第2章 岩心分析

2.2 岩心分析技术及应用
2.2.1 X射线衍射
（2）X射线衍射在保护油气层中的应用
第2章 岩心分析
①地层微粒分析 地层微粒指粒径小于37 μm（或44 μm ）即能通过美国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 ②全岩分析 对粒径大于5 μm 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（HF、HCl）敏性 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
曲线
2.1 概述
2.1.3 取样要求
最好在同一段岩心上取足配套分 析的柱塞（岩样） 铸体薄片、扫描电镜、压汞分样 需在同一柱塞上进行，这有利于建立孔 隙分布与孔喉分布参数间的关系以及孔 隙结构与岩性、物性、粘土矿物间的联 系 XRD分析可以用碎样，但应清除 被泥浆污染的部分，否则会干扰实验结 果。电子探针分析可用其它柱塞端部 这样在所有分析项目完成后，就 能指出潜在的损害类型及原因，预测不 同渗透率级别（储层类型）的油气层的 敏感程度，正确解释敏感性评价实验结 果
2.2 岩心分析技术及应用
2.2.1 X射线衍射
（2）X射线衍射在保护油气层中的应用
第2章 岩心分析
③粘土矿物类型鉴定和含量计算 利用粘土矿物特征峰的d00l值鉴定粘土矿物类型，表2-2列出了各族 主要粘土矿物的d001值。根据出现的矿物对应衍射峰的强度（峰面积或 峰高度），依据行业标准SY/T5163-1995“用X射线衍射仪测定沉积岩粘 土矿物的定量分析方法”求出粘土矿物相对含量
孔隙 结构
骨架 颗粒 岩石结 构与矿 物
接触关系、成分、含量、成岩变化
产状
粘土矿物 类型、成分、含量 填隙 物 非粘土矿物 类型、成分、含量 产状
2.1 概述
2.1.3 取样要求
第2章 岩心分析
岩心分析的样品可以来自全尺寸成形的岩心，也可以是井壁取心 或钻屑。经验表明，钻屑的代表性很差，故通常使用成形岩心，而且 多个实验项目可以进行配套分析，便于找出岩石各种参数之间的内在 联系
本章主要内容
岩心分析是认识油气层地质特 征的必要手段，油气层的敏感性评 价、损害机理的研究、油气层损害 的综合诊断、保护油气层技术方案 。 的设计都必须建立在岩心分析的基 础之上。所以，岩心分析是保护油 气层技术系列中不可缺少的重要组 成部分，也是保护油气层技术这一 系统工程的起始点 2.1
第2章 岩心分析
（3）为各项作业中保护油气层工程方案设计提供依据和建议 保护油气层技术的研究与实践表明，油气层地质研究是保护油气
技术的基础工作，而岩心分析在油气地质研究中具有重要作用
2.1 概述
2.1.2 岩心分析的意义
第2章 岩心分析
油气层地质研究的目的是，准确地认识油气层的初始状态及钻开 油气层后油气层对环境变化的响应，即油气层潜在损害类型及程度。 其内容包括六个方面 （1）矿物性质，特别是敏感性矿物的类型、产状和含量 （2）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、分布和连通性 （3）岩石表面性质，如比表面、润湿性等 （4）地层流体性质，包括油、气、水的组成，高压物性、析蜡 点、凝固点、原油酸值等 （5）油气层所处环境，考虑内部环境和外部环境两个方面 （6）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
2.2 岩心分析技术及应用
2.2.1 X射线衍射
（2）X射线衍射在保护油气层中的应用
第2章 岩心分析
对间层矿物的间层类型、间层比和有高序度的研究有助于揭示油 气层中粘土矿物水化、膨胀、分散的特性。应该指出，XRD分析不能 给出敏感性矿物产状，所以必须与薄片、扫描电镜技术配套使用，才 能全面揭示敏感性矿物的特征
岩心分析揭示的内容及所用的方法
内容 常规条件 孔隙度 模拟围压 渗透率 常规 物性 岩石物 理性质 比表面 相渗透率 润湿性 孔隙—喉道 孔喉 石英 长石岩屑 云母 气—水、油—气、气—油—水 油湿、水湿、中间润湿 类型、大小、形态、连通性、分布 大小、分布 粒度大小、分布 总孔隙度 岩心流动实验仪 渗透率仪 岩心流动实验仪 空气渗透率、煤油渗透率、地层水渗透率； 水平渗透率、垂直渗透率、径向渗透率、全 直径岩心渗透率；模拟围压渗透率 总孔隙度、有效孔隙度
第3章 油气层损害的室内评价
3.1 概述
为了正确地评价油气层损害，不能简单地任选岩心来做实验。用于实验的岩 心性质必须能代表所要评价的油气层的性质。实验岩心的正确选择要经过以下两 个环节 一是岩样的准备 ①对井场或库房中保存的岩心进行选取 ②实验室岩样的接交 ③岩心检测 ④岩样钻取 ⑤岩样的清洗（洗油、洗盐） ⑥岩样烘干 ⑦测定各个岩样的孔隙度和气体渗透率，并求出每块岩心的克氏渗透率 二是岩样的选取 对已测Κ、Φ的各个岩样作关系图，画出回归曲线，在曲线上找出要用的岩 心样品号码 再根据测井和试井求出的Κ、Φ 值，选出具有代表性的岩心备用，登记好每 块岩心出处（油田、区块、层位、井深）、号码、长度、直径、干重及K、 Φ值
高岭石
7.15
3.58
2.37
★
★
2.2 岩心分析技术及应用
2.2.1 X射线衍射
（2）X射线衍射在保护油气层中的应用
第2章 岩心分析
④间层矿物鉴定和间层比计算 油气层中常见的间层矿物大多数是由膨胀层与非膨胀层单元相间构 成。表2-3列出了间层矿物的类型，伊利石/蒙皂石间层矿物、绿泥石/ 蒙皂石间层矿物较常见 间层比指膨胀性单元层在间层矿物中所占比例，通常以蒙皂石层的 百分含量表示 由衍射峰的特征，依据行业标准SY/T5983-94“伊利石/蒙皂石间层 矿物X射线射鉴定方法”求出间层矿物间层比及间层类型（绿泥石/蒙 皂石间层矿物间层比的标准化计算方法待定）
第2章 岩心分析
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
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
近程有序 长程有序 无 序
2.2 岩心分析技术及应用
2.2.1 X射线衍射
（2）X射线衍射在保护油气层中的应用
第2章 岩心分析
⑤无机垢分析 XRD分析技术鉴定矿物的能力在地层损害研究中还有广泛的应用。 油气井见水后，可能会有无机盐类沉积在射孔孔眼和油管中，利用 XRD分析技术就可以识别矿物的类型，为预防和解除垢沉积提供依据。 如大庆油田聚合物驱采油中，生产井油管中无机垢沉积，经XRD鉴定 存在BaSO4 此外，XRD分析还用于注入和产出流体中的固相分析，明确矿物
第2章 岩心分析
由于粘土矿物的含量较低，砂岩中一般为3～15%。这时，Ⅹ射线衍
射全岩分析不能准确地反映粘土的组成与相对含量，需要把粘土矿物与 其它组分分离，分别加以分析。首先将岩样抽提干净，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2 μm （泥、页岩）或小于5 μm （砂岩）的部分，沉降分离、 烘干、计算其占岩样的重量百分比
表2-2 各族主要粘土矿物的d00l（10-1nm ）X射线衍射特征 矿物 蒙皂石 绿泥石 蛭石 伊利石 d00l 12～15 14.2 14.2 10.0 d002 ★ 7.1 7.1 5.0 d003 4～5 4.7 4.7 3.33 d004 ★ 3.53 3.53 2.5 d005 2.4～3 2.8 2.8 ★
第2章 岩心分析
方法 气测法、煤油饱和法孔隙度仪
压汞或等温吸附法 稳态法、不稳态法 接触角测量、阿莫特（自吸入）法、离 心机法、毛管压力曲线测定 铸体薄片、图像分析、SEM、X射线、 CT扫描、NMR 压汞法、离心机法毛管压力曲线测定 筛析法、薄片粒度图像分析 铸体薄片、阴极发光、XRD全岩分析、 红外光谱 铸体薄片、SEM 铸体薄片、XRD、红外光谱、沉降分离 法、电子探针或能谱 岩石薄片、SEM 薄片染色、XRD全持分析、红外光谱、 碳酸盐含量测定
成分和相对含量，对于研究解堵措施很有帮助
2.2岩心分析技术及应用
（1）扫描电镜分析技术 扫描电镜分析能提供孔隙内充填物的 矿物类型、产状的直观资料，同时也是研 究孔隙结构的重要手段 扫描电镜通常由电子系统、扫描系统、 信息检测系统、真空系统和电源系统五大 部分构成，它是利用类似电视摄影显像的 方式，用细聚焦电子束在样品表面上逐点 进行扫描，激发产生能够反映样品表面特 征的信息来调制成像。有些扫描电镜配有 X射线能谱分析仪，因此能进行微区元素 分析
2.2 岩心分析技术及应用
2.2.1 X射线衍射
第2章 岩心分析
粘土矿物的XRD分析使用定向片，包括自然干燥的定向片（N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2 μm或5 μm的的部分则研磨至粒径小于40 μm粉末， 用压片法制片，上机分析。 此外还可以直接进行薄片的XRD分析，它对于鉴定疑难矿物十分方 便，并可与薄片中矿物的光性特征对照，进行综合分析 （1）地层微粒分析 （2）全岩分析 （3）粘土矿物类型鉴定和含量计算 （4）间层矿物鉴定和间层比计算 （5）无机垢分析
2.1 概述
2.1.2 岩心分析的意义
岩石物理性质、岩石 结构与矿物的特性主要是 通过岩心分析获得，从而 体现了岩心分析在油气层 地质研究中的核心作用。 左图说明了六项内容之间 的相互联系，最终应指明 潜在油气层损害和敏感性，
第2章 岩心分析
并有针对性地提出施工建
议
2.1 概述
2.1.2 岩心分析的意义
第2章 岩心分析
值得注意的是，室内敏感性评价和工作液筛选使用的岩心数量有 限，不可能全部考虑油气层物性及敏感性矿物所表现出来的各种复杂
情况，岩心分析则能够确定整个油气层中某一块具有代表性的实验岩
样，进而可通过为数不多的实验结果，建立油气层敏感性的整体轮廓， 指导保护油气层工作液的研制和优选
2.1.2 岩心分析的内容
岩心分析概述
岩心分析的目的和意义
岩心分析的内容
取样要求 2.2 岩心分析技术及应用 X射线衍射 扫描电镜 薄片技术 测定岩石毛管压力曲线
岩心分析技术应用展望
2.1 概述
2.1.1 岩心分析的目的
第2章 岩心Fra Baidu bibliotek析
（1） 全面认识油气层的岩石物理性质及岩石中敏感性矿物的类型、 产状、含量及分布特点 （2）确定油气层潜在损害类型、程度及原因
第2章 岩心分析
2.2 岩心分析技术及应用
2.2.1 X射线衍射（XRD）
（1）X射线衍射 分析技术 全岩矿物组分和 粘土矿物可用X射线 衍射迅速而准确地测
第2章 岩心分析
定。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
2.2 岩心分析技术及应用
2.2.1 X射线衍射（XRD）
表2-3 主要间层粘土矿物类型（wilson Nadeau，1985）
非膨胀组分 有序度 云母 二八面体 钠板石（累托石） （云母/蒙皂石） 云母/蛭石 伊利石/蒙皂石 伊利石/蒙皂石 三八面体 水黑云母 （云母/蛭石） 云母/缝石 云母/蛭石 （云母/蒙皂石） 二八面体 苏托石（羟硅铝石） （Di—Ch）/S ? 绿泥石／蒙皂石 （绿泥石／蛭石） 绿泥石 高岭石 三人面体 柯绿泥石 （Tri-Ch）/Ve （Tri-Ch）/S ? 绿泥石／蒙皂石 （绿泥石／蛭石） ? 高岭石／蒙皂石
第2章 岩心分析
岩石结构与矿物分析、孔隙结构的测定要在了解油气层岩性、物
性、含油气性、电性的基础上，有重点地进行选样分析
2.1 概述
2.1.3 取样要求
铸体薄片样品应 能包括油气层剖面 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