岩石力学3第二章岩石的组成与岩石的物理性质ppt课件.ppt

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1、第二节岩石的结构特点及其对强度的影响一、岩石的结构1、火成岩的结构，是由矿物晶体组成的，岩浆冷却结晶的时间越长，形成的晶体越大。2021/8/1212、沉积岩的结构有两种：一是碎屑结构，二是结晶结构(化学岩)。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。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，没有孔隙，如岩盐，它不能成为生油、储油层，但却是油气层的很好的盖层。岩盐2021/8/1223、变质岩的结构，有片状结构和非片状结构两种。片状结构是在高温高压下，由重结晶作用和各种矿物的分离作用而造成的明暗矿物间互带。板岩(片

2、状结构)灰色大理岩(结晶结构)2021/8/123二、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，其胶结物对强度影响程序最大，即其强度主要取决于矿物颗粒间的联结强度。不同胶结物的联结强度不同：硅质>铁质>钙质>泥质。2021/8/124第三节岩石的物理性质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。岩石的物理性质与其力学性质密不可分，因此，研究岩石的物理性质是岩石力学研究的一个重要内容。岩石是由固体的矿物和矿

3、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的孔隙流体组成的多相体。2021/8/1252021/8/126孔隙流体的存在，对岩石性质有普极其重要的影响。例如，岩石中孔隙体积增加1%，会导致岩石弹性参数变化10倍，或者更多，也会导致岩石渗透率发生几个数量级的变化。岩石内部孔隙及孔隙流体的存在，是石油得以生成、矿物得以富集的前提。2021/8/127一、岩石的孔隙度岩石的孔隙度(率)是岩石孔隙的总体积与岩石总体积之比，常用百分

4、数表示。岩石的总体积V总由基质的体和V基和孔隙体积V孔两部分组成，则岩石的孔隙度φ表示为：上式中，φ值为无因次量，称为绝对孔隙度。2021/8/1282021/8/129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。2021/8/1210岩石的有效孔隙度，是指岩石中有效孔隙的体积与岩石总体积的比值，以百分数表示。有效孔隙体积是指参与渗流的连通孔隙体积，以φ有效、V连通分别表示岩石的有效孔隙度和连通孔隙体积，则：2021/8/1211实际储层岩石孔隙度值的范围如下：砂岩孔隙度：

5、1-30%，它取决于砂岩的性质及其胶结状态。石灰岩和白云岩孔隙度：0.5-28%。粘土或页岩孔隙度：0.4-15%，它取决于粘土（或页岩）的成因和埋藏深度。2021/8/1212按照孔隙度值来划分或评价储集层，其标准为：φ<５％　　　极差储层5%<φ<10%差储层10%<φ<20%良好储层φ>20%特好储层2021/8/1213二、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石的渗透性。习惯上人们常常把那些在地层压力条件下流体比较容易地沿着连通的孔隙、喉道、裂缝、溶洞流动的岩石，例如砂岩、裂缝性碳酸盐岩称为渗透性岩石；而把流体难于在其中流动的岩石、粘土或页岩、石膏、岩盐等称为非渗透

6、性岩石。但是这种提法是不严格的，因为一方面渗透是有条件的，另一方面同一种岩石的渗透能力也是不断变化的。2021/8/1214最先研究岩石渗滤能力大小这一现象的是法国工程师达西。他利用人工砂体研究了水的渗滤。达西的实验表现人工砂体单位面积水流的体积变化率Q/A与进口和出口两个端面间的水头差△H成正比，而与砂体的长度成反比。即：2021/8/1215后来的研究者发现，达西定律可以应用于其它流体，把上式中的比例常数K改写为K/μ、μ为流体的粘度，K为表征岩石性质的系数，即渗透率，就可以了。后来经进一步修正，得到达西定律的通式为：2021/8/1216上式中：Q为通过孔隙介质的流量，厘米3/秒；A为

7、流体通过的横断面积，厘米2；U为流体的粘度，厘泊；K为岩石的渗透率，达西；dp/dx为单位长度上的压力降，大气压/厘米。2021/8/1217达西定律成立的前提条件是：（1）假设流体与岩石之间不发生物理化学反应；（2）渗滤介质中只存在一种流体。2021/8/1218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1厘泊的流体，在压力梯度为1大气压/厘米的作用下，通过载面面积为1厘米2的流量为1厘米3/秒，