砂岩粒度组成分析实验教学指导书

砂岩粒度组成分析实验教学指导书

（一）实验类型砂岩粒度组成分析实验是面向石油工程、海洋油气工程、资源勘查工程、地质学等本科专业开设的综合性实验，2个学时，服务于《油层物理学》专业基础课程，涉及《油层物理学》课程中砂岩、粒度及粒度组成等知识点，数据处理过程中需要在直角坐标纸上绘制砂岩粒度组成分布曲线，在半对数坐标纸上绘制砂岩粒度组成累计分布曲线，进一步为砂岩正确命名。

（二）实验目的与意义1、掌握筛析法测粒度组成分析的方法。

2、掌握评价砂岩分选性和命名的方法和过程。

3、培养学生求实严谨的科学态度。

（三）实验原理用物理或化学的方法，将碎屑岩碎成原来的颗粒，去掉粒径小于0、01mm的泥质成分，烘干之后称一定重量的岩样，将其通过由上而下，筛孔直径由大到小的一系列标准筛，把不同粒径的颗粒分开，称重后计算各自的百分含量，最后在直角坐标纸上绘制粒度组成分布曲线，在半对数坐标纸上绘制砂岩粒度组成累积分布曲线。

（四）实验设备及流程1、实验设备振筛机、标准筛、电子天平、岩样、软毛钢丝刷。2、实验流程省略

（五）实验步骤1、实验准备1）选样。取样是应考虑到岩样的代表性，不要取样品

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中特殊的一角，将代表某种岩心的样品进行抽提除油。2）样品处理。根据薄片鉴定的结果，针对各种不同的胶结物，用不同的方法对胶结物进行处理。对于碳酸钙胶结，可配制5～10％的盐酸，浸泡岩石，待作用结束，倒出残液，然后再加入同样浓度的盐酸，继续处理，反复操作，直至加的新酸不起泡为止。然后用清水洗净烘干。如有CaCO3白云岩化现象，可以加较浓的盐酸，并可稍加热。对于泥质胶结，用清水浸泡，并可放置在电热板上稍加热，并用软橡皮锤稍加研磨。3）冲洗泥质部分。对于均匀样品可用研磨机研磨，当电动机带动转子旋转后，应调节控制手轮，使转子与磨体之间的间隙配合适当，一般以0、1mm左右为宜。然后，将打碎的小块岩样与水混合，从加样漏斗缓慢地加入，直到砂粒全部松解开。最后可在镜下检查松颗粒的质量，不适于机器研磨的样品，用手工研磨，即用橡皮锤在瓷钵内研磨，研磨到样品颗粒完全松解开。一般研磨到加水比较清亮即可。4）溢流冲泥，烘干岩样。将解散成颗粒的样品烘干，然后将烘干的样品放入1000ml的三角瓶中，保持流量在130ml/min以下的杯口溢流量进行冲洗，每隔半小时轻微搅拌一次。直到瓶中上半部的水变的透明为止。然后取出冲洗管，静置数分钟后，倒去瓶中大部分水。将冲洗好的样品移入烘箱内，在107℃恒温3小时，冷却后即可振筛。2、实验测定1）选配标准筛。标准筛自上而下孔径由大到小排列。2）称样并放入标准筛，建议称取样品100克。3）振筛15分钟。将放入样品的标准筛放在振筛机上，并固定好。开机振筛15分钟。4）取筛称重。关振筛机，取筛，分别称取每个标准筛中样品质量（总误差应在-1%～1%之间）。5）将设备归位，把实验数据给老师查看。

（六）注意事项1、安全方面。注意实验过程中的用电安全；实验室发生火灾时，选择正确灭火方式，同时按照老师的引导，安全有序的从逃生出口进行撤离。2、实验操作。软毛钢丝刷要沿着标准筛横向或纵向纹路刷。3、数据处理。选择正确的坐标系绘制相应的曲线。4、实验报告上交、批改。实验结束后上交实验报告，老师会当场给出预习

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报告及实验操作成绩，其他成绩及总成绩会在两周内给出，并将实验报告返回给学生。

（七）数据处理1、计算各粒级质量百分含量：

xi=WiA100%(i=1⋯6)2、计算各粒级平均粒径：1d=12(1di+1di+1)

3、绘成粒度组成分布曲线和粒度组成累积分布曲线。粒度组成分布曲线 粒度组成累计分布曲线4、计算不均匀系数a：指累积分布曲线上某两个重量百分数所代表的颗粒直径之比值。常用累积重量60%的颗粒直径与累积重10%的颗粒直径 之比。不均匀系数越接近于1，则表明粒度的组成越均匀，一般储层岩石的不均匀系数在1～20之间。不均匀系数小于2的土壤可视为均质土。5、计算分选系数：

欧美国家往往以累积重量25%，50%，75%三个特征点，将累积曲线划分为四段，然后按特拉斯克方程求出分选系数。按特拉斯克规定：14、5，分选中等；S>4、5，分选差。

（八）实验结论1、实验数据的应用。根据不均匀系数和分选系数对岩样进行分选性评价，正确为砂岩命名。2、误差分析。分析实验数据测试中可能出现的误差。3、应用拓展。总结砂岩粒度组成对孔隙度和渗透率的影响。（九）思考题1、实验过程中现象的解释。粒度组成分布曲线出现单峰和双峰的原因？2、提高实验精度的方法有哪些？3、数据处理过程中现象（方法、问题）的解释。对数坐标系与直角坐标系的区别与联系？（）实验考核实验成绩由出勤情况、预习报告、实验操作、实验报告、报告书写和创新附加五个环节构成，其中出勤情况必须满分项（迟到者，实验教师可根据实际情况做出跟随

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下一批次做实验或者没有实验成绩的决定；缺勤者，没有实验成绩。），创新附加分不占权重，总分不超过100分，具体考核指标如表1所示。表1 实验成绩的量化考核指标考核环节考核要素评分细则分值预习报告实验原理内容全面，问题回答正确。10实验设备及流程流程正确，流程图规范。5实验步骤、方法设计科学，内容全面，问题回答正确。10注意事项内容全面，问题回答正确。5实验操作实验方法方法应用准确。5实验步骤准备充分，操作规范，工具摆放整齐。15实验数据测试认真，结果正确。10实验报告数据处理数据处理正确，表达清晰。10实验结论结果分析科学，结论体会深刻。10思考题回答正确、全面。10报告书写格式、内容书写格式规范、内容全面、页面整洁。10创新附加对实验过程中遇到的问题，能够提出具有一定创新性的解决办法。5对实验结果和出现的误差能做出具有一定创新性的解释。5储层岩石孔隙度测定实验教学指导书

（一）实验类型储层岩石孔隙度测定实验是面向石油工程、海洋油气工程、资源勘查工程、地质学等本科专业开设的综合性实验，2个学时，服务于《油层物理学》专业基础课程，涉及《油层物理学》课程中关于储层岩石孔隙、孔隙度及孔隙度分类与区别等知识点，数据处理过程中需要使用玻意耳-马略特定律，解二元一次方程组得到岩心室及相应管线体积和对比室体积，进一步得到储层岩石孔隙度的大小，最后根据储集层孔隙度分级（砂岩）标准对储层进行分级评价。

（二）实验目的与意义1、掌握气测孔隙度的原理与过程。

2、掌握储集层岩石孔隙度的分级评价过程与要求。

3、培养学生求实严谨的科学态度。

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（三）相关理论1、理论准备岩石中除有固体物质外，还有未被固体物质占据的空间，称为孔隙或空隙。根据空隙的连通状况可分为连通孔隙（敞开空隙）和不连通孔隙（封闭孔隙）。参与渗流的连通孔隙为有效孔隙，不参与渗流的则为无效孔隙。岩石的绝对孔隙度是指岩石的总孔隙体积与岩石外表体积之比。岩石的有效孔隙度是指岩石中有效孔隙的体积与岩石外表体积之比。岩石的流动孔隙度是指在含油岩石中，流体能在其内流动的孔隙体积与岩石外表体积之比。流动孔隙度与有效孔隙度的区别：它不仅排除了那些为毛细管力所束缚的液体所占有的孔隙体积，还排除了岩石颗粒表面上液体薄膜的体积。此外，流动孔隙度还随地层中的压力梯度和液体的物理化学性质如粘度等而变化。因此，岩石的流动孔隙度在数值上是不确定的。（源自：何更生，油层物理，1994年第一版）2、实验原理玻意耳-马略特定律：一定质量的气体，在温度保持不变时，它的压强和体积成反比。用数学式可表达为PV=C或P1V1=P2V2。根据该定律，在岩心室放入4个标准块和3个标准块的情况下分别构建岩心室与对比室连通前后的玻意耳-马略特定律表达式，计算岩心室相应管线体积V1和对比室体积V2；在岩心室放入待测岩心后，构建岩心室与对比室连通前后两个状态的玻意耳-马略特定律表达式，计算岩心的孔隙体积。

（四）实验设备及流程1、实验设备高纯氮气瓶、孔隙度测定仪、游标卡尺、岩心。气源开关对比开关放空开关对比室岩心室调压阀减压阀氮气瓶2、实验流程图1 储层岩石孔隙度测定实验流程

（五）实验步骤1、实验准备1）钻取岩样。岩心的选择应具有代表性，钻取直径大于或等于2、500cm，长度大于或等于2、5cm的柱状岩样。2）岩样处理。岩样清洗、烘干按SY/T5336的规定清洗至亲水。2、实验测定1）使用游标卡尺测量岩心直径、长度各3次。2）把四块标准块装入岩心室，拧紧把手将岩心室密封好，打开气源阀，旋紧

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调压阀，使压力显示器上显示0、3MPa左右的压力。3）关气源阀，观察压力读数无变化后，记录压力值P1。4）打开对比阀，观察压力读数无变化后，记录压力值P2。5）打开放空阀，进行流程放空。6）取出岩心室中一块标准块，拧紧把手将岩心室密封好，打开气源阀，旋紧调压阀，使压力显示器上显示0、3MPa左右的压力。7）重复步骤3）、4）、5），记录压力值P

3、P4。8）取下岩心室，将岩心装入岩心室，拧紧把手将岩心室密封好。如岩心小于50mm（此为岩心室高度），请加入标准块，使岩心室尽量填满，以减小测量误差。同时，记录所使用标准块。9）打开气源阀，旋紧调压阀，气瓶提供0、3 MPa左右的压力。10）重复步骤3）、4）、5），记录压力P

5、P6。11）利用玻意耳-马略特定律计算岩心室相应管线体积V1和对比室体积V2。12）利用玻意耳-马略特定律计算岩石骨架体积V骨架。13）根据孔隙度定义计算岩石孔隙度。

（六）注意事项1、安全方面。注意实验过程中的用电安全；实验室发生火灾时，按照老师的引导，安全有序的从逃生出口进行撤离；实验过程中使用高压氮气瓶，注意安全使用。2、实验操作。调压阀使用过程中应慢慢调节，避免快进快退；打开岩心室时，一定要待完全泄压后进行，避免压力过高，损伤仪器。3、数据处理。正确计算的同时，注意理解相关参数的物理意义。4、实验报告上交、批改。实验结束后上交实验报告，老师会当场给出预习报告及实验操作成绩，其他成绩及总成绩会在两周内给出，并将实验报告返回给学生。

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（七）数据处理1、利用玻意耳-马略特定律列出求取岩心室相关管线体积和对比室体积的方程组：P1（V1-V块1-V块2-V块3-V块4）= P2（V1-V块1-V块2-V块3-V块4+V2）P3（V1-V块2-V块3-V块4）= P4（V1-V块2-V块3-V块4+V2）计算岩心室相应管线体积V1和对比室体积V2。2、利用玻意耳-马略特定律列出求取岩石骨架体积的方程：P5（V1+V块-V骨架）= P6（V1+V块-V骨架+V2）3、根据孔隙度定义式计算储层岩石孔隙度：ϕ=VpVb

（八）实验结论1、实验数据的应用。使用得到的孔隙度值，根据储集层孔隙度分级标准对储层岩石进行分级评价。2、误差分析。分析实验数据测试中可能出现的误差。3、应用拓展。分析实验得到的孔隙度是哪种孔隙度，明确岩石总孔隙体积、有效孔隙体积和流动孔隙体积三者之间的区别与联系。（九）思考题1、实验过程中现象的解释。测试过程中压力为什么很快就稳定了？2、提高实验精度的方法有哪些？3、数据处理过程中现象（方法、问题）的解释。岩石骨架计算过程中等式为什么要减去放入标准块的体积？（）实验考核实验成绩由出勤情况、预习报告、实验操作、实验报告、报告书写和创新附加五个环节构成，其中出勤情况必须满分项（迟到者，实验教师可根据实际情况做出跟随下一批次做实验或者没有实验成绩的决定；缺勤者，没有实验成绩。），创新附加分不占权重，总分不超过100分，具体考核指标如表1所示。表1 实验成绩的量化考核指标考核环节考核要素评分细则分值预习报告实验原理内容全面，问题回答正确。10实验设备及流程流程正确，流程图规范。5实验步骤、方法设计科学，内容全面，问题回答正确。10注意事项内容全面，问题回答正确。5实验操作实验方法方法应用准确。5实验步骤准备充分，操作规范，工具摆放整齐。15实验数据测试认真，结果正确。10实验报告数据处理数据处理正确，表达清晰。10实验结论结果分析科学，结论体会深刻。10思考题回答正确、全面。10报告书写格式、内容书写格式规范、内容全面、页面整洁。10创

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新附加对实验过程中遇到的问题，能够提出具有一定创新性的解决办法。5对实验结果和出现的误差能做出具有一定创新性的解释。5

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