油气层保护第二章PPT课件
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注意： X射线衍射技术测出的物相是固态物质，不是元素，而 采用化学分析或者光谱分析技术，得到的矿物元素。
ห้องสมุดไป่ตู้
第二节 岩心分析技术及应用
XRD的分析原理
当X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， 它们的衍射特征可以用各个反射面网的面网间距(d值)和反射的相 对强度(I/ I0)来表征。其中面网间距d值与晶胞的形状和大小有关， 相对强度(I / Io)则与晶体质点的种类及其在晶胞中的位置有关。
原地应力 天然驱动能量
潜在油气层损害类型和敏感性
外部环境： 流速
工作液性质 外来固相侵入
压差
保护油气层技术措施建议
油气层保护技术中地质研究的内容及岩心分析的作用
鄂尔多斯盆地北部气田，二叠系
川西新场气田，侏罗系沙溪庙组
哈萨克斯坦扎那若尔油田，石炭系
第一节 岩心分析概述
2）岩石结构与矿物 骨架颗粒:粒度大小、分布、成分、含量； 填充物------(粘土矿物和非粘土矿物)：类型、产状、成分、含量
任何一种结晶物质的衍射数据d值和相对强度(I / lo)值都是其 晶体结构的必然反映，它在衍射图谱上表现出不同的衍射角和不同 的衍射峰高(强度)。因而可以根据I 0 它们来鉴别各类结晶物质包括岩 石中各种矿物组成。
70 50 30 10 %
第二节 岩心分析技术及应用
（矿 物
）组 分
I---伊利石 Q---石英
X射线衍射和 扫描电镜分析样品 密度大约为铸体薄 片的1/3～1/2，对 油气层要加密，水 层及夹层进行控制 性分析
压汞分析的岩 样，对于一个油组 （或厚油层），每 个渗透率级别至少 有3～5条毛管压力 曲线，最后可根据 物性分布求取该油 组的平均毛管压力 曲线
第二节 岩心分析技术及应用
➢X射线衍射 X-Ray Diffraction (XRD)
第二节 岩心分析技术及应用
定性分析---确定矿物组分
根据面网间距d和相对反射强度(I/Io)来确定矿物成分
定量分析 ---确定矿物含量含量 – 根据矿物成分含量与衍射峰值强度成正比的关系来确定矿物含量
Ii
Xi
X石英
KiI石英
Xi－测定矿物含 Ii－量矿；物相特征峰度衍；射强 X石英 －样中石英含 I石英 量 －； 石英特征峰衍；射强度 Ki－矿物相特征峰石相英对特于征峰的强。度因子
XRD分析借助于X射线衍射仪来实现，它主要由光源、测角仪 、X 射线检测和记录仪构成 。
第二节 岩心分析技术及应用
➢X射线衍射技术用途
• 确定各类粘土矿物，包括混层粘土矿物。 • 确定混层粘土矿物的比例。比如伊蒙粘土矿物中蒙脱石的比例。 • 确定粘土矿物的结构类型。比如蒙脱石是钠蒙脱石还是钙蒙脱石。 • 鉴定非晶质粘土矿物，比如水铝石英、硅铁石等。
地层微粒指粒径小于37µm (或44µm)即能通过400目(或 325目)筛的细粒物质，它是砂岩中重要的损害因素，砂岩中 与矿物有关的地层损害都与其有密切的联系。
地层微粒的分析为矿物微粒稳定剂的筛选、解堵措施的优 化提供依据。除粘土矿物外，常见的其它地层微粒有长石、 石英、云母、菱铁矿、方解石、白云石、石膏等。
第二节 岩心分析技术及应用
b.全岩分析
对粒径大于5µm的非粘土矿物部分进行XRD分析，可以知道 诸如云母、碳酸盐矿物、黄铁矿、长石的相对含量，对酸敏(HF, HCI)性研究和酸化设计有帮助。长石含量高的砂岩，当酸液浓度 和处理规模过大时，会削弱岩石结构的完整性，并且存在着酸化 后的二次沉淀问题，可能导致土酸酸化失败。
Ch---绿泥石 C---方解 石
F---长石
Q
Ch I
Q
C
F
55 10
15
20
衍射角（0）
岩石粉晶衍射图谱
25
30
第二节 岩心分析技术及应用
XRD的分析方法
粘土矿物分离方法：先将岩石抽提干净，然后碎样，用蒸馏水浸泡， 最好湿式研磨，并用超声波振荡加速粘土从颗粒上脱落，提取粒径小 于2um（泥、页岩）或小于5um（砂岩）的部分，沉降分离、烘干； XRD分析使用的定向片：包括自然干燥的定向片、经乙二醇饱和的定向 片（再加热至550℃），或盐酸处理之后的自然干燥定向片。粒径大于 2um或5um的部分研磨至粒径小于40um的粉末，用压片法制片。
孔喉
充填物 骨架颗粒
孔隙
岩心分析揭示的内容和所用的方法
第一节 岩心分析概述
➢取样要求
井底取出岩心
实验岩心 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0
Slice
30
K、F、 Capillary pressure
RXD SEM
第一节 岩心分析概述
➢取样要求
铸体薄片样品应 能包括油气层剖面 上所有岩石性质的 极端情况，如粒度、 颜色、胶结程度、 结核、裂缝、针孔、 含油级别等，样品 间距1～5块/m，必 要时加密
岩石物理性质
φ、k测定 铸体薄片 扫描电镜 压汞技术 图像分析 接触角法
孔隙度 渗透率 孔隙结构 岩石表面性质
岩心
岩石结构与矿物
铸体薄片 X射线衍射 扫描电镜 电子探针 红外光谱
岩石的稳 定性与强度
地层微粒和矿物 的稳定性
地层流体
化学分析 光谱分析 色谱分析 高压物性
结垢趋势及 类型
内部环境： 压力 温度
第二节 岩心分析技术及应用
玉门油田青西地区下沟组地层的粘土矿物分布
序井 号号 1 Long1 2 Long1 3 Long3 4 Long3 5 Liu102 6 Liu102
下沟组粘土矿物相对含量分析结果
样
粘土矿物相对含量
S%
号 高岭石 伊利石 绿泥石 伊/蒙间层 （I/S）
2 14.29 64.29 0.00 21.43
35
20 12.03 67.67 0.00 20.3
35
41 9.09 54.55 9.09 27.27
40
50 23.08 57.69 0.00 19.23
40
64 4.55 88.64 0.00 6.82
30
90 2.33 87.21 0.00 10.47
25
第二节 岩心分析技术及应用
X射线衍射在保护油气层中的应用 a.地层微粒分析
第一节 岩心分析概述
油气层地质研究的主要内容：
1、矿物性质：敏感性矿物的类型、产状和含量； 2、孔隙介质的特性：孔隙度、渗透率、裂隙发育程度、孔隙及孔 喉大小、形状、分布和连通性 ； 3、岩石表面性质：比表面、润湿性； 4、孔隙流体性质：油气水组成，高压物性，析蜡点，凝固点，原 油酸值； 5、岩石所处环境：岩石所处的内外环境； 6、岩石对环境变化的敏感性：矿物、孔隙特性、孔隙 流体对环境变化的敏感性
ห้องสมุดไป่ตู้
第二节 岩心分析技术及应用
XRD的分析原理
当X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， 它们的衍射特征可以用各个反射面网的面网间距(d值)和反射的相 对强度(I/ I0)来表征。其中面网间距d值与晶胞的形状和大小有关， 相对强度(I / Io)则与晶体质点的种类及其在晶胞中的位置有关。
原地应力 天然驱动能量
潜在油气层损害类型和敏感性
外部环境： 流速
工作液性质 外来固相侵入
压差
保护油气层技术措施建议
油气层保护技术中地质研究的内容及岩心分析的作用
鄂尔多斯盆地北部气田，二叠系
川西新场气田，侏罗系沙溪庙组
哈萨克斯坦扎那若尔油田，石炭系
第一节 岩心分析概述
2）岩石结构与矿物 骨架颗粒:粒度大小、分布、成分、含量； 填充物------(粘土矿物和非粘土矿物)：类型、产状、成分、含量
任何一种结晶物质的衍射数据d值和相对强度(I / lo)值都是其 晶体结构的必然反映，它在衍射图谱上表现出不同的衍射角和不同 的衍射峰高(强度)。因而可以根据I 0 它们来鉴别各类结晶物质包括岩 石中各种矿物组成。
70 50 30 10 %
第二节 岩心分析技术及应用
（矿 物
）组 分
I---伊利石 Q---石英
X射线衍射和 扫描电镜分析样品 密度大约为铸体薄 片的1/3～1/2，对 油气层要加密，水 层及夹层进行控制 性分析
压汞分析的岩 样，对于一个油组 （或厚油层），每 个渗透率级别至少 有3～5条毛管压力 曲线，最后可根据 物性分布求取该油 组的平均毛管压力 曲线
第二节 岩心分析技术及应用
➢X射线衍射 X-Ray Diffraction (XRD)
第二节 岩心分析技术及应用
定性分析---确定矿物组分
根据面网间距d和相对反射强度(I/Io)来确定矿物成分
定量分析 ---确定矿物含量含量 – 根据矿物成分含量与衍射峰值强度成正比的关系来确定矿物含量
Ii
Xi
X石英
KiI石英
Xi－测定矿物含 Ii－量矿；物相特征峰度衍；射强 X石英 －样中石英含 I石英 量 －； 石英特征峰衍；射强度 Ki－矿物相特征峰石相英对特于征峰的强。度因子
XRD分析借助于X射线衍射仪来实现，它主要由光源、测角仪 、X 射线检测和记录仪构成 。
第二节 岩心分析技术及应用
➢X射线衍射技术用途
• 确定各类粘土矿物，包括混层粘土矿物。 • 确定混层粘土矿物的比例。比如伊蒙粘土矿物中蒙脱石的比例。 • 确定粘土矿物的结构类型。比如蒙脱石是钠蒙脱石还是钙蒙脱石。 • 鉴定非晶质粘土矿物，比如水铝石英、硅铁石等。
地层微粒指粒径小于37µm (或44µm)即能通过400目(或 325目)筛的细粒物质，它是砂岩中重要的损害因素，砂岩中 与矿物有关的地层损害都与其有密切的联系。
地层微粒的分析为矿物微粒稳定剂的筛选、解堵措施的优 化提供依据。除粘土矿物外，常见的其它地层微粒有长石、 石英、云母、菱铁矿、方解石、白云石、石膏等。
第二节 岩心分析技术及应用
b.全岩分析
对粒径大于5µm的非粘土矿物部分进行XRD分析，可以知道 诸如云母、碳酸盐矿物、黄铁矿、长石的相对含量，对酸敏(HF, HCI)性研究和酸化设计有帮助。长石含量高的砂岩，当酸液浓度 和处理规模过大时，会削弱岩石结构的完整性，并且存在着酸化 后的二次沉淀问题，可能导致土酸酸化失败。
Ch---绿泥石 C---方解 石
F---长石
Q
Ch I
Q
C
F
55 10
15
20
衍射角（0）
岩石粉晶衍射图谱
25
30
第二节 岩心分析技术及应用
XRD的分析方法
粘土矿物分离方法：先将岩石抽提干净，然后碎样，用蒸馏水浸泡， 最好湿式研磨，并用超声波振荡加速粘土从颗粒上脱落，提取粒径小 于2um（泥、页岩）或小于5um（砂岩）的部分，沉降分离、烘干； XRD分析使用的定向片：包括自然干燥的定向片、经乙二醇饱和的定向 片（再加热至550℃），或盐酸处理之后的自然干燥定向片。粒径大于 2um或5um的部分研磨至粒径小于40um的粉末，用压片法制片。
孔喉
充填物 骨架颗粒
孔隙
岩心分析揭示的内容和所用的方法
第一节 岩心分析概述
➢取样要求
井底取出岩心
实验岩心 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0
Slice
30
K、F、 Capillary pressure
RXD SEM
第一节 岩心分析概述
➢取样要求
铸体薄片样品应 能包括油气层剖面 上所有岩石性质的 极端情况，如粒度、 颜色、胶结程度、 结核、裂缝、针孔、 含油级别等，样品 间距1～5块/m，必 要时加密
岩石物理性质
φ、k测定 铸体薄片 扫描电镜 压汞技术 图像分析 接触角法
孔隙度 渗透率 孔隙结构 岩石表面性质
岩心
岩石结构与矿物
铸体薄片 X射线衍射 扫描电镜 电子探针 红外光谱
岩石的稳 定性与强度
地层微粒和矿物 的稳定性
地层流体
化学分析 光谱分析 色谱分析 高压物性
结垢趋势及 类型
内部环境： 压力 温度
第二节 岩心分析技术及应用
玉门油田青西地区下沟组地层的粘土矿物分布
序井 号号 1 Long1 2 Long1 3 Long3 4 Long3 5 Liu102 6 Liu102
下沟组粘土矿物相对含量分析结果
样
粘土矿物相对含量
S%
号 高岭石 伊利石 绿泥石 伊/蒙间层 （I/S）
2 14.29 64.29 0.00 21.43
35
20 12.03 67.67 0.00 20.3
35
41 9.09 54.55 9.09 27.27
40
50 23.08 57.69 0.00 19.23
40
64 4.55 88.64 0.00 6.82
30
90 2.33 87.21 0.00 10.47
25
第二节 岩心分析技术及应用
X射线衍射在保护油气层中的应用 a.地层微粒分析
第一节 岩心分析概述
油气层地质研究的主要内容：
1、矿物性质：敏感性矿物的类型、产状和含量； 2、孔隙介质的特性：孔隙度、渗透率、裂隙发育程度、孔隙及孔 喉大小、形状、分布和连通性 ； 3、岩石表面性质：比表面、润湿性； 4、孔隙流体性质：油气水组成，高压物性，析蜡点，凝固点，原 油酸值； 5、岩石所处环境：岩石所处的内外环境； 6、岩石对环境变化的敏感性：矿物、孔隙特性、孔隙 流体对环境变化的敏感性