第二章--岩石组成与岩石物理性质

一、岩石的结构1、火成岩的结构，是由矿物晶体组成的，岩浆冷却结晶的时间越长，形成的晶体越大。第二节岩石的结构特点及其对强度的影响第二章岩石组成与岩石物理性质2、沉积岩的结构有两种:一是碎屑结构，二是结晶结构。碎屑岩是由单个颗粒通过胶结物胶结而成的，其中有大量的孔隙，常见的胶结物有钙质和硅质两种。结晶沉积岩的结构是由沉积过程中生成的晶体决定的，晶体形成一种紧密排列结构，原生孔隙小，如岩盐，也可以成为生油、储油层，主要是油气层的很好的盖层。第二节岩石的结构特点及其对强度的影响3、变质岩的结构，有片状结构和非片状结构两种。片状结构是在高温高压下，由重结晶作用和各种矿物的分离作用而造成的明暗矿物间互带。第二节岩石的结构特点及其对强度的影响二、岩石的强度岩石的强度主要取决于矿物强度、结构联结形式、岩石的结构和整个构造。对于火成岩、变质岩、化学沉积岩来说，化学结构连结起主要作用，因此，其组成矿物的强度越大，岩石的强度就越大。对于碎屑沉积岩来说，其胶结物对强度影响程度最大，即其强度主要取决于矿物颗粒间的联结强度。不同胶结物的联结强度不同：硅质〉铁质＞钙质＞泥质。第二节岩石的结构特点及其对强度的影响岩石的物理性质是指岩石的孔隙度、渗透率、可压缩性、导电性、传热性的总称。岩石是由固体的矿物和矿物颗粒之间的孔隙组成的，孔隙中通常有孔隙流体存在。在砂岩的扫描电子显微镜照片，我们可以清楚地看到砂岩中的石英颗粒，并且还可以看到石英颗粒之间存在着流体流通的网络。岩石正是这样一种特殊的多孔介质，一种由固体矿物和流动的孔隙流体组成的多相体。第三节岩石的物理性质砂岩的扫描电子显微镜照片。照片中可以看到砂岩中的石英矿物颗粒(黑色)，也可以看到它们之间的孔隙孔隙流体的存在，对岩石性质有着极其重要的影响。例如，岩石中孔隙体积增加1％，会导致岩石弹性参数变化10倍，或者更多,也会导致岩石渗透率发生几个数量级的变化。岩石内部孔隙及孔隙流体的存在，是石油得以生成、矿物得以富集的前提。岩石的物理性质与其力学性质密不可分，因此，研究岩石的物理性质是岩石力学研究的一个重要内容。SEDIMENTARYROCKS•Clastics•Carbonates•Evaporites一、岩石的孔隙度DEFINITIONS-SEDIMENTARYROCKSedimentaryRockClasticSedimentaryRocks(SuchasShale,Siltstone,andSandstone)ConsistofBrokenFragmentsofPre-ExistingRock(cf.Detrital)CarbonateSedimentaryRocks(andEvaporites)MayFormbyChemicalPrecipitationorOrganicActivityRockFormedfromtheWeatheredProductsofPre-ExistingRocksandTransportedbyWater,Wind,andGlaciers一、岩石的孔隙度CLASTICANDCARBONATEROCKSClasticRocksConsistPrimarilyofSilicateMineralsAreClassifiedontheBasisof:-GrainSize-MineralCompositionCarbonateRocksConsistPrimarilyofCarbonateMinerals(i.e.MineralsWithaCOAnionGroup)-PredominatelyCalcite(Limestone)-PredominatelyDolomite(DolomiteorDolostone)3-2ClassifiedbyGrainSizeandTexture一、岩石的孔隙度Grain-SizeClassificationforClasticSedimentsNameMillimetersMicrometersBoulderCobblePebbleGranuleVeryCoarseSandCoarseSandMediumSandFineSandVeryFineSandCoarseSiltMediumSiltFineSiltVeryFineSiltClay4,096256644210.50.250.1250.0620.0310.0160.0080.00450025012562311684(modifiedfromBlatt,1982)Commonly,phi-sizesareusedforsedimentanalysis一、岩石的孔隙度c.砂土的分类粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%的土，且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土称为砂土土的名称漂石块石卵石碎石圆砾角砾颗粒形状圆形及亚圆形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主颗粒级配粒径大于200mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于20mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50％注：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定碎石土的分类一、岩石的孔隙度d.粉土的分类粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%，塑性指数IP≤10的土称为粉土土的名称砾砂粗砂中砂细砂粉砂颗粒级配粒径大于2mm的颗粒含量占全重25％～50％注：定名时应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定粒径大于0.5mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全重50％粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重85％粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50％砂土的分类e.粘性土的分类粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，塑性指数IP＞10的土称为粘性土，粘性土根据塑性指数细分土的名称粘土粉质粘土塑性指数注：塑性指数由相应于76g圆锥体沉入土样中深度为10mm测定的液限计算而得IP＞1710＜IP≤17一、岩石的孔隙度FrameworkMatrixCementPoresSand(andSilt)SizeDetritalGrainsSiltandClaySizeDetritalMaterialMaterialPrecipitatedPost-Depositionally,DuringBurial.CementsFillPoresandReplaceFrameworkGrainsVoidsAmongtheAboveComponentsFOURMAJORCOMPONENTSOFSANDSTONE碎屑一、岩石的孔隙度沉淀FOURCOMPONENTSOFSANDSTONEMATRIXFRAMEWORK(QUARTZ)FRAMEWORK(FELDSPAR)CEMENTPORENotedifferentuseof“matrix”bygeologistsandengineers0.25mm1.Framework2.Matrix3.Cement4.PoresEngineering“matrix”Geologist’sClassificationDUALPOROSITYINSANDSTONEMATRIXFRAMEWORK(QUARTZ)FRAMEWORK(FELDSPAR)CEMENTPORENotedifferentuseof“matrix”bygeologistsandengineers0.25mmSandstoneComp.•Framework•Matrix•Cement•PoresDISSOLUTIONPOREFRACTURE1.Primaryandsecondary“matrix”porositysystem2.Fractureporositysystem一、岩石的孔隙度岩石的孔隙度是岩石孔隙的总体积与岩石总体积之比，常用百分数表示。岩石的总体积V总由基质的体积V基和孔隙体积V孔两部分组成，则岩石的孔隙度φ表示为：φ=上式中，φ值为无因次量，称为绝对孔隙度。总基孔基孔总孔VV1VVVVV一、岩石的孔隙度在油田开发中，参与渗流的连通孔隙才是有效的，对于那些封闭孔隙，尽管其中有油气储存，但是很难开采出来，因此称为无效孔隙。这样就把孔隙度分为有效孔隙度和无效孔隙度两种。岩石的有效孔隙度，是指岩石中有效孔隙的体积与岩石总体积的比值，以百分数表示。有效孔隙体积是指参与渗流的连通孔隙体积，以φ有效、V连通分别表示岩石的有效孔隙度和连通孔隙体积，则：Φ有效=总连通VV一、岩石的孔隙度CUBICPACKINGOFSPHERESPorosity=48%一、岩石的孔隙度RHOMBICPACKINGOFSPHERESPorosity=27%一、岩石的孔隙度PackingofTwoSizesofSpheresPorosity=14%一、岩石的孔隙度按照孔隙度值来划分或评价储集层，其标准为：φ5％极差储层5％＜φ10％差储层10％＜φ20%良好储层φ20％特好储层一、岩石的孔隙度Grain-SizeSortinginSandstoneVeryWellSortedWellSortedModeratelySortedPoorlySortedVeryPoorlySortedSORTING一、岩石的孔隙度SANDSTONECOMPOSITION,FrameworkGrainsNorphletSandstone,OffshoreAlabama,USAGrains~0.25mminDiameter/LengthPRFKFPKF=PotassiumFeldsparPRF=PlutonicRockFragmentP=PorePotassiumFeldsparisStainedYellowWithaChemicalDyePoresareImpregnatedWithBlue-DyedEpoxyQQ=QuartzPhotobyR.Kugler•Plutonicrockfragmentsarederivedfromigneousrocks,suchasgranite.一、岩石的孔隙度POROSITYINSANDSTONEQuartzGrainPoreScanningElectronMicrographNorphletSandstone,OffshoreAlabama,USAPorosityinSandstoneTypicallyisLowerThanThatofIdealizedPackedSpheresOwingto:VariationinGrainSizeVariationinGrainShapeCementationMechanicalandChemicalCompactionPhotomicrographbyR.L.Kugler一、岩石的孔隙度压缩POROSITYINSANDSTONEScanningElectronMicrographTordilloSandstone,NeuquenBasin,ArgentinaPoreThroatsinSandstoneMayBeLinedWithAVarietyofCementMineralsThatAffectPetrophysicalPropertiesPhotomicrographbyR.L.Kugler一、岩石的孔隙度POROSITYINSANDSTONEScanningElectronMicrographNorphletFormation,OffshoreAlabama,USAPoresProvidetheVolumetoStoreHydrocarbonsPoreThroatsRestrictFlowthroughporesPoreThroat一、岩石的孔隙度ClayMineralsinSandstoneReservoirs,AuthigenicKaoliniteSecondaryElectronMicrographCarterSandstoneNorthBlowhornCreekOilUnitBlackWarriorBa