礦物X衍射全巖分析在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用.ppt

1、礦物X衍射全巖分析 在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用,前言,石油鉆井過程中的巖屑錄井無論對油氣勘探還是鉆井工程都是極為重要的關(guān)鍵技術(shù)，巖屑錄井所獲得的實(shí)物信息是目前任何其它地質(zhì)方法都難于取代的，隨著石油鉆井新工藝技術(shù)的飛速發(fā)展，如PDC鉆頭的應(yīng)用以及氣體鉆井、大位移井、水平井等，由井底返出的巖屑已經(jīng)十分細(xì)碎，甚至成粉末狀，使得巖屑錄井對地層巖性難于識辨，層位難于判斷。因此，在鉆探施工中，特別是在目的層段，往往要限制這些鉆井新技術(shù)的使用，以方便巖屑錄井識別巖性和層位，否則將可能導(dǎo)致分層、卡層失準(zhǔn)、套管下錯(cuò)、取心漏失等地質(zhì)事故發(fā)生。細(xì)微巖屑難以辨認(rèn)還將使得大位移井、水平井的鉆井失去了地質(zhì)導(dǎo)向的參考。因此，巖屑錄

2、井已經(jīng)成為石油工程中最受困擾的瓶頸之一。,多年來石油地質(zhì)工作者都在探索新的錄井方法，石油錄井行業(yè)對于粉塵狀巖屑的分析做了許多嘗試，其中包括電子探針分析、掃描電鏡分析、X衍射室內(nèi)分析等，但這些方法無法瞞住野外隨鉆作業(yè)。但近年來，出現(xiàn)了采用巖屑圖像采集分析、X射線熒光分析技術(shù)（XRF）。而這兩種分析方法有比較突出的缺點(diǎn)。,前言,巖屑圖像采集分析技術(shù),巖屑圖像采集分析技術(shù)： 采用樣品成像的方法對巖屑的巖性進(jìn)行識別，但對粉末狀巖屑的巖性識別沒有得到很好的解決。僅適用于大顆粒巖屑。,X射線熒光分析技術(shù),X射線熒光分析技術(shù)（XRF）： 利用X射線熒光分析技術(shù)判斷巖性的原理是：對樣品進(jìn)行分析獲得樣品的化學(xué)元

3、素組成（只能分析出陽離子），然后將獲得的測試數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)的或者是已知的各類巖性的化學(xué)元素組成數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而獲得測試樣品的巖性。,X射線熒光分析技術(shù),X射線熒光分析技術(shù),X射線熒光分析技術(shù),X射線熒光分析技術(shù),結(jié)論：利用X射線熒光分析技術(shù)（XRF）判斷巖性不是一個(gè)很好的辦法。 我們知道：巖石是由各種礦物組成的，各種礦物是由化學(xué)元素按照一定的結(jié)構(gòu)排列而成，因此最準(zhǔn)確的判定巖性首先要知道礦物組成。這也是目前在石油地質(zhì)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 而X射線熒光分析技術(shù)（XRF）判斷巖性是由獲得樣品的化學(xué)元素組成直接判斷巖性。這一流程是有問題的。 而正確的方法是：由化學(xué)元素組成-礦物組成-鑒定出巖石名

4、稱，目前三大巖石中只有火成巖（沒有蝕變）才能應(yīng)用上述流程來鑒定巖性，而其它兩類巖石是無法應(yīng)用上述流程進(jìn)行巖性鑒定的。,巖石,礦 物,化學(xué)元素,換算,X射線熒光分析技術(shù),思 考： 上述兩種方法都不能很好的解決目前粉末巖屑定名問題，為了解決這一問題，我們通過探索，找到了一種分析儀器，它既能分析出巖石的礦物組成，又能適用于野外分析，再輔以分析軟件，很好的解決了粉末巖屑巖性定名問題。這項(xiàng)技術(shù)就是-X射線衍射全巖分析技術(shù),鑰 匙,X射線衍射全巖分析技術(shù)（XRD）： 利用X射線衍射全巖分析技術(shù)判斷巖性的原理是：對樣品進(jìn)行X衍射全巖分析獲得樣品的礦物組成，根據(jù)礦物組合從而獲得測試樣品的巖石名稱，即巖屑的巖性

5、。,X射線衍射全巖分析技術(shù),YST-I型X射線衍射儀,-用于礦物識別和定量分析,X射線衍射全巖分析技術(shù),技術(shù)特點(diǎn),目前實(shí)驗(yàn)室大型XRD儀器不能應(yīng)用現(xiàn)場有以下缺點(diǎn)： 體積龐大、重量大于500KG，環(huán)境要求高 高能耗 需要冷卻系統(tǒng) 旋轉(zhuǎn)電子器件來觀察到不同角度 樣品需磨到1-2um形成顆粒，晶體晶面取向擇優(yōu)選取。 樣品制備復(fù)雜，需壓片成型后才能分析，耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力 不能及時(shí)為現(xiàn)場地質(zhì)人員提供準(zhǔn)確巖性，不能指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè),X射線衍射全巖分析技術(shù),技術(shù)特點(diǎn),YST-I型小型X射線衍射儀具有以下優(yōu)點(diǎn)： 便攜式-小型化 機(jī)體小、重量輕、方便攜帶。無需專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室，無需水循環(huán)冷卻 系統(tǒng)，維護(hù)方便。 自動(dòng)

6、化-無需測角儀 使用樣品震動(dòng)裝置（專利技術(shù)），省去傳統(tǒng)臺(tái)式機(jī)測角儀。樣品制備更簡單，測試無需轉(zhuǎn)動(dòng)測角儀等機(jī)械部件，無需專業(yè)人員操作，自動(dòng)化程度高。 集成性-XRD/XRF 同步進(jìn)行XRD及XRF監(jiān)測，在提供檢測物質(zhì)結(jié)構(gòu)信息的同時(shí)，同時(shí)提供元素檢測信息。,微量化檢測-15mg 檢測樣品僅需15mg的樣品裝入震動(dòng)樣品池中，由此我們可以得到極好射 線譜圖，可在實(shí)際上避免定向影響帶來的問題。 無線傳輸-WIFI 采用WIFI實(shí)現(xiàn)儀器與筆記本或手機(jī)無線連接，可遠(yuǎn)程操控及傳輸采集的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的現(xiàn)場性和數(shù)據(jù)處理的及時(shí)性。 操作簡便、功能強(qiáng)大的分析軟件 它能直接測定出巖石中的各種礦物組成(粘土含量、石

7、英、鉀長石、斜石、方解石、白云石、黃鐵礦等），并通過軟件計(jì)算出各種礦物的相對含量，同時(shí)給出巖性定名。,X射線衍射全巖分析技術(shù),技術(shù)特點(diǎn),火成巖： 基性火成巖：玄武巖（不含石英，含沸石，泥質(zhì)很低），如變質(zhì)厲害，可能形成油藏。我們鉆井如遇到火成巖就不打了，因?yàn)橐话阏J(rèn)為火成巖比較致密，不具備成油條件，但也有例外經(jīng)變質(zhì)后（如吐哈油田） 酸性火成巖：以花崗巖為代表，富含石英和鉀長石，含黑云母，泥質(zhì)很低,X射線衍射全巖分析技術(shù),礦物、巖石分類基礎(chǔ),介紹幾種常見巖性,灰?guī)r：以方解石、白云石為主要成分的碳酸鹽巖。 砂巖：主要是石英成分、含鉀長石和斜長石和粘土等成分。 泥巖:泥巖主要指由粘土礦物組成，石英、長石

8、次之。,X射線衍射全巖分析技術(shù),礦物、巖石分類基礎(chǔ),C,I,I/S,石英,鉀長石,斜長石,方解石,白云石,黃鐵礦,方沸石,角閃石,全巖礦物分析,D值是衍射中晶胞參數(shù)，每一種礦物d值唯一,根據(jù)衍射的角度算出來的。將 汽與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對比完全一致，既能定義檢測礦物。,X射線衍射全巖分析技術(shù),每一種礦物是否具有唯一確定的D值？,常見非粘土礦物特征峰,X射線衍射全巖分析技術(shù),-射線衍射全巖分析報(bào)告,X射線衍射全巖分析技術(shù),巖 石 定 名,X射線衍射全巖分析技術(shù),1 分析依據(jù)及適用范圍 1.1 分析依據(jù)是中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-SY/T 62101996沉積巖中粘土礦物總量和常見非粘土礦物X射線衍

9、射定量分析方法。 1.2 本實(shí)施細(xì)則適用于用X射線衍射儀進(jìn)行全巖礦物定量分析。 2 樣品 2.1 質(zhì)量要求：取心要干凈，避免污染，樣品如需含油，需洗油至熒光四級以下。 2.2 取樣量：不少于2g。 3 檢測參數(shù)及檢測范圍 3.1 檢測參數(shù)： 粘土礦物總量和石英、方解石、白云石、鐵白云石、菱鐵礦、硬石膏、石膏、無水芒硝、重晶石、黃鐵礦、石鹽、斜長石、鉀長石、鈣芒硝、濁沸石、方沸石等常見非粘土礦物。 3.2 檢測范圍： 粘土礦物總量和常見非粘土礦物的百分含量，0100%。 4 檢測儀器設(shè)備 a. X射線衍射儀：測角儀測角準(zhǔn)確度優(yōu)于0.02(2)，儀器分辨率優(yōu)于60%，綜合穩(wěn)定度優(yōu)于1%。 5 材料

10、 a. 銅研缽：內(nèi)徑12cm； b. 瑪瑙研缽：內(nèi)徑10cm； c. 鋁質(zhì)樣品框：20mm18mm； d.樣品勺。 6 工作條件 a. 電源：AC 22010V，AC 38010V；b. 分析間防塵、防震。,X射線衍射分析方法,X射線衍射全巖分析技術(shù),樣品簡單制備,YST-I型X射線衍射儀需要僅15mg的樣品裝入震動(dòng)樣品池中，這樣就能夠?qū)悠返慕Y(jié)晶結(jié)構(gòu)的所有方向呈現(xiàn)在儀器的光學(xué)系統(tǒng)中。由此我們可以得到極好的X射線譜圖，可在實(shí)際上避免定向影響帶來的問題，以區(qū)別于傳統(tǒng)樣品的制備方法。,X射線衍射分析方法,X射線衍射全巖分析技術(shù),X射線衍射分析方法,數(shù)據(jù)采集,簡明的操作界面，一鍵式按鈕，自動(dòng)測定，

11、操作方便。無需對儀器進(jìn)行參數(shù)和程序設(shè)置， 簡化了操作、縮短了檢測時(shí)間。保證了儀器使 用安全性，提高了檢測可靠性。,實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)提供XRD光譜圖。便于隨時(shí)掌握儀器工作狀況 和數(shù)據(jù)采集情況。,X射線衍射全巖分析技術(shù),X射線衍射分析方法,強(qiáng)大的分析處理軟件,簡明完備的處理界面： 全中文操作，簡單、方便。分析軟件界面中，選項(xiàng)欄、快捷按鈕欄依次 排列。包括原始數(shù)據(jù)顯示、曲線處理、D值尋峰、定量計(jì)算并顯示計(jì)算結(jié)果 等主要工具。,X射線衍射全巖分析技術(shù),X射線衍射分析方法,強(qiáng)大的分析處理軟件,科學(xué)完善的樣品組成設(shè)置： 樣品組成模塊囊括了常用的各種標(biāo)準(zhǔn)巖石巖性的礦物質(zhì)。選項(xiàng)化操作， 可針對不同的巖

12、性樣品進(jìn)行相對性選擇，以提高檢測精準(zhǔn)度。,X射線衍射全巖分析技術(shù),X射線衍射分析方法,強(qiáng)大的分析處理軟件,標(biāo)準(zhǔn)化巖石樣品定名礦物含量界限： 樣品組成模塊的標(biāo)準(zhǔn)巖石樣品定名礦物含量界限，是通過大量的原始 數(shù)據(jù)綜合計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)，同時(shí)提供了更改選項(xiàng)，以滿足特殊巖性的 需求。,X射線衍射全巖分析技術(shù),X射線衍射分析方法,強(qiáng)大的分析處理軟件,完備的標(biāo)樣數(shù)據(jù)庫： 軟件囊括了常用標(biāo)準(zhǔn)巖石樣品礦物的原始圖譜，能夠滿足常用各種巖性樣 品的分析檢測。具有顯示標(biāo)樣曲線功能，方便與測定譜圖對比。,X射線衍射全巖分析技術(shù),強(qiáng)大的分析處理軟件,詳細(xì)的軟件分析報(bào)告： 分析報(bào)告信息詳細(xì)、全面。能夠給出標(biāo)準(zhǔn)化巖性定名信息

13、及各種礦物質(zhì)相對 含量信息。,X射線衍射全巖分析技術(shù),X射線衍射分析方法,檢測結(jié)果比較,便攜式XRD系統(tǒng)圖譜,實(shí)驗(yàn)室用大功率XRD圖譜,光譜圖是X射線衍射技術(shù)最直觀也是最重要的結(jié)果表征，在光譜圖中，峰位、 峰高、峰寬、峰形、封背比是最重要的參數(shù)，峰位決定物質(zhì)形態(tài)，峰高（相 對高度）決定含量，峰形反應(yīng)晶體結(jié)構(gòu)，封背比反應(yīng)儀器性能及樣品雜質(zhì)狀 態(tài)，通過實(shí)驗(yàn)光譜對比，檢測結(jié)果與大型臺(tái)式機(jī)具有基本一致的圖譜。并且， 對一些樣品的測試還可以發(fā)現(xiàn)，便攜式XRD系統(tǒng)具有更好的封背比，因而，在 一定程度上，便攜式具有更好的檢測結(jié)果。,X射線衍射全巖分析技術(shù),X射線衍射分析方法,結(jié) 論,現(xiàn)場X衍射全巖分析技術(shù)是一項(xiàng)巖屑識別定量化的技術(shù)性革命。它是一種對礦物的絕對分析，無需