岩石物理学2(孔隙度)ppt分解课件.ppt

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1、2022/12/14,地球物理与石油资源学院,1,岩石物理学,授课人：黄文新地球物理与石油资源学院长江大学,联系方式： E-mail： tel: 8060418(o) 13707219181,2022/12/14,地球物理与石油资源学院,2,岩石物理学,第1章 岩石第2章 岩石孔隙度和渗透率 第3章 岩石中波的传播与衰减 第4章 岩石的弹性第5章 岩石的变形第6章 岩石的断裂 第7章 岩石的强度,2022/12/14,地球物理与石油资源学院,3,第2章 岩石孔隙度（Porosity)和渗透率（Permeability)2.1 岩石孔隙度2.2 岩石渗透率,岩石物理学,2022/12/14,地球

2、物理与石油资源学院,4,岩石中存在着裂纹与孔隙，因此，岩石中包含着流体。不仅是砂岩、砾岩等岩石含有大量的孔隙流体，绝大多数岩石中也都包含数量不等的孔隙流体。岩石是一种多孔介质，多孔介质中流体的流通是造成岩石中物质输运 (transport)的最重要的过程，输运过程对下列领域都有重要的影响。 环境科学(如环境污染和治理); 地震构造(流体的进入改变了孕震区的应力状态，影响到地震发生的机理); 石油地质(油气的运移和储存); 成矿地质学(热液成矿理论); 。生态地质学和水文地球化学， 土力工程学(地下流体的存在与状态与地基稳定性直接有关)。,第2章 岩石孔隙度（Porosity)和渗透率（Perm

3、eability),2022/12/14,地球物理与石油资源学院,5,第2章 岩石孔隙度（Porosity)和渗透率（Permeability),2.1 岩石孔隙度,2.1.1 孔隙（Porous)的类型及孔隙空间结构,1）岩石(rock)的孔隙(porous): 组成岩石固相颗粒之间的空间总和，包括粒间(晶间)孔隙 裂缝 洞穴。,2）原生孔隙：在矿物沉积过程中形成。,3）次生孔隙：在沉积岩过程之后的某些地质过程形成的。 包括洞穴性和裂缝性，它们的产生是由于在碳酸盐岩中出现裂缝或在 碳酸盐岩溶解及淋蚀过程中形成的。,4）张开孔隙：由孔隙彼此之间连通并与岩石表面连通的孔隙组成。,5）封闭孔隙：由

4、封隔开的与张开孔隙系统不连通的孔隙所组成。,2022/12/14,地球物理与石油资源学院,6,2.1 岩石孔隙度,2.1.2 岩石孔隙度,1） 孔隙度：岩石单位体积内，孔隙空间占总体积的百分数%。,2）总孔隙度是指全部孔隙体积占岩石体积的百分数，用t表示；,3）有效孔隙度是指具有储集能力的有效孔隙占岩石体积的百分数，用e表示；,4）缝洞孔隙度是指有效缝洞孔隙占岩石体积的百分数，用f表示，它是表征裂缝性储集层储集物性的重要参数,因为缝洞是岩石次生变化形成的,故常称为次生孔隙度或次生孔隙度指数。,三种孔隙度的定量表达为：t =( Vt /V)100% e =(Ve/V)100% 2=(Vf/V)1

5、00%式中： V与Vt一岩石体积与孔隙总体积；Ve与Vf一有效孔隙体积与缝洞孔隙体积。,2022/12/14,地球物理与石油资源学院,7,2.1 岩石孔隙度,2.1.3 岩石孔隙度测量,称重法：1）取岩石样品 长35cm,直径2.56cm 2）将样品烘干称重，Wd 3）将样品放在压力容器内，加压水饱和称重，Ww 4）计算孔隙体积 Vp=(Ww-Wd)/水 5）计算岩石孔隙度 =Vp/V,2022/12/14,地球物理与石油资源学院,8,2.2 岩石渗透率,第2章 岩石孔隙度（Porosity)和渗透率（Permeability),渗透率是描述岩石输运特性的最重要的参数，它表示流体流过岩石的容易

6、程度，是制约输运过程最关键的物理参数。,2.2.1 岩石的渗透率,岩石中存在着孔隙、裂纹以及由它们所组成的孔隙网络(图 2-1)，流体的流动是沿着一些形状不同，大小不同的网络通道进行的。要过细地研究流体怎样贯通这些错综复杂的孔隙和裂隙是很困难的，实际上也没有必要，因为关心的是流体穿过岩石的平均输运特性。正如研究岩石的其他特性一样，研究的是宏观尺度的岩石特性。,图2-1 用现代技术测量的岩中的孔隙流体连通网络,2022/12/14,地球物理与石油资源学院,9,1） 等效体,2.2 岩石渗透率,首先引入岩石的等效体概念。实际的流动仅存在于岩石的孔隙空间，其余的空间则是流体无法穿透的固定的矿物颗粒(

7、岩石骨架)。为了便于研究以水为例。用一种假想的水流代替真实岩石中的水流。这种假想水流的性质和真实的地下水相同，但它充满了既包括孔隙空间也包括岩石骨架所占据的整个岩石空间。并假设这种假想水流运动时，在任意的岩石体积内所受的有效阻力应等于真实水流所受的阻力，它通过任一断面的流量以及任一点的压力或水头均和实际水流相同。这种假想水流所存在着的物体，就叫做岩石的等效体,实际中水的流动,等效中的假想流动,图2-2 流体在岩石中的流动,2022/12/14,地球物理与石油资源学院,10,2.2 岩石渗透率,2. 岩石的渗透率,在有压力差的条件下，岩石允许流体通过的性质称渗透性。一定粘度的流体通过地层的畅通性

8、的度量，称渗透率。（单位：Darcy=0.97*10-12m2),实践证明,当只有一种流体通过岩样时,所测得的渗透率与流体性质无关,只与岩石本身的结构有关；而当有多种流体 (如油和水)同时通过岩样时,不同的流体则有不同的渗透率。为了区分这些情况,常用绝对渗透率、有效渗透率和相对渗透率。,绝对渗透率：是岩石孔隙中只有一种流体(油、气或水)时测量的渗透率,常用符号K表示。其大小只与岩石孔隙结构有关，而与流体性质无关。因为常用空气来测量,故又称空气渗透率。通常所说的渗透率,就是指岩石的绝对渗诱率。,2022/12/14,地球物理与石油资源学院,11,有效渗透率：当两种上以上的流体同时通过岩石时,对其

9、中某一流体测得的渗透率, 称为岩石对该流体的有效渗透率或相渗透率,岩石对油、气、水的有效渗透率分别用Ko、Kg、Kw表示。有效渗透率大小除与岩石孔隙结构有关外, 还与流体的性质和相对含量、各流体之间的相互作用以及流体与岩石的相互作用有关。,2.2 岩石渗透率,实践证明,流体的有效渗透率与它在岩石中的相对含量有关,当流体的相对含量变化时,相应的有效渗透率随之改变，为此,引入相对渗透率的概念。,相对渗透率：岩石的有效渗透率与绝对渗透率之比值称为相对渗透率,其值在0-1之间。通常用Kro、Krg、Krw分别表示油、气、水的相对渗透率。,2022/12/14,地球物理与石油资源学院,12,图1-1 岩

10、石地质现象,2.2 岩石渗透率,图2-3 岩石相对渗透率曲线,束缚水饱和度,残余油饱和度,Sw50%亲水岩石,2022/12/14,地球物理与石油资源学院,13,2.2 岩石渗透率,2.2.2 岩石的渗透率:岩石组分、孔隙度、压力和温度的影响,不同岩石的渗透率有很大的差别。砾石和砂砾石的渗透率差别可达1dc或更大;而深成岩(plutomc rocks)中的孔隙很少，因此，渗透率极低;火山岩相反，具有大量孔隙，渗透率多大于0.1mdc;沉积岩的情况比较复杂 ，石油工业对砂岩和碳酸盐岩最感兴趣，图 2-4汇集了一些砂岩、页岩、火山岩、灰岩、花岗岩、变质岩、玄武岩等岩石渗透率的范围。从图 2-4中可

11、以看出，即使对于同一类岩石，由于生成环境和内部结构不同，渗透率的变化也可以达几个数量级;至于不同的岩石，其渗透率变化范围就更大了，可达近 10个数量级 。,图2-4 不同岩石渗透率范围,2022/12/14,地球物理与石油资源学院,14,2.2 岩石渗透率,当给定岩石的组成成分后，渗透率随该岩石的孔隙度的增加而增加,图2-5 渗透率与孔隙度关系,2022/12/14,地球物理与石油资源学院,15,2.2 岩石渗透率,渗透率随压力的变化 岩石所处环境压力、温度和差应力的变化范围都是很大的，外界环境对岩石的渗透率有重要的影响。,图2-6 渗透率随压力的变化, 岩石的热开裂，温度升高对岩石渗透率也有影响。岩石受热后，由于组成岩石的各种矿物热膨胀不同，矿物颗粒边界会出现裂纹，这就是岩石热开裂现象。热开裂会导致岩石内部形成新的裂纹网络，可以明显地改变岩石中流体的输运特点。,