成成岩岩石石的的各各种种大大小小不不同同的的颗颗粒粒含含量量，以百分数表示以百分数表示。粒粒度度组组成成的的通通用用分分析析方方法法是是筛筛分分析析法法。即即采采用用孔孔径径不不同同的的一一系系列列筛筛子子将将岩岩心心颗颗粒粒按按大大小小分分成成数数组组，然然后后称称量量每每组组的的质质量量即即可可得到每个粒度范围内的得到每个粒度范围内的质量百分比质量百分比。筛孔的表示法通常是按每英寸长的孔数来表示的，称为目。筛孔的表示法通常是按每英寸长的孔数来表示的，称为目。对于粒度小于对于粒度小于0.074-0.053mm0.074-0.053mm的细粒，一般用的细粒，一般用沉降分析法沉降分析法确定。确定。四、岩石的粒度组成与比表面积四、岩石的粒度组成与比表面积 岩石的粒度组成是指构成岩石的各种大小不同的颗粒44筛分法筛分法用一套孔径不同的筛子，按用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置。从上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样将事先称过质量的烘干土样过筛，称出留在各筛上的土过筛，称出留在各筛上的土质量，然后计算其占总土粒质量，然后计算其占总土粒质量的百分数质量的百分数 四、岩石的粒度组成与比表面积四、岩石的粒度组成与比表面积筛分法用一套孔径不同的筛子，按从上至下筛孔逐渐减小放置。将事45比重计法比重计法利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒径的土粒含量确定小于某粒径的土粒含量 四、岩石的粒度组成与比表面积四、岩石的粒度组成与比表面积比重计法利用不同大小的土粒在水中的沉降速度不同来确定小于某粒46颗粒粒径级配曲线颗粒粒径级配曲线 纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比,横坐横坐标表示土粒的粒径标表示土粒的粒径(对数坐标）对数坐标）四、岩石的粒度组成与比表面积四、岩石的粒度组成与比表面积颗粒粒径级配曲线 纵坐标表示小于某粒径的土粒含量百分比,横坐47颗粒级配的描述颗粒级配的描述 工程上常用不均匀系工程上常用不均匀系数数Cu描述颗粒级配的描述颗粒级配的不均匀程度不均匀程度 d10、d30、d60小于某粒径的小于某粒径的土粒含量为土粒含量为10%、30%和和60%时所对应的粒径时所对应的粒径Cu愈大，表示土粒愈不均愈大，表示土粒愈不均匀。工程上把匀。工程上把Cu5的土视的土视为级配不良的土；为级配不良的土；Cu10的土视为级配良好的土的土视为级配良好的土 曲率系数曲率系数Cc描述颗粒级描述颗粒级配曲线整体形态，表明配曲线整体形态，表明某粒组是否缺失情况某粒组是否缺失情况 对于砾类土或砂类土，同时满对于砾类土或砂类土，同时满足足Cu5和和Cc=13时，定名为时，定名为良好级配砂或良好级配砾良好级配砂或良好级配砾 四、岩石的粒度组成与比表面积四、岩石的粒度组成与比表面积颗粒级配的描述 工程上常用不均匀系数Cu描述颗粒级配的不均匀48 根据颗粒大小将根据颗粒大小将碎屑岩碎屑岩分为如下三大类：分为如下三大类：砂砂 岩岩 主要粒度组成主要粒度组成 1-0.1 mm 1-0.1 mm 细砂岩细砂岩 主要粒度组成主要粒度组成 0.1-0.0lmm 0.1-0.0lmm 粉砂岩粉砂岩 主要粒度组成小于主要粒度组成小于 0.0lmm 0.0lmm 主要粒度组成是指其质量百分比必须达到主要粒度组成是指其质量百分比必须达到50-8050-80的颗粒。的颗粒。岩岩石石的的粒粒度度组组成成可可以以决决定定岩岩石石的的许许多多物物理理性性质质。如如根根据据各各种种颗颗粒粒的的数数量量比比值值，可可确确定定岩岩石石的的孔孔隙隙度度、容容积积比比重重、渗渗透透率率、毛细管力毛细管力等。等。四、岩石的粒度组成与比表面积四、岩石的粒度组成与比表面积 根据颗粒大小将碎屑岩分为如下三大类：49 岩岩石石的的比比表表面面积积是是指指单单位位体体积积的的岩岩石石内内颗颗粒粒的的总总表表面面积积。单单位位用用厘厘米米2 2厘厘米米3 3表表示示。岩岩石石中中细细颗颗粒粒越越多多，它它的的比表面就越大，反之就越小。比表面就越大，反之就越小。砂砂 岩岩 小于小于950950厘米厘米2 2厘米厘米3 3 细砂岩细砂岩 950-2300 950-2300厘米厘米2 2/厘米厘米3 3 粉砂岩粉砂岩 大于大于23002300厘米厘米2 2/厘米厘米3 3 四、岩石的粒度组成与比表面积四、岩石的粒度组成与比表面积 岩石的比表面积是指单位体积的岩石内颗粒的总表50第二章-岩石组成与岩石物理性质ppt课件51第二章-岩石组成与岩石物理性质ppt课件52第二章-岩石组成与岩石物理性质ppt课件53第二章-岩石组成与岩石物理性质ppt课件54第二章-岩石组成与岩石物理性质ppt课件55第二章-岩石组成与岩石物理性质ppt课件56第二章-岩石组成与岩石物理性质ppt课件57第二章-岩石组成与岩石物理性质ppt课件58第二章-岩石组成与岩石物理性质ppt课件59习题n假设有同样粒径的小球立方假设有同样粒径的小球立方堆积成的岩石堆积成的岩石 n当小球的直径为当小球的直径为1mm,1mm,请计请计算岩石的孔隙度和岩石的比算岩石的孔隙度和岩石的比表面积。表面积。n当小球的直径为当小球的直径为0.5mm,0.5mm,请请计算岩石的孔隙度和岩石的计算岩石的孔隙度和岩石的比表面积。比表面积。n讨论尺寸效应讨论尺寸效应习题假设有同样粒径的小球立方堆积成的岩石 60当小球的直径为1mm 在1立方毫米的正方体中只有1个小球则当小球的直径为1mm 61当小球的直径为0.5mm 在0.125立方毫米的正方体中只有1个小球则当小球的直径为0.5mm 62