粘土矿物在石油工业中的应用

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二八 面体 绿泥 石 富铝 绿泥 石
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二 八 面 体绿 泥 石 蒙 皂 石
不 规 则 间层 经 硅 铝 石 滑 间 皂 石 和 坡 缕 石 等 粘土 矿 物
粘 土 矿 物 分 布规 律
通过
余个 含 油 气 盆 地
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万 多 块 样品 分 析 研 究 表 明 中 国 含 油 气 盆 地 粘 土 矿 物 纵 向 分 正 常 转 化 型 蒙 皂 石 向伊 利 石 转 化
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现 以 钻 井 液 材 料 为 例 加 以说 明 应 用 的 简 况 钻 井 液 材 料 包 括 原 材 料 和 处 理 剂
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钻 井液 原材 料 枯土 钠 基膨 润土 及钙 基膨 润土 是配 制水 基钻 井液 的基 础原 材料
先 设 计 相 应 方 案 收 到 良好 效 果
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例 如 在 粘 土 矿 物 分 布 模式 为 蒙 皂 石 向 伊 利 石 转 化 型
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型 的
地 区 上 部 泥 页 岩 为 含 蒙 皂 石 一 伊 利 石 蒙 皂 石 无 序 间 层 矿 物 多 由 膨 胀 引起 缩 径 拨 火塞 等 井
眼 不 稳 定 钻 井 工 程 工 作 者 常把 这 类 泥 页 岩 称 为 软 泥 岩
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此外 地 开 石型 则
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存在 于 陕 甘 宁等 含 油 气 盆 地 下 奥 陶 统 古 风 化 壳 碳 酸 盐 岩 溶 蚀 孔 隙 中 系 由一 定 温 度 的 酸 性 水
介质 淋溶 上覆 地层 富含
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的 高岭 石 等 矿 物 以 化 学 方 式 迁 移 至 溶 蚀 孔 隙 中 晶 析 而 成
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二 八 面 体蒙 皂 石 蒙 脱 石 贝 得 石
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伊利 石 伊利 石 蒙皂 石 不 规 则 间 层 无 序 间 层 和 有 序 间 层
石 海 绿 石 三八 面 体 蒙 皂 石 皂 石
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钠 板 石 柯绿 泥 石 三 八 面 体绿 泥
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石 蒙皂 石 不 规 则 间 层 等粘 土 矿 物 在 少 数 地 区 或 层 系 见 到 的 还 有 地 开 石 蛇 纹 石 叶 蜡 石 滑
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粘土 矿物 研究 成果 在油气 勘探开 发 中的应用
石油地 质方 面
在 石 油 地 质领 域 中 应 用 含 油 气盆 地 粘 土 矿 物 研 究 成 果 推 断 沉 积 盆 地 古 环 境 古 气 候 古
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水介 质性 质等
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地 层 划 分 与 对 比 油 气 生 成 与运 移 储 层 物 性 及 盖 层 评 价 等
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的办 法 是 加 入 裂 缝 封 堵 剂 和 少 量 防 膨 剂
油 气 层 损害
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由于 粘 土 矿物 所具 有 的 比 表 面大 膨 胀 分 散等 特 性 及 其 在 储 层 中 产
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状 决 定 了 粘 土 矿 物 与 从 钻 井 到 采 油 全 过 程 各 种 工 作 液 钻 进 完井 射 孔 注 水 等 工 作 液 发 生 反应
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如 果 这 些 工 作 液 与 粘 土 矿 物 不 匹 配 则 产 生 膨 胀 分 散 细 粒 迁 移 化 学 沉 淀 以 及 与其 相
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关 的 非 粘 土 矿 物 不 稳 定 变 化 从 而 造 成 油 气 层 损 害 渗透 率 下 降 油 气产 量 降低 甚 至 油 气层 完
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解 决 井 眼 不 稳 定 的办 法 是 加 入 防 膨
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剂 以 防 粘 土 矿 物 膨 胀 为 主 该 地 区 下 部 则为 含 伊利 石 蒙 皂 石 有 序 间 层 一 伊 利 石 的 泥 页 岩 多 由 微 裂 缝 引 起 剥 落掉 块 所 造 成 的 井 眼 不 稳 定 钻 井工 程 工 作者 常 称这 类 为 硬 脆 性 泥 页 岩 解 决
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盖 层 粘土 总的 含量 粘 土矿物 成 分 分 布 特 征等 指标 与 盖 层性 质 盖层 好
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坏 均有 密 切 关 系
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钻 采工 程方面 钻采工 程所遇 到 的问题 有井 眼 不稳 定和 油气 层 损害两 方面
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井 眼 不 稳定
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在 钻 井 过 程 中发 生 井 眼 不 稳 定 的 层 段 往 往 是 含 粘 土 含 量 高 的 泥 页 岩
粘土 矿 物 在 石 油工 业 中的应 用
赵 杏 媛
北 京 石 油 勘 探 开 发 科 学研 究 院 北 京
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石 油 工 业 中 粘 土 矿 物 的 研 究 和 应 用 大 致 包 括 两 方 面 一 是 含 油 气 盆 地 地 层 中 的 粘土 矿 物 二 是 使用 某些 粘 土 矿 物 和 非 粘 土 矿 物 作 为 处 理 材 料
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些参 数 适 用 于 某 些 地 区 的 某 些 层 系 是 根 据 所 研 究 地 层 的 粘 土 矿 物 特 征 总 结 归 纳 进 而 筛 选
出适合 的参 数
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例 如 利 用 碎 屑 高 岭 石 的 含 量 对 于 松 辽 盆 地 下 白 奎 统 青 山 口 组 与姚 家 组 以 及 青
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不 同 模 式 其 主 要 控 制 因 素 不同 正 常 转化 型 成 岩作 用 为 主 要 控 制 因 素 不 正 常 转 化 型 蒙
皂 石 向 绿 泥 石 转 化 型 高 岭 石 组 合 型 古 环 境起 主 要 控制作 用 成 岩 作 用 有 一 定 影 响 伊 利 石 绿
泥 石 组 合 型 古 环 境 起 决 定 性 作 用 蒙皂 石 组 合 型 主 要 控 制 因 素 是 来 源 母 质
究 要 困 难 的 多 通 过 对 中国 含 油 气盆 地 泥 岩 粘土 矿 物 的 研 究 总 结 出 以 下 两 方面 的途 径 一 是 应
用 泥 岩 碎 屑 高 岭 石 含 量 的 变化 推 断 古 气 候 沉 积 相 带 等 古 环 境 二 是 利 用 粘 土 矿 物 演 化 序 列 来
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判 断 古 水 介 质性 质
采用
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射 线衍 射 差 热 分析 红 外光 谱 扫 描 电镜 透 射 电镜 电子衍 射 化 学 分 析 能谱
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电 子 探 针 穆 斯 堡 尔 谱 及 比 表 面 等 多种 手 段 分 析 表 明 中 国 含 油 气 盆 地 常 见 的 有 高 岭 石 三 八 面 体 绿 泥 石 富 含 铁 绿 泥 石 较 常 见 富 含镁 绿 泥 石 较 少 见
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段 泥 页 岩 段 的 岩 石 结 构 粘 土 矿 物 类 型 矿 物 组 合等 特 征 也 必 须 与 钻 井 液 相 匹 配 才 能 确 保 钻 井 过 程 中的 井 眼 稳 定
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因此 对于 粘土 矿物分 布规律 及其控 制 因素的研 究 至关 重要 利用 这些
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研 究 成 果 结 合某 地 区 地 质 特 点 可 以 做 到 打 井 之 前 就 可 预 测 可 能 钻 过 的 地 层 粘 土 矿 物 特 征 预
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山 口 组 二 段 与 三 段 之 间 地 层 对 比 则 很 有 效 又 如 利 用 高岭 石 含 量 绿 泥 石
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高岭石
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绿泥石
比 值 伊 利 石 结 晶 度 伊 利 石 蒙 皂 石 间 层 比 及 粘 土 矿 物 伴 生 矿 物 沸 石 类 矿 物 等诸 多 参 数 对 于
准 噶 尔 盆 地 二 叠 一 石 炭 系 与上 覆 三 叠 一侏 罗 系 地 层 划 分 对 比起 到 重 要 作 用 油气 生成 与运 移
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全 不 出 油 气 为 了 预 防 油 气 层 损 害 则 需 研 究 储层 中 粘 土 矿 物 类 型 分 布 特 征 控 制因 素 及 产 状
。Fra Baidu bibliotek
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等 问 题 在 钻 采 过 程 中制 备 相 匹 配 的 工 作 液 和 采 取 相 应 措 施 以 便 在 油 气 勘 探阶 段 达 到 正 确 评
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本文
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重 点介 绍在 油气勘 探开 发 中的应 用 油气 勘探 开发主 要是钻 采工程 应用 粘土和 非粘 土矿 材 料
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经 常应 用 这 些 材 料 的 大 概 包 括 钻 井 液 完 井 液 射 孔 液 压 裂 液 酸 化 液 及 固 井 堵 漏 注 水 三 次 采 油 等方 面 张 克勤 等
价 油 气 资 源 在 油 气 开 发 阶 段 得 到 合 适 的产量
价及 开 采 效 益 有 着 直 接 的 关 系
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由此 可 见 粘 土 矿 物 的 研 究 成 果 与 油 气资 源 评
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粘土 及 非 粘土 矿 的 应 用
某 些 粘 土 矿 和 非 粘 土 矿 作 为 处 理 材 料常 常被 用 于 油 气 勘 探 开 发 和 冶 炼 加 工 工 程 中
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布 大 致 可 划 分 为六 种 类 型 九 种 模 式 即
不正 常 转化 型
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蒙皂 石 向 绿 泥 石 转 化 型
蒙皂 石 组 合 型
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伊 利石 绿 泥石 组 合型
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高 岭石 组 合 型
此 外 还 有地 开石 型
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讥
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粘 土 矿 物 横 向分 布 在 不 同盆 地 不 同 层 系 的 变 化 规律 比 较 复 杂
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粘 土矿 物分 布 的控制 因素 年 代 以 来 一 些 国 外学 者 对 粘 土 矿 物 随 温 度 压 力 增 高 埋 深 增 加 所 产 生 的成 岩 转 化 进 行 了 较 深 入 的 研 究 最 有 代 表性 的 是 不 少 学 者 对 墨 西 哥 湾 沿 岸第 三 系 随 埋 深 增 加 蒙 皂 石 向 伊 利 石 转 化 序 列 的 研 究 这 些 成 果 使 粘 土 矿 物 分 布 规 律 及 其 机 理 研 究 大 大前 进 了 一 步
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中 国 含 油气 盆 地 地 层 中粘 土矿 物 研 究
该 项 工 作 主 要 是 在 油 气 勘 探 和 开 发 过 程 中 进 行 的 研 究的 内 容 一 般 包 括 含 油 气 盆 地 地 层 中粘 土 矿 物 类 型 分布 规律 控制 因 素 和 研 究成 果的 应 用 粘土 矿 物种 类
储油 物性
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大 量 研究 资料 表 明 储 层 中粘土 含量 粘 土矿 物 组成 及其 相 对含 量 间 层
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矿 物 类 型 及 间 层 比 成 因 分 布 形 态 及 产 状 等特 征 直 接 影 响 储 层 孔 隙结 构 孔 隙 度 渗 透 率 含 油 饱和度 及 油井产量
盖 层 评价
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对 于 中 国 含 油气 盆地 粘土 矿物 分 布规 律与 油 气生 成 运 移关 系研
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究 表 明 粘 土 矿 物 分 布 为 正 常转 化 型
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模 式 的 地 区 粘 土 矿 物 转 化 阶 段 与 有 机 质热 演 化 阶 段
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及 油 气 初 次 运 移 有 明 显 的 对 应 关 系 而 与 其 他 几 种 分 布 模 式 的关 系 则 比 较复 杂
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古环境
国 内 外 许 多 学 者对 粘 土 矿 物 与 沉 积 环 境 的 关 系 曾进 行 过 研 究 与讨 论 现 代
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沉 积 物 中粘 土 矿 物 组 成常 常 能较 好 的 反 映 物 源 区 迁 流 盆 地 的 母 岩性 质 和 气 候 特 征
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但 是对 于
沉 积 岩 来说 由 于 成 岩 作 用 带 来的 影 响 往 往 在 用 粘 土 矿 物 推 断 古 环 境 时 比 对 现 代 沉 积 物 的 研
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然而
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中 国 含 油 气盆 地 大 量 实 际 资 料 研 究 表 明 粘 土 矿 物 分 布 规律 是 由 古 环 境 来 源 母 质 成 岩 作 用
及 风 化 淋 滤 等 多 种 地 质 因 素共 同 作 用 的 结 果 成 岩 作 用 温 度 压 力 只 是 诸 多 控 制 因 素 之 一
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运 用 这 两 种 研 究 途 径 均 收 到 了 良好 效 果
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地 层划分 与对 比
古 环 境 等地 质 条 件 的 变化 是 利 用 粘 土 矿 物 进 行 地 层 划 分 与 对 比 的
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基 础 尤 其 是 对 于 缺 少 古 生 物 化 石 的 层 系更 显 示 出 粘 土 矿 物 资 料 划 分 与 对 比 地 层 的优越 性 应 用 粘 土 矿 物 进 行 地 层 划 分 与 对 比 的 参 数 很 多 不 可 能 建 立 适 用 于 各 地 区 各层 系 固 定 的模 式 哪