岩心分析技术

第二章 岩心分析
第一节 岩心分析概述
1、岩心分析的目的和意义
目的
全面认识储层特性，弄清楚储层损害的潜 在损害问题，确定油气层潜在的损害类型、 程度、原因；
全面认识岩石的物理性质和敏感性矿物类型、 产状、含量及分布；
为保护方案设计提供依据和建议。
1、岩心分析的目的和意义
意义 岩心分析是保护油气层技术的基础和重 要组成部分；
V. 其它岩心分析技术
付里叶变换红外光谱分析
• 测定矿物基团、功能团…识别和量化常见矿物
CT扫描技术 X-Ray Computerized Tomography 计算机 处理层析X射线成象技术
• 颗粒密度； • 裂隙和孔隙分布； • 固相侵入深度和孔隙空间的变化；
核磁共振成象技术 Nuclear Magnetic Resonance Imaging (NMRI)
填充物------(粘土矿物和非粘土矿物)： 类型、产状、成分、含量
3. Coring Sample 取岩样
井底取出岩心
实验岩心
30 30 30 30 30 30
Slice
30
K、F、Capillary pressure
RXD SEM
第二节 岩心分析技术及应用
I. X-Ray Diffraction (RXD) X射线衍射
1、岩心分析的目的和意义
基本概念
敏感性：外来流体与储层粘土矿物发生物理化 学反应的矿物
敏感性矿物：水敏性矿物、速敏性矿物、盐敏 性矿物、酸敏性矿物和碱敏性矿物
2 岩心分析方法和内容
方法
X-Ray Diffraction (XRD) X射线衍射; Scanning Electron Micrograph(SEM) 扫描电镜; Slice Technique 薄片技术; Mercury Injection Method for Rock Capillary
1、岩心分析的目的和意义
油气层地质研究的主要内容
矿物性质：敏感性矿物的类型、产状和含量； 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 ； 岩石表面性质：比表面、润湿性；
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；
岩石所处环境：岩石所出的内外环境； 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
主要用途 --形态观测
骨架颗粒特征 颗粒大小、粒度分布、颗粒接触关 系、粒间胶结物类型与结构(估计岩石强度…防砂); 孔隙结构特征 孔隙形状、大小、分布、连通性， 喉道形状、尺寸、分布； 孔隙和喉道表面特征 表面粗糙度、表面粘土矿物 分布、含量 裂缝特征 宽度、发育程度
IV. Mercury Injection Method for Rock
定量分析 ---确定矿物含量
– 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－测定矿物含量；Ii－矿物相特征峰衍射强度； X石英－样中石英含量；I石英－石英特征峰衍射强度； Ki－矿物相特征峰相对于石英特征峰的强度因子。
局限性：
不易鉴定微量组分矿物； 不能给出矿物的产状和分布； 不能给出孔隙和孔喉的结构和分布；
• 观测孔隙、裂隙中流体分布与流动情况； • 观察流体间、流体与岩石间的作用过程； • 润湿性、润湿反转 配能谱仪的扫描电镜技术 Energy Dispersive X-Ray Detector (EDS) • 对矿物作半定量元素分析
最小非饱和孔隙体积百分数Smin 注汞压力达到仪器的最
大压力时，未被汞饱和的孔隙体积百分数。Smin 越大，小孔隙 占的孔隙体积越多，对油气渗透不利。
孔隙结构特征参数
排驱半径rd:排驱压力对应的最大孔喉半径； 中值半径 r50：饱和中值压力对应的半径； 平均孔喉半径 rc：汞所占据部分喉道的平均半径； 主喉道半径 r主：渗透率大于5％之后的孔喉平均半径。
实例
表 18 QHD32-6 油田粘土矿物 XRD 分析结果（与 SZ36-1 对比）
层位
Nm Ng Ed Ed
油田
井段 m
QHD 32-6
1050-1172
QHD 32-6
1281-1306
QHD 32-6
1493-1518
SZ 36-1
1383-1458
SZ 36-1
1513-1535
粘土矿物相对含量（%）
三个关键特征参数含义
排驱压力Pd 最大尺寸连通孔隙所对应的毛管压力。反映了
孔隙和喉道的集中程度和大小，是划分岩性好坏的重要指标之 一。
饱和度中值毛管压力 Pc50 注汞量达到孔隙体积50％时对
应的毛细管压力。反映了孔隙中存在油水两相时，产油能力的 大小,Pc50越小，岩石对油的渗透性越好，产能越高。
样品要求
尺寸大小适中(标准岩心) <33×100mm； 有良好的导电性； 观察面清洁新鲜；
局限性：
只能作形态观察； 不能确定矿物含量； 不能给出矿物化学成分；
III. Slice Technique of Rock 薄片技术
将岩心按需要方向切磨成厚度为0.03mm，能让可视光通 过薄片，进行岩石学分析的技术
孔喉
充填物
骨架颗粒
孔隙
观测孔喉结构特征 孔隙几何形态、孔隙类型（粒间孔 隙、微孔隙） 喉道类型（缩径喉道、点状喉道、片状 喉道）、孔喉直径；
充填式胶 结物产状
衬垫式胶 结物产状
观测孔隙中胶结物 胶结物类型（粘土胶结、碳酸盐胶 结、硫酸盐胶结、硫化物胶结）、产状(充填式、衬垫 式）
含铁矿物检测（结合X射线能谱仪) 观测损害过程中矿物的变化形态过程 微粒运移、沉积堵塞、喉道变化
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
Pressure Curve 压汞法测毛细管压力曲线; 图像分析 电子探针
2 岩心分析方法和内容
内容
岩石物理性质： 常规物性:孔隙度、渗透率、比表面积、润湿性； 孔喉结构:类型、大小、形状、连通性、分布；
孔喉
骨架颗粒
孔隙
2 岩心分析方法和内容
孔喉
充构与矿物：
骨架颗粒:粒度大小、分布、成分、含量；
Capillary Pressure Curve 压汞法测定岩石毛细管压力曲线
测试原理
Inject mercury
•孔径与毛细管压力关系
2 cos
Smin
Pc r
pc
pd
480达因 / cm2
1400
100%
50
0
SHg 汞饱和度
.735
.735 Pc 毛细管压力，mpa;
Pc
r
测定岩心性能参数：
确定矿物组分 E.g. 高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石
确定矿物含量 E.g. 高岭石10％、蒙脱石5％、伊利石9％
确定粘土矿物结构类型； E.g. 晶层间距，二八面体，三八面体
岩样要求：
结晶质矿物岩石 细粉晶体状态
分析原理：
衍射角
分析方法：
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
I
K
C
S+I/S
12
20
5
63
6
37
3
54
6
51
0
33
14
49
8
29
16
34
10
40
间层比 %S(I/S)
50-75 50-70 40-70 30-60
50
备注
51 块 样品 11 块 样品 9块 样品 I 油组 10 块样 II 油组 5 块样品
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
40
64 4.55 88.64 0.00
6.82
30
90 2.33 87.21 0.00
10.47
25
2、Scanning Electron Micrograph(SEM) 扫描电镜
观测岩心的主要性能…形态观测
孔喉
骨架颗粒
孔面颗粒
孔隙
观测岩石骨架特征 矿物颗粒的大 小、产状和分布；
观测孔隙和喉道表面特征 表面松散颗粒 的大小和分布、光滑性；
r
Pc
r 毛管半径，m
•主要用途－孔隙结构特征
孔喉半径分布频谱图 孔隙结构特征参数
.735 r
Pc
Smin
pc50 pd
100%
50
0
SHg 汞饱和度
三个关键特征参数
排驱压力Pd 饱和度中值毛管压力 Pc50 最小非饱和孔隙体积百分数Smin
Smin
pc50 pd
100%
50
0
SHg 汞饱和度