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探索岩石的內部秘密：什麼是岩石物理學的奇妙世界？
岩石物理學是一門探討岩石物理及化學特性以及其與流體互動的學問。這項科學的應用範圍廣泛，其中一個主要方向是為碳氫化合物產業或油氣行業提供資料。岩石物理學家通常與油藏工程師及地質科學家密切合作，深入了解油藏的多孔介質特性，尤其是儲存碳氫化合物的孔隙如何在地層中相互連接。
在岩石物理學中，基本的岩石物理特性包括岩石的成因、孔隙度、水飽和度、滲透率及毛細壓力。
岩石物理學的工作流程通常包括透過井測資料解讀及實驗室裡的岩心分析來測量和評估這些基本特性。在井眼穿透期間，會使用不同的井測工具來通過射線及地震技術測量岩石的物理及礦物特性。此外，岩心樣本會從井壁中取出，包括側壁岩心或整體岩心樣本。這些研究與地質學、地球物理學及油藏工程的研究相結合，旨在模型化油藏並評估其經濟可行性。
岩石的基本物理特性
用來表徵油藏的基本岩石物理特性包括：
- 岩性：描述岩石的物理特徵，如顆粒大小、成分及紋理。
- 孔隙度：與岩石總體積有關的孔隙空間量，通常用
φ表示。 - 水飽和度：佔孔隙空間的水的比例，符號為
Sw。 - 滲透率：流體（如水或碳氫化合物）能夠穿過岩石的量，符號為
k。
岩石的機械或地質力學特性也用於評估油藏的強度和彈性特性。岩石物理學家透過聲學和密度測量來計算岩石的機械特性和強度。
岩石物理分析方法
岩心分析是岩石的形成結構的唯一證據，通常在實驗室中進行以了解油藏的基本特性。這項過程相對耗時且成本高昂，因此通常只對某些鑽井的井進行分析。
井測技術是一個相對便宜的方法，可以獲得井下的岩石物理特性，測量工具通過線圈或LWD方法傳送到井下。
在井測中，研究人員會測量自然伽馬射線水平，並透過電阻率米幫助了解岩石的水分飽和度問題。數據會用來估算油氣的產量及其經濟可行性。
岩石模型及模擬
倘若想要準確評估油藏中的碳氫化合物，橫跨岩層進行的數據模型至關重要。在這些模型中，岩石基質、黏土部分及流體的容量會被準確定義，這有助於我們了解不同地層的特性及其行為。
從氣象學的角度來看，水資源行業的模型也能幫助計算在不枯竭水資源的情況下，水能夠被生產到地表的速度。
岩石物理學的未來發展
隨著技術的進步，岩石物理學將繼續在石油、天然氣、礦業、地熱能源及碳捕捉和儲存等多個行業中扮演重要角色。透過不斷的研究和對數據的分析，我們可能會對地球底下的秘密有更深入的理解。
岩石物理學的學術社會也在積極推動相關研究及實踐，以促進行業的持續發展。這項科學不僅是理解地球的重要工具，更是探索和可持續資源開發的關鍵。
在這個不斷演變的科學領域中，未來的發展會是如何影響我們對地球資源開發的新思維？
| 概念 | 定義 | 測量方法 |
|---|---|---|
| 岩性 (Lithology) | 描述岩石的物理特性，如顆粒大小、組成和結構。 | 岩心樣本分析、測井數據（如伽瑪射線、密度測井） |
| 孔隙度 (Porosity) | 孔隙體積占岩石總體積的比率，通常用符號 𝜙 表示。 | 氦氣孔隙計、中子或伽瑪射線測量、NMR測井 |
| 含水飽和度 (Water Saturation) | 孔隙空間中被水佔據的比例，通常用 𝑆w 表示。 | 電阻率測量、Archie模型推導 |
| 滲透率 (Permeability) | 岩石允許流體流動的能力，用符號 𝑘 表示。 | 岩心測試、經驗關係推估 |
| 形成厚度 (Formation Thickness) | 能夠向井筒供應流體的岩石厚度。 | 測井分析 |
| 岩石機械屬性 | 包括強度、彈性特性、硬度等，對儲層分析至關重要。 | 壓縮波和剪切波速度測量 |
| 岩心分析 (Core Analysis) | 從地下取出的岩心樣本分析，提供直接岩石數據。 | 核心實驗室測量 |
| 井下測井 (Well Logging) | 獲取井下岩石物理特性的相對便宜方法。 | 電纜或井下測量工具 |
| 建模 (Modelling) | 使用岩石物理數據估算儲層中的碳氫化合物量等。 | 專業軟體構建模型 |
| 複雜的岩石模型 | 如含泥沙的砂岩，需要精確的物理特性模型。 | 考慮基質、粘土、孔隙中的水和碳氫化合物 |
