[科普中国]-砂岩比面

简介

砂岩比面系指单位体积砂岩内颗粒的总表面积， 或单位体积岩石内总孔隙的内表面积,单位为cm2/ cm3。由于砂岩的颗粒很小, 故其比面是比较大的, 有时可高达2000cm2/ cm3 。

砂岩可以根据比面大小分为粗砂岩（1~0.5）、细砂岩（0.25~0.125）、粉砂岩（0.0625~0.0039），由此可以看出砂岩的比面是很大的，而且它的大小，对流体在岩石孔隙中的流动具有明显的影响，如表面现象、吸附、流动阻力等。这也是油田为何采收率总不是很高的原因所在。

计算公式比面通常可分为以岩石外表体积、骨架体积和孔隙体积为基数的比面。根据毛管模型，以岩石骨架体积为基数的比面的计算公式为：

式中，

Sb---以岩石骨架体积为基础的比面，cm2/ cm3；

φ--孔隙度,小数；

A---截面积，cm2；

L---长度，cm；

H---岩心两端的压差，cm水柱；

Q---通过岩心的空气流量,cm3/s；

μ---空气的粘度，102mPa.s 。

当孔隙度已知，A和L可以用游标卡尺直接量出，由查表得到μ后，只要通过压力计测得空气通过岩样的压差H和相应的流量Q便可算出岩样的比面。1

测定方法实验测定1、实验步骤

（1）打开水罐进液阀、放空阀，向水罐中灌水，大约灌2/3体积时停止，关闭水罐进液阀及放空阀；

（2）用游标卡尺量出岩样的长度和直径，计算岩样的截面积；

（3）将岩样放入岩心夹持器，关闭环压放空阀，打开环压阀加环压，确保岩样与夹持器之间无气体窜流；

（4）准备好秒表、打开流量控制阀,并控制流出的水量，待压力计的压力稳定在某一H值后，测量一定时间内流出的水量，用同样的方法至少测定三个水流量和与之相应的H值。（如果岩石渗透率较低，关闭水柱阀，用汞柱压差计读取岩心上游压力，并将汞柱高度转换成水柱高度。）；

（5）关流量控制阀，关闭环压阀，缓慢打开环压放空阀，结束实验。

2、数据处理与计算

计算单位时间流出的水量Q，将Q和与之相应的H值及已知量φ、A、L和μ代入公式算出岩样的比面。其中μ值由实验室给出的空气粘温曲线查出。1

估算法比面的大小通常由室内测定方法来确定, 亦可以通过岩石的其他物性来估算。下面介绍利用粒度组成资料估算砂岩比面的方法。2

设岩石为等直径d 的球形颗粒组成, 每颗颗粒的表面积为:

体积应为：

又假设单位体积岩石中孔隙总体积为V, 则该岩石中颗粒所占的体积Vs 为:

从而单位体积岩石中的颗粒总数N 则为:

显然, 单位体积岩石中全部颗粒总表面积, 即比面S 为:

真实岩石颗粒的直径彼此不等, 可采用加权平均法求得比面, 即:

式中

di———第i 组分的颗粒平均直径;

Gi———第i 组分的颗粒质量分数, 由粒度组成分析给出。

由于砂岩颗粒不完全为球形, 为了使计算值更接近实际情况, 引入校正系数c, 即: