1、巖石孔隙度類(lèi)型、表征參數(shù)及研究方法報(bào)告人：李 正同組者：王聯(lián)果 孫 壘 劉 娟 沈鴻強(qiáng) 武鑫彪 魏麗萍 1 孔隙結(jié)構(gòu)含義 孔隙、喉道結(jié)構(gòu)類(lèi)型 孔隙結(jié)構(gòu)表征參數(shù) 孔隙結(jié)構(gòu)研究方法2 孔隙結(jié)構(gòu)含義巖石中未被礦物顆粒、膠結(jié)物或其它固體物質(zhì)填集的空間稱(chēng)為巖石的孔隙空間。巖石孔隙空間，最主要的構(gòu)成是孔隙和喉道。巖石顆粒包圍著的較大空間稱(chēng)為孔隙，而僅僅在兩個(gè)顆粒間連通的狹窄部分稱(chēng)為喉道。儲(chǔ)集層巖石中孔隙與喉道分布示意圖3孔隙分為連通孔隙、死胡同孔隙、微毛細(xì)管束縛孔隙和孤立的孔隙四種，其中連通孔隙是有效的。砂巖儲(chǔ)集巖的孔隙和喉道1-連通孔隙；2-喉道；3-死胡同孔隙；4-微毛細(xì)管束縛孔隙；5-顆粒；6-孤立

2、的孔隙4巖石的孔隙結(jié)構(gòu)包括巖石孔隙的大小、形狀、孔間連通情況、孔隙類(lèi)型、孔壁粗糙程度等全部孔隙特征和它的構(gòu)成方式。碳酸鹽儲(chǔ)集巖中，孔隙結(jié)構(gòu)是指巖石所具有的孔、洞、縫的大小、形狀和相互連通關(guān)系。參考文獻(xiàn)5原生孔隙類(lèi)型6 砂巖儲(chǔ)集巖的孔隙類(lèi)型按碎屑巖孔隙的產(chǎn)狀，可將其分為兩大類(lèi)，即狹義的孔隙和裂縫。進(jìn)一步分為四小類(lèi)：粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙（溶蝕孔隙）、填隙物內(nèi)孔隙和裂縫。前三種類(lèi)型與巖石結(jié)構(gòu)有關(guān)，裂隙則可與其它任何孔隙共生。按成因?qū)⑵浞譃樵紫逗痛紊紫秲纱箢?lèi)，然后按產(chǎn)狀和幾何形狀進(jìn)一部分類(lèi)。7砂巖儲(chǔ)集巖的孔隙類(lèi)型示意圖8（1）粒間孔隙砂巖為顆粒支撐或雜基支撐，含少量膠結(jié)物，在顆粒問(wèn)的孔隙稱(chēng)為粒間孔

3、隙。以粒間孔隙為主的砂巖儲(chǔ)集巖，其孔隙大、喉道粗、連通性較好。無(wú)論從儲(chǔ)集能力或滲濾能力的觀點(diǎn)來(lái)看，最好的砂巖儲(chǔ)集巖是以粒問(wèn)孔隙為主的。粒間孔隙為顆粒之間的孔隙，包括原生粒間孔隙、粒間溶孔、鑄?？缀统？椎取Ｔｉg孔隙：指在沉淀時(shí)期形成的顆粒之間的孔隙。粒間溶孔：指顆粒之間的溶蝕再生孔隙，主要是顆粒邊緣以及粒間膠結(jié)物和雜基大部溶解所形成的分布于顆粒之間的孔隙。鑄?？祝褐割w粒，碎屑，或膠結(jié)物等被完全溶解而形成的孔隙，其外形與原組分外形特征相同。（碎屑是指陸源區(qū)的母巖經(jīng)過(guò)物理風(fēng)化作用或機(jī)械破碎所形成的碎屑物質(zhì)）。超粒孔：指孔徑超過(guò)相鄰顆粒直徑的溶孔。在超粒孔范圍內(nèi)，顆粒，膠結(jié)物均被溶解，一般是在原

4、生粒間孔隙的基礎(chǔ)上形成的，其次生部分多于原生部分。9（2）雜基內(nèi)的微孔隙填隙物內(nèi)孔隙包括雜基內(nèi)微孔隙、膠結(jié)物內(nèi)溶孔等。雜基內(nèi)微孔隙為粘土雜基和碳酸鹽泥中存在的微孔隙。這類(lèi)孔隙的成因有兩類(lèi)：其一為沉積雜基內(nèi)的原始微孔隙；其二為雜基遭受部分溶解作用形成的溶孔。膠結(jié)物內(nèi)溶孔及晶間孔為膠結(jié)物內(nèi)發(fā)生溶解作用形成的溶孔及膠結(jié)物晶體之間的殘留孔隙。西參2井，3925.05m，N1s，含泥極細(xì)砂細(xì)砂巖微裂縫較發(fā)育，紅色鑄體。10（3）裂縫 裂縫包括沉積成因的層面縫以及成巖和構(gòu)造作用形成的裂縫。由于構(gòu)造力作用而形成的微裂縫有時(shí)可以十分發(fā)育。微裂縫呈細(xì)小片狀，縫面彎曲，繞過(guò)顆粒邊界，其排列方向受構(gòu)造力控制。在砂巖

5、儲(chǔ)集巖中，裂縫寬度一般為幾微米到幾十微米。11（4）溶蝕孔隙溶蝕孔隙是由碳酸鹽、長(zhǎng)石、硫酸鹽或其它可溶組分溶解而形成的?？扇芙M分可以是碎屑顆粒、白生礦物膠結(jié)物或者交代礦物。12溶蝕孔隙又可以分成以下幾種類(lèi)型1）溶孔不受顆粒邊界限制，邊緣呈港灣狀，形狀不規(guī)則。2）顆粒內(nèi)溶孔和膠結(jié)物內(nèi)溶孔早期易溶礦物交代顆粒后被溶解形成粒內(nèi)溶孔。如早期碳酸鹽局部交代了長(zhǎng)石，后來(lái)碳酸鹽被溶解，致使長(zhǎng)石具晶內(nèi)溶孔或呈蜂離狀。3）鑄模孔包括顆粒的鑄?？缀土ｉg易溶膠結(jié)物的鑄模孔。由于溶蝕孔隙往往是在原生粒間孔隙或其它孔隙的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，故實(shí)際上不好區(qū)分。尤其是當(dāng)原生粒間孔隙和次生溶蝕孔隙同時(shí)存在時(shí)，更是如此。僅具溶蝕

6、孔隙的砂巖的儲(chǔ)集性變化很大，可以從差到很好。13 碳酸鹽巖儲(chǔ)集巖的孔隙類(lèi)型碳酸鹽巖的孔隙分類(lèi)命名（據(jù)Choquette; p.p.w.& pray， L.C.， 1970）14 (1)粒間孔隙碳酸鹽巖的粒間孔隙是指碳酸巖顆粒之間的孔隙。包括：原生粒間孔隙:在顆粒含量高，顆粒呈支撐狀時(shí)粒間未被灰泥和膠結(jié)物填充的部分?；夷?，又稱(chēng)灰泥基質(zhì)，是碳酸鹽巖基本組成成分之一。粒間溶孔：由于顆粒之間的灰泥或膠結(jié)物受溶解和顆粒邊緣被選擇性溶解所形成的孔隙。粒間粒內(nèi)溶孔：鮞粒、腹足類(lèi)生物堆積成骨架巖下第三系沙河街組，河北省西2井潛山西14井15 (2)粒內(nèi)孔隙碳酸鹽巖的粒內(nèi)孔隙指碳酸鹽巖顆粒內(nèi)部的原生孔隙和粒內(nèi)溶

7、孔。具體類(lèi)型有粒間及晶間溶蝕孔隙、鑄模孔隙、窗格孔隙、溝道、晶洞、洞穴和角礫孔隙。原生粒內(nèi)孔隙：通常指生物體腔孔隙，即生物死亡后，軟體部分腐爛溶解，體腔未被全部填充而保存下來(lái)的孔隙。張力孔隙連通性差，有效孔隙度不高，但常與生物碎屑粒間孔隙伴生，形成較好的儲(chǔ)層。粒內(nèi)溶孔：粒內(nèi)溶孔是指各種碳酸鹽巖顆粒內(nèi)部由于選擇性溶解，顆粒被局部溶蝕而形成的孔隙。當(dāng)溶蝕作用擴(kuò)展到整個(gè)顆粒，形成與原顆粒形狀，大小完全一致的鑄模時(shí)，可稱(chēng)為顆粒鑄?？紫?。粒間粒內(nèi)溶孔：鮞粒、腹足類(lèi)生物堆積成骨架巖下第三系沙河街組，河北省西2井潛山西14井16 (3)基質(zhì)內(nèi)孔隙所謂基質(zhì)，是指有些巖石的礦物顆粒大小懸殊，大的顆粒散布在小的顆

8、粒之中，地質(zhì)學(xué)中把大的礦物叫斑晶，小的礦物叫基質(zhì)?；|(zhì)內(nèi)孔隙包括灰泥內(nèi)孔隙，膠結(jié)物孔隙等。灰泥內(nèi)孔隙：為碳酸鹽灰泥中存在的微孔隙。這種孔隙極為細(xì)小，由于孔隙半徑中，滲透率往往很低。膠結(jié)物內(nèi)溶孔：為膠結(jié)物內(nèi)發(fā)生溶解作用形成的溶孔及膠結(jié)物晶體之間的殘留孔隙。17 (4)晶間孔隙晶間孔隙是指碳酸鹽巖礦物晶體之間的孔隙，大部分是由于白云巖成巖作用形成的。白云巖是一種沉積碳酸鹽巖，主要是由白云石組成，呈灰白色，性脆，硬度小。主要是由白云石構(gòu)成的巖石，但其中也含有方解石及粘土礦，具有晶粒結(jié)構(gòu)，殘余結(jié)構(gòu)和碎屑結(jié)構(gòu)，由于其孔隙度較大，常為石油或地下水的理想儲(chǔ)層。白云巖中晶間孔隙的發(fā)育主要是白云巖晶體之間未被置

9、換的碳酸鈣或石膏溶解所致。晶間溶孔：殘余藻團(tuán)粒云巖，原始結(jié)構(gòu)為藻團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，經(jīng)重結(jié)晶作用，形成局部粗、巨晶晶粒，溶孔發(fā)育，孔壁呈多邊形。18（5）裂縫裂縫一般是由于構(gòu)造作用或成巖作用而形成的。裂縫的長(zhǎng)度可以由幾厘米到幾公里不等。寬度也可由幾毫米到幾十厘米，但微裂縫的寬度僅數(shù)十微米。一般說(shuō)來(lái)，大裂縫延伸遠(yuǎn)，方向穩(wěn)定，與油氣儲(chǔ)集關(guān)系更為密切。19據(jù)馬斯凱特(Masket，M.，1949)計(jì)算，當(dāng)裂縫寬度超過(guò)0.035毫米時(shí)，裂縫地層的產(chǎn)量就超過(guò)無(wú)裂縫地層簡(jiǎn)單徑向流動(dòng)系統(tǒng)的產(chǎn)量；當(dāng)裂縫寬度為0.5毫米時(shí)，裂縫本身所運(yùn)載的流體就占了灰?guī)r一裂縫系統(tǒng)組合流量的90；當(dāng)裂縫寬度大于1毫米時(shí)，絕大部分的油層流體

10、是由裂縫通過(guò)的。碳酸鹽儲(chǔ)集巖中裂縫發(fā)育的多少及寬度對(duì)產(chǎn)能的影響是何等的重要。20 (6)通道孔隙通道孔隙是指橫向連續(xù)好且呈板狀或扁平狀通道的孔隙，為溶解作用成因。21 (7)晶內(nèi)溶孔和晶體鑄?？紫毒?nèi)溶孔為晶體內(nèi)部被溶蝕而形成的孔隙。若整個(gè)晶體被溶蝕，形成了與原晶粒形狀，大小相同的鑄模時(shí)，則稱(chēng)為晶體鑄模孔隙。若整個(gè)晶體被溶蝕，形成了與原晶粒形狀，大小相同的鑄模時(shí)，則稱(chēng)為晶體鑄模孔隙。22 (8)溶洞 溶洞是指不受巖石組構(gòu)控制有溶解作用形成的較大的儲(chǔ)集空間，這類(lèi)孔隙形態(tài)不規(guī)則，大小不一，連通性各異。下面詳細(xì)說(shuō)明。晶洞：也稱(chēng)孔洞，為直徑小于1cm的溶洞。小洞：為大于1cm但小于1m的溶洞。大洞：為

11、大于1m的溶洞。有的溶洞可以很大，可達(dá)1.5-2m甚至更大。23 喉道類(lèi)型 喉道為連通兩個(gè)孔隙的狹窄通道。每一個(gè)喉道可以連通兩個(gè)孔隙，而每一個(gè)孔隙則可以和三個(gè)以上的喉道相連接，有的甚至和6-8個(gè)喉道相連接。影響儲(chǔ)層滲透能力的主要是喉道。而喉道的大小和形態(tài)主要取決于巖石的顆粒接觸關(guān)系，膠結(jié)類(lèi)型以及顆粒本身的形狀和大小。2425（1）孔隙縮小型喉道 喉道為孔隙的縮小部分，這種喉道類(lèi)型往往發(fā)育于以粒間孔隙為主的儲(chǔ)集層巖石中，其孔隙和喉道較難區(qū)分。巖石結(jié)構(gòu)多以顆粒支撐，膠結(jié)物較少甚至沒(méi)有?？紫督Y(jié)構(gòu)屬于大孔粗喉，孔喉直徑必接近與1。巖石孔隙基本為有效孔隙。26（2）縮頸型喉道 喉道為顆粒間可變斷面的收縮

12、部分。當(dāng)顆粒被壓實(shí)而排列比較緊密或顆粒邊緣被襯邊式膠結(jié)是，雖保留下來(lái)孔隙可以比較大，但顆粒間喉道卻大大變窄。此時(shí)，儲(chǔ)集巖可能有較高的孔隙度，但滲透率卻可能較低。27（3）片狀喉道片狀喉道呈片狀或彎片狀，為顆粒之間的長(zhǎng)條狀通道，可分為窄片狀和寬片狀兩種類(lèi)型。這種孔隙結(jié)構(gòu)變化較大，可以是小孔極細(xì)喉道，受溶解改造作用也可以是大孔粗喉型。28（4）管狀喉道孔隙與孔隙之間由細(xì)而長(zhǎng)的管子相連，其斷面接近圓形，一般是由溶蝕作用而形成的，在縫洞性碳酸鹽巖中也可發(fā)育此類(lèi)喉道。29（5）裂縫在裂縫性?xún)?chǔ)層中，裂縫相當(dāng)于較長(zhǎng)的板狀通道，連接孔隙或溶洞。30 孔隙結(jié)構(gòu)表征參數(shù)平均孔喉半徑分選系數(shù)相對(duì)分選系數(shù) ( 無(wú)因次

13、量)均質(zhì)系數(shù)( 無(wú)因次量)31（1）平均孔喉半徑表示巖石平均孔喉半徑大小的參數(shù)，即半徑對(duì)飽和度的權(quán)衡。求法32（2）分選系數(shù)Sp反映喉道大小分布集中程度的參數(shù)，其物理意義相當(dāng)于物理統(tǒng)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)偏差。具有某一等級(jí)的喉道占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)時(shí)，Sp值小，表示喉道分選程度好。求法33（3）相對(duì)分選系數(shù) ( 無(wú)因次量)相對(duì)分選系數(shù)是更能準(zhǔn)確地反映喉道分布均勻程度的參數(shù)。其物理意義相當(dāng)于物理統(tǒng)計(jì)中的變異系數(shù)。相對(duì)分選系數(shù)越小，喉道分布越均勻。求法是：34均質(zhì)系數(shù)是表征儲(chǔ)油巖石孔隙介質(zhì)中每一個(gè)喉道（Ri）與最大喉道半徑的偏離程度。從公式還可以認(rèn)為是平均半徑與最大喉道半徑之比。在01之間變化，越大，孔喉分布越均勻。求

14、法是：Ri孔喉半徑分布函數(shù)中某一孔喉半徑（m）Rmax、RD最大孔喉半徑對(duì)應(yīng)于Ri的某一區(qū)間的汞飽和度（%）。（4）均質(zhì)系數(shù)( 無(wú)因次量)35 孔隙結(jié)構(gòu)研究方法室內(nèi)研究法測(cè)井研究法36 (1)鑄體薄片分析 巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征的鑄體薄片研究法是將染色樹(shù)脂注入到被洗凈和抽空的巖心孔隙內(nèi)，待樹(shù)脂凝固后，再將巖心切片(按需要的方位，定向或不定向) 放在顯微鏡下觀察。鑄體薄片中帶色的樹(shù)脂部分就是代表巖石二維空間的孔隙結(jié)構(gòu)狀態(tài)。因此可以很方便地直接觀察到巖石薄片中的面孔率、孔隙、喉道及孔喉配位數(shù)等。 參數(shù)：孔洞縫的類(lèi)型、形狀、大小及與喉道的配置，估算面孔率、孔喉配位數(shù)。 參考文獻(xiàn) 室內(nèi)研究法37制備分析儀器

15、制備分析原理38真空灌注： 抽真空前，將裝好樣品的玻璃試管放入烘箱中，在（1002）溫度下加熱1小時(shí)后，放入真空系統(tǒng)中抽真空，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)真空度達(dá)到0.09MPa后，再抽真空12小時(shí)，然后灌注有機(jī)玻璃單體溶液，并使溶液面高出樣品3cm4cm，再繼續(xù)抽真空0.51小時(shí)。 加壓灌注：室溫下加壓67MPa，進(jìn)行試漏，穩(wěn)定15分鐘后，壓力波動(dòng)不超過(guò)0.5MPa即可開(kāi)始工作。加熱加壓聚合：在6MPa壓力下，啟動(dòng)烘箱升溫到（1002）保持2小時(shí)，然后降溫到（802），保持5小時(shí)，再升溫至（1002）恒溫12小時(shí)。在加熱加壓聚合過(guò)程中壓力不得高于8MPa，然后，關(guān)閉電源，讓其自然冷卻。39 (2) CT掃描圖象

16、分析法 CT掃描法又叫層析成像法，是發(fā)射X 射線對(duì)巖心作旋轉(zhuǎn)掃描，在每個(gè)位置可采集到一組一維的投影數(shù)據(jù)，再結(jié)合旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，就可得到許多方向上的投影數(shù)據(jù);綜合這些投影數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)迭代運(yùn)算就可以得到X 射線衰減系數(shù)的斷面分布圖， 參數(shù)：定量計(jì)算分析面積內(nèi)的總孔個(gè)數(shù)，總孔面積，每個(gè)孔的六個(gè)參數(shù)（面積，周長(zhǎng)，長(zhǎng)軸，短軸，長(zhǎng)短軸比，等效園面積），計(jì)算面孔率，作出孔分布直方圖。40（3）毛管壓力分析-壓汞法參數(shù)：反映喉道的分布及不同喉道大小連通的孔隙體積分布情況。 儲(chǔ)層巖石的毛管壓力和濕相(或非濕相) 飽和度關(guān)系曲線稱(chēng)之為巖石的毛管壓力曲線 。它是研究巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征最重要的資料，其測(cè)定方法主要包括:半滲透隔

17、板法、壓汞法和離心機(jī)法。參考文獻(xiàn)41三塘湖火山巖和致密砂巖樣品孔隙結(jié)構(gòu)類(lèi)型壓汞曲線參考文獻(xiàn)42 （4）掃描電鏡 掃描電鏡(SEM) 的原理類(lèi)似于電視攝像，采用電子束作光源，通過(guò)電磁場(chǎng)使電子束偏轉(zhuǎn)并聚焦，再轟擊到被分析的樣品之上，然后接收到電子信號(hào)成像。作為研究巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征的主要手段之一的掃描電鏡能夠清楚地觀察到儲(chǔ)層巖石的主要孔隙類(lèi)型:粒間孔、微孔隙(包括粒內(nèi)溶孔、雜基內(nèi)微孔隙、微裂縫) 、喉道類(lèi)型(包括點(diǎn)狀、片狀和縮頸喉道) 和測(cè)定出孔喉半徑等參數(shù)。43 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是人們?cè)谀M人腦處理問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種智能信息處理理論，它能夠?qū)θ四X的形象思維、聯(lián)想記憶等過(guò)程進(jìn)行模擬和抽象，實(shí)現(xiàn)與

18、人腦相似的學(xué)習(xí)、識(shí)別、記憶等信息處理能力。參考文獻(xiàn)（5）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法44454647利用電阻率測(cè)井資料研究?jī)?chǔ)層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)特征， 主要還是建立在巖石導(dǎo)電物理模型和Archie （阿爾奇）公式的基礎(chǔ)之上。楊錦林等采用簡(jiǎn)化的巖石導(dǎo)電物理模型，定義了一個(gè)巖石孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)S ，綜合反映了儲(chǔ)層孔隙孔道的曲折程度及其大小。如果孔隙孔道越大越平直， S 值越大，說(shuō)明儲(chǔ)層條件越好;反之孔隙孔道越小，越曲折， S 值越小，說(shuō)明儲(chǔ)層條件越差。利用測(cè)井資料求取S 的公式為:式中: 為地層水電阻率，m; 為巖石100 %含水時(shí)的電阻率，m; 為巖石孔隙度。 （1）用電阻率測(cè)井資料研究巖石孔隙結(jié)構(gòu)參考文獻(xiàn) 測(cè)井資料法48 （2）核磁共振測(cè)井研究巖石孔隙結(jié)構(gòu)核磁共振測(cè)井是20 世紀(jì)90 年代以來(lái)投入使用的最新測(cè)井技術(shù)之一，它是通過(guò)研究地層中孔隙流體的原子核磁性及其在外加磁場(chǎng)作用下的振動(dòng)特性，來(lái)研究各種流體孔隙度