常规岩心分析实验是指什么?

2025-04-03 10:48:28
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这类岩心分析实验主要是描述岩石本身孔隙空间大小;各种流体在孔隙空间内占有多大比例;各种流体在储层内发生流动时,它的流动速度与流体性质及岩石特性之间的关系。

(1)岩石孔隙度(数学符号记为Φ):它是对岩石储存流体的储集能力的度量。定量地说,孔隙度是孔隙体积与岩石总体积的比率。孔隙体积如果是总孔隙体积(连通的孔隙体积加上不连通的孔隙体积),这个比率就叫绝对孔隙度;孔隙体积如果是相互连通的孔隙体积,这个比率就叫有效孔隙度。有效孔隙度是指互相连通的孔隙体积占岩石总体积的比率,那些不连通的孔隙称为死孔隙,对开发是没有意义的。因此,有效孔隙度是表征岩石物性的一个非常重要的参数。

(2)岩心流体饱和度:为某特定流体(油、气或水)在地层中占据孔隙体积的分数或百分比。油的饱和度数学符号记为So;气的饱和度数学符号记为Sg;水的饱和度数学符号记为Sw。

所有流体的饱和度之和是100%,所以,So+Sg+Sw=1.0。一般认为,油藏中的流体从运移到聚集经历了漫长的地质年代,流体已达到了一种过平衡状态,按密度的不同进行了分离,油的上面是天然气,下面是水。除了底水和边水外,储层中由于毛管力的作用,孔隙中还分布着最低限度的原生水,原生含水饱和度(Swc)也很重要,因为它占据了油气之间的空间。它在整个油藏中不是均匀分布的,随岩性孔隙致密程度及离自由水面的高度而变化,最低限度的原生水通常呈水膜状附着在岩石的孔隙周围,通常也称之为束缚水饱和度。油藏一旦投入开发,油相要流动,其饱和度必须超过某一个特定值才能流动,这个值就是临界含油饱和度(Soc),低于这个值油相在孔隙中是不流动的。如果我们用一种驱替剂将油驱替出来,在这个过程中,就有一个残余油饱和度(Sor)的概念,残余油饱和度总是大于临界油饱和度。我们经常感兴趣的饱和度是可流动油的饱和度(Som),也就是可动油占据孔隙体积的分数或百分比,用公式表达为Som=1.0-Swc-Sor。

(3)岩石渗透率(数学符号记为K):岩石渗透率是一个非常重要的表征岩石特性的参数。主要是用它度量地层传送流体的能力,它控制着地层中流体的流速和运动方向。1856年,亨利·达西(Henry Darcy)总结了他利用水通过自制铁管砂子的驱替实验,第一次用数学公式定义了这一岩石特性,这就是有名的达西定律。在流体流动计算中应用传统的线性流方程表达为:

式中,q为通过多孔岩石流体的流速,立方厘米/秒;A为流体通过的截面面积,平方厘米;μ为流体的黏度,毫帕·秒;p1,p2为进口端及出口端压力,帕;L为长度,厘米;K为渗透率,平方微米。1平方微米在英制中通称为1达西(以达西名字命名该单位)。大多数储层的渗透率均小于1平方微米,故多用10-3平方微米(即毫达西)。

达西线性示意图渗透率与孔隙度之间没有严格的关系,但对于一个相类似的砂岩储层,许多油田都显示出如图的近似统计关系,Ф=algK+b,a和b这两个常数和储层的孔隙结构有关系。

某油田孔隙度和渗透率的关系从达西定律中可以明显看出,通过多孔岩石流体的流速q与岩石的渗透率及两端的压差成正比,与流体的黏度和流过的距离成反比。这就好比我们以相同的压力差来驱赶那些地下的油、气,地下的“房子”越大(Ф越大)、房子的“门窗”越多(孔隙结构的喉道配位数越多)、行走越畅通的地方(高渗透储层),油或气就越容易被赶出来,而对那些房子小、门窗小、行走阻力大的地方(低渗透储层),油、气就比较难于被赶出来。除非加大驱动压力差,或者把“门窗”改造大一些(通过压裂、酸化等改造措施)才能把更多的气、油赶出来。如果地层构造都一样,可以肯定说,气最容易跑出来,因为气的黏度低,流动起来阻力小,油黏度比气高,流动起来就比气迟缓。同是油,那些黏度低的也就比那些黏度高的容易流动,一些黏度极高的重油简直就像狗皮膏药,黏糊糊的,很难把它们从地下“拽”出来。