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碎屑岩的結構和孔隙結構

人氣:267 評論:0 日期:2017-4-12 10:06:14 标签:全部

碎屑岩的結構組分包括碎屑顆粒、填隙物和孔隙。因此碎屑岩的結構就應包括碎屑顆粒的結構、雜基、膠結物和孔隙結構,以及它們之間的關系等諸方面的特征。

 

碎屑岩的成因十分複雜,這些成因特點常常會在沈積岩的結構上有所反映。因此,結構在沈積岩的研究中除可作爲鑒別、描述、分類命名的依據以外,同時也是沈積成因分析的重要標志。

 

碎屑沈積的原始結構中可以存在大量的粒間孔隙,如天然砂的孔隙度可爲35~40%,這一特點也是碎屑岩在結構上與結晶岩的重要區別。在結晶岩中很少,甚至完全沒有孔隙。碎屑顆粒的粒間孔隙可能被雜基所充填,也可由于粒間水的循環和沈澱,形成大量膠結物,從而減少甚至最終填滿孔隙。這些填隙作用除部分出現在沈積—同生期外,大部分發生在碎屑沈積物固結成岩過程中。

 

碎屑岩的孔隙是碎屑岩中油氣的主要儲集空間。而孔隙的存在及其形成、發育特點,除與組分的類型和性質有關外,主要依賴于碎屑顆粒的形狀、大小、分選性及填集方式。因此碎屑岩的結構分析是儲集層地質研究中必不可少的部分。

 

对于评价渗透率较高的储集层是适用的。而对于低渗透性储集层(渗透率小于0.987×10-3μm2),仅利用孔隙度和渗透率就无法正确评价储集层的性质,必须研究岩石的孔隙结构。储集层的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。岩石的孔隙系统由孔隙和喉道两部分组成。孔隙为系统中的膨大部分,连通孔隙的细小部分称为喉道 。油气水在储集层复杂的孔隙系统中渗流时,将要经过一系列交替着的孔隙和喉道。


無論在二次運移過程中石油驅替岩石中的水,還是在開采過程中石油從孔隙介質中被驅替出來,其滲流均受到流體通道中斷面最小的部分(即喉道)所控制。顯然,喉道的大小和分布,以及它們的幾何形態是影響儲集岩的儲集能力和滲透特征的主要因素。孔隙結構實質上是岩石的微觀物理性質。它能較深入而細致地揭示岩石的儲滲特征。確定喉道的大小和分布是研究岩石孔隙結構的中心問題。


測定岩石孔隙結構的方法很多,有壓汞法、孔隙鑄體法、半滲透隔板法、離心機法、蒸氣壓力法等等。目前我國主要采用壓汞法,並取得了較好的效果。


由于岩石的孔喉細小,當兩種或兩種以上互不相溶的流體同處于岩石孔隙系統中或通過岩石孔隙系統滲流時,必須會發生毛細管現象,産生一個指向非潤濕相流體內部的毛細管壓力,毛細管壓力(Pc)的大小與毛細管(喉道)半徑(rc)、界面張力(δ)和潤濕角(θ)有關,簡單的數學表達式如:Pc=2δcosθ/rc


压汞法就是根据这种毛细管现象的原理设计的。在不同的压力下,把非润湿相的汞压入岩石孔隙系统中,根据所加压力(相当于毛细管压力)与注入岩石的汞量,绘出压力与汞饱和度关系曲线,这种曲线称为毛细管压力曲线或压汞曲线 。再按上述公式可计算岩石孔喉等效半径,结合事先测得的岩石总孔隙度资料,就可作出孔喉等效半径分布。运用这两张图可对岩石的孔隙结构进行分类评价。定量描述孔隙结构的参数有以下几个:


(1)排驅(替)壓力(Pd):是指壓汞實驗中汞開始大量注入岩樣的壓力。換言之,是非潤濕相開始注入岩樣中最大的連通喉道的毛細管壓力。在毛細管壓力曲線上壓力最小的拐點(圖中A)所對應的壓力即爲排驅壓力。岩石排驅壓力越小,說明大孔喉越多,孔隙結構越好;反之,孔隙結構就越差。


(2)孔喉半徑集中範圍與百分含量:利用孔隙等效半徑分布圖,可選取孔喉半徑集中範圍,計算出它的百分含量。在毛細管壓力曲線上,曲線平坦段位置越低,說明集中的孔喉越粗;平坦段越長,說明集中的孔喉的百分含量越大。孔喉半徑的集中範圍與百分含量反映了孔喉半徑的粗細程度和分選性。孔喉越粗,分選性越好,其孔隙結構越好。


(3)飽和度中值壓力(Pc50):是指非潤濕相飽和度爲50%時對應的毛細管壓力。與(Pc50)相對應的喉道半徑,稱爲飽和度中值喉道半徑(r50),簡稱中值半徑。Pc50越低,r50越大,則岩石孔隙結構越好;反之,則越差。當岩樣喉道半徑接近正態分布時,r50可粗略地視爲平均喉道半徑。


(4)最小非飽和孔隙體積百分數(Smin%):當注入汞的壓力達到儀器的最高壓力時,仍沒有被汞侵入的孔隙體積百分數,稱爲最小非飽和孔隙體積百分數。這個值與儀器的最高壓力,岩石的潤濕性、岩石顆粒大小、均一程度、膠結類型、孔隙度和滲透率等都有密切關系,它不總是代表束縛水飽和度。在不同條件下,Smin%的測試值可在0-100%之間變化。爲了便于對比,一般將小于0.04μm的孔隙都稱爲束縛孔隙,束縛孔隙一般爲水所占據。束縛孔隙含量愈大,儲集層的滲流性能就越差。


由上述可知,岩石的排驅(替)壓力越低,孔喉半徑越大,分選性越好,束縛水孔隙度越低,則說明岩石的孔隙結構好,有利于油氣的儲存和滲濾;反之,孔隙結構則差,不利于油氣滲濾。


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