第一节 储层岩石的骨架性质文档格式.docx
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所谓粒度组成是指构成岩石的各种大小不同的颗粒含量,常以百分数表示。
2、分析方法
分析砂岩粒度组成的方法有两种:
筛析法
沉降法
①筛析法
所为筛析故名思意即为用成套筛子进行分析,这种方法适用于砂岩颗粒直径大小0.05mm以上的情况。
筛析法所用筛子的孔眼是各不相同的,通常是以mm或用每对长度上筛网孔数(即称为目或号)两种方法来表示的。
值得注意的是:
成套筛子其孔眼大小的规定有一定的规律,相邻两个孔径大小相关
或
。
通常,一套筛子共25级,人们可以根据不同要求任意将其中的若干级加以组合使用。
②沉降法
上面我们所介绍的筛析法一般只能用于>
0.05mm的粒径范围,对于<
0.05颗粒,如果还要进行颗粒分类,那么只有用沉降法,所以说筛析法用于砂岩、沉降法用于细砂岩和粉砂岩。
沉降法是根据斯托克斯定律,测量岩样颗粒在液体中的沉降速度。
其公式为:
式中:
d——颗粒直径
r——液体的运动粘度
M——液体的动力粘度
ρ1——颗粒的密度
ρ——液体的密度
V——颗粒(直径为d)在密度为ρ的液体中的下降速度
g——重力加速度
从上式可以看出:
如果选中了液体,ρ和r(M)便为已知,颗粒密度可用比重瓶测得,因此,只要知道了颗粒在液体中的下降速度V,便可求得相应的颗粒直径及其含量,其方法是:
将筛析的<
0.05mm的颗粒取1—2克,放入量管中,加入已知密度ρ1和V的液体,充分搅拌使颗粒完全溶于液体中,然后停止搅拌,同时记时,用吸管吸出已知深度(任意确定)的含砂液体,这时在已绘制的d—ρ—h—t表上可以查出d来。
当d<
0.03mm时,则要用沉降天平来测量。
0.0015mm时,则需用光学法
③另外还有一种分析方法就是落片分析法
附:
斯尼克斯公式的推导:
如图所示,当颗粒M在液体中匀速下沉时,有:
G=F浮+F阻
F阻=
(经验公式)
V——颗粒下降速度
A——颗粒在运动方向上的投影面积
F阻——颗粒在密度为ρ的液体中下沉时所遇到的阻力。
CD——阻力系数,与雷诺数有关
(D——颗粒直径)
又
得证
这个公式的使用条件:
①V=const
②颗粒与介质之间无滑动
下表就是两个样品的粒度分析结果:
D
0.42-0.297
0.297-0.210
0.210-0.149
0.149-0.074
0.074-0.05
0.05-0.01
<
0.01
1
2.68
4.46
6.52
70.8
10.40
1.48
3.8
2
0.44
1.92
3.46
67.02
11.28
13.8
3.36
由于用这种表格来表示粒度分析结果比较麻烦而且也不直观,所以人们通常还采用图表表示法,这种表示法具有一定最显著的特点就是我对岩石颗粒的均匀程度,以及颗粒大小的分布特征可以一目了然,图表表示法一般有两种:
①粒度组成分布曲线
②粒度组成累积曲线
从上面的这两条曲线我们很容易看出,在百含量图中,每一粒级构成一个矩形,矩形的底为这一粒级中颗粒的最大或最小尺寸之差,而矩形的高则表示这一粒级在岩石中的百分含量,很显然,分布曲线(如线)的宽窄与高矮直接反映了砂岩颗粒的均匀程度,波峰越高而窄则表示该岩样颗粒越均匀。
根据累积百分含量曲线同样也可以判断岩样颗粒的分选程度,显然,累积曲线越陡,粒度组成越均匀,如果累积曲线平缓,则表示砂岩颗粒越不均匀。
为了描述岩石颗粒组成的均匀性或不均匀性,通常用分选系数S或不均匀系统来表示。
所谓分选系统和不均匀系数实际上就是指累积百分数为两个值时所对应的颗粒直径的比值,其中,分选系数
d75——累积百分含量为75%时所对应的颗粒直径
d25——累积百分含量为25%时所对应的颗粒直径
S=1.0~2.5分选好
S=2.~4.5分选中等
S=>
4.5分选差
所以S越接近于1.0其分选性越好
不均匀系数
d60——累积百分数为60%时所对应的颗粒直径
d25——累积百分数为10%时所对应的颗粒直径
很显然,C越接近于1.0表示粒度组成越均匀
均质砂岩C≤5
一般油层C=1.2~20
除此之外,还常以d50即累积百分比为50%时所对应的颗粒直径来表示其平均直径。
值得提大家注意的是:
由于我们所介绍的筛析法及其沉降法所得到的颗粒直径只能是一个范围(如前面的表格和柱状图所示),所以如果要求其平均直径则应该根据正式进行计算:
d1、d2——相邻两筛网的孔眼大小
d——两孔眼间的平均直径
(二)、岩石的比面
含油砂岩的颗粒分散程度不仅可以用岩石的粒度组成表示,同时也可以用与粒度组成密切相关的比面来表示。
所谓比面是指单位体积的岩石内颗粒的部表面积,或者是:
单位体积岩石内总孔隙的内表面积。
单位:
cm2/cm3m2/m3mm2/mm3
由于砂岩的颗粒很小,而且分散度大,它的比面就较大的。
很显然,岩石中细颗粒愈高,它的比面就愈大,反之就愈小,例如,当把组成岩石的颗粒都看成是园球形时,有:
粗砂岩(1~0.5mm)<
950cm2/cm3
细砂岩(0.25~0.125)950~2300cm2/cm3
粉砂岩(0.0625~0.0039)>
2300cm2/cm3
所以,我们可以看出,砂岩的比面是很大的,而且它的大小,对流体在岩石孔隙中的流动具有明显的影响,如表面现象、吸附、流动阻力等,这就是我们要讨论比面的原因。
2、表示方法
比面通常有三种表示方法,即
①
②
③
A——岩石的总内表面积
Vf——岩石的外观体积(视体积)
Vp——岩石的孔隙体积
Vv——岩石的颗粒体积(骨架体积)
三者存在下列关系:
3、比面的确定方法
确定砂岩比面的方法有很多,不过通常都是采用室内实验法和其它参数估算法。
①根据粒度组成估算岩石的比面
A、设多孔岩石是由等半径的球形颗粒所组成,则每一粒砂子的表面积
每一粒砂子的体积
如果单位体积岩石中,孔隙总体积为φ,则该岩石中颗粒所占体积为:
Vs=1-φ
那么单位体积内岩石的颗粒总数为
单位体积中岩石颗粒总表面积应为
d——砂粒的直径
s——比面
φ——孔隙率
B、如果砂岩颗粒为非等直径,则要进行粒度分析设粒度组成分析资料如下
粒径为
~
重量百分数占G1%
重量百分数占G2%
重量百分数占G3%
重量百分数占Gn%
那么,岩石中每一种颗粒的比面为
因此,总表面积(即整个岩石的比面)
φ——岩石的孔隙度
Gi——第i组分(平均直径为di的颗粒)的颗粒重量百分数(由粒度组成得出)
di——第i组分的颗粒平均直径,由下式求得
其中
、
分别为两个筛子的筛眼大小。
从上面的计算不难看出:
根据粒度组成的资料来估算比面,系假定岩石颗粒呈球形,而实际砂子并非球形,同时,砂子的大小和形状颇不规则,以及胶结的影响,所以计算结果与实际情况存在误差是在所难免的,不过,岩石有胶结越差颗粒越接近球形,其误差越小。
C=1.2~1.4由实验确定
②流动实验法
S——以岩石颗粒体积为基础的比面,cm2/cm3
A——岩石的横截面积,cm2
L——岩石长度,cm
Q——通过岩心的空气流量,cm3/S
M——室温下空气的粘度,泊
H——岩心两端的压差,厘米水柱
③泽烈金法
S——岩心的比面
φ——孔隙度
M——气体分子量
R——通用气体常数
T——绝对温度
Q——气体通过岩心的流量
——洞流动方向的压力梯度,
④统计法
m——图片的放大倍数
l——针长
h——针的端点落在孔隙内部的次数
C——针与周边相交的次数
⑤吸附法
因为吸附量与吸附表面成正比,通过测量某种气体在通过岩样前后的浓度变化值可以确定出该岩样的比面。
⑥根据岩石的其它物性参数计算
今后,当我们学完岩石的其它物性参数时,我们使可以通过这些物性参数间接地求出岩石的比面。
rc——岩石的平均孔隙半径
φ——岩石孔隙度
K——岩石渗透率
五、教学后记
通过本节课的学习,绝大多数同学们掌握了岩石粒度组成的定义、分析方法、表示方法;
六、教学参考书
1.何更生编.油层物理.石油工业出版社
2.洪世铎编.油藏物理基础.石油工业出版社
3.秦积瞬、李爱芬主编.油层物理学.石油大学出版社
4.罗挚谭编.油层物理.地质出版社
5.威廉.麦凯恩编.石油流体性质.石油工业出版社
6.霍纳波编.油藏相对渗透率.石油工业出版社
七、复习思考题
1、什么叫粒度、粒度组成?
粒度分析方法有哪些?
其基本原理是什么?
粒度分布规律有哪些?
常用的是什么分布?
2、岩石颗粒的大小对比面大小有何影响?
为什么?
3、影响比面的因素有哪些?
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- 第一节 储层岩石的骨架性质 岩石 骨架 性质