孔隙結(jié)構(gòu)
石油在地下的主要的儲存空間是巖石中的孔隙體積,這種體積
多是以多孔介質(zhì)形式出現(xiàn)的。所謂多孔介質(zhì)通常具有如下兩種特征
;一是其中的孔隙空間是以眾孔微小的孔洞,即所謂微孔出現(xiàn)的,
這些微孔中不包含固體,并被固體或半固體的基質(zhì)所包圍;其中常
含有諸如水、空氣或烴類等流體物質(zhì)。其二是這些微孔相互之間是
連通的,可以使流體從這一側(cè)滲入,而從另一側(cè)泄出。這一類物質(zhì)
我們稱之非多孔介質(zhì)。
孔隙結(jié)構(gòu)
巖石中除作為骨架的固體以外的部分統(tǒng)稱為孔隙空間。由于這
些空間可以是顆粒堆積的粒間空隙,也可以是膠結(jié)物作用后的剩余
空隙,更可以是各種后生作用的最終結(jié)果。因而其形狀千奇百怪,
沒有一定的格式。但其總的特征可以用大的孔腔和小的喉道兩個幾
何形體來概括。巖石這種多孔介質(zhì)的孔隙空間,就是由它們以各自
的形式和狀態(tài)相互聯(lián)結(jié)所組成的。各種流體就是通過這些孔腔和喉
道在多孔介質(zhì)中進行流動的。
多孔介質(zhì)中的流體運動與孔隙結(jié)構(gòu)
流體力學理論證明,在管道狀態(tài)下,流體移動的速度和數(shù)量與
管道半徑之間是二次方或四次方的函數(shù)關(guān)系。由于孔腔和喉道的幾
何尺寸可以相差很大,因而孔腔和喉道相互之間的流體力學效應(yīng)差
別極大。這就是說,要研究多孔介質(zhì)與流體之間的關(guān)系,就應(yīng)首先
研究孔腔和喉道之間的各種關(guān)系,然后才可能研究它們和流體之間
的各種力學關(guān)系。這種孔腔和喉道之間的相互關(guān)系習慣上就稱作“
孔隙結(jié)構(gòu)”,屬于靜態(tài)研究;研究其和流動之間的關(guān)系則稱作動態(tài)
研究。
就孔隙結(jié)構(gòu)而言,已不再是片面的、孤立的、局部的考慮顆粒
或膠結(jié)物某一單一因素的簡單作用,而是全面地、有機地、整體地
研究它們相互作用后的綜合結(jié)果與流體之間的相互關(guān)系。
但從研究的內(nèi)容和用途來說,一般認為孔隙結(jié)構(gòu)是多孔介質(zhì)中孔腔
和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互聯(lián)接之間的綜合關(guān)系。
其所以如此,主要是因為多孔介質(zhì)涉及的范圍極為廣泛,各種
學科對其要求也不盡相同,研究的重點和內(nèi)容也就多種多樣。但總
的來說偏重于其強度的學科,關(guān)心的是其孔隙的縮小程度;關(guān)心其
儲存和滲濾性能的學科,則偏重于其孔隙的增大程度和組成狀態(tài)。
石油地質(zhì)專家關(guān)心的就是后者。因為,無論是油氣運移中的油驅(qū)水
,還是開采過程中的水驅(qū)油,除了巖石的儲存能力外,關(guān)鍵仍在于
其能否流動。因而喉道和孔腔應(yīng)受到同樣的重視,顯然也包括相互
之間的組合狀態(tài)。這就構(gòu)成了孔隙結(jié)構(gòu)研究的基本內(nèi)容。與其相關(guān)
的則是與流體運動有關(guān)的各種學科,如水力學、滲流物理等。
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