砂岩粒度组成分布通常用质量分数表示。砂岩是由性质不同、形状各异、大小不等的砂粒经胶结物胶结而成的。储层性质主要受颗粒的大小、形状、排列方式、胶结物的成分、数量、性质以及胶结方式的影响。地质师可以根据粒度分布参数和曲线判断沉积环境,油藏工程师可以根据粒度分布参数和曲线评价储层的优劣。
岩石颗粒的大小称为粒度,用其直径来表示(单位毫米或微米)。按砂粒大小范围所分的组称为粒级。下表是常见的一种划分粒级的方法。
粒级的划分粒级划分 | 泥(黏土) | 粉砂 | 砂 | 砾 |
细粉砂 | 粗粉砂 | 细砂 | 中砂 | 粗砂 | 细砾 | 中砾 | 粗砾 | 巨砾 |
颗粒直径/mm | <0.01 | 0.01~0.05 | 0.05~0.1 | 0.1~0.25 | 0.25~0.5 | 0.5~1 | 1~10 | 10~100 | 100~1000 | >1000 |
一般用筛析法和沉降法来测定砂岩的粒度及粒度组成。
筛析法是将由粗至细的一套筛子叠放、固定在振动筛分机上,对已破碎、分解的岩石颗粒进行筛析,每一个筛子的筛上剩余颗粒质量可由天平称得,得到颗粒粒级质量分布。筛子的筛孔尺寸有两种表示方法:①以每英寸长度上的孔数表示,称为目或号,例如200目表示每英寸长度上有200孔;②以毫米直接来表示筛孔孔眼的大小。成套筛子的孔眼大小排列有一定的规则,例如相邻两级筛孔孔眼大小的级差为
或
。显然,粒度分级取决于该套筛子的尺寸。储层砂岩颗粒的直径一般在1~0.01毫米。
粒度组成可以用作图法表示,作图法可采用不同的图形来表示粒度分布,如:直方图、累积曲线图、频率曲线图等,其中矿场上常用的是粒度组成分布曲线(图1)和粒度组成累积分布曲线(图2)。
粒度组成分布曲线表示了各种粒径的颗粒所占的百分数,即任一粒级颗粒在岩石中的含量。曲线尖峰越高,表明该岩石以某一粒径颗粒为主,岩石粒度组成越均匀;曲线尖峰越靠右,表明岩石颗粒越粗。反之亦然。在粒度组成累积分布曲线上,上升段越陡表明岩石颗粒越均匀。利用该曲线,可以根据一些特征点来求得粒度分布参数,进而定量分析岩石粒度组成的均匀性。
粒度组成分布曲线(distribution curve for grain size)指砂(砾)岩某一粒径范围的颗粒与其所占质量分数的关系曲线,如图1所示。
图1 粒度组成分布曲线
粒度组成累积分布曲线(cumulative distribution curve for grain size)指砂(砾)岩颗粒累积质量分数与其对应粒径(取对数)的关系曲线,如图2所示。
图2 粒度组成累计分布曲线
表示粒度分布的参数有不均匀系数、分选系数、标准偏差等。
不均匀系数(nonuniform coefficient)指砂岩粒度组成累积分布曲线上某两个累积重量百分数所对应的颗粒直径之比,是反映砂(砾)岩粒度组成不均匀程度的一个指标;不均匀系数越接近1,表明砂(砾)岩粒度组成越均匀。如累积重量为60%的颗粒直径d60与累积重量为10%的颗粒直径d10之比。