编辑推荐

岩石物理学是油气田开发、油藏工程、测井和物探专业应用技术研发的重要理论支撑。本书旨在介绍用于描述孔隙型岩石及其与孔隙流体（气体、烃类液体及水溶液）相互作用的一些较为成熟的概念、方法和实验技术。在全世界范围内,经过一次采油和二次采油后残余在地下的油气大约为原始石油地质储量的4 0 %,这就是利用岩石物理学理论和方法进行精细油藏描述的巨大油气资源目标，据此,可以进一步提高二次采收率或实施三次采油技术（提高采收率）。岩石物理学与数学建模相结合的很新油藏描述方法给很多即将废弃的油藏带来了新的生机。本书汇集了大量散布于相关文献中的一些成熟理论和方法,以便为相关研究提供有益的参考。

本书注重理论与实际的结合，注重专业词汇翻译的准确性，力求做到统一规范，没有繁琐的数学公式，在文中重要位置增加应用实例解说，并在每章后附有习题，帮助读者更好地理解和消化基本概念。本书可作为油气田勘探、开发工作者的参考用书。

内容简介

本书介绍了各种岩石物理参数（电学、声学、放射性、核磁共振等）测量方法与响应规律,涉及孔隙度、渗透率、润湿性、毛管压力、地应力参数等关键岩石物理实验原理与方法,并详细介绍各种计算模型特点、影响因素和使用条件,推导了各种地层参数计算公式,并配备相应实例与说明。

作者简介

DjebbarTiab，美国俄克拉何马大学石油工程系资深教授,石油工程顾问。

周灿灿，中国石油勘探开发研究院测井与遥感技术研究所所长，教授级高级工程师。

目录

目录

1 矿物学简介

1.1 岩石矿物成分综述

1.2 沉积颗粒的性质

1.3 岩石物理研究进展

1.4 本书的目标和结构

参考文献

2 石油地质学概要

2.1 地球的组成

2.2 板块构造学

2.3 地质时间

2.4 沉积地质学

2.5 烃类圈闭

2.6 石油的成因

2.7 石油运移和聚集

2.8 地层流体性质

2.9 石油

2.1 0 石油化学特性

参考文献

3 孔隙度和渗透率

3.1 孔隙度

3.2 渗透率

3.3 渗透率和孔隙度的关系

3.4 油藏的非均质性

3.5 岩石特性的分布

3.6 统计分层技术

参考文献

4 地层电阻率和含水饱和度

4.1 地层因素

4.2 泥质(黏土质)油藏岩石的电阻率

参考文献

5 毛管压力

5.1 毛管压力

5.2 半渗透隔板法测量毛管压力

5.3 压汞法测量毛管压力

5.4 离心法测量毛管压力

5.5 孔隙大小分布

5.6 油藏垂直饱和度剖面

5.7 毛管数

参考文献

6 润湿性

6.1 润湿性

6.2 润湿性评价

6.3 水—油—岩石系统的界面活性

6.4 改变岩石的润湿性

6.5 润湿性对电学特性影响

参考文献

7 达西定律的应用

7.1 达西定律

7.2 通过裂缝和溶洞的线性渗流

7.3 径向流

7.4 气体的径向流

7.5 气体的紊流

7.6 多重渗透性岩石

参考文献

8 天然裂缝性储层

8.1 碳酸盐岩渗透率

8.2 天然裂缝的地质学分类

8.3 天然裂缝性储层的工程分类

8.4 天然裂缝的识别

8.5 直接识别裂缝

8.6 天然裂缝岩石的岩石物理性质

8.7 裂缝中的流动模拟

8.8 试井资料表征天然裂缝

参考文献

9 应力对油藏岩石特性的影响

9.1 静态应变—应力关系

9.2 岩石变形

9.3 岩石强度和岩石硬度

9.4 孔隙型岩石的压缩系数

9.5 应力对岩心数据的影响

9.6 孔隙度—渗透率—应力的关系

9.7 应力对压裂施工的影响

9.8 地下应力分布

9.9 应力变化对岩石破裂的影响

参考文献

10 油藏描述

10.1 油藏规模

10.2 流动单元

10.3 油藏动态分析

10.4 FORTRAN程序分析压降曲线实例

参考文献

11 流体与岩石的相互作用

11.1 近井眼地层渗透率的重要性

11.2 渗透率伤害的本质

11.3 微粒运移对渗透率的影响

11.4 临界流速的概念

11.5 渗透率伤害机理识别

11.6 水质对渗透率的影响

参考文献

12 测井解释基础

12.1 地温梯度

12.2 自然电位测井

12.3 伽马测井

12.4 声波测井

12.5 密度测井

12.6 中子测井

12.7 微电极测井

12.8 微侧向测井和邻近侧向测井

12.9 定量计算油气

附录岩石和流体性质测量

附录1 干馏法确定岩石中流体的含量实验

附录2 溶剂萃取法测量含水饱和度实验

附录3 密度、相对密度及°API实验

附录4 气体相对密度实验

附录5 黏度实验

附录6 荧光性实验

附录7 绝对孔隙度和相对孔隙度实验

附录8 颗粒大小分布实验

附录9 沉积物的表面积实验

附录10 绝对渗透率实验

附录11 验证Klinkenberg效应实验

附录12 相对渗透率实验

附录13 测井岩石物理基本参数实验

附录14 表面张力和界面张力实验

附录15 毛管压力实验

附录16 孔隙大小分布实验

附录17 非理想气体Z因子的确定实验

附录18 测量原油的沉淀物和水实验

附录19 点载荷强度实验

附录20 常用方法介绍(UTILITIES)

精彩书摘

1　矿物学简介

岩石物理学是研究岩石性质及其与油、气、水相互作用关系的一门学科。地下油气聚集

所必需的地质条件是具有相互连通的三维孔隙网络系统, 以使储层能够储集流体并能在其中

流动。因此, 就流体的储集和运移而言, 储层孔隙度和渗透率是其最基本的物理性质。对于

任何油气藏, 准确了解孔隙度、渗透率及流体性质是油田有效开发、管理和动态预测的

基础。

本书的目的是提供关于孔隙性地质体的物理性质、不同流体与岩石孔隙表面的相互作用

和孔隙介质内不同尺寸孔隙分布的基本认识。岩石物理性质测量的方法与规范也是本书的一

个重要组成部分。将基本物理特性应用于地下地层岩石时还要分析在地层条件下岩石物理特

性的变化。

本书的重点主要介绍小的岩石样品测试, 据此揭示其岩石物理性质及其与不同流体的相

互作用关系。对于岩石及其中流体的流动特性, 已经通过对刻蚀孔隙网络的玻璃板和玻璃珠

填制的岩心柱等人造样品的研究以及疏松砂岩、常规砂岩和石灰岩等露头样品的研究获得了

相当多的认识。这些研究成果可帮助人们建立更加复杂的储层岩石样品在地层条件下的岩石

物理和流体流动特性的认识。人造岩心、露头岩石和地下岩石的实验分析资料和研究结果进

一步丰富了岩石物理知识。尽管本书着重分析小样品, 但是其结果与油气藏的宏观特征是相

关联的。如果将油藏作为一个整体考虑, 人们所遇到的问题是储层或层系中这些特性的分布

情况。地层厚度、孔隙度、渗透率及其他与地层各向异性有关的特征的定向分布决定了流体

流动的自然形态。对这种自然流体流动形态的认识, 有助于设计最有效的注采系统, 高效、

经济地开发地下资源和获取最大的产量[1] 。

岩石物理学与矿物学、地质学本质上有着密切关系, 其根本原因在于地球上大多数的石

油是在孔隙性沉积岩中发现的。这些沉积岩由火成岩、变质岩和其他沉积岩的碎屑颗粒组

成。这些碎屑颗粒经过频繁发生的机械和化学破坏作用, 在风和地面河流的作用下被运移到

其他地方, 并沉积形成新的沉积岩。因此岩石物理性质主要依赖于沉积环境, 沉积环境控制

着岩石的矿物成分、粒度、方向性或者填充、胶结和压实程度。

1. 1　岩石矿物成分综述

岩石的物理性质是其矿物成分的反映。这里定义的矿物是天然存在的化学元素或者由无

机作用过程形成的化合物。对6 块砂岩样品开展发射光谱仪和X 射线散射扫描电镜[2] 分析,

结果显示岩石仅由少量几种化学元素构成。岩石发射光谱分析的是岩石骨架化学组成, 因为

在分析中把岩石和锂熔合后使各种元素都溶解在水中, 然后进行总发射光谱分析。X 射线扫

描电镜分析的是岩石断面上的一小块区域。整体样品化验分析结果与样品表面微观分析结果

的差异对岩石—流体之间的相互作用的研究来说是非常值得注意的。岩石表面上的过渡金属

元素导致其表面润湿性为油湿, 原因是原油中的极性有机化合物与裸露在孔隙表面上的过渡

1

金属元素发生了Lewis 酸基反应[3] 。表1. 1 中, 铝元素的表面分析浓度偏高可能是由于砂岩

中普遍存在黏土矿物。

Foster 对上千个地壳样品分析的数据取平均值[4] (表1. 2) 后进一步证实了表1. 1 中列

出的元素是沉积岩中的主要成分。表1. 1 前7 行中的8 种元素(包括氧) 占地壳总质量的

99%以上。尽管地壳中的矿物和岩石类型具有非均质性, 但是大部分构成岩石的矿物由硅、

氧和铝以及一种或几种表1. 2 中列出的其他元素组成。

前言/序言

前　　言

本书在第二版的基础上补充了两章内容: 第10 章和第12 章(包括FORTRAN

程序)。补充章节通过对两个话题的讨论扩大了本书的研究范围, 旨在向

读者提供更加清晰的引导和更为广泛的知识。

很多读者对第二版提出宝贵意见, 本书据此做了修改。第三章中更加深入

地讨论了流体单元的概念。应用于页岩地层水平井钻探的水力压裂技术目前还

在不断完善之中。本书在讨论岩石力学的第8、第9 章中作了相关内容的介绍。

由于在世界页岩地层中找到了越来越多的天然气储量, 岩石力学和水力压裂就

显得更加重要。岩石物理实验研究与第二版相比没有变化, 因此在本书未做任

何修改。

本书旨在介绍用于描述孔隙型岩石及其与孔隙流体(气体、烃类液体及水

溶液) 相互作用的一些较为成熟的概念、方法和实验技术。地下多孔岩石及其

所含流体的性质决定了所有经济可采储量在开采过程中流体的流速和开采结束

后的残余量。在全世界范围内, 经过一次采油和二次采油后残余在地下的油气

大约为原始石油地质储量的40%, 这就是利用岩石物理学理论和方法进行精细

油藏描述的巨大油气资源目标, 据此, 可以进一步提高二次采收率或实施三次

采油技术(提高采收率)。岩石物理学与数学建模相结合的最新油藏描述方法给

很多即将废弃的油藏带来了新的生机。本书汇集了大量散布于相关文献中的一

些成熟理论和方法, 以便为相关研究提供有益的参考。

Djebbar Tiab

Erle C. Donaldson

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