岩石の密度と気孔率

貯水池の岩石の密度と気孔率を理解することは、炭化水素ポテンシャルを推定する上で重要な要因です。 密度および気孔率は関連しています。密度は物質の体積あたりの質量として定義されます。

密度は、物質の体積あたりの質量として定義されます。p>

。……………….(1)

通常、g/cm3またはkg/m3の単位で使用されます。 検出される可能性のあるその他の単位は、lbm/gallonまたはlbm/ft3です表1を参照。

• 

  

  

  表1-密度変換。

単純で完全に均質な（単相）材料の場合、この密度の定義は簡単です。 しかし、石油工学に関与する地球材料は、固体（鉱物）と流体の両方のいくつかの相の混合物である。 特に岩石は多孔質であり、多孔性は密度と密接に関連しています。

気孔率

気孔率（Φ）は、非固体または細孔体積分率として定義されます。p>

。……………….(2)

気孔率は体積比であり、したがって無次元であり、通常は分数またはパーセントとして報告されます。

気孔率は体積比であり、したがって無 混乱を避けるために、特に可変または変化する多孔度が関与している場合、それはしばしば多孔度単位（1PU=1％）で報告される。気孔率を記述するには、いくつかのボリューム定義が必要です。

。……………….(3)

これらから、発生するさまざまな種類の気孔率を定義することができます。

。……………….(4)

密度と気孔率の関係

図。 図1は、砂岩中のこれらのタイプの気孔率の外観を示しています。

• 

  図。 1-砂岩、石灰岩およびドロマイトのための気孔率対計算された密度。同様に、岩石に関連する標準密度の定義は次のようになります。

  。……………….(5)

  ここで、Ms、Md、Msat、Mb、およびMflは、それぞれ固体、乾燥岩、飽和岩、浮力岩、および流体の質量です。

  ここで、Ms、Md、Msat、Mb、およびMflは、固体、乾燥岩、飽和岩、浮力岩、およ

  岩石（または掘削泥）などの複合材料の密度は、各成分の密度と体積分率から計算することができます。

  二成分システムの場合、

  。……………….(6)

  ここで、pmixは混合物の密度であり、pAは成分Aの密度であり、pBはBの密度であり、AおよびBはそれぞれAおよびBの体積分率である（したがってB=1−A）。

  これをn個のコンポーネントを持つ一般的なシステムに展開すると、

  。……………….(7)

  たとえば、Eqを悪用します。 4、5、および6二つの鉱物、m1とm2、および二つの流体、f1とf2で構成された岩のために、我々は見つける

  。……………….(9)

  Eq. 8は、岩石密度を計算するために地球科学全体で使用される基本的な関係です。 多孔性および特定の流体が与えられると、鉱物または粒密度が既知であれば、密度を容易に計算することができる。 一般的な岩石形成鉱物の粒密度を表2に示します。 Eqを適用した結果。 図9に示す。 1.

  • 

    

  表2-一般的な岩石形成鉱物の粒密度

表2には、長石や粘土など、同じ鉱物グループについていくつかの密度が報告されていることに注意してくださ 密度は、組成が変化するにつれて体系的に変化する。 例えば、斜長石系列では、ナトリウム（白晶石、λ=2.61g/cm3）がカルシウム（アノーサイト、λ=2.75g/cm3）に置き換えられるにつれて密度が増加する。 最も問題のある鉱物は粘土、特に膨張粘土（モンモリロナイトまたはスメクタイト）であり、大量かつ可変量の水を含むことができる。 この場合、密度は40％以上変化する可能性があります。 粘土は堆積岩の中で最も一般的な鉱物の一つであるため、これは特に問題です。

貯水池の岩は、多くの場合、ビチューメンなどの半固体有機材料のかなりの量を含んでいます。 これらは、典型的には、石炭のものと大きさが同様の光密度を有するであろう。

間隙流体の密度は、間隙流体の特性で詳細にカバーされています。

In-situ密度と気孔率

一般に、密度は増加し、気孔率は深さとともに単調に減少する。 これは、差圧が通常深さとともに増加するため、予想される。 圧力が増加すると、穀物はシフトし、より密なパッキングに到達するために回転します。 より多くの力は穀物の接触に課されます。 粉砕と破砕は一般的な結果です。 さらに、セメント接合のような続成プロセスは気孔スペースを満たすために働きます。 材料は点接触でまたはstyolitesに沿って分解し、次に気孔を満たすために運ばれるかもしれません。 これらの過程から生じるテクスチャのいくつかは、岩石タイプの顕微鏡写真に見られた。 である。 図2に示すように、シェールの深さの関数としての一般化された密度がプロットされています。 これらの曲線の形状と全体的な挙動は、地質学的歴史が異なる多種多様な場所から来ているにもかかわらず、類似しています。 これらの種類の曲線は、局所的な圧縮傾向を定義するために、指数関数に深く適合することがよくあります。

• 

  Fig. 2 – Shale density as a function of depth from several sedimentary basins (after Castagna et al. and Rieke and Chillingarian). 1 = Gas saturated clastics: probable minimum density (McCulloh). 2=ポー川渓谷泥岩（貯蔵所）、3=地球物理学的測定からの平均沿岸メキシコ湾の頁岩（ディキンソン）、4=密度ログからの平均沿岸メキシコ湾の頁岩（イートン）、5=マルカイボ盆地の井戸（ダルマス）、6=ハンガリー計算された湿潤密度（スキール）、7=ペンシルベニア州とペルム紀の乾燥頁岩（ダルマス）、8=ベネズエラ東部（ダルマス）。

差動または有効圧力は、深さの増加とともに常に増加するとは限りません。 異常に高い気孔の流動圧力（”重圧”）はのために起こることができます:

• 急速な圧縮
• 低い透磁率
• ミネラル脱水
• 高圧流体の移動

高い間隙圧は、有効圧力の異常に低い差をもたらす。 これは、通常の圧縮傾向を遅らせたり、逆にしたりする可能性があります。 このような状況が図に見られる。 3. 頁岩と砂の両方の多孔性は，浅い部分の深さの増加とともに予想される多孔性損失を示した。 しかし、約3500mでは、間隙圧が上昇し、気孔率は実際には深さとともに増加する。 これは、ローカル校正が必要な理由を示しています。 また、岩石特性の圧力依存性も示しています。

• 

  

  図。 深さの3頁岩そして砂岩気孔率。 気孔率は、高い間隙圧（=geopressure）が有効圧力を低下させ、気孔率の増加を引き起こすまで減少する（Stuartから）。

測定技術

実験室

多孔性および密度を決定するために、実験室で多数の方法を使用することができる。 最も一般的なのは、飽和重量とボイルの法則です。 Smectitesのような敏感な鉱物のない石のために、気孔率および乾燥した、穀物および飽和させた密度は飽和させた固まり、乾燥した固まりおよび容積（または浮 これらの測定はEqsを用いることによって飽和させた、乾燥した、および穀物密度、また気孔率および鉱物および気孔の容積の計算を可能にする。 3～5

ボイルの法則技術は、岩石試料の有無にかかわらず、チャンバー内のガス圧力の相対的な変化を測定します。 内部（接続された）細孔容積は、圧力のこれらの変化から計算され、そこから細孔および密度が抽出される。

ロギング

密度または気孔率を測定するためにいくつかのロギング技術が利用可能です。 これらの間接的な手法は、ボアホールの条件に応じてかなりの誤差を持つことができますが、その場特性の尺度を提供します。 ガンマ線のログは、アクティブなソースからの放射線で形成を砲撃します。 放射は、材料の電子密度に応じて、ロギングツールに散乱されます。 これらの後方散乱ガンマ線の振幅から形成密度を抽出した。 中性子対数は水素原子との粒子相互作用によって気孔率を推定する。 中性子は水素原子と衝突するとエネルギーを失い、水素含有量の尺度を与える。 岩石中の水素の大部分は細孔空間（水または油）に存在するため、これは液体で満たされた多孔性に関連しています。 中性子ログは、多孔度として粘土内の結合水を含むことに注意してください。 さらに、比較的水素に乏しいガスが細孔流体である場合、中性子ログは気孔率を過小評価する。 同様の方法では、核磁気共鳴（NMR）ログは水素含有量を解決します。 しかしこの用具に自由なバルク水と区切られた水の間で区別する機能がある。 音波の丸太はまた特に異常な鉱物が（sideriteのような）または試錐孔の条件他の用具をより少なく正確さするとき気孔率の測定のために使用される。 この技術は、弾性波速度で提供される関係のいずれかを使用して、速度を気孔率に反転させることを含む。 重力測定はまた密度の変化を測定するのに使用されたdownholeでした。 この用具は良いスケールの変更に無感覚であるが、形成に密度の測定をはるかに可能にする。

地震

粗いスケールでは、地震データから密度を抽出することができます。 この方法では、インピーダンスの密度成分を分離する必要があります。 これには、通常、オフセットまたは反射角の関数として地震データの解析が必要です。 この手法は、地震データが改善され、貯水池の記述にさらに組み込まれるにつれて、おそらくより多くの使用が見ら

Nomenclature

OnePetroの注目すべき論文

このセクションを使用して、より多くを学びたい読者が間違いなく読むべきOnePetroの論文を一覧表示します

Gardner,G.,Gardner,L.、およびGregory、A.1974。 形成速度と密度—層序トラップの診断基礎。 地球物理学39（6）：770-780。 http://dx.doi.org/10.1190/1.1440465。Han,D.-H,Nur,A.,And Morgan,D.1986. 砂岩中の波速度に及ぼす気孔率と粘土content有量の影響。 地球物理学51（11）：2093-2107。 http://dx.doi.org/10.1190/1.1442062

も参照してください

間隙流体が岩石力学に及ぼす影響

岩石破壊関係

岩石の圧縮強度

岩石の音響速度と気孔率

気孔率の決定

NMRロギングによる気孔率の決定

音響ロギングによる気孔率の評価

密度ロギング

peh:rock_properties