保護油氣層技術3,4,5

1、保護油氣層技術保護油氣層技術 The Technique of the Formation Protection韓 松2010.10保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.1 概述概述q目的意義；主要內(nèi)容；主要技術目的意義；主要內(nèi)容；主要技術n3.2 巖心分析技術巖心分析技術qX X射線衍射；掃描電鏡；射線衍射；掃描電鏡；q薄片技術；壓汞實驗；薄片技術；壓汞實驗；q電子探針；圖像分析電子探針；圖像分析n3.3 巖心分析技術新發(fā)展巖心分析技術新發(fā)展q紅外光譜；紅外光譜；CT掃描電鏡；掃描電鏡；q能譜儀能譜儀+ +掃描電鏡；核磁共振掃描電鏡；核磁共振保護油氣層技術保

2、護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.1 概述概述q目的意義目的意義n全面認識巖石物理性質(zhì)及巖石中敏感性礦全面認識巖石物理性質(zhì)及巖石中敏感性礦物和類型、產(chǎn)狀、含量及分布特點；物和類型、產(chǎn)狀、含量及分布特點；n確定油氣層潛在損害類型、程度及原因；確定油氣層潛在損害類型、程度及原因；n為各項作業(yè)中保護油氣層工程方案設計提為各項作業(yè)中保護油氣層工程方案設計提供依據(jù)和建議。供依據(jù)和建議。保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.1 概述概述q巖心分析的內(nèi)容巖心分析的內(nèi)容n礦物性質(zhì)，特別是敏感性礦物的類型、產(chǎn)礦物性質(zhì)，特別是敏感性礦物的類型、產(chǎn)狀和含量；狀

3、和含量；n滲流多孔介質(zhì)的性質(zhì)，如孔隙度、滲透率、滲流多孔介質(zhì)的性質(zhì)，如孔隙度、滲透率、裂隙發(fā)育程度、孔隙及喉道的大小、形態(tài)、裂隙發(fā)育程度、孔隙及喉道的大小、形態(tài)、分布和連通性；分布和連通性；n巖石表面性質(zhì)，如比表面、潤濕性等；巖石表面性質(zhì)，如比表面、潤濕性等；保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.1 概述概述q巖心分析的主要內(nèi)容巖心分析的主要內(nèi)容保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.1 概述概述q巖心分析的相關內(nèi)容巖心分析的相關內(nèi)容n地層流體性質(zhì)，包括油、氣、水的組成，高壓地層流體性質(zhì)，包括油、氣、水的組成，高壓物性、析蠟點，

4、凝固點、原油酸值等；物性、析蠟點，凝固點、原油酸值等；n油氣層所處環(huán)境，考慮內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境兩油氣層所處環(huán)境，考慮內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境兩個方面；個方面；n礦物、滲流介質(zhì)、地層流體對環(huán)境變化的敏感礦物、滲流介質(zhì)、地層流體對環(huán)境變化的敏感性及可能的損害趨勢和后果。性及可能的損害趨勢和后果。保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.1 概述概述q巖心分析的主要技術方法巖心分析的主要技術方法nX射線衍射；射線衍射；n掃描電鏡；掃描電鏡；n薄片技術；薄片技術；n壓汞實驗；壓汞實驗；n圖像分析、核磁共振、工業(yè)圖像分析、核磁共振、工業(yè)CT等等保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第

5、三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用q1) x射線衍射技術射線衍射技術(X-ray diffraction, XRD)n測量原理測量原理 每一種結晶體（包括晶質(zhì)礦物）都有自己獨特的每一種結晶體（包括晶質(zhì)礦物）都有自己獨特的化學組成和晶體結構。當化學組成和晶體結構。當x x射線通過晶體時，每一種結射線通過晶體時，每一種結晶物質(zhì)都有自己獨特的衍射花樣，它們的衍射特征可晶物質(zhì)都有自己獨特的衍射花樣，它們的衍射特征可以用各個反射面網(wǎng)的面網(wǎng)間距（以用各個反射面網(wǎng)的面網(wǎng)間距（d d值）和反射的相對強值）和反射的相對強度（度（I/II/I0 0）來表示。其中面網(wǎng)間

6、距）來表示。其中面網(wǎng)間距d d值與晶胞的形狀和值與晶胞的形狀和大小有關，相對強度則與晶體質(zhì)點的種類及在晶胞中大小有關，相對強度則與晶體質(zhì)點的種類及在晶胞中的位置有關。的位置有關。 根據(jù)它們在衍射圖譜上表現(xiàn)出的不同衍射角和不根據(jù)它們在衍射圖譜上表現(xiàn)出的不同衍射角和不同的衍射峰值高（強度），可以鑒別各類結晶物質(zhì)包同的衍射峰值高（強度），可以鑒別各類結晶物質(zhì)包括巖石中各種礦物的組成。括巖石中各種礦物的組成。保護油氣層技術保護油氣層技術3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用n1) x射線衍射技術射線衍射技術(XRD)q測量原理測量原理 巖石粉晶衍射圖譜巖石粉晶衍射圖譜 5 10 15 20

7、25 30衍射角（衍射角（0）礦物組分（礦物組分（%）90 70 50 30 10 0IFCQChQI-伊利石伊利石 Q-石英石英Ch-綠泥石綠泥石 C-方解石方解石F-長石長石保護油氣層技術保護油氣層技術3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用n1)x射線衍射技術射線衍射技術q儀器結構儀器結構主要由主要由n光源、光源、n測角儀、測角儀、nx射線檢測和射線檢測和 記錄儀構成。記錄儀構成。保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用q1) x射線衍射技術的應用射線衍射技術的應用n地層微粒分析地層微粒分析 地層微粒是指

8、小于地層微粒是指小于37 mm的細粒物質(zhì)。的細粒物質(zhì)。如粘土、長石、石英、菱鐵礦、方解石、如粘土、長石、石英、菱鐵礦、方解石、白云石、石膏等。白云石、石膏等。 這些物質(zhì)與地層微粒運移、水化膨脹、這些物質(zhì)與地層微粒運移、水化膨脹、分散等地層損害密切有關。分散等地層損害密切有關。 保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用q1) x射線衍射技術的應用射線衍射技術的應用n全巖分析全巖分析 主要是對大于主要是對大于5 mm的非粘土礦物進行的非粘土礦物進行分析。如云母、碳酸鹽礦物、黃鐵礦、長分析。如云母、碳酸鹽礦物、黃鐵礦、長石的

9、相對含量。石的相對含量。 與研究儲層的酸敏損害及酸化設計密切與研究儲層的酸敏損害及酸化設計密切相關。相關。 保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用q1) x射線衍射技術的應用射線衍射技術的應用n粘土礦物分析粘土礦物分析 利用粘土礦物利用粘土礦物 特征峰的特征峰的d值，鑒定粘值，鑒定粘土礦物的土礦物的類型類型，利用出現(xiàn)礦物對應的衍射，利用出現(xiàn)礦物對應的衍射峰的強度，定量分析粘土礦物的峰的強度，定量分析粘土礦物的相對含量相對含量。 常見的粘土礦物：常見的粘土礦物：蒙脫石、伊利石、蒙脫石、伊利石、綠泥石、高嶺石綠泥石、高嶺

10、石保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用q1) x射線衍射技術的應用射線衍射技術的應用n間層礦物分析間層礦物分析 油氣層中常見的間層礦物大多數(shù)是油氣層中常見的間層礦物大多數(shù)是由膨脹層和非膨脹層粘土相間構成。由膨脹層和非膨脹層粘土相間構成。伊伊利石利石/ /蒙皂石間層礦物、綠泥石蒙皂石間層礦物、綠泥石/ /蒙皂石蒙皂石間層礦物較常見。間層礦物較常見。 間層比：間層比：指膨脹性粘土層在層間礦指膨脹性粘土層在層間礦物中所占的比例，以蒙皂石的百分含量物中所占的比例，以蒙皂石的百分含量表示。表示。保護油氣層技術保護油氣層技術3

11、.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用n1) x射線衍射技術的應用射線衍射技術的應用序序號號絕對絕對含量含量(%)8m 粘土礦物相對含量粘土礦物相對含量(%) S%(I/S)高嶺石高嶺石%綠泥石綠泥石%伊利石伊利石%伊伊/蒙蒙%15.8065.738.9320.005.341024.0123.3714.2854.257.801034.6045.327.3123.6923.681045.6541.087.0538.2512.721053.6369.2512.6612.185.911063.8957.6215.9623.912.511073.6252.9514.8325.996.23108

12、12.6574.287.9212.465.3410粘土粘土礦物礦物x-射射線衍線衍射結射結果果（焉（焉耆油耆油田）田）保護油氣層技術保護油氣層技術3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用n1) x射線衍射技術的應用射線衍射技術的應用q測量應用例測量應用例 下下溝溝組組粘粘土土礦礦物物相相對對含含量量分分析析結結果果粘土礦物相對含量序號井號樣號高嶺石伊利石綠泥石伊/蒙間層S%（I/S）1Long1214.2964.290.0021.43352Long12012.0367.670.0020.3353Long3419.0954.559.0927.27404Long35023.0857.690

13、.0019.23405Liu102644.5588.640.006.82306Liu102902.3387.210.0010.4725保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用q1) x射線衍射技術的應用射線衍射技術的應用n局限性局限性q不易鑒定微量組分礦物；不易鑒定微量組分礦物；q不能給出礦物的產(chǎn)狀和分布；不能給出礦物的產(chǎn)狀和分布；q不能給出孔隙和孔喉的結構和分布；不能給出孔隙和孔喉的結構和分布；保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用q2)掃

14、描電鏡技術掃描電鏡技術(scanning electron microscope，SEM)n測量原理測量原理 掃描電鏡技術即是掃描電子顯微技術掃描電鏡技術即是掃描電子顯微技術, ,它利它利用類似電視攝影顯像的方式用類似電視攝影顯像的方式, ,用細聚焦電子束在用細聚焦電子束在樣品表表面上逐點進行掃描成象。樣品表表面上逐點進行掃描成象。 分析孔隙內(nèi)充填物類型、產(chǎn)狀。分析孔隙內(nèi)充填物類型、產(chǎn)狀。保護油氣層技術保護油氣層技術3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用n2) 掃描電鏡技術掃描電鏡技術q儀器結構儀器結構保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.2 巖心分

15、析技術及其應用巖心分析技術及其應用q2) 掃描電鏡掃描電鏡技術的應用技術的應用n儲層微粒觀察儲層微粒觀察q微粒的類型、大小、含量等；微粒的類型、大小、含量等；分析地分析地層微粒運移損害等；層微粒運移損害等；n粘土礦物觀測粘土礦物觀測q粘土礦物的類型、產(chǎn)狀和含量；粘土礦物的類型、產(chǎn)狀和含量；分析分析地層粘土水化膨脹、分散運移等損害地層粘土水化膨脹、分散運移等損害機理；機理；保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用q2) 掃描電鏡掃描電鏡技術的應用技術的應用n儲層孔喉觀察儲層孔喉觀察q孔喉形狀、大小、與連通關系；孔喉形狀、

16、大小、與連通關系；分析分析儲層孔喉結構，為完井液設計提供依儲層孔喉結構，為完井液設計提供依據(jù)等；據(jù)等；n含鐵礦物檢測含鐵礦物檢測q利用掃描電鏡的利用掃描電鏡的x-射線能譜儀，能對礦射線能譜儀，能對礦物進行半定量分析，確定鐵等敏感性物進行半定量分析，確定鐵等敏感性礦物的種類與含量；礦物的種類與含量；保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用q2) 掃描電鏡掃描電鏡技術的應用技術的應用n儲層損害監(jiān)測儲層損害監(jiān)測q通過對比污染實驗前后巖心孔喉變化、通過對比污染實驗前后巖心孔喉變化、微粒變化，從微觀上分析地層損害機微粒變化，從微

17、觀上分析地層損害機理；理；n觀測巖石骨架特征觀測巖石骨架特征q礦物顆粒的大小、產(chǎn)狀和分布；礦物顆粒的大小、產(chǎn)狀和分布；保護油氣層技術保護油氣層技術3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用n2) 掃描電鏡掃描電鏡技術的應用技術的應用q觀測孔喉特征觀測孔喉特征n表面松散顆粒的大小和分布、光滑性；表面松散顆粒的大小和分布、光滑性；n孔隙幾何形態(tài)、孔隙類型孔隙幾何形態(tài)、孔隙類型（粒間孔隙、微孔粒間孔隙、微孔隙隙） 喉道類型喉道類型（縮徑喉道、點狀喉道、片縮徑喉道、點狀喉道、片狀喉道狀喉道）、孔喉直徑；、孔喉直徑；骨架顆粒骨架顆?？紫犊紫犊缀砜缀砜酌骖w粒孔面顆粒保護油氣層技術保護油氣層技術3.2

18、 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用n2) 掃描電鏡掃描電鏡技術的應用技術的應用q觀測孔隙中膠結物觀測孔隙中膠結物n膠結物類型膠結物類型（粘土、碳酸鹽、硫酸鹽、硫化物粘土、碳酸鹽、硫酸鹽、硫化物膠結膠結）、產(chǎn)狀、產(chǎn)狀（充填式、襯墊式充填式、襯墊式）；充填式膠充填式膠結物產(chǎn)狀結物產(chǎn)狀襯墊式膠襯墊式膠結物產(chǎn)狀結物產(chǎn)狀孔喉孔喉充填充填物物骨架顆粒骨架顆粒保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用q2) 掃描電鏡掃描電鏡技術的應用技術的應用n樣品要求樣品要求q尺寸大小適中尺寸大小適中( (標準巖心標準巖心) f33) 30

19、25 3015 2510 152000500 2000100 50010 1001 10保護油氣層技術保護油氣層技術3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用n4) 壓汞實驗應用壓汞實驗應用q寶北區(qū)塊儲層分類寶北區(qū)塊儲層分類 類型類型中孔中孔中滲中滲中孔中孔低滲低滲低孔低孔中滲中滲低孔低孔低滲低滲低孔低孔特低特低滲滲特低孔特低孔特低滲特低滲孔隙度孔隙度(%)15 2015 2010 1510 1510 1510滲透率滲透率10-3m2100 50010 100100 50010 1001 101 10頻率頻率（%）6.912.141.4429.7744.84.9保護油氣層技術保護油氣層技

20、術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用q4) 壓汞實驗應用壓汞實驗應用n油氣層損害機理分析油氣層損害機理分析 儲層喉道特性對儲層損害的影響儲層喉道特性對儲層損害的影響 相同間層比的伊利石相同間層比的伊利石/ /蒙皂石間層礦物，對細蒙皂石間層礦物，對細孔喉型油層的水敏損害比中、粗孔喉型油氣層嚴孔喉型油層的水敏損害比中、粗孔喉型油氣層嚴重。重。 孔隙大小及分布對儲層損害的影響孔隙大小及分布對儲層損害的影響 微粒的粒度分布、微粒在孔隙中的空間分布微粒的粒度分布、微粒在孔隙中的空間分布及與孔喉大小的匹配關系是分析油氣層損害的關及與孔喉大小的匹配關系是

21、分析油氣層損害的關鍵。鍵。保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用q4) 壓汞實驗應用壓汞實驗應用n屏蔽暫堵鉆井完井液設計屏蔽暫堵鉆井完井液設計 屏蔽暫堵鉆井完井液技術中架橋粒子的選擇，屏蔽暫堵鉆井完井液技術中架橋粒子的選擇，就是依據(jù)壓汞曲線所獲得的孔喉分布及其對滲透就是依據(jù)壓汞曲線所獲得的孔喉分布及其對滲透率的貢獻值而確定的。率的貢獻值而確定的。 通過對一個油組或油氣層不同特性級別巖樣的毛通過對一個油組或油氣層不同特性級別巖樣的毛管壓力曲線測定，考慮到主要儲層的儲層特征和最大管壓力曲線測定，考慮到主要儲層的儲層特征和

22、最大孔喉半徑，依據(jù)孔喉半徑，依據(jù)1/31/3架橋原理設計屏蔽暫堵架橋粒子之架橋原理設計屏蔽暫堵架橋粒子之中值直徑。中值直徑。保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.2 巖心分析技術及其應用巖心分析技術及其應用q4) 壓汞實驗應用壓汞實驗應用n入井流體懸浮固相控制入井流體懸浮固相控制 射孔液、壓井液、洗井液、修井液、注入水射孔液、壓井液、洗井液、修井液、注入水等都涉及固相顆粒的含量和粒徑大小控制問題，等都涉及固相顆粒的含量和粒徑大小控制問題，而控制標準則視油氣層儲層特性而定。研究表明，而控制標準則視油氣層儲層特性而定。研究表明，當顆粒直徑大于平均孔喉直徑的當顆粒直

23、徑大于平均孔喉直徑的1/31/3時，形成外泥時，形成外泥餅，餅，1/31/31/101/10時會侵入孔喉形成內(nèi)泥餅，小于時會侵入孔喉形成內(nèi)泥餅，小于1/101/10時顆粒能自由移動。時顆粒能自由移動。 保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.3 巖心分析技術新發(fā)展巖心分析技術新發(fā)展q1) 傅里葉變換紅外光譜分析傅里葉變換紅外光譜分析n測定礦物基團、功能團測定礦物基團、功能團識別和量化常見識別和量化常見礦物。礦物。q2) CT掃描技術掃描技術（X-Ray Computerized Tomography 計算機處理層析計算機處理層析X X射線成象技術射線成象技術）n

24、顆粒密度；顆粒密度；n裂隙和孔隙分布；裂隙和孔隙分布；n固相侵入深度和孔隙空間固相侵入深度和孔隙空間保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.3 巖心分析技術新發(fā)展巖心分析技術新發(fā)展q2) CT掃描技術掃描技術（X-Ray Computerized Tomography 計算機處理層析計算機處理層析X X射線成象技術射線成象技術）保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.3 巖心分析技術新發(fā)展巖心分析技術新發(fā)展大型工業(yè)大型工業(yè)CT機機保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.3 巖心分析技術新發(fā)展巖心分析

25、技術新發(fā)展大型工業(yè)大型工業(yè)CT機機保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.3 巖心分析技術新發(fā)展巖心分析技術新發(fā)展工業(yè)工業(yè)CT應用例應用例保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.3 巖心分析技術新發(fā)展巖心分析技術新發(fā)展q3)電子探針電子探針保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.3 巖心分析技術新發(fā)展巖心分析技術新發(fā)展q3)電子探針電子探針n電子探針儀是電子探針儀是X X射線光譜學與電子光學技術相射線光譜學與電子光學技術相結合而產(chǎn)生的。結合而產(chǎn)生的。 n電子探針分析：電子探針分析：以聚焦的高速電子來激發(fā)出以聚焦的高速電子來激發(fā)出試樣表面組成元素的特征試樣表面組成元素的特征X X射線，對微區(qū)成分射線，對微區(qū)成分進行定性或定量分析的一種材料物理試驗，又進行定性或定量分析的一種材料物理試驗，又稱電子探針稱電子探針X X射線顯微分析。射線顯微分析。保護油氣層技術保護油氣層技術第三章第三章 巖心分析技術巖心分析技術n3.3 巖心分析技術新發(fā)展巖心分析技術新發(fā)展q3)電子探針電子探針n測量原理：測量原理：以聚焦的高速電子來激發(fā)出試樣以聚焦的高速電子來激發(fā)出試樣表面組成元素的特征表面組成元素的特征X X射線，對微區(qū)成分進行射線，對微區(qū)成分進行定性或定量分