油層物理2-7 第七節(jié) 儲(chǔ)層巖石的其他物理性質(zhì).ppt

1、1,第七節(jié) 儲(chǔ)層巖石的其他物理性質(zhì) Other Physical Properties of Reservoir Rocks 主要包括以下幾個(gè)方面 儲(chǔ)層巖石的熱學(xué)性質(zhì) 含流體巖石的導(dǎo)電特性 儲(chǔ)層巖石的聲學(xué)特性 儲(chǔ)層巖石的放射性,2,一、儲(chǔ)層巖石的熱學(xué)性質(zhì),儲(chǔ)層巖石熱學(xué)性質(zhì)主要指巖石的比熱、熱容量、導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù)。 巖石的熱容是單位體積的巖石，溫度升高1所需的熱量，kJ/m3。 比熱容量單位質(zhì)量的巖石溫度升高1所需要的熱量稱(chēng)為巖石的比熱容量，簡(jiǎn)稱(chēng)比熱，單位kJ/（kg） 導(dǎo)熱系數(shù)是指單位時(shí)間內(nèi)、單位溫度梯度下、單位面積上所通過(guò)的熱量，單位kJ/(hm),或W/(m)。 巖石的熱擴(kuò)散系數(shù)反映

2、了非穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程中巖石的導(dǎo)熱能力與沿途巖石儲(chǔ)熱能力之間的關(guān)系,3,一、儲(chǔ)層巖石的熱學(xué)性質(zhì),1.油層的熱容 heat capacity 巖石的熱容是單位體積的巖石，溫度升高1所需的熱量，kJ/m3 2.巖石的比熱：specific heat 比熱容量單位質(zhì)量的巖石溫度升高1所需要的熱量稱(chēng)為巖石的比熱容量，簡(jiǎn)稱(chēng)比熱，單位kJ/（kg） 一般砂巖的比熱：0.8371.315 KJ/(kg.) 干巖樣的比熱：0.7660.846 飽和水巖樣的比熱：0.8881.419,4,一、儲(chǔ)層巖石的熱學(xué)性質(zhì),3.導(dǎo)熱系數(shù) thermal conductivity 導(dǎo)熱系數(shù)是指單位時(shí)間內(nèi)，單位溫差下，單位面積上所通

3、過(guò)的熱量。 式中：導(dǎo)熱系數(shù)w/(m.)； t，熱傳導(dǎo)時(shí)間，s； A，巖樣截面積，m2； T，巖樣兩端的溫差，或K； Qh，t時(shí)間內(nèi)通過(guò)巖樣的熱量，J； L，巖樣長(zhǎng)度，m。,5,一、儲(chǔ)層巖石的熱學(xué)性質(zhì),實(shí)驗(yàn)表明： 水的導(dǎo)熱系數(shù)大約為空氣的30倍，而礦物顆粒的導(dǎo)熱性比水還要大許多倍。 This is why we take water as the cooling liquid. 油層導(dǎo)熱系數(shù)：130.4160.5 KJ/(d.m.),6,一、儲(chǔ)層巖石的熱學(xué)性質(zhì),4.巖石的熱擴(kuò)散系數(shù) heat diffusivity 反映了非穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程中巖石的導(dǎo)熱能力與沿途巖石儲(chǔ)熱能力之間的關(guān)系。 熱擴(kuò)散系數(shù)定

4、義為： 式中：，熱擴(kuò)散系數(shù)，m2/s； ，導(dǎo)熱系數(shù)w/(m.)； C，比熱，J/(kg.)；，巖石密度，kg/m3.,7,一、儲(chǔ)層巖石的熱學(xué)性質(zhì),四、巖石的熱擴(kuò)散系數(shù) heat diffusivity 越大，說(shuō)明巖石的某一部分一旦獲得熱量，就會(huì)很快擴(kuò)散，使整個(gè)巖層溫度趨于一致。 大，對(duì)熱采有利還是不利？Why?,8,二、含流體巖石的導(dǎo)電特性,1.含流體巖石導(dǎo)電性 巖石的導(dǎo)電特性與儲(chǔ)層巖性、儲(chǔ)油物性和含油飽和度有著密切的關(guān)系。 研究導(dǎo)電特性的目的是根據(jù)測(cè)量的巖層電阻率來(lái)判斷巖性，劃分油氣水層，研究?jī)?chǔ)集層的含油性、滲透性和孔隙性等。 該方法和原理一方面可應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)定巖心的流體飽和度，另一方面

5、用于電阻率測(cè)井。 地球物理測(cè)井（電阻率測(cè)井） 地層評(píng)價(jià)學(xué)（測(cè)井地質(zhì)學(xué)）,9,二、含流體巖石的導(dǎo)電特性,2.物質(zhì)的導(dǎo)電性與電阻率 各種巖石具有不同程度的導(dǎo)電能力，巖石的導(dǎo)電能力可用電阻率來(lái)表示 據(jù)物理學(xué)電阻率公式： 式中：，電阻率，m； R，電阻，； A，導(dǎo)體截面積，m2； L，導(dǎo)體長(zhǎng)度，m. 電阻率僅與導(dǎo)體的材料性質(zhì)有關(guān)。,10,二、含流體巖石的導(dǎo)電特性,按導(dǎo)電機(jī)理的不同，可把巖石大致分為兩大類(lèi)： 離子導(dǎo)電的巖石：其電阻率大小主要取決于巖石孔隙中所含溶液的性質(zhì)和濃度。如沉積巖。 電子導(dǎo)電的巖石：其電阻率主要由所含導(dǎo)電礦物的性質(zhì)和含量來(lái)決定。如：大部分火成巖，玄武，花崗，其中含有石墨及銅、鐵礦物

6、。 不同巖石及礦物的電阻率變化范圍很大；除金屬礦物電阻率極低外，主要造巖礦物(如石英、長(zhǎng)石、云母、方解石等)電阻率都很高。 按巖石成因看，大部分火成巖(如玄武巖、花崗巖等)電阻率都很高，而沉積巖的電阻率則比較低。 火成巖電阻率沉積巖 油氣儲(chǔ)層中的油、氣不導(dǎo)電，所有油氣儲(chǔ)層的導(dǎo)電能力主要取決于巖石孔隙中地層水的導(dǎo)電能力。,11,二、含流體巖石的導(dǎo)電特性,3.地層水的電阻率 地層水的電阻率取決于其溶解鹽的化學(xué)成分，含鹽濃度和水溫。 油氣儲(chǔ)層地層水所含鹽類(lèi)常見(jiàn)的有：NaCl，KCl，Na2SO4，MgSO4，CaSO4，但主要為NaCl，因此可以把地層水近似視為NaCl溶液。（等效氯化鈉礦化度) 電

7、離度大，鹽的分子離解為離子的百分比高，離子數(shù)目多，地層水電阻率?。浑x子價(jià)高，離子攜帶的電荷多，地層水電阻率小；離子遷移率大，運(yùn)動(dòng)速度快，地層水電阻率小。 地層水電阻率與含鹽濃度成反比，隨溫度增加而減小，溫度每升高1，地層水電阻率約減小2；不同鹽類(lèi)的地層水的電阻率也不同。 含鹽濃度， 溫度， 巖石電阻率與地層水礦化度、溫度之間存在著反比關(guān)系。,12,等效氯化鈉礦化度,已知地層水樣品分析結(jié)果是：Ca離子的礦化度460PPm，SO4離子的礦化度1400PPm，Na和Cl離子的礦化度19000PPm，求總礦化度和等效的氯化鈉礦化度。 解： （1）總礦化度為： 460+1400+1900020860PP

8、m （2）從圖版橫座標(biāo)20860處，求得Ca的系數(shù)為0.81，SO4的系數(shù)為0.45，用相應(yīng)的系數(shù)乘上其礦化度的數(shù)值，則等效氯化鈉的礦化度為： 4600.81+14000.45+1900020000PPm,13,二、含流體巖石的導(dǎo)電特性,4.含水巖石的電阻率 含水砂巖電阻率取決于地層水電阻率、孔隙度、膠結(jié)情況及孔隙形狀。 實(shí)驗(yàn)證明：對(duì)于給定的巖樣，孔隙中飽和地層水巖石的電阻率 Ro與這種地層水的電阻率Rw有正比關(guān)系，即Ro =C Rw線(xiàn)性, Ro / Rw為一常數(shù)。 通常稱(chēng)Ro / Rw為巖石的地層因子或相對(duì)電阻，用F表示 Archie 方程 式中：m，膠結(jié)指數(shù)，膠結(jié)巖石的m值，在1.82.0

9、之間，非膠結(jié)巖石的m值，大約為1.3。 a，比例系數(shù)，隨巖性的不同而變化。 ，巖石的孔隙度。,14,二、含流體巖石的導(dǎo)電特性,5.含油巖石的電阻率 巖石含油越多，其電阻率就越高。電阻指數(shù)（Resistivity Index）表示含油巖石的電阻率Rt與該巖石完全充滿(mǎn)地層水時(shí)的電阻率Ro的比值，即： 式中：So，Sw分別為含油、氣飽和度。 n，飽和度指數(shù)。 b，系數(shù)，實(shí)質(zhì)為迂曲度。 采用比值的方法，電阻指數(shù)消除了地層水電阻率、巖石孔隙度和孔隙結(jié)構(gòu)等因素的影響，當(dāng)巖性一定時(shí)，它只與巖石含油飽和度有關(guān)。,15,三、儲(chǔ)層巖石的聲學(xué)特性,巖石密度越大，則聲波速度也越大。 巖石密度又與巖石孔隙度有密切關(guān)系： 巖石孔隙度越大，則密度越小，聲波的傳播速度也就越小。 聲波測(cè)井的原理便是根據(jù)這一特性而來(lái)，它是利用井下聲波源發(fā)射聲波（縱波）。 聲波在巖層中傳遞，由兩個(gè)相距一定距離的接收器接收所得的時(shí)間