孔隙度不随压力变化？？？？？

wpflyee

“岩石的孔隙度不随压力的变化而改变。理由是压力变大，岩石的骨架体积、孔隙体积以及外表体积都在变小，岩石的排列方式没有发生改变，所以孔隙度不变。”个人觉得，这应该不成立吧，岩石压缩时，主要的是孔隙体积变小，岩石颗粒即使变化也不可能有孔隙体积变化的程度大，那么外表体积的变化和孔隙体积的变化必然不是正比例，孔隙度也就变了。简单说明，孔隙体积变为原来的90%，只有外表体积变为原来的90%时孔隙度才不变，而外表体积的变化有孔隙体积变化和颗粒压缩变化组成，个人觉得颗粒不可能也变为原90%，即孔隙度就随之变化了

astrozjl

作为物探的，感觉这个有些人的讨论是建立在定性的基础之上的，总体积和总孔隙肯定都是会随压力变化而变化的 ，至于多大的压力对各自产生多大的影响，应该不可能是同步变化，所以可能出现李老师说的以外的，就是会随压力变化而变化，但是可能李老师的是一个总体趋势。最后讨论这个好像意义不大吧，孔隙度怎样，直接孔隙度测井不就完事了，讨论这么多还不分岩性，不限定深度，不说明成岩情况，感觉都是在空谈。

smartdou

对超级版主提出的问题，本人发表一些不成熟的意见
根据地层压缩系数定义
Cf=(— 1/φ)(dφ/dP)   
对上式进行积分得
φ=φi*e^[—Cf*(Peff-Peffi)]
式中：
Cf为地层压缩系数，1/MPa；φ为有效应力Peff对应的孔隙度，%;φi为原始储层孔隙度，%；Peff为油层经过t时间开采的储层有效应力，Peff=σ—P； MPa；Peffi为原始状态的有效应力，Peffi=σ-Pi；MPa；σ 为上覆岩石压力，MPa；P为储层经过t时间开采的孔隙压力，MPa；Pi为储层原始孔隙压力，MPa。e=2.718。
上式进一步简化得：
φ=φi*e^[-Cf*(Pi-P)]
由上面的式子可知
孔隙度是有效应力的函数，或者说是储层孔隙压力的函数。
这主要是因为，岩石上覆压力、孔隙流体压力和骨架应力三个压力中，岩石骨架应力是一个内力，在上覆岩石压力不变时，孔隙压力减小，岩石孔隙体积减小，作用在岩石颗粒上的作用力减小，因而岩石骨架体积膨胀。而骨架应力（内力）增加，其作用力挤压岩石，使岩石骨架体积又受到压缩。使岩石孔隙度变小。

walterdog

我能大概理解李传亮的意思：他应该是拿一个单位体积的岩石来进行分析的
在已知体积的岩石中，孔隙度一定
当给这个岩石增加围压的时候，孔隙体积固然会因为岩石压缩而变小，但是此岩石的整体体积也变小了
他认为这边变小的幅度是相同的
分子分母变化的程度相同，因此孔隙度数值是不变的
他的这个想法应该是来源于孔隙度的定义，即单位体积岩石中孔隙体积的百分数
他没有考虑孔隙度的概念是不变的，当某一块岩石体积变化时，孔隙度仍然是以单位体积来计算的，不是看压力改变之前的单位体积在压力变化以后相应变化的体积，也就是说1立方厘米的体积，他认为在加压后变为0.98，就应该除0.98.这是在一定程度上的偷换了概念，已经不是孔隙度的内涵了。

sad8186659

感觉大小不一的实际颗粒、颗粒与基质在受压时变形不一样，会影响到孔隙度变化的因素吧

smartdou

      压实是绝对的，而压缩是相对的。压实伴随在整个压力系统中，从沉积压实成藏到油藏投入开发压实一直都发生着。同样，压缩也伴随整个压力系统的变化过程。由于压缩一直发生着，才出现了压实现象，油气采出的过程就是岩石再压实的过程。
      岩石（通常我们所言的岩石是具有胶结的矿物和矿物颗粒间的孔隙的统称，孔隙中有流体）在较短时间在力的作用下，岩石的体积及形状都发生变化，在弹性范围内的变形我们采用“弹性力学”理论来研究。岩石的应变或者应变速率依赖于应力、温度、时间等因素。本构关系为
                                                           ε(或ε')=f(σ ,T, t,......)
      岩石在弹性范围被压缩，其岩石的力学性质和物理性质都发生了变化，孔隙度和渗透率都降低，而油藏开发过程岩石一直处于“压缩”状态。
         由于岩石是由固体骨架和孔隙流体组成的两相体，孔隙压力和其流体均对岩石的变形具有较大影响。岩石在较长时间的有效应力作用下，岩石就表现出了一种与时间相关的“蠕变”特性。如果岩石达到稳态蠕变，岩石的应变不可恢复，当有效压力足够高时，就会导致岩石骨架破碎，进而使孔隙度发生较大改变。岩石物理学家MIT获得博士学位的布雷斯（W.F.Brace）认为：岩石在高的有效应力作用下，岩石破坏之前会发生“膨胀现象”岩石在有效应力作用下，内部会产生微裂缝，体积发生膨胀，改变了孔隙体积，使得由基质和孔隙组成的两相体的岩石的物理、力学性质均发生变化。
         这也就是现代地质力学和盆地模拟的结果。也就是压实在沉积过程中起着重要的作用，导致了岩石结构会出现不可逆变化，但在油气藏流体被产出时，虽然上覆岩石压力没有减少，但孔隙压力却减少了，这样作用在固体岩石骨架上的垂向有效应力增加，这时，岩石也在压实，压实储层岩石的体积减少通常也会反映到地面，压实程度取决于上覆地层的物性和压实地层的深度，如果上覆地层范围不扩展，一定范围内，地面的沉降体积与地下压缩体积近似相等（这里略去证明过程）。这也就是委内瑞拉马拉开波湖油田、北海的Valhall油田、荷兰的Groningen气田等，在地下开采石油以后，该地区沉降若干米的原因。也就是说，压实是绝对的，压缩是相对的。产生压实作用的程度取决于岩石的压缩系数和边界条件。Hall曲线真正描述的是岩石孔隙体积压缩系数与孔隙度的关系，不是岩石压缩系数与孔隙度的关系。
         为了问题更清楚，我们再看看两个岩石压缩系数的关系。上世纪80年代A.班恩和B.A.马克西莫夫导出了公式
                                   σ=（1-φ）σs+φp                                                       (1)
当上覆岩石压力为常数时，由式（1）变形得
                                  dσs/dp=-φ/(1-φ)                                                         (2)
将式(2)左端项按压缩系数的形式变形得
                                  dσs/dp=-(1/Vs)(dVs/dp)(1/dVs/(Vs*dσs)=-Csp/Csσ                               (3)
再将(3)代入（2）得到
                                   Csp=[φ/(1-φ)]Csσ                                                       (4)
      式中：Csp—上覆岩石压力不变，孔隙压力变化所产生的岩石骨架压缩系数MPa-1；Csσ—上覆岩石压力不变，流体孔隙压力变化产生的岩石骨架压缩系数，MPa-1。这两个压缩系数是不同压力环境下产生的另种不同的骨架压缩系数。
       从式（4）可知：此式是在孔隙压力条件下岩石骨架压缩系数与岩石骨架应力条件下岩石骨架体积压缩系数之间的关系，它从根本上不反映岩石孔隙体积压缩系数及岩石总体压缩系数之间的关系。
    一般的孔隙压缩系数在（5~22）×10-4MPa-1，而岩石骨架压缩系数在（0.2~5）×10-4MPa-1，相差25~4.4倍。但低孔低压缩，高孔高压缩这种结论与实际也不符合，一般泥岩、页岩孔隙度也很低，它不一定低压缩，而白云岩、碳酸盐岩及火山岩有丰富的孔、缝和洞，也不一定就高压缩。研究了1953年Hall H. N.撰写的论文[Hall, Howard N. Compressibility of reservoir rocks[J]. Journal of Petroleum Technology, 1953,5(1):17-19]，该文中发布了他在实验室得到的实验数据图版。经研究可知：Hall先生所言的“有效岩石压缩系数”就是“岩石孔隙压缩系数”，并在曲线的纵坐标轴上明确标注了，单位孔隙压力下单位孔隙体积的变化。文献[Slider, H.C. Practical petroleum reservoir engineering[M].Tulsa, Petroleum publishing company]。在应用Hall曲线作图时，在此图上直接写出了公式
                                          Cf=ΔVp/(Vp*ΔP)                                                                                       (5)

       由此可见，由上面的孔隙压缩系数数值和岩石骨架压缩系数数值相比，骨架压缩系数比岩石孔隙压缩系数小几倍或者小到几十倍，当忽略Csp时，岩石孔隙压缩系数可简化为
                                         Cpp=Cbp/φ                                                      (6)
       式（6）也是著名的Zimmerman关系式。请参见：Zimmernan R .著：《 Compressibility of Sandstones》一书，爱思维而科学出版公司，1991,
      在此处将简述其Hall曲线的实验步骤[李永平.油层岩石压缩系数的应用及确定方法[J].石油勘探与开发, 1984, 11(6):49-54]供参考。取一定规格的岩心，抽提除油，在一定温度下烘干，测量其孔隙度及渗透率。然后将其装入岩心夹持器，加围压到一定值，用氦孔隙计测量原始孔隙压力，然后再抽真空。饱和一定量流体，模拟储层压力，建立围压及孔隙压力体系。保持上覆岩石压力不变，改变孔隙压力大小，引起了岩石孔隙体积的变化，应精密的计量仪表计量对应压力下的岩石孔隙体积变化，采用上述公式（5）计算出岩石孔隙体积的压缩系数。就可得到Hall曲线，它呈下凹的双曲线关系。
    采用理论方程（6）所得的岩石孔隙压缩系数Cp与孔隙度φ理论图版与Hall曲线是一致的。说明理论关系式(6)也完全符合Hall曲线形式。从上面分析看出：Hall曲线的正确性已被理论推导和实验数据所证实。                  

badboy0504

walterdog 发表于 2012-12-4 15:56
我能大概理解李传亮的意思：他应该是拿一个单位体积的岩石来进行分析的
在已知体积的岩石中，孔隙度一定
...

感觉说的很有道理

smartdou

walterdog 发表于 2012-12-4 15:56
我能大概理解李传亮的意思：他应该是拿一个单位体积的岩石来进行分析的
在已知体积的岩石中，孔隙度一定
...

       按照您的理解，其孔隙度不变依然可能是不成立的。
       阁下认为应该这样理解：“在已知体积的岩石中，孔隙度一定当给这个岩石增加围压的时候，孔隙体积固然会因为岩石压缩而变小，但是此岩石的整体体积也变小了他认为这边变小的幅度是相同的分子分母变化的程度相同，因此孔隙度数值是不变的“。
       我认为这样理解也存在一定问题：按照阁下假设的”1立方厘米的体积，他认为在加压后变为0.98，就应该除0.98“。我们做一个简单的计算看看：
       如果未加压时，假设孔隙体积是0.25立方厘米，这时，孔隙度就是0.25/1=25%。
       如果加压后，其孔隙度按阁下的意思就是=（0.25-0.02）/(1-0.02)=0.05/0.98=23.5%。
       我请教阁下，变化后的孔隙度如何计算就保持不变？？

Beckham

肯定会变化，就好比做岩心流动实验，测渗透率时，围压的变化对驱替压力的影响很明显，围压越大，驱替压力越大，渗透率越低，所以肯定有影响

dearcoalball

学习了