文档介绍：油层物理课件
成都理工大学
能源学院
第四章
岩石特殊物理性质
第一节地层条件下的孔隙度
一、概念
油田开发前,产层上覆岩石和流体自重所产生的应力(外压)、产层中的流体压力(孔隙内压)以及岩石骨架所承受的压力(外压与内压的差值)处于平衡状态。油田投入开发后,随着产层中的流体被采出,油层压力不断下降,平衡遭到破坏,从而使外压与内压的差值(压差—有效应力)变大。
孔隙体积的减少(ΔVP)与地层岩石体积大小或实验岩样外表总体积(VT)的大小、地层压力的降低幅度(ΔP)以及岩石本身的弹性压缩系数Cf有关:
上式可改写成:
式中,Cf——岩石的压缩系数,10-4MPa-1;
VT——岩石总体积,cm3;
ΔVP——油层压力降低ΔP时,孔隙体积减小值,cm3。
当油层压力每降低单位压力时,单位体积岩石中孔隙体积的减小值。
因此,岩石压缩系数的大小,表示岩石弹性驱油能力的大小,又称为岩石弹性压缩系数。
常规岩石孔隙度可通过测定岩石的压缩系数CP,采用公式
即可将实验室条件下所测的孔隙度值转换为地层条件下的孔隙度。
在用物质平衡方法计算储量时要用到孔隙体积压缩系数,特别是对于不饱和油藏,这个系数更加重要。
二、实验室测定方法

图4-1-1 单轴压缩仪
按加载方式的不同,实验室岩石压缩系数的测定有三种装置:单向压缩仪、三轴压缩仪和流体静力压缩仪。
1)单向压缩仪(图4-1-1)
这种加载方式与地层岩石受压状况非常相似:岩石只在垂向上发生形变,横向形变趋于零。因此,该装置可直接测量相应地层有效上覆压力下的岩石压缩性。
图4-1-2 三轴压缩仪
2)三轴压缩仪(图4-1-2)
三轴压缩仪可根据需要任意控制垂向压力和横向压力,以模拟各种不同的承压条件(见图)。
三轴压缩仪可直接精确测量岩石在地层条件下的压缩,并可计算岩石泊松比。但试验程序、控制较复杂,
对岩样形状要求很高,难以作大量的样品测量。
3)流体静力压缩仪(图4-1-3)
流体静力压缩仪是采用静水压力加载(如图4-1-3),各方向受到相同压力作用,这与在上覆地层压力下垂向上产生形变、横向形变趋于零的情况不同。所以测量值要通过转换才能与上述方法进行对比。这是目前应用广泛的实验装置。
图4-1-3 流体静力压缩仪
三轴压缩仪
上述三种装置,孔压流体都是用的液体(盐水),孔隙体积的变化量是通过测试时从岩心中排出液体的体积来反映,而一般试验时从岩心中排出的流体体积量比较少,所以对计量装置的计量精度要求很高。
图4-1-4 孔隙体积变化装置
4)氦气孔隙体积压缩仪(图4-1-4)
装置如图所示。它主要由围压系统、岩心室、精确标定的微量泵、气源、压力控制、调节装置几部分组成。这种方法测出的孔隙体积变化,与同样条件下液体饱和法测出的孔隙体积变化基本一致。这种方法的主要优点是:压力平衡时间短,测量快速;岩石不接触液体,也不存在与矿物发生反应对孔隙体积测量的影响。