5.1.1.1 孔隙度的定义
储油气岩石的孔隙度可定义为岩石孔隙的总体积与岩石总体积之比,它可以表征岩石中孔隙体积的大小,常用百分数表示。亦即
油气储层地质学
式中:ϕ——岩石的孔隙度,%;
VT——储集岩的总体积;
Vm——储集岩的基质体积;
Vp——储集岩的孔隙体积。
在实际使用中,又可将孔隙度分为绝对孔隙度、连通孔隙度、有效(含烃)孔隙度和流动孔隙度。
岩石的绝对孔隙度是指岩石中未被碎屑物质或填隙物充填的空间与岩石总体积之比。
岩石的连通孔隙度是指岩石中相互连通的孔隙体积与岩石总体积之比。这是石油工业中最常用的数值。
岩石的有效(含烃)孔隙度是指岩石中烃类体积与岩石总体积之比。岩石的有效(含烃)孔隙度仅是连通孔隙度中含烃类的那一部分。
岩石的流动孔隙度是指岩石中能够在一般压差下流动的那一部分液体体积与岩石总体积之比。该值是油田开发中所专用的,数值可随压差改变而改变。
5.1.1.2 有效应力下的孔隙度
沉积岩的孔隙度是压实程度的函数,在井中某一深度H取得岩心时,岩心所承受的上覆岩层的压力为
油气储层地质学
式中:pe——样品所承受的有效上覆压力,MPa;
pR——样品深处地层流体的压力,MPa;
H——样品的实际深度,m;
ρ——样品深度以上岩层的平均密度,g/cm3。
在实验室中测定有效应力下的孔隙度时,就要在样品周围施加按上述公式计算的有效上覆应力。该有效应力施加在样品周围,亦称为围限压力。
在计算探明储量时,必须要使用在围限压力下的孔隙度值。用常规孔隙度值会使计算储量偏大。
5.1.1.3 裂缝孔隙度
裂缝所占空间的孔隙度也是一种重要的孔隙度,对于裂缝性油气储集层,裂隙孔隙既是油气储集空间,又是重要的连通通道。
裂缝孔隙度在小岩样中测定时,一般采用薄片鉴定法,也就是在显微镜下直接测定裂缝张开度、薄片面上裂缝的长度以及裂缝的面积。根据E.M.斯麦霍夫等1962年[4]提出的公式来计算裂缝孔隙度,或称裂缝率。
裂缝率
ϕf=bmL/S
裂缝体积密度
Vfd=1.57L/S
裂缝面积密度
Afd=L/S
式中:bm——薄片中实测的裂缝宽度,mm;
L——薄片中的裂缝长度,mm;
S——薄片统计的面积,mm2;
ϕf——裂缝孔隙度,小数;
Vfd——裂缝体积密度,1/mm;
Afd——裂缝面积密度,1/mm。
对于一个局部构造来说,为了求得整个构造油气储集层的裂缝孔隙度,可以使用Murray[5]对Williston盆地泥盆系的Sanish油田所采用的方法。该油田的含油剖面由上部页岩、白云质泥岩,下部页岩和白云质砂岩组成,平均孔隙度为5%~6%,平均渗透率小于0.1×10-3μm2。油井生产的种种迹象表明产能是受裂缝控制的。
此时裂缝孔隙度的计算公式为
油气储层地质学
式中:T——岩层的厚度,m;
d2Z/dX2——岩层的曲率,1/m;
ϕf——岩层的裂缝孔隙度,小数。
5.1.1.4 全直径岩心孔隙度
对于碳酸盐岩油气储层来说,由于其非均质性很强,普通的小岩柱样品往往不能代表油气层的储集性能。因此,通常使用全直径岩心进行测试分析,以求全、求准第一手地质资料。
常用的全直径样品为ϕ=5~10cm,L=15~30cm。采用大型的抽提器将岩心抽提干净,然后使用大型的孔隙度测定仪进行测定。其方法和小岩心测定方法相同。
由于全直径样品不可能很多,因此通常采用全直径样品和小岩柱样品对比的方法,求出校正系数,对其他小岩柱样品测定值进行校正。亦即
ϕ小岩柱=α·ϕ全直径
式中:α——校正系数,碳酸盐岩一般小于1。
在使用容积法计算油气藏的探明储量时,对于砾岩储层和碳酸盐岩储层均需要有全直径岩心分析的资料。