第一章粒度、比面、胶结物.ppt

石油的年石油的年产产量曲量曲线线石油的年需求曲石油的年需求曲线线20010019801985199019952000年年150石油的年产量和需求 106吨吨年出口石油量年进口石油量2010年石油年缺口年石油年缺口1亿亿吨吨天然气年缺口天然气年缺口400亿亿方方1.对策与措施1、寻找新的油气田，扩大油气后备储量2、采用先进技术，最大限度地合理开发油气藏3、提高现有油气田的油气采收率，增加油气产量4、采取各种节能措施，开发可替代能源或新能源5、开展国际合作，参与开发国际油气资源2.油层物理学研究的主要内容从微观的角度，依物理化学的眼光去分析研究储油气层内与油气运动有关的问题，包括：1、影响油气储集与渗流的介质特征2、流体在储油气岩石介质中的流动特征3、储油气岩石中油气与介质的相互作用3.油层物理学研究的主要内容 储层储层岩石的物理性岩石的物理性质质，包括，包括储层储层岩石的基本构成，岩石的基本构成，孔隙孔隙类类型及型及组组合关系，孔隙度、渗透率、合关系，孔隙度、渗透率、储储油岩石的油、油岩石的油、气、水气、水饱饱和度的概念及和度的概念及测测定方法、定方法、储层储层敏感性等。敏感性等。储层储层流体的物理性流体的物理性质质，包括天然气、原油、地，包括天然气、原油、地层层水水的物理性的物理性质质，如：天然气的，如：天然气的对应对应状状态态定律，天然气的状定律，天然气的状态态方程和方程和压缩压缩因子，油藏因子，油藏烃类烃类的相的相态态模型、相模型、相态态特征，特征，天然气在石油中的溶解度，地天然气在石油中的溶解度，地层层油的溶解油气比，油气油的溶解油气比，油气水的体水的体积积系数、系数、压缩压缩系数、密度、粘度等。系数、密度、粘度等。4.油藏岩石中多相流体的渗流特性油藏岩石中多相流体的渗流特性，包括两相界面的自，包括两相界面的自由界面能，比界面能和界面由界面能，比界面能和界面张张力，油力，油水水对对固体表面的固体表面的润润湿与吸附；毛管力的概念、大小和方向，毛管力公式建立，湿与吸附；毛管力的概念、大小和方向，毛管力公式建立，毛管孔道中的珠泡效毛管孔道中的珠泡效应应、贾贾敏效敏效应应，毛管，毛管压压力曲力曲线线、毛管、毛管压压力曲力曲线线分析及分析及应应用；油藏岩石的有效渗透率和相用；油藏岩石的有效渗透率和相对对渗透渗透率，油水相率，油水相对对渗透率曲渗透率曲线线特征及其分析，相特征及其分析，相对对渗透率曲渗透率曲线线在油田开在油田开发发中的中的应应用。油藏中油气的排用。油藏中油气的排驱驱与开采，包括排与开采，包括排驱驱油气的能量，排油气的能量，排驱驱油气的方式，影响油气油气的方式，影响油气驱动驱动的因素，的因素，采收率以及提高采收率的途径，影响采收率的因素。采收率以及提高采收率的途径，影响采收率的因素。油层物理学研究的主要内容5.学科的学科的发发展展历历史史20203030年代年代美国前美国前苏联苏联注意到油藏流体特性及影响，注意到油藏流体特性及影响，初步形成了流体性初步形成了流体性质质的的测试测试方法。方法。4949年代年代M.M.麦盖特的采油物理原理麦盖特的采油物理原理汇总汇总了了2020世世纪纪上上半叶关于半叶关于储储油岩石和油、气、水流体性油岩石和油、气、水流体性质质的研究的研究实实践践资资料，料，概括并提升到物理学角度予以描述和解概括并提升到物理学角度予以描述和解释释，指，指导导了各种了各种驱驱动类动类型油气田的科学开型油气田的科学开发发。5656年年苏联苏联莫斯科石油学院卡佳霍夫出版了油莫斯科石油学院卡佳霍夫出版了油层层物理物理基基础础，把油，把油层层物理从采油工程中独立出来，形成一个新物理从采油工程中独立出来，形成一个新的学科分支。的学科分支。6.7272年年奇加林出版了碳酸奇加林出版了碳酸盐盐岩石油天然气开采，从岩石油天然气开采，从开采角度叙述了碳酸开采角度叙述了碳酸盐盐岩岩储层储层特征；特征；7373年年威廉等出版的石油流体性威廉等出版的石油流体性质质系系统阐统阐述了石油述了石油天然气的物理化学性天然气的物理化学性质质和有关和有关计计算算7777年年卡佳霍夫及其助手卡佳霍夫及其助手编编著的油气著的油气层层物理学物理学对储对储油气岩石的性油气岩石的性质质和孔隙和孔隙结结构有了新的概括和构有了新的概括和总结总结；7777年年马马尔尔哈辛的油气哈辛的油气层层物理化学机理物理化学机理则则首次用物首次用物理化学理化学观观点叙述了地点叙述了地层层原油渗流运移的物理化学原油渗流运移的物理化学过过程，程，强强调调要提高采收率必要提高采收率必须须加加强强油油层层物理化学机理的研究；物理化学机理的研究；2020世世纪纪末末主要在油气流体的非牛主要在油气流体的非牛顿顿性和相性和相态态方程建立方程建立和和应应用方面取得了新的用方面取得了新的进进展。展。7.深部油气藏、高含水油气藏、低渗透性油气藏、稠油油藏深部油气藏、高含水油气藏、低渗透性油气藏、稠油油藏等开等开发发均需要均需要进进一步研究。一步研究。油油层层物理需要物理需要强强大的大的实验实验支撑支撑常常规规岩心分析、岩心分析、专项专项岩心分析、提高采收率岩心分析、提高采收率实验实验、地、地层层敏敏感性分析、地感性分析、地层层流体物理分析等技流体物理分析等技术术已逐步已逐步趋趋于完善。于完善。8.1.洪世绎，油藏物理基础，石油工业出版社，1985年7月。2罗蛰谭，油层物理，地质出版社，1985年9月。3何更生，油层物理，石油工业出版社，1993年2月。4吴迪祥，张继芬等，油层物理，石油工业出版社，1994年4月。5、杨胜来，魏俊之，油层物理学，石油工业出版社，20046、沈平平，油水在多孔介质中的运动理论与实践，石油工业出版社，2000 参考书9.储集岩可分为二部分岩石骨架碎屑颗粒、胶结物岩石空隙孔隙、裂隙、溶孔、溶洞等岩石骨架和空隙决定了储集岩的孔隙度、渗透率以及流体在其中的流动行为10.一、概念碎屑颗粒的大小称为粒度。第一章 储油气岩石的粒度、比面和胶结物1 储储油气岩石的粒度油气岩石的粒度11.二、计量单位2、克洛宾提出的乌登温德沃思粒度对数换算值1000mm100mm10mm1mm0.1mm0.01mm岩块巨砾中砾细砾砂粉砂粘土表示颗粒直径以2为底的负对数值该方法的优点是：粒径变成了整数；粒级划分为等差级数值1、采用十进制（mm）粒级划分，粒级划分采用以10为底的对数坐标缺点是：粒级划分间隔较粗，细粒部分表示不清楚12.13.三、粒度测定1、直接测量适用于砾岩2、薄片粒度分析适用于致密胶结砂岩，并换算称为 值3、筛选法成套振动筛，筛孔表示方法有：1）每英寸长度上的孔数用目或号表示2）用mm直接表示大小相邻的二种筛子的筛孔直径相差一般为14.4、沉降法(斯托克斯方程计算)适用于粒径小于0.074-0.053mm的细小颗粒（最小粒级）15.四、粒度的表示方法有参数法和作图法1、作图法直方图、频率图、累积曲线图、概率累积曲线图直方图横坐标代表粒径区间（）纵坐标代表百分含量16.频率曲线将直方图的每个柱子的纵横边的中点依次连接构成频率曲线累积频率曲线横坐标用 表示，向细粒端把各粒级的百分含量累加构成曲线呈S形，Md为50累积含量处的粒径，C为1累积含量处的粒径，Q1为25累积含量处的粒径，Q3为75累积含量处的粒径。倾斜程度表示分选性。17.18.概率累积曲线（Moss,1962）横坐标用 表示纵坐标为概率标度的累积百分数概率坐标为非等间距标刻，是以50处为对称中心，向上下二端逐渐加大，这样可将粗粒粒度放大，粒级间距一般选用 。一般一个样品的粒度分布由三个直线段构成，分别对应于三个不同的搬运总体滚动、跳跃、悬浮。19.A:：悬浮为主B：悬浮和跳跃C：跳跃和悬浮D：跳跃、滚动和悬浮E：跳跃、滚动和悬浮F：跳跃浊流辫状河曲流河三角洲和障壁坝浅滩风成沙丘20.肯东18井1048.2米和1059米深度边滩相沉积的概率累计曲线（样品位置见前图中的E、F）边滩的粒度曲线总体上具有两段式的牵引流特征。搬运方式以跳跃总体为主，占95以上，悬浮总体次之，滚动总体不发育。而且曲线的倾斜度也较高，表明分选好中等。属于典型河流相沉积的粒度特征。对于单个边滩相沉积序列下部的粒度曲线不仅倾斜程度不如上部样品高，而且细截点也逐步向细粒级移动，这表明在边滩沉积中由下而上跳跃次总体的粒径逐渐变小，水流能量逐渐变弱，分选性则向上变好。21.kd162井第7砂层组一个边滩相沉积中的概率累计曲线ABD样品位置见前图中的A、B、D肯东162井第7砂层组微相类型剖面AD22.天然堤由于沉积的水动力能量条件比较弱，因此其概率累积曲线中悬浮次总体发育程度增加，倾斜程度较高，细截点也偏向细粒级（样品位置见图肯东18井中的C）肯东18井馆上段天然堤相的累积概率曲线23.2、参数法1、不均匀系数2、分选系数3、平均值4、标准偏差5、偏度6、峰态24.五、粒度研究意义1、粒度大小、分选性决定了岩石孔隙度、渗透率，同时也决定了岩石比面、毛管力和膨胀性能等。2、有助于油田开发过程中确定开采方式（裸眼开采，还是加筛管），另外还可以确定防砂井段，选择防砂的井底器械，选择冲洗、堵砂的方式。（在油田开发时利用粒度分析选择最有利的注水井段（选择含粘土颗粒最少的井段以防止因粘土颗粒在水中的膨胀而导致水的吸水指数降低。）25.一、概念 单位体积岩石内颗粒的总表面积或单位体积岩石内总孔隙的内表面积。S=A/VS：岩石比表面积（cm/cm、m/m）A：岩石颗粒的总表面积或岩石内孔隙的内表面积V：岩石体积是表示砂岩油层分散程度的一项指标。2 比面比面26.比面的特征：1）比面的大小取决于颗粒直径的大小，直径越小，岩石比面越大如：粉砂岩（2300）细砂岩（9502300）粗砂岩（950）2）比面大小直接决定了孔隙度、渗透率及其孔隙结构。比面大，岩石内颗粒与流体接触面积大，颗粒表面对流体分子吸附能力大，束缚水饱和度高，影响了岩石的渗透率，使原油更多地残留在油层中。27.二、比面的测定1、实验室方法1）吸附法：通过研究岩石表面吸附活性剂的数量多少，用以测定比面。2）透入法：在一定压差下，使空气流过岩样，测定出该压差下的空气流量。2、间接估算法1）根据粒度组成估算岩石的比面2）按孔隙度和渗透率估算比面28.透入法透入法测测定比面（定比面（Kozeny-Carman方程）方程）29.根据岩石粒度根据岩石粒度组组成估算的岩石比面成估算的岩石比面30.岩石的比面岩石的比面为为C为颗粒球度的校正系数31.Kumar和Fatt（1969、1970）用核磁共振研究非胶结砂子的渗透率、孔隙度和比表面的关系按孔隙度和渗透率估算比面32.3 储储油（气）岩石的胶油（气）岩石的胶结结物物质质定义：储油（气）岩石的胶结物质是指除碎屑颗粒和杂基以外的化学沉淀物质。通常是结晶的与非结晶的自生矿物。在碎屑岩中含量小于50作用：它对颗粒起胶结作用，使之变成坚硬的岩石（固结成岩）。对储层物性的影响：碎屑岩中胶结物质总是使储油物性变差。随着胶结物成分变化与胶结类型的不同，粒间的孔隙将变为充填残留孔隙或充填物内孔隙，使孔隙变小，因此胶结物与储油物性之间有着密切的关系。33.胶结作用和对储层孔隙（物性）的伤害跟胶结物的成分和它在储油气岩石中的结构（表现形式或产状）有密切的关系。成分结构或产状胶结类型描述内容34.1.泥质胶结物 自生的粘土矿物：高岭石、水云母（伊利石）、蒙脱石、绿泥石、拜来石等。斑点式：多为高岭石和少量的针状云母、蒙托石等。薄膜式：主要为水云母、绿泥石、蒙托石等。桥式：多为绿泥石、水云母。成分35.侏罗系，长庆油田岭214井106（39-22/60）36.abc37.38.39.40.白云石后期沿颗粒沉淀，堵塞喉道，单偏，100，白垩系，内蒙二连油田阿3井1477m。第三系，冀东油田高82井4022.2m。41.2.灰质（钙质）胶结物（常见）方解石（CaCO3）、白云石（CaMgCO3）、钠盐（Na2CO3）、钾盐（K2CO3）和菱铁矿（FeCO3）42.43.44.白云石胶结物堵塞喉道包于颗粒外部，正交，100白垩系，内蒙二连油田阿1井1471m。白云石后期沿颗粒沉淀，堵塞喉道，单偏，100，白垩系，内蒙二连油田赛7井942.7m。砂岩中白云石胶结物，单偏，180，第三系，江汉油田拖13井3202.4m。45.白垩系，玉门油田营参1井4451.63m46.长石受淋滤产生粒内溶孔，铁白云石充填粒间孔隙，染色为蓝色，单偏光，200南海油田某井1485m。47.3.硫酸盐胶结物 最常见的是石膏。与温度关系密切，64时结晶水缓慢析出当温度达到80100 时结晶水迅速结出。48.硬石膏，白云岩孔中充油，单偏光，100，白垩系，玉门油田营参1井2829m。粒间硬石膏，正交，80，第三系，新疆克拉玛依油田428井3236m。海绿石卵圆形，粒间硬石膏，正交，200，第三系，新疆克拉玛依油田428井3236m。49.50.4.硅酸盐胶结物 石英、长石颗粒被光性连续的增生体所次生加大51.石英具有次生加大及灰尘线，单偏，78，第三系，冀东油田乐参1井石英次生加大后颗粒彼此呈凹凸状接触，正交，200，下白垩统梨树组，吉林油田梨参2井26252628m。52.53.第三系，冀东油田乐参5井，1825.85-1829.85m54.第三系，内蒙开鲁盆地陆参2井，S13，211/1655.钠长石加大边具聚片双晶，正交，120，白垩系梨树组，吉林油田梨参2井，31223144m。钠长石具宽大的加大边，正交，120，白垩系梨树组，吉林油田梨参2井，28982910m。56.5.其它胶结物 沸石类胶结物：方沸石、浊沸石、片沸石以及斜发沸石等57.58.59.三叠系延长统，长庆安塞油田S68井824.13-824.8m。60.吉林油田白垩系梨树组参2井3542m。61.62.63.胶结物的结构 结构是按照结晶程度、晶粒的相对大小、分布的均匀性以及胶结物质本身的特征进行描述。64.胶结类型（镶嵌式胶结）等厚环边胶结65.栉壳状结构环边接触式胶结栉壳状结构环边接触式胶结66.薄膜式结构环边接触式胶结67.基底式胶结 隐晶质结构68.基底式胶结 连晶结构69.镶嵌结构基底式胶结镶嵌结构基底式胶结70.环边胶结 薄膜式结构71.连晶结构 基底式胶结72.镶嵌胶结73.加大边结构 镶嵌胶结74.镶嵌胶结75.