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
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文档简介
1、保护油气层技术保护油气层技术 The Technique of the Formation Protection韩 松2010.10保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.1 概述概述q目的意义;主要内容;主要技术目的意义;主要内容;主要技术n3.2 岩心分析技术岩心分析技术qX X射线衍射;扫描电镜;射线衍射;扫描电镜;q薄片技术;压汞实验;薄片技术;压汞实验;q电子探针;图像分析电子探针;图像分析n3.3 岩心分析技术新发展岩心分析技术新发展q红外光谱;红外光谱;CT扫描电镜;扫描电镜;q能谱仪能谱仪+ +扫描电镜;核磁共振扫描电镜;核磁共振保护油气层技术保
2、护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.1 概述概述q目的意义目的意义n全面认识岩石物理性质及岩石中敏感性矿全面认识岩石物理性质及岩石中敏感性矿物和类型、产状、含量及分布特点;物和类型、产状、含量及分布特点;n确定油气层潜在损害类型、程度及原因;确定油气层潜在损害类型、程度及原因;n为各项作业中保护油气层工程方案设计提为各项作业中保护油气层工程方案设计提供依据和建议。供依据和建议。保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.1 概述概述q岩心分析的内容岩心分析的内容n矿物性质,特别是敏感性矿物的类型、产矿物性质,特别是敏感性矿物的类型、产状和含量;状
3、和含量;n渗流多孔介质的性质,如孔隙度、渗透率、渗流多孔介质的性质,如孔隙度、渗透率、裂隙发育程度、孔隙及喉道的大小、形态、裂隙发育程度、孔隙及喉道的大小、形态、分布和连通性;分布和连通性;n岩石表面性质,如比表面、润湿性等;岩石表面性质,如比表面、润湿性等;保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.1 概述概述q岩心分析的主要内容岩心分析的主要内容保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.1 概述概述q岩心分析的相关内容岩心分析的相关内容n地层流体性质,包括油、气、水的组成,高压地层流体性质,包括油、气、水的组成,高压物性、析蜡点,
4、凝固点、原油酸值等;物性、析蜡点,凝固点、原油酸值等;n油气层所处环境,考虑内部环境和外部环境两油气层所处环境,考虑内部环境和外部环境两个方面;个方面;n矿物、渗流介质、地层流体对环境变化的敏感矿物、渗流介质、地层流体对环境变化的敏感性及可能的损害趋势和后果。性及可能的损害趋势和后果。保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.1 概述概述q岩心分析的主要技术方法岩心分析的主要技术方法nX射线衍射;射线衍射;n扫描电镜;扫描电镜;n薄片技术;薄片技术;n压汞实验;压汞实验;n图像分析、核磁共振、工业图像分析、核磁共振、工业CT等等保护油气层技术保护油气层技术第三章第
5、三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用q1) x射线衍射技术射线衍射技术(X-ray diffraction, XRD)n测量原理测量原理 每一种结晶体(包括晶质矿物)都有自己独特的每一种结晶体(包括晶质矿物)都有自己独特的化学组成和晶体结构。当化学组成和晶体结构。当x x射线通过晶体时,每一种结射线通过晶体时,每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样,它们的衍射特征可晶物质都有自己独特的衍射花样,它们的衍射特征可以用各个反射面网的面网间距(以用各个反射面网的面网间距(d d值)和反射的相对强值)和反射的相对强度(度(I/II/I0 0)来表示。其中面网间
6、距)来表示。其中面网间距d d值与晶胞的形状和值与晶胞的形状和大小有关,相对强度则与晶体质点的种类及在晶胞中大小有关,相对强度则与晶体质点的种类及在晶胞中的位置有关。的位置有关。 根据它们在衍射图谱上表现出的不同衍射角和不根据它们在衍射图谱上表现出的不同衍射角和不同的衍射峰值高(强度),可以鉴别各类结晶物质包同的衍射峰值高(强度),可以鉴别各类结晶物质包括岩石中各种矿物的组成。括岩石中各种矿物的组成。保护油气层技术保护油气层技术3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用n1) x射线衍射技术射线衍射技术(XRD)q测量原理测量原理 岩石粉晶衍射图谱岩石粉晶衍射图谱 5 10 15 20
7、25 30衍射角(衍射角(0)矿物组分(矿物组分(%)90 70 50 30 10 0IFCQChQI-伊利石伊利石 Q-石英石英Ch-绿泥石绿泥石 C-方解石方解石F-长石长石保护油气层技术保护油气层技术3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用n1)x射线衍射技术射线衍射技术q仪器结构仪器结构主要由主要由n光源、光源、n测角仪、测角仪、nx射线检测和射线检测和 记录仪构成。记录仪构成。保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用q1) x射线衍射技术的应用射线衍射技术的应用n地层微粒分析地层微粒分析 地层微粒是指
8、小于地层微粒是指小于37 mm的细粒物质。的细粒物质。如粘土、长石、石英、菱铁矿、方解石、如粘土、长石、石英、菱铁矿、方解石、白云石、石膏等。白云石、石膏等。 这些物质与地层微粒运移、水化膨胀、这些物质与地层微粒运移、水化膨胀、分散等地层损害密切有关。分散等地层损害密切有关。 保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用q1) x射线衍射技术的应用射线衍射技术的应用n全岩分析全岩分析 主要是对大于主要是对大于5 mm的非粘土矿物进行的非粘土矿物进行分析。如云母、碳酸盐矿物、黄铁矿、长分析。如云母、碳酸盐矿物、黄铁矿、长石的
9、相对含量。石的相对含量。 与研究储层的酸敏损害及酸化设计密切与研究储层的酸敏损害及酸化设计密切相关。相关。 保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用q1) x射线衍射技术的应用射线衍射技术的应用n粘土矿物分析粘土矿物分析 利用粘土矿物利用粘土矿物 特征峰的特征峰的d值,鉴定粘值,鉴定粘土矿物的土矿物的类型类型,利用出现矿物对应的衍射,利用出现矿物对应的衍射峰的强度,定量分析粘土矿物的峰的强度,定量分析粘土矿物的相对含量相对含量。 常见的粘土矿物:常见的粘土矿物:蒙脱石、伊利石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、高岭石绿泥石、高岭
10、石保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用q1) x射线衍射技术的应用射线衍射技术的应用n间层矿物分析间层矿物分析 油气层中常见的间层矿物大多数是油气层中常见的间层矿物大多数是由膨胀层和非膨胀层粘土相间构成。由膨胀层和非膨胀层粘土相间构成。伊伊利石利石/ /蒙皂石间层矿物、绿泥石蒙皂石间层矿物、绿泥石/ /蒙皂石蒙皂石间层矿物较常见。间层矿物较常见。 间层比:间层比:指膨胀性粘土层在层间矿指膨胀性粘土层在层间矿物中所占的比例,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。保护油气层技术保护油气层技术3
11、.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用n1) x射线衍射技术的应用射线衍射技术的应用序序号号绝对绝对含量含量(%)8m 粘土矿物相对含量粘土矿物相对含量(%) S%(I/S)高岭石高岭石%绿泥石绿泥石%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粘土粘土矿物矿物x-射射线衍线衍射结射结果果(焉(焉耆油耆油田)田)保护油气层技术保护油气层技术3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用n1) x射线衍射技术的应用射线衍射技术的应用q测量应用例测量应用例 下下沟沟组组粘粘土土矿矿物物相相对对含含量量分分析析结结果果粘土矿物相对含量序号井号样号高岭石伊利石绿泥石伊/蒙间层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保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用q1) x射线衍射技术的应用射线衍射技术的应用n局限性局限性q不易鉴定微量组分矿物;不易鉴定微量组分矿物;q不能给出矿物的产状和分布;不能给出矿物的产状和分布;q不能给出孔隙和孔喉的结构和分布;不能给出孔隙和孔喉的结构和分布;保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用q2)扫
14、描电镜技术扫描电镜技术(scanning electron microscope,SEM)n测量原理测量原理 扫描电镜技术即是扫描电子显微技术扫描电镜技术即是扫描电子显微技术, ,它利它利用类似电视摄影显像的方式用类似电视摄影显像的方式, ,用细聚焦电子束在用细聚焦电子束在样品表表面上逐点进行扫描成象。样品表表面上逐点进行扫描成象。 分析孔隙内充填物类型、产状。分析孔隙内充填物类型、产状。保护油气层技术保护油气层技术3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用n2) 扫描电镜技术扫描电镜技术q仪器结构仪器结构保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.2 岩心分
15、析技术及其应用岩心分析技术及其应用q2) 扫描电镜扫描电镜技术的应用技术的应用n储层微粒观察储层微粒观察q微粒的类型、大小、含量等;微粒的类型、大小、含量等;分析地分析地层微粒运移损害等;层微粒运移损害等;n粘土矿物观测粘土矿物观测q粘土矿物的类型、产状和含量;粘土矿物的类型、产状和含量;分析分析地层粘土水化膨胀、分散运移等损害地层粘土水化膨胀、分散运移等损害机理;机理;保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用q2) 扫描电镜扫描电镜技术的应用技术的应用n储层孔喉观察储层孔喉观察q孔喉形状、大小、与连通关系;孔喉形状、
16、大小、与连通关系;分析分析储层孔喉结构,为完井液设计提供依储层孔喉结构,为完井液设计提供依据等;据等;n含铁矿物检测含铁矿物检测q利用扫描电镜的利用扫描电镜的x-射线能谱仪,能对矿射线能谱仪,能对矿物进行半定量分析,确定铁等敏感性物进行半定量分析,确定铁等敏感性矿物的种类与含量;矿物的种类与含量;保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用q2) 扫描电镜扫描电镜技术的应用技术的应用n储层损害监测储层损害监测q通过对比污染实验前后岩心孔喉变化、通过对比污染实验前后岩心孔喉变化、微粒变化,从微观上分析地层损害机微粒变化,从微
17、观上分析地层损害机理;理;n观测岩石骨架特征观测岩石骨架特征q矿物颗粒的大小、产状和分布;矿物颗粒的大小、产状和分布;保护油气层技术保护油气层技术3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用n2) 扫描电镜扫描电镜技术的应用技术的应用q观测孔喉特征观测孔喉特征n表面松散颗粒的大小和分布、光滑性;表面松散颗粒的大小和分布、光滑性;n孔隙几何形态、孔隙类型孔隙几何形态、孔隙类型(粒间孔隙、微孔粒间孔隙、微孔隙隙) 喉道类型喉道类型(缩径喉道、点状喉道、片缩径喉道、点状喉道、片状喉道状喉道)、孔喉直径;、孔喉直径;骨架颗粒骨架颗粒孔隙孔隙孔喉孔喉孔面颗粒孔面颗粒保护油气层技术保护油气层技术3.2
18、 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用n2) 扫描电镜扫描电镜技术的应用技术的应用q观测孔隙中胶结物观测孔隙中胶结物n胶结物类型胶结物类型(粘土、碳酸盐、硫酸盐、硫化物粘土、碳酸盐、硫酸盐、硫化物胶结胶结)、产状、产状(充填式、衬垫式充填式、衬垫式);充填式胶充填式胶结物产状结物产状衬垫式胶衬垫式胶结物产状结物产状孔喉孔喉充填充填物物骨架颗粒骨架颗粒保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用q2) 扫描电镜扫描电镜技术的应用技术的应用n样品要求样品要求q尺寸大小适中尺寸大小适中( (标准岩心标准岩心) f33) 30
19、25 3015 2510 152000500 2000100 50010 1001 10保护油气层技术保护油气层技术3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用n4) 压汞实验应用压汞实验应用q宝北区块储层分类宝北区块储层分类 类型类型中孔中孔中渗中渗中孔中孔低渗低渗低孔低孔中渗中渗低孔低孔低渗低渗低孔低孔特低特低渗渗特低孔特低孔特低渗特低渗孔隙度孔隙度(%)15 2015 2010 1510 1510 1510渗透率渗透率10-3m2100 50010 100100 50010 1001 101 10频率频率(%)6.912.141.4429.7744.84.9保护油气层技术保护油气层技
20、术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用q4) 压汞实验应用压汞实验应用n油气层损害机理分析油气层损害机理分析 储层喉道特性对储层损害的影响储层喉道特性对储层损害的影响 相同间层比的伊利石相同间层比的伊利石/ /蒙皂石间层矿物,对细蒙皂石间层矿物,对细孔喉型油层的水敏损害比中、粗孔喉型油气层严孔喉型油层的水敏损害比中、粗孔喉型油气层严重。重。 孔隙大小及分布对储层损害的影响孔隙大小及分布对储层损害的影响 微粒的粒度分布、微粒在孔隙中的空间分布微粒的粒度分布、微粒在孔隙中的空间分布及与孔喉大小的匹配关系是分析油气层损害的关及与孔喉大小的匹配关系是
21、分析油气层损害的关键。键。保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用q4) 压汞实验应用压汞实验应用n屏蔽暂堵钻井完井液设计屏蔽暂堵钻井完井液设计 屏蔽暂堵钻井完井液技术中架桥粒子的选择,屏蔽暂堵钻井完井液技术中架桥粒子的选择,就是依据压汞曲线所获得的孔喉分布及其对渗透就是依据压汞曲线所获得的孔喉分布及其对渗透率的贡献值而确定的。率的贡献值而确定的。 通过对一个油组或油气层不同特性级别岩样的毛通过对一个油组或油气层不同特性级别岩样的毛管压力曲线测定,考虑到主要储层的储层特征和最大管压力曲线测定,考虑到主要储层的储层特征和
22、最大孔喉半径,依据孔喉半径,依据1/31/3架桥原理设计屏蔽暂堵架桥粒子之架桥原理设计屏蔽暂堵架桥粒子之中值直径。中值直径。保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.2 岩心分析技术及其应用岩心分析技术及其应用q4) 压汞实验应用压汞实验应用n入井流体悬浮固相控制入井流体悬浮固相控制 射孔液、压井液、洗井液、修井液、注入水射孔液、压井液、洗井液、修井液、注入水等都涉及固相颗粒的含量和粒径大小控制问题,等都涉及固相颗粒的含量和粒径大小控制问题,而控制标准则视油气层储层特性而定。研究表明,而控制标准则视油气层储层特性而定。研究表明,当颗粒直径大于平均孔喉直径的当颗粒直
23、径大于平均孔喉直径的1/31/3时,形成外泥时,形成外泥饼,饼,1/31/31/101/10时会侵入孔喉形成内泥饼,小于时会侵入孔喉形成内泥饼,小于1/101/10时颗粒能自由移动。时颗粒能自由移动。 保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.3 岩心分析技术新发展岩心分析技术新发展q1) 傅里叶变换红外光谱分析傅里叶变换红外光谱分析n测定矿物基团、功能团测定矿物基团、功能团识别和量化常见识别和量化常见矿物。矿物。q2) CT扫描技术扫描技术(X-Ray Computerized Tomography 计算机处理层析计算机处理层析X X射线成象技术射线成象技术)n
24、颗粒密度;颗粒密度;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间固相侵入深度和孔隙空间保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.3 岩心分析技术新发展岩心分析技术新发展q2) CT扫描技术扫描技术(X-Ray Computerized Tomography 计算机处理层析计算机处理层析X X射线成象技术射线成象技术)保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.3 岩心分析技术新发展岩心分析技术新发展大型工业大型工业CT机机保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.3 岩心分析技术新发展岩心分析
25、技术新发展大型工业大型工业CT机机保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.3 岩心分析技术新发展岩心分析技术新发展工业工业CT应用例应用例保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.3 岩心分析技术新发展岩心分析技术新发展q3)电子探针电子探针保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.3 岩心分析技术新发展岩心分析技术新发展q3)电子探针电子探针n电子探针仪是电子探针仪是X X射线光谱学与电子光学技术相射线光谱学与电子光学技术相结合而产生的。结合而产生的。 n电子探针分析:电子探针分析:以聚焦的高速电子来激发出以聚焦的高速电子来激发出试样表面组成元素的特征试样表面组成元素的特征X X射线,对微区成分射线,对微区成分进行定性或定量分析的一种材料物理试验,又进行定性或定量分析的一种材料物理试验,又称电子探针称电子探针X X射线显微分析。射线显微分析。保护油气层技术保护油气层技术第三章第三章 岩心分析技术岩心分析技术n3.3 岩心分析技术新发展岩心分析技术新发展q3)电子探针电子探针n测量原理:测量原理:以聚焦的高速电子来激发出试样以聚焦的高速电子来激发出试样表面组成元素的特征表面组成元素的特征X X射线,对微区成分进行射线,对微区成分进行定性或定量分
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