最新油层物理2-2-第二节-储层岩石的孔隙结构及孔隙性教学讲义PPT.ppt

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油层物理2-2-第二节-储层岩石的孔隙结构及孔隙性 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。2 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。3 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。类型成因储渗特征原生式沉积粒间孔沉积作用大，多，储渗能力好纹理和层理缝沉积作用小，少，储渗能力差次生式沉积溶蚀孔溶解作用小，少，储集能力好晶体次生晶间孔压溶作用小，多，储集能力差裂缝孔隙地应力作用小，少，渗透能力好颗粒破裂孔岩石裂缝等小，少，储渗能力一般混合孔隙杂基微孔隙等复合成因小，少，储渗能力差7 云质不等粒岩屑砂岩，粒间孔与微缝8 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9 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0.25～0.0001rnm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。10 2）按孔隙大小的分类11 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disconnectedpore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“死孔隙”是无效的孔隙空间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总孔隙有效孔隙无效孔隙孤立孔隙(死孔隙)微毛管孔隙微毛管孔隙孤立孔隙有效孔隙12 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。13 二、岩石孔隙结构(1)孔径：孔隙直径(2)孔喉比：throattoporeratio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：coordinationnumber是指每个孔道所连通的喉道数。一般砂岩配位数介于2～15之间。14 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。15 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。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16 三、孔隙大小及分选性峰越尖锐，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曲线越陡，孔隙大小越均匀17 三、孔隙大小及分选性孔隙的分选性评价分选系数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。式中：fi=-log2did——孔喉直径f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。18 三、孔隙大小及分选性孔隙的分选性评价歪度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。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；实际岩石孔隙的Skp一般在+1——-1之间变化19 三、孔隙大小及分选性孔隙的分选性评价峰态Kpkurtosis：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。20 三、孔隙大小及分选性评价标准：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=1.5～3Kp<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。21 四、岩石的孔隙度孔隙是储集空间，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=+VbVsVp岩石总体积Vb骨架体积Vs孔隙体积Vp22 不同的孔隙度概念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①岩石的绝对孔隙度Φa(absoluteporosity)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(effectiveporosity)岩石中的有效孔隙体积Ve与岩石的外表体积Vb之比③岩石的流动孔隙度Φff(flowporosity)流体能在其内流动的孔隙体积与岩石的外表体积之比23 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24 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%储层类型孔隙度渗透率储层评价一级＞30%＞2000特高孔特高渗储层二级25-30%500-2000高孔高渗储层三级15-25%100-500中孔中渗储层四级10-15%10-100低孔低渗储层五级5-10%＜10特低孔特低渗储层非储层＜5%＜125 六、影响岩石孔隙度大小的因素内因影响因素外因(埋深)粒度分布及排列等(组成、结构)岩石矿物成分(颗粒性质)温度压力矿物的表面性质：吸附性、润湿性等矿物的稳定性：抗风化、溶蚀能力等矿物的敏感性：水敏性特殊矿物成分：Φ的微观结构26 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：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；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。27 1、岩石的矿物成分砂岩中的某些粘土矿物成分具有水敏性，遇水易发生膨胀→减小岩石的流动孔隙度；其它的碎屑成分（如云母、黄铁矿、绿泥石等）含量的增加，易形成降低绝对孔隙度fz的微观结构,也常会使岩石的总孔隙度减小。因为，云母具片状结构，黄铁矿、绿泥石会嵌入孔隙中。矿物表面性质、敏感性影响储层流动孔隙度Φff矿物稳定性、特殊矿物含量影响储层绝对孔隙度Φa28 颗粒平均粒径d↑→Φa↓分选差→大孔被小颗粒充填→↓Φa紧密排列→↓Φa；Φ正方形>Φ菱形★颗粒小，分选好，排列越不紧密，储层Φa越高2、颗粒排列方式及分选性29 颗粒排列方式：埋深↑→排列紧密→Φa↓对孔隙的改造：温、压、地下水等→Φa改变例如：★胶结物形成→Φa↓；溶蚀等作用→Φa↑★时代越老、埋藏越深的岩石的孔隙度越低★流体及动态过程对岩石Φff影响较大。如：驱动压差↑→减薄孔隙表面液膜→↑Φff；流体粘度↑→增厚孔隙表面液膜→↓Φff。3、埋深对孔隙度的影响此外颗粒的圆球度、胶结物含量和裂缝发育程度和地层压力的变化也将影响孔隙度的大小。30 4、其他因素的影响比面：比面增加流动孔隙度减小生产压差：生产压差增加流动孔隙度增大流体粘度：流体粘度增加流动孔隙度减小润湿性：非润湿性岩石的流动孔隙度大于润湿岩石的流动孔隙度成岩后生作用构造力作用：孔隙度增加溶蚀作用：孔隙度增加重结晶作用：孔隙度减小31 七、岩石孔隙度的测定定义：Φ与外表体积Vb、孔隙体积Vp、颗粒体积Vs三个参数有关→求出其中任意两个，则可算得Φ。32 七、岩石孔隙度的测定1.岩石总体积Vb的测定（1）直接测量法用千分卡尺直接测量小岩心直径d和长度L。特点：简单。适用对象：胶结好，不垮、不碎的岩心。方法：直接测量封蜡法——矿场常用饱和煤油法水银法33 1.岩石总体积Vb的测定（2）封蜡法原理：利用阿基米德浮力原理进行测量。步骤：称岩样在空气中的重量：w1称覆盖蜡衣岩样在空气中重：w2称覆盖蜡衣岩样在水中重：w3→岩样Vb＝覆盖蜡衣的岩样V－蜡衣V：式中：rw、rp—水、石蜡密度，g/cm3适用对象：疏松、易垮、易碎的岩样。广泛，矿场最常用。34 1.岩石总体积Vb的测定（3）饱和煤油法原理：利用阿基米德浮力原理进行测量。步骤：将干岩样抽真空后饱和煤油，称重：饱和煤油岩样在空气中重：w1饱和煤油岩样在煤油中重：w2则岩样：式中：ro—煤油密度，g/cm3适用对象：外表不规则，但不疏松、不垮、不碎的岩样。35 1.岩石总体积Vb的测定（4）水银法原理：将岩样放入汞中，通过排除汞的体积确定岩样总体积。特点：快速、准确，但对人体有害。适用对象：没有大的溶孔、溶洞的岩样。（汞是大分子液态金属，为非润湿流体。常温、压下，汞不能进入岩样孔隙中。）36 2.岩石孔隙体积Vp的测定岩石Vp是十分重要的储层参数，除计算孔隙度外，在油藏工程研究及各种动态试验（流动试验，驱替试验，提高采收率微观机理研究试验等）中都要用到Vp参数。方法：气体孔隙度仪饱和煤油法流体加和法37 2.岩石孔隙体积Vp的测定（1）气体孔隙度仪器——矿场上广泛采用原理：据波义尔定律，通过测定孔隙中气体的体积来测定孔隙体积Vp。气体等温膨胀，从标准室进入装岩样的未知室。由波义尔定律：Vk·pk＝p·（Vk＋V）则Vp：特点：适用范围广（疏松、致密岩石均可）；结果准确可靠；可测定岩石Vp和Vs；测定的孔隙体积Vp≈岩石总孔隙体积。38 2.岩石孔隙体积Vp的测定（2）饱和煤油法原理：通过测孔隙中饱和的煤油Vo→测Vp。步骤：称出干岩样在空气中重：w1称出干岩样饱和煤油后在空气中重：w2则岩样Vp：特点：简单；煤油易挥发→易产生误差;测定的孔隙体积Vp≈岩石有效孔隙体积。39 2.岩石孔隙体积Vp的测定（3）流体加和法原理：由测定的流体体积间接求出岩石Vp。分别测出岩样中油、气、水的体积，则:特点：油气体积不易测准，误差大。40 3.岩石颗粒体积Vs的测定方法氦气孔隙度仪法原理与气体孔隙度仪相同，也是利用Boyle定律41 3.岩石颗粒体积Vs的测定方法固体体积计法（固体比重计法）测定时，将岩样捣碎成颗粒放入底瓶，将立瓶倒置，在里面注入煤油，并使液面到达一定的刻度点，然后与底瓶连接起来装好，由立瓶上的刻度直接可读出颗粒的体积Vs42 岩石孔隙度测定的地质方法地质方法薄片法通过镜下观察，统计出孔隙所占面积以及薄片所占的面积，从而确定岩石的孔隙度测井法中子测井、声波测井、密度测井、微电极测井、微侧向测井等，这些测井方法都是根据实测的测井曲线查相应的孔隙度图板求得岩石孔隙度43 44 糖尿病与痛风的关系及处理 糖尿病与痛风的关系及处理痛风的定义及分类痛风的症状糖尿病和痛风的类同点糖尿病和痛风的发病机理糖尿病和痛风的治疗常见问题解答 痛风是一种由于尿酸在人体血液中浓度过高，而在关节部位形成针状结晶而造成病患极度痛苦的疾病。是一种嘌呤代谢紊乱所致的慢性代谢紊乱疾病。主要临床特点是体内尿酸产生过多或肾脏排泄尿酸减少，引起血中尿酸升高，形成高尿酸血症以及反复发作的痛风性急性关节炎、痛风石沉积、痛风性慢性关节炎和关节畸形等。痛风常累及肾脏而引起慢性间质性肾炎和尿酸性肾结石。痛风的定义 原发性痛风除少数由于遗传原因导致体内某些酶缺陷外，大都病因未明，并常伴有肥胖、高脂血症、高血压、冠心病、动脉硬化、糖尿病及甲状腺功能亢进等。继发性痛风继发性痛风是继发于白血、淋巴瘤、多发性骨髓瘤、溶血性贫血、真性红细胞增多症、恶性肿瘤、慢性肾功能不全、某些先天性代谢紊乱性疾病如糖原累积病I型等。某些药物如速尿、乙胺丁醇、水杨酸类（阿司区林、对氨基水杨酸）及烟酸等，均可引起继发性痛。痛风的分类 糖尿病与痛风的关系及处理痛风的定义及分类痛风的症状糖尿病和痛风的类同点糖尿病和痛风的发病机理糖尿病和痛风的治疗常见问题解答 急性痛风性关节炎大多发生于下肢小关节，特别是第一趾跖关节。而且，常在夜间突然发病，患处关节局部红肿、剧烈疼痛，对温度、触摸、震动极为敏感。痛风发病急骤，消退也快，可在一周左右自行缓解。由于这种关节炎不是由细菌感染引起，所以一般不伴有发烧，使用抗菌素治疗无效。痛风易复发，反复发作后，可累及多个关节，并导致关节畸形，还可引起严重的肾功能损害。少数患者以肾结石起病，可有腰痛、血尿等症状。可引起继发性痛。痛风的症状 糖尿病与痛风的关系及处理痛风的定义及分类痛风的症状糖尿病和痛风的类同点糖尿病和痛风的发病机理糖尿病和痛风的治疗常见问题解答 糖尿病和痛风的类同点二病同属代谢综合征范畴：都与丰富而不合理的饮食、饮酒过多、运动减少、身体肥胖有密切的关系，称为“富贵病”遗传倾向：Ⅰ型糖尿病遗传基因基本明确，相关基因大概有十几个。Ⅱ型糖尿病的遗传基因虽未明了，但遗传现象普遍存在，如父母患糖尿病者，子女患糖尿病的几率明显增高；糖尿病和痛风都正在爆发流行和发展中两病都有年轻化趋势糖尿病和痛风都存在地区差异糖尿病伴发肥胖症、高血脂症和高血压及合并肾功能不全等病均较无糖尿病组的人高数倍。伴发率分别为70～80%、70～75%、25～50%。资料显示，痛风合并肾功能不全者约70%最后死于肾衰、尿毒症者25～40% 糖尿病与痛风的关系及处理痛风的定义及分类痛风的症状糖尿病和痛风的类同点糖尿病和痛风的发病机理糖尿病和痛风的治疗常见问题解答 糖尿病和痛风的发病机理糖尿病、痛风等代谢综合征都与近年人们的生活水平的提高，饮食比例失衡、摄入食品的能量过高、富含嘌呤的食物过多，导致糖和嘌呤代谢紊乱，出现血糖、血尿酸水平升高有关。由于人们食品过于丰富，饮酒过多，致肥胖者迅速增加，肥胖者又常引起高胰岛素血症、胰岛素拮抗，进一步促使糖、脂质和嘌呤代谢紊乱，糖尿病、痛风高血压病、高血脂症等病增多，这些疾病有都会影响肾脏功能，肾功能下降，尿血排泄减少，致血尿酸升高，高尿酸血症和痛风发生率随之升高。 糖尿病与痛风的关系及处理痛风的定义及分类痛风的症状糖尿病和痛风的类同点糖尿病和痛风的发病机理糖尿病和痛风的治疗常见问题解答 糖尿病和痛风的治疗平衡饮食糖尿病、痛风及其他代谢病都与饮食丰富而不平衡有密切关系，所以糖尿病伴发痛风时，给病人建立一个合理的饮食方案非常重要。从原则上讲饮食应作到：5低、4足量、2戒、1合理。饮食中5低是低糖、低盐、低嘌呤、低饱和脂肪酸、限制食量。4足量为饮食中应含足量的维生素、微量元素、矿物质和纤维素。2戒是戒烟、忌酒或严格限制饮酒。1合理为食物中碳水化合物、蛋白质、脂肪的比例应合理，一般认为三者应分别为55～60%、15～20%、20～25%较为合适。 糖尿病和痛风的治疗运动我们主张外出以步代车，以自行车代替汽车，每日坚持30～60分钟运动，病人根据身体情况选快走、慢跑、太极拳及剑等活动形式，不做剧烈运动。有人提出年龄加心率等170的运动量。 糖尿病和痛风的治疗心态病人保持良好的心态非常重要，不管疾病的多少、轻重，病人应始终保持心理平衡，建立治病的信心。现在科学在日新月异的发展，不管是糖尿病还是痛风都是可以控制的；如果一时疗效不理想，要认真找原因，决不能对疾病过分忧虑，更不能从精神上被疾病压垮。病人心态不好，即使用药对路，病情也很难好转。痛风的诱发因素之一就是各种原因引起的精神压抑。换句话说如果痛风病人思想处在压抑状态，即使血尿酸无明显升高，也会诱发急性痛风发作。 糖尿病和痛风的治疗药物糖尿病伴痛风或高尿酸血症时用药的两个原则是：一是同时用降糖和降尿酸药物；二是选用治疗一种病的药不能对另一病产生不利影响。 糖尿病和痛风的治疗降糖药有五大类：磺脲类即是促胰岛素分泌药，主要用于Ⅱ型糖尿病。代表药有格列苯脲、格列美脲、格列喹酮、格列齐特、乙酰苯磺酰环已脲等。如长期使用这类药，多数都可能对肾脏功能造成一定程度的损害，影响尿酸的排泄，引起血尿酸水平增高。 糖尿病和痛风的治疗双胍类这类降糖药主要是通过降低食欲，减少糖类的吸收而使血糖降低，各型糖尿病均可使用。代表药有苯乙双胍、二甲双胍、美迪康、迪化糖锭、格华止等。这类药的主要副作用之一是使体内乳酸积聚，乳酸是肾脏近曲小管有机阴离子运转途径，能抑制尿酸的分泌，分泌降低，排出减少，血尿酸增高，致痛风急性发作。其他三类降糖药是苯甲酸类、葡萄糖苷酶抑制剂类和噻唑烷二酮类，这三类降糖药尚未发现有影响痛风的不良反应。 胰岛素治疗注射用胰岛素在参与嘌呤代谢过程中，能促进尿酸生成增多，增高血尿酸浓度。糖尿病伴痛风者，长期注射本药，可引起痛风关节炎发作。如:诺和锐30、诺和锐、诺和灵糖尿病和痛风的治疗 糖尿病与痛风的关系及处理痛风的定义及分类痛风的症状糖尿病和痛风的类同点糖尿病和痛风的发病机理糖尿病和痛风的治疗常见问题解答 痛风可引起腹泻吗？据统计大约5%~20%的慢性痛风病人常出现腹泻。可能原因包括代谢紊乱后胰脏分泌消化酶减少、过量服用含镁的抗酸剂、上消化道内细菌过多（正常情况下是没有的）等，虽然解释很多，但确切原因还不清楚。痛风性肾病尿路结石急性梗阻性肾病 痛风后寿命是否会缩短长期血尿酸高于正常，并出现痛风石，尤其是多个痛风石及发生破溃，引起肾脏损害及肾功能减退痛风性关节炎频繁发作，关节已发生畸形及功能障碍，影响正常活动，病人长期卧床。伴有高血压、高血脂、动脉硬化、冠心病及糖尿病等情况。 谢谢！