第三讲 岩心与流体分析技术

二 岩心分析技术新进展
•扫描电镜技术的发展 扫描电镜技术的发展 •能谱技术（EDS）：进行岩石矿物成分半定量分析，特别是 能谱技术（ ）：进行岩石矿物成分半定量分析 能谱技术 ）：进行岩石矿物成分半定量分析， 含铁矿物确定；背散射技术BCD：观察损害前后岩石的形貌； 含铁矿物确定；背散射技术 ：观察损害前后岩石的形貌； 电子探针技术：进行微区分析，鉴定微量疑难矿物； 电子探针技术：进行微区分析，鉴定微量疑难矿物；冷冻干 燥技术：保持样品中微结构状态进行观察； 燥技术：保持样品中微结构状态进行观察；与图象分析技术 联用研究岩石的孔隙结构
三 储层流体分析技术简介
•油气层流体性质 油气层流体性质 •地层水：主要是矿化度、离子成分、水型及pH值；影响无机 地层水：主要是矿化度、离子成分、水型及 值 地层水 沉淀、有机沉淀及水敏损害程度； 沉淀、有机沉淀及水敏损害程度； •原油：含蜡量，粘度，胶质、沥青质和硫含量，析蜡点，凝 原油：含蜡量，粘度，胶质、沥青质和硫含量，析蜡点， 原油 固点； 固点；影响有机沉淀的堵塞情况引起酸渣堵塞损害及高粘乳 状液堵塞损害； 状液堵塞损害； •天然气性质：主要是H2S和CO2的含量； 天然气性质：主要是 的含量； 天然气性质 和 •腐蚀产物引起损害及生成无机沉淀。 腐蚀产物引起损害及生成无机沉淀。 腐蚀产物引起损害
pc 0 . 735 或 p = 0.735 = c r r
pc---毛管压力，MPa r---毛管半径，µｍ
应用： 应用：
储集岩的分类评价 油气层损害机理分析 孔喉尺寸分布 评价和筛选工作液
毛管压力曲线 I－注入曲线；W－退出曲线
二 岩心分析技术新进展
•傅立叶红外光谱 傅立叶红外光谱 •原理：不同物质有不同化学键结合，不同化学键吸收红外光 原理：不同物质有不同化学键结合， 原理 的波长不同；吸收强度越强，物质的含量越高。 的波长不同；吸收强度越强，物质的含量越高。 •应用：分析岩石矿物组成和含量、分析粘土矿物总量及分析 应用：分析岩石矿物组成和含量、 应用 非晶质矿物。 非晶质矿物。 •不足：鉴定混层粘土矿物有局限性。 不足：鉴定混层粘土矿物有局限性。 不足
孔 隙 结 构 骨 架 颗 粒
孔隙－喉道 类型、大小、形态、连通性、分布 孔喉 大小、分布
岩 石 结 构 与 矿 物
石英、长石 粒度大小、分布 、岩屑、云 接触关系、成分、含量、成岩变化 母 产状
填 隙 物
粘土矿物
类型、成分、含量 产状
非粘土矿物
类型、成分、含量
岩心分析技术
X 射 线 衍 射
全岩矿物组分和粘土矿物可用 X射线衍射迅速而准确的测定
长程有序 无序
X射线衍射系统
主要间层粘土矿物类型（Wilson Nadeau,1985）
岩心分析技术
扫 描 电 镜
扫描电镜分析能提供孔隙内充填物的矿物类型、产 扫描电镜分析能提供孔隙内充填物的矿物类型、 状的直观资料， 状的直观资料，同时也是研究孔隙结构的重要手段
应用： 应用：
油气层中地层微粒的观察 粘土矿物的观测 油气层孔喉的观测 含铁矿物的检测
二 岩心分析技术新进展
•X-射线计算机层析成象（CT扫描）技术 射线计算机层析成象（ 扫描 扫描） 射线计算机层析成象 •原理：不同物质对X-射线的吸收情况不同； 原理：不同物质对 射线的吸收情况不同 射线的吸收情况不同； 原理 •应用 ： 鉴定岩性 ， 识别矿物组成 、 研究岩心内部结构 、 观察 应用： 鉴定岩性， 识别矿物组成、研究岩心内部结构、 应用 岩心内部流体饱和度及驱替情况、检测岩心被钻井液损害情况。 岩心内部流体饱和度及驱替情况、检测岩心被钻井液损害情况。
岩 石 物 理 性 质
常 规 物 性
渗透率
渗透率仪CMS－300全自动岩心分析仪
比表面 相渗透率 润湿性
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、薄片粒度图象分析 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全岩分析、红外光谱、碳酸盐含 量测定
岩心分析的内容
内容 孔隙度 常规条件 总孔隙度、连通孔隙度 模拟围压 总孔隙度 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、全直径岩心渗诱 率；模拟围压渗透率 气－水、油－水、气－油－水 油湿、水湿、中间润湿 方法 气测法、煤油饱和法孔隙度仪 CMS－300全自动岩心分析仪
二 岩心分析技术新进展
•核磁共振成象技术 核磁共振成象技术NMRI 核磁共振成象技术 •应用：研究孔隙和裂缝中流体分布与流动情况、研究固-液 应用：研究孔隙和裂缝中流体分布与流动情况、研究固 液 应用 和液-液间的相互作用。 和液 液间的相互作用。 液间的相互作用 •与CT技术比较，CT侧重观察岩石骨架颗粒；NMRI侧重于 与 技术比较 技术比较， 侧重观察岩石骨架颗粒 侧重观察岩石骨架颗粒； 侧重于 观察岩石孔隙中的流体。 观察岩石孔隙中的流体。
岩心分析的意义
可通过为数不多 的实验结果， 的实验结果，建立 油气层敏感性的整 体轮廓， 体轮廓，指导保护 油气层工作液的研 制和优选
保护油气技术中油气层地质研究的内 容及岩心分析的作用
一 岩心分析概述
内容和方法
岩心分析是指利用各种仪器设备来观测和分析岩 岩心分析是指利用各种仪器设备来观测和分析岩 心的一切特性的系列技术， 心的一切特性的系列技术，是获取地下岩心信息的十 分重要的手段 。 表 3- 1列出了保护油气层研究中岩心分析的内容 - 列出了保护油气层研究中岩心分析的内容 及相应的技术方法。 及相应的技术方法。
谢 谢
矿物 蒙皂石 绿泥石 蛭石 伊利石 高岭石
d 001 12-15 14.2 14.2 10.0 7.15
d 002 -7.1 7.1 5.0 3.58
d 003 4-5 4.7 4.7 3.33 2.37
d 004 -3.53 3.53 2.5 --
d 005 2.4-3 2.8 2.8 ---
近程有序
应用：
地层微粒分析 各族主要粘土矿物的d001（10-1nm）X射线衍射特征 全岩分析 粘土矿物类型鉴定和含量计算 间层矿物鉴定和间层比计算 无机垢分析
非膨胀组分 有序度 高岭石 二八面体 三八面体 二八面体 三八面体 钠板石 (累托石) 苏托石 柯绿泥石 水黑云母(云 (云母/ (羟硅铝石) (Tri-Ch)/Ve -母/蛭石) (Di-Ch)/S (Tri-Ch)/S 蒙皂石) 云母/蛭石 伊利石/ ? ? 云母/蛭石 ？ 蒙皂石 绿泥石/蒙 绿泥石/蒙 云母/蛭石 伊利石/ 高岭石/ 皂石 (绿 皂石(绿泥 (云母/蒙皂石) 蒙皂石 蒙皂石 泥石/蛭石) 石/蛭石) 云母 绿泥石
第三讲 岩心与流体分析技术 一 岩心分析概述 二 岩心分析技术应用展望 三 流体分析技术
一 岩心分析概述
目的：
a.全面认识油气层岩石的物理性质及岩石中敏感性矿 全面认识油气层岩石的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； 物的类型、产状、含量及分布特点； b.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； 确定油气层潜在损害类型 c.为各项作业中保护油气层工程方案设计提供依据和 为各项作业中保护油气层工程方案设计提供依据和 建议。 建议。
三 储层流体分析技术简介
•地层水分析 地层水分析 •离子种类、含量和总矿化度确定采用化学滴定方法、离子 离子种类、含量和总矿化度确定采用化学滴定方法Leabharlann Baidu 离子种类 色谱方法； 色谱方法； •pH值测定采用 值试纸、pH计； 值测定采用pH值试纸 值测定采用 值试纸、 计 •水型判断一般用苏林分类法； 水型判断一般用苏林分类法； 水型判断一般用苏林分类法 •该项分析主要用于配制实验用水及研究各种入井流体的配 该项分析主要用于配制实验用水及研究各种入井流体的配 该项分析主要用于 伍性
三 储层流体分析技术简介
•天然气分析 天然气分析 •分析方法：常用气相色谱； 分析方法：常用气相色谱； 分析方法 •应用：根据H2S、CO2含量分析损害 应用：根据 应用 、 •原油分析 原油分析 •进行沥青质测定、蜡含量测定、酸值分析、含硫量、凝固点、 进行沥青质测定、蜡含量测定、酸值分析、含硫量、凝固点、 进行沥青质测定 粘度等性能测定 •主要用于预测有机垢的生成及分析工作液的配伍性，如乳化 主要用于预测有机垢的生成及分析工作液的配伍性， 主要用于预测有机垢的生成及分析工作液的配伍性 问题和酸渣问题
扫描电镜基本结构图
岩心分析技术
薄 片 分 析
应用光学显微镜观察薄片， 应用光学显微镜观察薄片，由 铸体薄片获得的资料比较可靠 应用： 应用：
岩石的结构与构造 骨架颗粒的成分及成岩作用 孔隙特征 不同产状粘土矿物含量的估计 荧光薄片的应用
岩心分析技术
压 汞 法
汞对大多数岩石矿物为非润湿， 汞对大多数岩石矿物为非润湿，当汞的压力 和孔喉的毛管压力相等时， 和孔喉的毛管压力相等时，汞就能克服阻力进入 孔隙， 孔隙，可以得到毛管压力曲线