康毅力-巖心分析技術

1、油氣層損害評價技術（一）油氣層損害評價技術（一）巖心分析巖心分析康毅力康毅力西南石油學院西南石油學院/石油工程學院石油工程學院油油 井井 完完 井井 技技 術術 中中 心心2001年10月10日巖心分析技術 巖心分析是認識油氣層地質特征的必要手段，巖心分析是認識油氣層地質特征的必要手段，油氣層的敏感性評價、損害機理的研究、油氣層損油氣層的敏感性評價、損害機理的研究、油氣層損害的綜合診斷、保護油氣層技術方案的設計都必須害的綜合診斷、保護油氣層技術方案的設計都必須建立在巖心分析的基礎之上。所以，巖心分析是保建立在巖心分析的基礎之上。所以，巖心分析是保護油氣層技術系列中不可缺少的重要組成部分，也護油

2、氣層技術系列中不可缺少的重要組成部分，也是保護油氣層技術這一系統(tǒng)工程的起始點是保護油氣層技術這一系統(tǒng)工程的起始點1 概概 述述1.1 巖心分析的目的巖心分析的目的l評價油氣層巖石物理性質評價油氣層巖石物理性質l揭示巖石中敏感性礦物類型、產狀、含量揭示巖石中敏感性礦物類型、產狀、含量和分布特點和分布特點l確定潛在損害類型、程度和原因確定潛在損害類型、程度和原因l為保護方案設計提供依據(jù)和建議為保護方案設計提供依據(jù)和建議1.2 油氣藏工程地質描述油氣藏工程地質描述l保護油氣層技術的基礎保護油氣層技術的基礎l巖心分析是工程地質描述的重要手段巖心分析是工程地質描述的重要手段l工程地質描述的目的：工程地質

3、描述的目的： 準確認識油氣層的初始狀態(tài)準確認識油氣層的初始狀態(tài) 打開油氣層后對環(huán)境變化后的響應打開油氣層后對環(huán)境變化后的響應1.3 油氣藏工程地質描述內容油氣藏工程地質描述內容（1）礦物性質：敏感性礦物類型、產狀和含量）礦物性質：敏感性礦物類型、產狀和含量（2）滲流多孔介質性質：孔滲性、孔隙和喉道）滲流多孔介質性質：孔滲性、孔隙和喉道（3）巖石表面性質：比面、潤濕性、吸入特性）巖石表面性質：比面、潤濕性、吸入特性（4）地層流體性質：油氣水組成、高壓物性、析）地層流體性質：油氣水組成、高壓物性、析蠟點、凝固點、原油酸值等蠟點、凝固點、原油酸值等（5）油氣藏環(huán)境：內部環(huán)境和外部環(huán)境）油氣藏環(huán)境：內

4、部環(huán)境和外部環(huán)境（6）礦物）礦物滲流介質滲流介質流體對環(huán)境變化的敏感性流體對環(huán)境變化的敏感性及可能的損害趨勢和后果及可能的損害趨勢和后果巖 心巖 石 物 理 性 質 、 k測 定鑄 體 薄 片掃 描 電 鏡壓 汞 技 術圖 象 分 析接 觸 角 法巖 石 物 理 性 質鑄 體 薄 片X射 線 衍射 掃 描 電鏡 電 子 探針 紅 光 譜孔 隙 度 滲透 率 孔 隙結 構 巖 石表 面 性 質巖石的穩(wěn)定性與 強 度地 層 微 粒 和 礦物 的 穩(wěn) 定 性地 層 流 體化 學 分 析光 譜 分 析色 譜 分 析高 壓 物 性結 垢 趨 勢及 類 型內 部 環(huán) 境壓 力溫 度原 地 應 力天 然 驅

5、 動 能 量外 部 環(huán) 境流 速工 作 液 性 質外 來 固 相 侵 入壓 差潛 在 油 氣 層 損 害 和 敏 感 性保 護 油 氣 層 技 術 措 施 建 議與敏感性及損害評價的關系與敏感性及損害評價的關系l室內敏感性評價和工作液篩選使用的巖心數(shù)量有限，室內敏感性評價和工作液篩選使用的巖心數(shù)量有限，不可能全部考慮油氣層物性及敏感性礦物所表現(xiàn)出不可能全部考慮油氣層物性及敏感性礦物所表現(xiàn)出來的各種復雜情況，巖心分析則能夠確定某一塊實來的各種復雜情況，巖心分析則能夠確定某一塊實驗巖樣在整個油氣層中的代表性，進而可通過為數(shù)驗巖樣在整個油氣層中的代表性，進而可通過為數(shù)不多的實驗結果，建立油氣層敏感性

6、的整體輪廓，不多的實驗結果，建立油氣層敏感性的整體輪廓，指導保護油氣層工作液的研制和優(yōu)選指導保護油氣層工作液的研制和優(yōu)選1.4 巖心分析的內容巖心分析的內容l巖心分析是指利用各種儀器設備來觀測和分析巖巖心分析是指利用各種儀器設備來觀測和分析巖心一切特性的系列技術心一切特性的系列技術l巖心是地下巖石（層）的一部分，所以巖心分析巖心是地下巖石（層）的一部分，所以巖心分析是獲取地下巖石信息的十分重要的手段是獲取地下巖石信息的十分重要的手段l應用中要根據(jù)具體的油氣層特點進行選擇分析，應用中要根據(jù)具體的油氣層特點進行選擇分析，做到既能抓住主要矛盾，解決實際問題，又要經做到既能抓住主要矛盾，解決實際問題，

7、又要經濟實用，注意發(fā)揮不同技術的優(yōu)點，配套實施濟實用，注意發(fā)揮不同技術的優(yōu)點，配套實施常規(guī)巖心分析的內容常規(guī)巖心分析的內容l巖石物理性質巖石物理性質 常規(guī)物性：孔隙度、滲透率、比表面、相對滲常規(guī)物性：孔隙度、滲透率、比表面、相對滲透率、潤濕性透率、潤濕性 孔隙結構：孔隙和喉道的類型、大小、形態(tài)、孔隙結構：孔隙和喉道的類型、大小、形態(tài)、分布、連通性；孔喉大小及分布分布、連通性；孔喉大小及分布l巖石結構與礦物巖石結構與礦物 骨架顆粒：石英、長石、巖屑、云母骨架顆粒：石英、長石、巖屑、云母 填隙物：粘土礦物、非粘土礦物填隙物：粘土礦物、非粘土礦物 巖石結構：層理、接觸關系、粒度大小及分布巖石結構：層

8、理、接觸關系、粒度大小及分布巖心分析揭示的內容及所用的方法內 容方 法常規(guī)條件總孔隙度、連通孔隙度氣測法、煤礦油飽和法孔隙度儀孔隙度模擬圍壓總孔隙度CMS-300 全自動巖心分析儀滲透率空氣滲透率、煤油滲透率、地層水滲透率；水平滲透率、垂直滲透率、徑向滲透率、全直徑巖心滲透率；模擬圍壓滲透率滲透率儀CMS-300 全自動巖心分析儀比表面壓汞或等溫吸附法相滲透率氣-水、油-氣、氣-油-水穩(wěn)態(tài)法、不穩(wěn)態(tài)法常規(guī)物性潤濕性油濕、水濕、中間潤濕接觸角測量、阿莫特（自吸人）法、離心機法毛管壓力曲線測定孔隙-喉道類型、大小、形態(tài)、連通性、分布鑄體薄片、圖象分析、SEM、X 射線、CT 掃描、NMR巖石物理性

9、質孔隙結構孔喉大小、分布壓汞法、離心機法毛管壓力曲線測定粒度大小、分布篩析法、薄片粒度圖象分析骨架顆粒石英、長石巖屑、云母接觸關系、成分、含量、成巖變化鑄體薄片、陰極發(fā)光、XRD 全巖分析、紅外光譜產狀鑄體薄片、SEM粘土礦物類型、成分、含量鑄體薄片、XRD、紅外光譜、沉降分離法、電子探針或能譜產狀巖石薄片、SEM巖石結構與礦物填隙物非粘土礦物類型、成分、含量薄片染色、XRD 全巖分析、紅外光譜、碳酸鹽含量測定1.5 取樣要求取樣要求l鉆屑、井壁取心、巖心，推薦使用成形巖心鉆屑、井壁取心、巖心，推薦使用成形巖心l了解巖石了解巖石“巖性、物性、含油氣性、電性巖性、物性、含油氣性、電性”基礎上，基

10、礎上，有重點地進行選擇分析有重點地進行選擇分析l鑄體薄片：鑄體薄片：15塊塊/米，包括巖石的各種極端情況米，包括巖石的各種極端情況lXRD、SEM樣品密度大致為前者樣品密度大致為前者1/21/3l壓汞毛管壓力曲線，壓汞毛管壓力曲線，35樣樣/油組或滲透率級別油組或滲透率級別l油氣層加密，水層和夾層控制性分析油氣層加密，水層和夾層控制性分析l推薦在一段巖心上進行配套分析推薦在一段巖心上進行配套分析推薦的取樣方式推薦的取樣方式l最好在同一段巖心上取足配套分析的柱塞最好在同一段巖心上取足配套分析的柱塞l鑄體薄片、掃描電鏡、壓汞分樣需在同一柱塞上進行，這有鑄體薄片、掃描電鏡、壓汞分樣需在同一柱塞上進行

11、，這有利于建立孔隙分布與孔喉分布參數(shù)間的關系，以及孔隙結構利于建立孔隙分布與孔喉分布參數(shù)間的關系，以及孔隙結構與巖性、物性、粘土礦物之間的聯(lián)系與巖性、物性、粘土礦物之間的聯(lián)系lXRD分析可以用碎樣，但應清除被泥漿污染的部分，否則會分析可以用碎樣，但應清除被泥漿污染的部分，否則會干擾實驗結果。電子探針分析可用其它柱塞端部干擾實驗結果。電子探針分析可用其它柱塞端部l在所有分析項目完成后，就能指出潛在的損害類型及原因，在所有分析項目完成后，就能指出潛在的損害類型及原因，預測不同滲透率級別（儲層類型）的油氣層的敏感程度，正預測不同滲透率級別（儲層類型）的油氣層的敏感程度，正確解釋敏感性評價實驗結果確解

12、釋敏感性評價實驗結果2 X射線衍射分析（射線衍射分析（XRD）lX射線衍射原理射線衍射原理lX射線衍射儀射線衍射儀l實驗樣品制備實驗樣品制備l在保護油氣層研究中的應用在保護油氣層研究中的應用分析原理分析原理lX射線是波長很短的電磁波，波長射線是波長很短的電磁波，波長2.5-0.1x10-1 nm,射線通過晶體時發(fā)生干涉現(xiàn)象射線通過晶體時發(fā)生干涉現(xiàn)象lBragg公式公式: n =2dsin d面網間距；面網間距； n整數(shù)整數(shù) 射線波長射線波長 射線與樣品夾角射線與樣品夾角2.1 X射線衍射原理射線衍射原理l全巖礦物組分和粘土礦物可用全巖礦物組分和粘土礦物可用X射線衍射射線衍射（XRD）迅速而準確

13、地測定迅速而準確地測定lXRD分析借助于分析借助于X射線衍射儀來實現(xiàn)，它主要射線衍射儀來實現(xiàn)，它主要由光源、測角儀、由光源、測角儀、X射線檢測和記錄儀構成射線檢測和記錄儀構成2.3 實驗樣品制備實驗樣品制備l由于粘土礦物的含量較低，砂巖中一般由于粘土礦物的含量較低，砂巖中一般3% 15%。這時，。這時，X射線衍射全巖分析不能準確地射線衍射全巖分析不能準確地反映粘土的組成與相對含量，需要把粘土礦物反映粘土的組成與相對含量，需要把粘土礦物與其它組分分離，分別加以分析與其它組分分離，分別加以分析l將巖樣抽提干凈，然后碎樣，用蒸餾水浸泡，將巖樣抽提干凈，然后碎樣，用蒸餾水浸泡，最好濕式研磨，并用超聲波

14、振蕩加速粘土從顆最好濕式研磨，并用超聲波振蕩加速粘土從顆粒上脫落，提取粒徑小于粒上脫落，提取粒徑小于2m（泥、頁巖）或泥、頁巖）或小于小于5m（砂巖）的部分，沉降分離、烘干、砂巖）的部分，沉降分離、烘干、計算其占巖樣的重量百分比計算其占巖樣的重量百分比X射線衍射分析制片射線衍射分析制片l粘土礦物的粘土礦物的XRD分析使用定向片，包括自然干燥的分析使用定向片，包括自然干燥的定向片（定向片（N片）、經乙二醇飽和的定向片（再加熱至片）、經乙二醇飽和的定向片（再加熱至550），或鹽酸處理之后的自然干燥定向片），或鹽酸處理之后的自然干燥定向片l粒徑大于粒徑大于2m或或5m的部分則研磨至粒徑的部分則研磨至

15、粒徑40m的粉的粉末，用壓片法制片，上機分析末，用壓片法制片，上機分析l還可以直接進行薄片的還可以直接進行薄片的XRD分析，它對于鑒定疑難分析，它對于鑒定疑難礦物十分方便，并可與薄片中礦物的光性特征對照，礦物十分方便，并可與薄片中礦物的光性特征對照，進行綜合分析進行綜合分析2.4 XRD分析技術的應用分析技術的應用l地層微粒分析，粒徑地層微粒分析，粒徑5微米組分微米組分l粘土礦物分析，粒徑粘土礦物分析，粒徑5微米組分微米組分 類型鑒定和含量計算類型鑒定和含量計算 間層礦物鑒定和間層比計算間層礦物鑒定和間層比計算l無機垢分析無機垢分析地層微粒分析地層微粒分析l地層微粒指粒徑小于地層微粒指粒徑小于

16、37m（或或44m）即能通即能通過美國過美國400目（或目（或325目）篩的細粒物質，它是目）篩的細粒物質，它是砂巖中重要的損害因素，砂巖中與礦物有關的砂巖中重要的損害因素，砂巖中與礦物有關的地層損害都與其有密切的聯(lián)系地層損害都與其有密切的聯(lián)系l地層微粒的分析為礦物微粒穩(wěn)定劑的篩選、解地層微粒的分析為礦物微粒穩(wěn)定劑的篩選、解堵措施的優(yōu)化提供依據(jù)。除粘土礦物外，常見堵措施的優(yōu)化提供依據(jù)。除粘土礦物外，常見的其它地層微粒有長石、石英、云母、菱鐵礦、的其它地層微粒有長石、石英、云母、菱鐵礦、方解石、白云石、石膏等方解石、白云石、石膏等全巖分析全巖分析M對粒徑大于對粒徑大于5m的非粘土礦物部分進行的非

17、粘土礦物部分進行XRD分析，分析，可以知道諸如云母、碳酸鹽礦物、黃鐵礦、長石可以知道諸如云母、碳酸鹽礦物、黃鐵礦、長石的相對含量，對酸敏（的相對含量，對酸敏（HF，HCl）性研究和酸化性研究和酸化設計有幫助設計有幫助M長石含量高的砂巖，當酸液濃度和處理規(guī)模過大長石含量高的砂巖，當酸液濃度和處理規(guī)模過大時，會削弱巖石結構的完整性，并且存在著酸化時，會削弱巖石結構的完整性，并且存在著酸化后的二次沉淀問題，可能導致土酸酸化失敗后的二次沉淀問題，可能導致土酸酸化失敗粘土礦物分析粘土礦物分析粘土礦物類型鑒定和含量計算粘土礦物類型鑒定和含量計算利用粘土礦物特征峰的利用粘土礦物特征峰的 d00l值鑒定粘土礦

18、物類型值鑒定粘土礦物類型根據(jù)出現(xiàn)的礦物對應衍射峰的強度（峰面各或峰根據(jù)出現(xiàn)的礦物對應衍射峰的強度（峰面各或峰高度），依據(jù)行業(yè)標準高度），依據(jù)行業(yè)標準SYS5163-87“用用X射線衍射射線衍射儀測定沉積巖粘土礦物的定量分析方法儀測定沉積巖粘土礦物的定量分析方法”求出粘求出粘土礦物相對含量土礦物相對含量各族主要粘 土礦物的d001（10-1nm）X射 線衍射特 征礦 物d001d002d003d004d005蒙皂石1215452.43綠泥石14.27.14.73.532.8蛭石14.27.14.73.532.8伊利石10.05.03.332.5高嶺石7.153.582.37主要間層粘土礦物類型云

19、 母綠泥石非膨脹組分有序度二八面體三八面體二八面體三八面體高嶺石近程有序鈉板石累托石云母/蒙皂石云母/蛭石水黑云母云母/蛭石蘇托石（羥硅鋁石）（Di-Ch）/S柯綠泥石（Tri-Ch）/Ve（Tri-Ch）/S長程有序伊利石/蒙皂石云母/蛭石？無 序伊利石/蒙皂石云母/蛭石云母/蒙皂石綠泥石/蒙皂石綠泥石/蛭石綠泥石/蒙皂石綠泥石/蛭石高嶺石/蒙皂石注：Di-二八面體；Tri-三八面體；Ch-綠泥石； S-蒙皂石； Ve-蛭石； Bi-黑云母無機垢分析無機垢分析e油氣井見水后，可能會有無機鹽類沉積在射孔孔油氣井見水后，可能會有無機鹽類沉積在射孔孔眼和油管中，利用眼和油管中，利用XRD分析技術就

20、可以識別礦物分析技術就可以識別礦物的類型，為預防和解除垢沉積提供依據(jù)的類型，為預防和解除垢沉積提供依據(jù)e如大慶油田聚合物驅采油中，生產井油管中無機如大慶油田聚合物驅采油中，生產井油管中無機垢沉積，經垢沉積，經XRD鑒定存在鑒定存在BaSO4eXRD分析還用于注入和產出流體中的固相分析，分析還用于注入和產出流體中的固相分析，明確礦物成分和相對含量，對于研究解堵措施很明確礦物成分和相對含量，對于研究解堵措施很有幫助有幫助3 掃描電鏡分析技術掃描電鏡分析技術l油氣儲層研究中的應用油氣儲層研究中的應用掃描電鏡（掃描電鏡（SEM）分析能提供孔隙內分析能提供孔隙內充填物的礦物類型、產狀的直觀資料，充填物的

21、礦物類型、產狀的直觀資料，同時也是研究孔隙結構的重要手段同時也是研究孔隙結構的重要手段3.1 掃描電鏡原理和儀器掃描電鏡原理和儀器l利用類似電視攝影顯象的方式，用細聚焦電子利用類似電視攝影顯象的方式，用細聚焦電子束在樣品表面上逐點進行掃描，激發(fā)產生能夠束在樣品表面上逐點進行掃描，激發(fā)產生能夠反映樣品表面特征的信息來調制成象反映樣品表面特征的信息來調制成象l有些掃描電鏡配有有些掃描電鏡配有X射線能譜分析儀，因此能射線能譜分析儀，因此能進行微區(qū)元素分析進行微區(qū)元素分析3.2 樣品制備樣品制備g掃描電鏡分析具有制樣簡單、分析快速的特點掃描電鏡分析具有制樣簡單、分析快速的特點g分析前要將巖樣抽提清洗干

22、凈，然后加工出新鮮分析前要將巖樣抽提清洗干凈，然后加工出新鮮面作為觀察面，用導電膠固定在樣品于樁上，自然面作為觀察面，用導電膠固定在樣品于樁上，自然晾干，最后在真空鍍膜機上鍍金（或碳），樣品直晾干，最后在真空鍍膜機上鍍金（或碳），樣品直徑一般不超過徑一般不超過1cmg樣品制備方面新進展樣品制備方面新進展:臨界點干燥法可以詳細地觀臨界點干燥法可以詳細地觀察原狀粘土礦物的顯微結構，背散射電子圖象的使察原狀粘土礦物的顯微結構，背散射電子圖象的使用能夠在同一視域中直接識別不同化學成分的各種用能夠在同一視域中直接識別不同化學成分的各種礦物礦物3.3 掃描電鏡分析應用掃描電鏡分析應用油氣層中地層微粒的觀察

23、油氣層中地層微粒的觀察粘土礦物的觀測粘土礦物的觀測油氣層孔喉的觀測油氣層孔喉的觀測含鐵礦物的檢測含鐵礦物的檢測油氣層損害的監(jiān)測油氣層損害的監(jiān)測油氣層中地層微粒的觀察油氣層中地層微粒的觀察l掃描電鏡分析能給出孔隙系統(tǒng)中微粒的類型、大掃描電鏡分析能給出孔隙系統(tǒng)中微粒的類型、大小、含量、共生關系的資料小、含量、共生關系的資料l越靠近孔、喉中央的微粒，在外來流體和地層流越靠近孔、喉中央的微粒，在外來流體和地層流體作用下越容易失穩(wěn)體作用下越容易失穩(wěn)l測定微粒的大小分布及在孔喉中的位置，能有效測定微粒的大小分布及在孔喉中的位置，能有效地估計臨界流速和速敏程度，便于有針對性地采地估計臨界流速和速敏程度，便于

24、有針對性地采取措施防止或解除因分散、運移造成的損害取措施防止或解除因分散、運移造成的損害粘土礦物的觀測粘土礦物的觀測l粘土礦物有其特殊的形態(tài)借此可確定粘土礦物的類粘土礦物有其特殊的形態(tài)借此可確定粘土礦物的類型、產狀和含量型、產狀和含量l孔喉橋接狀、分散質點狀粘土礦物易與流體作用孔喉橋接狀、分散質點狀粘土礦物易與流體作用l對于間層礦物，通過形態(tài)可以大致估計間層比范圍對于間層礦物，通過形態(tài)可以大致估計間層比范圍主要粘土礦物及其在掃描電鏡下的特征構造類型族礦物化學式d001101nm單體形態(tài)集合體形態(tài)高嶺石高嶺石地開石Al4(Si4O10)(OH)87.17.2,3.58假六方板狀鱗片狀板條狀書頁狀

25、蠕蟲狀手風琴狀塔晶1：1埃洛石埃洛石Al4(Si4O10)(OH)810.05針管狀細微棒狀巢狀蒙皂石蒙脫石皂石Rx(AlMg)2(Si4O10)(OH)24H2ONa12.99Ca15.50彎片狀皺皮鱗片狀蜂窩狀絮團狀2：1水云母伊利石海綠石蛭石KAl(AlSi3)O10)(OH)2mH2O10鱗片狀碎片狀毛發(fā)狀蜂窩狀絲縷狀2：1：1綠泥石各種綠泥石FeMgAl 的層狀硅酸鹽，同形置換普遍14 , 7.14,4.72, 3.55薄片狀鱗片狀針葉片狀玫瑰花狀絨球狀疊片狀2：1層鏈狀海泡石山軟木Mg2Al2 (Si8O20)(OH)2(OH2)4m(H2O)410.40,3.14 , 2.59棕

26、絲狀絲狀纖維狀油氣層孔喉的觀測油氣層孔喉的觀測掃描電鏡立體感強，更適于觀察孔喉的形態(tài)、掃描電鏡立體感強，更適于觀察孔喉的形態(tài)、大小及與孔隙的連通關系大小及與孔隙的連通關系對孔喉表面的粗糙度、彎曲度、孔喉尺寸的觀對孔喉表面的粗糙度、彎曲度、孔喉尺寸的觀測能揭示微粒捕集、攔截的位置及難易程度，測能揭示微粒捕集、攔截的位置及難易程度，對研究微粒運移和外來固相侵入很有意義對研究微粒運移和外來固相侵入很有意義含鐵礦物的檢測含鐵礦物的檢測當掃描電鏡配有當掃描電鏡配有X射線能譜儀時，能對礦物提供射線能譜儀時，能對礦物提供半定量的元素分析半定量的元素分析常用于檢測鐵元素，如碳酸鹽礦物、不同產狀常用于檢測鐵元素

27、，如碳酸鹽礦物、不同產狀綠泥石的含鐵量，因為在鹽酸酸化時少量的鐵綠泥石的含鐵量，因為在鹽酸酸化時少量的鐵很容易形成二次沉淀，造成油氣層的損害很容易形成二次沉淀，造成油氣層的損害油氣層損害的監(jiān)測油氣層損害的監(jiān)測X 利用背散射電子圖象，巖心可以不必鍍金和利用背散射電子圖象，巖心可以不必鍍金和鍍碳就能測定，在敏感性鍍碳就能測定，在敏感性(或工作液損害或工作液損害)評評價實驗前后都可以進行直觀分析價實驗前后都可以進行直觀分析X 對于無機和有機垢的晶體形態(tài)、排布關系的對于無機和有機垢的晶體形態(tài)、排布關系的觀察，還可以為抑垢除垢、篩選處理劑、優(yōu)觀察，還可以為抑垢除垢、篩選處理劑、優(yōu)化工藝措施提供依據(jù)化工藝

28、措施提供依據(jù)4 4 薄片分析技術薄片分析技術 薄片技術是保護油氣層的巖相學分析三大薄片技術是保護油氣層的巖相學分析三大常規(guī)技術之一，也是最基礎的一項分析。應用常規(guī)技術之一，也是最基礎的一項分析。應用光學顯微鏡觀察薄片，由鑄體薄片獲得的資料光學顯微鏡觀察薄片，由鑄體薄片獲得的資料比較可靠比較可靠4.1 樣品制備樣品制備y制作鑄體薄片的樣品最好是成形巖心，不推薦使制作鑄體薄片的樣品最好是成形巖心，不推薦使用鉆屑。用鉆屑。y薄片厚度為薄片厚度為0.03mm，面積不小于面積不小于 15mm15mmy未取心的情況除外，建議少用或不用鉆屑薄片，未取心的情況除外，建議少用或不用鉆屑薄片，因為巖石總是趨于沿弱

29、連接處破裂，膠結致密的因為巖石總是趨于沿弱連接處破裂，膠結致密的巖塊則能保持較大的尺寸，這樣會對孔隙發(fā)育及巖塊則能保持較大的尺寸，這樣會對孔隙發(fā)育及膠結狀況得出錯誤的認識膠結狀況得出錯誤的認識4.3 薄片分析技術應用薄片分析技術應用l巖石的結構與構造巖石的結構與構造l骨架顆粒的成分及成巖作用骨架顆粒的成分及成巖作用l孔隙特征孔隙特征l不同產狀粘土礦物含量的估計不同產狀粘土礦物含量的估計l熒光薄片應用熒光薄片應用巖石的結構與構造巖石的結構與構造x薄片粒度分析給出的粒度分布參數(shù)可供設計防薄片粒度分析給出的粒度分布參數(shù)可供設計防砂方案時參考，當然應以篩析法和激光粒度分砂方案時參考，當然應以篩析法和激

30、光粒度分析獲得的數(shù)據(jù)為主要依據(jù)析獲得的數(shù)據(jù)為主要依據(jù)x研究顆粒間接觸關系、膠結類型及膠結物的結研究顆粒間接觸關系、膠結類型及膠結物的結構可以估計巖石的強度，預測出砂趨勢構可以估計巖石的強度，預測出砂趨勢x對砂巖中泥質紋層、生物攪動對原生層理的破對砂巖中泥質紋層、生物攪動對原生層理的破壞也可觀察，當用土酸酸化時，這些粘土的溶壞也可觀察，當用土酸酸化時，這些粘土的溶解會使巖石結構穩(wěn)定性降低，誘發(fā)出砂解會使巖石結構穩(wěn)定性降低，誘發(fā)出砂骨架顆粒的成分及成巖作用骨架顆粒的成分及成巖作用l沉積作用、壓實作用、膠結作用和溶解作用強沉積作用、壓實作用、膠結作用和溶解作用強烈地影響著油氣層的儲集性及敏感性烈地影

31、響著油氣層的儲集性及敏感性l了解成巖變化及自生礦物的晶出順序對測井解了解成巖變化及自生礦物的晶出順序對測井解釋、敏感性預測、鉆井完井液設計、增產措施釋、敏感性預測、鉆井完井液設計、增產措施選擇、注水水質控制十分有利選擇、注水水質控制十分有利孔隙特征孔隙特征l薄片分析獲得孔隙成因、大小、形態(tài)、分布資料，用薄片分析獲得孔隙成因、大小、形態(tài)、分布資料，用于計算面孔率及微孔隙率于計算面孔率及微孔隙率l研究地層微粒及敏感性礦物在孔隙和喉道中的位置及研究地層微粒及敏感性礦物在孔隙和喉道中的位置及與孔喉的尺寸匹配關系，可以判斷油氣層損害原因，與孔喉的尺寸匹配關系，可以判斷油氣層損害原因，并用于綜合分析潛在的

32、油氣層損害，提出防治措施并用于綜合分析潛在的油氣層損害，提出防治措施l低滲低滲致密油氣層使用高分子有機陽離子聚合物粘土致密油氣層使用高分子有機陽離子聚合物粘土穩(wěn)定劑時，雖可有效地穩(wěn)定粘土，但由于孔喉細小，穩(wěn)定劑時，雖可有效地穩(wěn)定粘土，但由于孔喉細小，處理劑分子尺寸較大，它同時又損害油氣層處理劑分子尺寸較大，它同時又損害油氣層不同產狀粘土礦物含量的估計不同產狀粘土礦物含量的估計lXRD和紅外光譜均不能給出粘土礦物的產狀及成因，和紅外光譜均不能給出粘土礦物的產狀及成因，薄片分析則可說明同一種類型粘土礦物的幾種產狀薄片分析則可說明同一種類型粘土礦物的幾種產狀（成因）的相對比例（成因）的相對比例l只有

33、位于孔隙流動系統(tǒng)中的粘土礦物才對外來工作只有位于孔隙流動系統(tǒng)中的粘土礦物才對外來工作液性質最敏感液性質最敏感l(wèi)薄片分析還用于粘土總量的校正，如泥質巖屑的存薄片分析還用于粘土總量的校正，如泥質巖屑的存在可能引起粘土總量的升高，研究中應注意區(qū)分在可能引起粘土總量的升高，研究中應注意區(qū)分l沉降法分離出的粘土受粒徑限制，難于反映出較大沉降法分離出的粘土受粒徑限制，難于反映出較大粒徑變化范圍（粒徑變化范圍（520m）時粘土的真實組成時粘土的真實組成熒光薄片應用熒光薄片應用熒光薄片提供油存在的有效儲集和滲流空間的熒光薄片提供油存在的有效儲集和滲流空間的性質，如孔隙、大小、連通性及裂縫隙發(fā)育程性質，如孔隙、

34、大小、連通性及裂縫隙發(fā)育程度，為更好地了解油氣層損害創(chuàng)造了條件度，為更好地了解油氣層損害創(chuàng)造了條件5 壓汞毛管壓力曲線分析壓汞毛管壓力曲線分析 由毛管壓力曲線可以獲得描述孔喉分布及由毛管壓力曲線可以獲得描述孔喉分布及大小的系列特征參數(shù)，確定各孔喉區(qū)間對滲透大小的系列特征參數(shù)，確定各孔喉區(qū)間對滲透率的貢獻率的貢獻5.1 基本原理基本原理l壓汞法由于其儀器裝置固定、測定快速準確，并且壓汞法由于其儀器裝置固定、測定快速準確，并且壓力可以較高，便于更微小的孔隙測量壓力可以較高，便于更微小的孔隙測量,它是目前它是目前國內外測定巖石毛細管壓力曲線的主要手段國內外測定巖石毛細管壓力曲線的主要手段l原理是汞對

35、大多數(shù)造巖礦物為非潤濕，對汞施加壓原理是汞對大多數(shù)造巖礦物為非潤濕，對汞施加壓力后，當汞的壓力和孔喉的毛管壓力相等時，汞就力后，當汞的壓力和孔喉的毛管壓力相等時，汞就能克服阻力進入孔隙，計量進汞量和壓力，根據(jù)進能克服阻力進入孔隙，計量進汞量和壓力，根據(jù)進入汞的孔隙體積百分數(shù)和對應壓力就得到毛細管壓入汞的孔隙體積百分數(shù)和對應壓力就得到毛細管壓力曲線力曲線基本原理基本原理ccprrp/0735735. 0或式中式中 pc毛管壓力，毛管壓力，Mpar毛管半徑，毛管半徑，m壓力和孔喉半徑的關系壓力和孔喉半徑的關系:5.3 毛管壓力曲線應用毛管壓力曲線應用l儲集巖的分類評價儲集巖的分類評價l油氣層損害機

36、理分析油氣層損害機理分析l鉆井完井液設計鉆井完井液設計l入井流體懸浮固相控制入井流體懸浮固相控制l評價和篩選工作液評價和篩選工作液儲集巖的分類評價儲集巖的分類評價l儲集巖分類是評價油氣層損害的前提，同一損害儲集巖分類是評價油氣層損害的前提，同一損害因素在不同類型的儲集巖中的表現(xiàn)存在差異因素在不同類型的儲集巖中的表現(xiàn)存在差異l根據(jù)毛細管壓力的曲線特征參數(shù)，用統(tǒng)計法求特根據(jù)毛細管壓力的曲線特征參數(shù)，用統(tǒng)計法求特征值，結合巖石孔隙度、滲透率、孔隙類型、巖征值，結合巖石孔隙度、滲透率、孔隙類型、巖性等可以對儲集巖進行綜合分類性等可以對儲集巖進行綜合分類油氣層損害機理分析油氣層損害機理分析l油氣層微粒的

37、粒度分析、微粒在孔隙中的空間油氣層微粒的粒度分析、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分布及與孔喉大小的匹配關系是分析油氣層損害的關鍵害的關鍵l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、粗孔喉型油氣層孔喉型油層的水敏損害比中、粗孔喉型油氣層嚴重嚴重鉆井完井液設計鉆井完井液設計l屏蔽暫堵型鉆井完井液技術中架橋粒子的選擇，屏蔽暫堵型鉆井完井液技術中架橋粒子的選擇，就是依據(jù)由壓汞曲線獲得的孔喉分布。通過對就是依據(jù)由壓汞曲線獲得的孔喉分布。通過對一個油組或油氣層不同物性級別巖樣的毛管壓一個油組或油氣層不同物性級別巖樣的

38、毛管壓力曲線測定，構制平均毛管壓力曲線力曲線測定，構制平均毛管壓力曲線l架橋粒子即根據(jù)平均毛管壓力曲線，考慮到出架橋粒子即根據(jù)平均毛管壓力曲線，考慮到出現(xiàn)的最大孔喉半徑，安現(xiàn)的最大孔喉半徑，安2/3架橋原理設計的架橋原理設計的l暫堵型酸化、壓裂過程中，暫堵劑粒度的篩選暫堵型酸化、壓裂過程中，暫堵劑粒度的篩選也要參考孔喉分布數(shù)據(jù)也要參考孔喉分布數(shù)據(jù)入井流體懸浮固相控制入井流體懸浮固相控制l壓井液、洗井液、射孔液、修井液、注入水和壓井液、洗井液、射孔液、修井液、注入水和壓裂液等都涉及固相顆粒的含量和粒徑大小控壓裂液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滲質量、孔制問題，而

39、控制標準則視油氣層儲滲質量、孔喉參數(shù)而定喉參數(shù)而定l研究表明，當顆粒直徑大于平均孔喉直徑的研究表明，當顆粒直徑大于平均孔喉直徑的1/3時，形成外泥餅，時，形成外泥餅，1/31/10時會侵入孔喉形時會侵入孔喉形成內泥餅，小于成內泥餅，小于1/10時顆粒能自由移動時顆粒能自由移動評價和篩選工作液評價和篩選工作液l油氣層損害的實質是巖石孔隙結構的改變，通油氣層損害的實質是巖石孔隙結構的改變，通過測定巖石與工作液作用前后的巖樣毛管壓力過測定巖石與工作液作用前后的巖樣毛管壓力曲線就能對配伍性有明確的認識曲線就能對配伍性有明確的認識l應用高速離心機法可以快速測定毛管壓力曲線，應用高速離心機法可以快速測定毛

40、管壓力曲線，了解工作液作用前后儲集巖孔喉分布參數(shù)和潤了解工作液作用前后儲集巖孔喉分布參數(shù)和潤濕性變化濕性變化6 6 巖心分析技術新發(fā)展巖心分析技術新發(fā)展l傅立葉變換紅外光譜分析傅立葉變換紅外光譜分析lCT掃描層析成像掃描層析成像l核磁共振成像技術（核磁共振成像技術（NMRI）l掃描電鏡技術掃描電鏡技術l環(huán)境掃描電鏡技術環(huán)境掃描電鏡技術l非晶態(tài)礦物研究非晶態(tài)礦物研究6.1 傅立葉變換紅外光譜分析傅立葉變換紅外光譜分析l采用傅里葉變換紅外光譜儀，測定礦物的基團、官采用傅里葉變換紅外光譜儀，測定礦物的基團、官能礦物的基團、官能團來識別和量化常見礦物能礦物的基團、官能團來識別和量化常見礦物l定量分析的

41、礦物有石英、斜長石、鉀長石、方解石、定量分析的礦物有石英、斜長石、鉀長石、方解石、白云石、菱鐵礦、黃鐵礦、硬石膏、重晶石、綠泥白云石、菱鐵礦、黃鐵礦、硬石膏、重晶石、綠泥石、高嶺石、伊利石和蒙皂石總和，以及粘土總量石、高嶺石、伊利石和蒙皂石總和，以及粘土總量l對非晶質物、間層粘土礦物的分析有獨到之處對非晶質物、間層粘土礦物的分析有獨到之處l國外已將其用于井場巖石礦物剖面分析圖的快速建國外已將其用于井場巖石礦物剖面分析圖的快速建立，國內亦逐漸成為分析敏感性礦物，尤其是油氣立，國內亦逐漸成為分析敏感性礦物，尤其是油氣層粘土礦物的有力手段層粘土礦物的有力手段6.2 CT掃描層析成像掃描層析成像l將醫(yī)

42、學將醫(yī)學CT掃描技術引人到巖心分析中，原理是用掃描技術引人到巖心分析中，原理是用X射線照射線照射巖心，斷面上巖石顆粒密度的信息，經計算機處理轉換射巖心，斷面上巖石顆粒密度的信息，經計算機處理轉換成巖心剖面圖成巖心剖面圖l不改變巖石形態(tài)及內部結構的條件下觀察巖石的裂縫和孔不改變巖石形態(tài)及內部結構的條件下觀察巖石的裂縫和孔隙分布隙分布l當固相物侵入巖心時，能夠對固相侵入深度及其在孔喉中當固相物侵入巖心時，能夠對固相侵入深度及其在孔喉中的狀態(tài)進行監(jiān)測，也可以觀察巖樣與工作液作用后的孔隙的狀態(tài)進行監(jiān)測，也可以觀察巖樣與工作液作用后的孔隙空間變化空間變化l主要用于高滲透疏松砂巖和裂縫性儲層的損害研究中，

43、如主要用于高滲透疏松砂巖和裂縫性儲層的損害研究中，如出砂機理、稠油蚯蚓孔道的形成、侵入裂縫的固相分布、出砂機理、稠油蚯蚓孔道的形成、侵入裂縫的固相分布、巖心內泥餅的分布形態(tài)巖心內泥餅的分布形態(tài)6.3 核磁共振成像技術核磁共振成像技術l簡稱簡稱NMRI，它能夠觀測孔隙或裂縫中流體分它能夠觀測孔隙或裂縫中流體分布與流動情況布與流動情況l對于流體與流體之間，流體與巖石之間的相互對于流體與流體之間，流體與巖石之間的相互作用，以及潤濕性和潤濕反轉問題的研究有特作用，以及潤濕性和潤濕反轉問題的研究有特殊意義，是研究油氣損害的最新手段之一殊意義，是研究油氣損害的最新手段之一lNMRI測井技術發(fā)展很快，主要用

44、于剩余油的測井技術發(fā)展很快，主要用于剩余油的分布探測，已成為提高采收率的重要評價技術分布探測，已成為提高采收率的重要評價技術6.4 掃描電鏡技術掃描電鏡技術l在在SEM上配置能譜儀（上配置能譜儀（EDS）可以對礦物提供可以對礦物提供半定量元素分析，對敏感性礦物的識別及損害半定量元素分析，對敏感性礦物的識別及損害機理研究有很大的幫助機理研究有很大的幫助l背散射儀的應用免除鍍膜對粘土形貌的改變，背散射儀的應用免除鍍膜對粘土形貌的改變，更宜于試驗前后的樣品觀察更宜于試驗前后的樣品觀察l臨界點冷凍干燥法，能夠揭示粘土礦物在油氣臨界點冷凍干燥法，能夠揭示粘土礦物在油氣層條件下的真實形態(tài)層條件下的真實形態(tài)

45、l掃描電鏡與圖象分析儀使用，研究粘土礦物微掃描電鏡與圖象分析儀使用，研究粘土礦物微結構并預測微結構的穩(wěn)定性結構并預測微結構的穩(wěn)定性6.5 非晶態(tài)礦物研究非晶態(tài)礦物研究l油氣層中非晶態(tài)礦物有蛋白石、水鋁英石、伊油氣層中非晶態(tài)礦物有蛋白石、水鋁英石、伊毛縞石、硅鐵石等，還有比粘土礦物微粒更小毛縞石、硅鐵石等，還有比粘土礦物微粒更小的納米級礦物的納米級礦物l它們或單獨產出，或存在于粘土礦物晶體之間，它們或單獨產出，或存在于粘土礦物晶體之間，起到連接微結構的作用，比表面更大，性質更起到連接微結構的作用，比表面更大，性質更活躍活躍分析方法及意義分析方法及意義l研究方法主要有化學分析、電子探針、原子力研究

46、方法主要有化學分析、電子探針、原子力顯微鏡等顯微鏡等l吐哈盆地丘陵三間房組砂巖高嶺石進行電子探吐哈盆地丘陵三間房組砂巖高嶺石進行電子探針分析，指出高嶺石化學組成很少符合理論組針分析，指出高嶺石化學組成很少符合理論組成，成，SiO2、Al2O3經常過量，這種硅、鋁部分經常過量，這種硅、鋁部分以非晶態(tài)存在，它們易于溶解并促使高嶺石微以非晶態(tài)存在，它們易于溶解并促使高嶺石微結構失穩(wěn)結構失穩(wěn)6.6 環(huán)境掃描電鏡技術環(huán)境掃描電鏡技術l環(huán)境掃描電鏡則可以在氣體、液體介質環(huán)境下分環(huán)境掃描電鏡則可以在氣體、液體介質環(huán)境下分析樣品析樣品l國外已開始利用此項技術研究膨脹性粘土礦物與國外已開始利用此項技術研究膨脹性

47、粘土礦物與工作液作用的機理，分析粘土礦物間層比和遇水工作液作用的機理，分析粘土礦物間層比和遇水膨脹的關系、水化膨脹和脫水過程的差異等膨脹的關系、水化膨脹和脫水過程的差異等l環(huán)境掃描電鏡是損害機理研究和工作液評價的有環(huán)境掃描電鏡是損害機理研究和工作液評價的有力手段力手段l目前，我國已引進了這種儀器目前，我國已引進了這種儀器結結 語語l巖心分析技術在認識油氣層特征、研究油氣層損害巖心分析技術在認識油氣層特征、研究油氣層損害機理及保護油氣層工程設計中具有廣泛的應用機理及保護油氣層工程設計中具有廣泛的應用l每種技術都有其優(yōu)點及局限性，實際工作中要具體每種技術都有其優(yōu)點及局限性，實際工作中要具體問題具體

48、分析，并制定一套切實可行的技術路線問題具體分析，并制定一套切實可行的技術路線l各項技術本身在石油工程中的應用還有較大的潛力各項技術本身在石油工程中的應用還有較大的潛力尚待開發(fā)，同時工程實踐中也不斷提高許多新問題，尚待開發(fā)，同時工程實踐中也不斷提高許多新問題，需要創(chuàng)造性地應用先進技術來解決需要創(chuàng)造性地應用先進技術來解決7 7 油氣層潛在損害因素分析油氣層潛在損害因素分析 巖心分析的直接應用就是潛在損害因巖心分析的直接應用就是潛在損害因素研究。油氣層的潛在損害與其儲滲空素研究。油氣層的潛在損害與其儲滲空間特性、敏感性礦物，巖石表面性質、間特性、敏感性礦物，巖石表面性質、地層流體性質有關，同時還受外

49、來流體地層流體性質有關，同時還受外來流體和環(huán)境因素的影響和環(huán)境因素的影響研究內容研究內容l油氣層儲滲空間l油氣層敏感性礦物l油氣層巖石的潤濕性l油氣層流體性質l油氣藏環(huán)境油氣藏環(huán)境7.1 油氣層儲滲空間l碎屑巖油氣層的儲集空間主要是孔隙，滲流通道主要碎屑巖油氣層的儲集空間主要是孔隙，滲流通道主要是喉道。喉道是指兩個顆粒間連通的狹窄部分，是易是喉道。喉道是指兩個顆粒間連通的狹窄部分，是易受損害的敏感部位?？紫逗秃淼赖膸缀涡螒B(tài)、大小、受損害的敏感部位?？紫逗秃淼赖膸缀涡螒B(tài)、大小、分布及其連通關系，稱為油氣層的孔隙結構分布及其連通關系，稱為油氣層的孔隙結構l對于裂縫型儲層，天然裂縫既是儲集空間又是滲

50、流通對于裂縫型儲層，天然裂縫既是儲集空間又是滲流通道道, 根據(jù)基塊孔隙和裂縫的滲透率貢獻大小，可以劃分根據(jù)基塊孔隙和裂縫的滲透率貢獻大小，可以劃分出一些過渡儲層類型?？紫督Y構是從微觀角度來描述出一些過渡儲層類型?？紫督Y構是從微觀角度來描述油氣層的儲滲特性，而孔隙度與滲透率則是從宏觀角油氣層的儲滲特性，而孔隙度與滲透率則是從宏觀角度來描述油氣層的儲滲特性度來描述油氣層的儲滲特性孔隙度和滲透率l宏觀上表征油氣層特性的兩個基本參數(shù)，其中與油宏觀上表征油氣層特性的兩個基本參數(shù)，其中與油氣層損害關系比較密切的是滲透率，因為它是孔喉氣層損害關系比較密切的是滲透率，因為它是孔喉的大小、均勻性和連通性三者的共同體現(xiàn)的大小、均勻性和連通性三者的共同體現(xiàn)l對于一個滲透性很好的油氣層來說，它的孔喉較大對于一個滲透性很好的油氣層來說，它的孔喉較大并較均勻，連通性好，膠結物含量低，這樣它受固并較均勻，連通性好，膠結物含量低，這樣它受固相侵入損害的可能性也更大相侵入損害的可能性也更大l對于一個低滲透性油氣層來說，由于它的孔喉小、對于一個低滲透性油氣層來說，由于它的孔喉小、連通性差、膠結物含量較高，這樣它容易受到粘土連通性差、膠結物含量較高，這樣它容易受到粘土礦物水化膨脹、分散