粘土矿物X衍射分析—张秉顺
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
8.0
N
h1.0 nm
3、根据N片上1.0nm峰右侧无I/S次
6.0
E
级峰的原理，合理划定背景线后
4.0
利用程序分峰功能建立d值为
2.0
1.0nm的高斯峰，其高度为已测 定的E片上1.0nm峰高度，调整
x10^3
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
2-Theta(°
峰宽使右侧与N片上1.0nm峰右
常大，无法接受。 *目前多数单位都在采用经验算法。
x10^3
5
10
每天都有这样混乱的数据在产生！
为迎接即将到来或已经到来的大量的
泥页岩X衍射分析样品，建立一个统
一的、合理的且人为误差最小的S% ＜15时I、I/S定量分析方法已刻不容
样品号 方式
缓。
S
我们由I/S的衍射特征出发，利用Clayquan 粘土矿物定量计算程序的相关谱图处理技术， LQ1-
不计算
提出一个虽尚不能称完美但比较合理实用， 102
最接近理想结果且一般衍射工作者均不难掌 握的《粘土矿物X衍射分析中S %＜15时I、 I/S定量分析方案》，供业内X衍射工作者参 考。
经验 计算
15
20
25
30
2-Theta(°
I/S
I
K
99
1
18
81
1
28
71
1
45
54
1
56ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
43
1
混层比%S C
经乙二醇蒸汽饱和处理后，I/S晶面间距由1.05nm增加到1. 15nm，此时的S %为15（见图1），而当S %为20时，I/S晶面间距会增加到1.21 nm。I/S具 有很强的将气体分子吸收进晶面层间的能力已毋庸置疑。
[15ISt.asc] [15ISe.asc] [15ISn.asc]
1.05nm
[LQ1-102T.ASC] [LQ1-102E.ASC] [LQ1-102N.ASC]
15.0
此时也难以解决 。
此前这种情况有两种处理方法： 10.0
一是不计算，合并单元格，将I/S、I
合并做一项给出数据，并文字说明为：
这一部分为混层比为10 %的 I/S与I的
5.0
混合体。
二是凭经验计算，见表，数据差别非
此观点可以很好的解释页岩气藏的这样一种现象：成熟度越低，吸附气比例 越高，成熟度越高，吸附气比例越低。见表1：
成熟度越低→ 成熟度越高→
S %越大→ S%越小→
I/S层间吸收气体分子能力越强→ I/S层间吸收气体分子能力越弱→
吸附气比例越高 吸附气比例越低
二、粘土分析方法现 状：
总得来说，已形成行业标 准的《粘土矿物相对含量X 衍射分析方法》已经基本 解决了粘土矿物相对含量 的定量分析问题（绿）， 但仍然存在几个难题未能 完善，当S%＜15时I、I/S 的定量问题即是之一 （红），而自生自储的页 岩气恰恰生成于这一层段。 在常规油气田的勘探开发 中，因S%＜15的样品很少， 此问题尚不显突出，亦因 未有好的解决方案，行业 标准中也一直在回避这个 问题。而当非常规油气田 比如页岩气的勘探开发进 行时，会有大量的S%＜15 的样品需做粘土矿物相对 含量分析，原因很简单， S%＞15时是生油阶段， S%＜15时地层进入生气阶 段：
15.0
10.0
5.0
x10^3 5
10
15
20
25
30
2-Theta(°
[LQ1-102T.ASC] 15.0 [LQ1-102E.ASC]
[LQ1-102N.ASC]
10.0
5.0
x10^3 5
10
15
20
25
30
2-Theta(°
2、合理划定背景线后在E片上测定 1.0nm峰高度
10.0 [LQ1-102N.ASC] [LQ1-102E.ASC]
早成岩 A S%＞70 Ro<0 . 35 未成熟
早成岩 B S%=70-50 0 . 35～0 . 5 半成熟
中成岩 A S%=50-15
0 . 5～1 . 3
低成熟| -成熟 原油为主
中成岩 B S%＜15
>1 . 3
页岩气
当S%＜15时I、I/S的衍射峰严重重叠， 当S%＞20时行之有效的分峰技术，
7500
5000
1.15nm
2500
S % =15
Intensity(Counts)
[57S-47N.raw] [57S-47E.raw] [57S-47T.raw] 15.0
1.07nm
10.0
1.21nm
5.0
S % =20
0
5
10
15
20
25
30
2-Theta(°
x10^3
5
10
15
20
25
Theta(°
10 10 10 10 10
三、S%＜15时I、I/S定量 分析方案步骤：
实例：矿物组合为 I/S+I+K 其特点是：I含量很 高，I/S混层比S%约为10%
（见图)
1、应用程序中谱图比较 功能，提升E片谱图至与N片 重叠，比较1.0nm峰高度 （见图3），若两峰高度相 同则直接进入步骤3。
[LQ1-102T.ASC] [LQ1-102E.ASC] [LQ1-102N.ASC]
喀那斯湖
粘土矿物X衍射分析中 I/S与吸附气及S%＜15时I、I/S定量分析方案
发言人:华北油田 研究院实验中心
张秉顺
粘土矿物代号：
I/S—伊蒙混层 S%或%S—混层比（伊蒙混层中蒙皂石层的含量）。 I —伊利石 K —高岭石 C—绿泥石
主要目的：推出粘土矿物分析中S%＜15时I、I/S定量分析方案
原因：页岩气勘探开发热潮
I/S与吸附气 —— （ I/S 重要性）—— 方法现状（存在问题）——解决方案
一、I/S与吸附气 页岩气分为游离气和吸附气，其中吸附气约占50-10%，一说为80-20%。如 Curtis（美）定义的“现代页岩气的概念，认为页岩气可以是储存在天然裂 隙和粒间孔隙中的游离气，也可以是干酪根和页岩颗粒表面的吸附气或是干 酪根和沥青中的溶解气，吸附作用是页岩气聚集的基本方式之一，吸附气含 量可占页岩气总含量的20%~85%。” 游离气游离于微孔隙、微裂缝中，这一点没有争议也很好理解。而吸附气一 般认为赋存于粘土矿物及有机质表面，因粘土矿物含量远高于有机质，因此 可以说吸附气主要赋存于粘土矿物表面，这也是普遍的观点。我们从I/S晶 体结构特点出发在此大胆提出一个全新的观点： 吸附气不仅赋存于粘土矿物表面，而且还被I/S吸收进I/S晶体层间。泥页岩 中的I/S是吸附气的重要载体。 此观点可以由粘土矿物的X 衍射分析实验完证。
[ LQ1-102T. ASC ]
侧基本重合（见图4）。
7500
4、在T片上合理划定背景线后对 5000 1.0nm峰求积分（见图5）。
N
h1.0 nm
3、根据N片上1.0nm峰右侧无I/S次
6.0
E
级峰的原理，合理划定背景线后
4.0
利用程序分峰功能建立d值为
2.0
1.0nm的高斯峰，其高度为已测 定的E片上1.0nm峰高度，调整
x10^3
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
2-Theta(°
峰宽使右侧与N片上1.0nm峰右
常大，无法接受。 *目前多数单位都在采用经验算法。
x10^3
5
10
每天都有这样混乱的数据在产生！
为迎接即将到来或已经到来的大量的
泥页岩X衍射分析样品，建立一个统
一的、合理的且人为误差最小的S% ＜15时I、I/S定量分析方法已刻不容
样品号 方式
缓。
S
我们由I/S的衍射特征出发，利用Clayquan 粘土矿物定量计算程序的相关谱图处理技术， LQ1-
不计算
提出一个虽尚不能称完美但比较合理实用， 102
最接近理想结果且一般衍射工作者均不难掌 握的《粘土矿物X衍射分析中S %＜15时I、 I/S定量分析方案》，供业内X衍射工作者参 考。
经验 计算
15
20
25
30
2-Theta(°
I/S
I
K
99
1
18
81
1
28
71
1
45
54
1
56ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
43
1
混层比%S C
经乙二醇蒸汽饱和处理后，I/S晶面间距由1.05nm增加到1. 15nm，此时的S %为15（见图1），而当S %为20时，I/S晶面间距会增加到1.21 nm。I/S具 有很强的将气体分子吸收进晶面层间的能力已毋庸置疑。
[15ISt.asc] [15ISe.asc] [15ISn.asc]
1.05nm
[LQ1-102T.ASC] [LQ1-102E.ASC] [LQ1-102N.ASC]
15.0
此时也难以解决 。
此前这种情况有两种处理方法： 10.0
一是不计算，合并单元格，将I/S、I
合并做一项给出数据，并文字说明为：
这一部分为混层比为10 %的 I/S与I的
5.0
混合体。
二是凭经验计算，见表，数据差别非
此观点可以很好的解释页岩气藏的这样一种现象：成熟度越低，吸附气比例 越高，成熟度越高，吸附气比例越低。见表1：
成熟度越低→ 成熟度越高→
S %越大→ S%越小→
I/S层间吸收气体分子能力越强→ I/S层间吸收气体分子能力越弱→
吸附气比例越高 吸附气比例越低
二、粘土分析方法现 状：
总得来说，已形成行业标 准的《粘土矿物相对含量X 衍射分析方法》已经基本 解决了粘土矿物相对含量 的定量分析问题（绿）， 但仍然存在几个难题未能 完善，当S%＜15时I、I/S 的定量问题即是之一 （红），而自生自储的页 岩气恰恰生成于这一层段。 在常规油气田的勘探开发 中，因S%＜15的样品很少， 此问题尚不显突出，亦因 未有好的解决方案，行业 标准中也一直在回避这个 问题。而当非常规油气田 比如页岩气的勘探开发进 行时，会有大量的S%＜15 的样品需做粘土矿物相对 含量分析，原因很简单， S%＞15时是生油阶段， S%＜15时地层进入生气阶 段：
15.0
10.0
5.0
x10^3 5
10
15
20
25
30
2-Theta(°
[LQ1-102T.ASC] 15.0 [LQ1-102E.ASC]
[LQ1-102N.ASC]
10.0
5.0
x10^3 5
10
15
20
25
30
2-Theta(°
2、合理划定背景线后在E片上测定 1.0nm峰高度
10.0 [LQ1-102N.ASC] [LQ1-102E.ASC]
早成岩 A S%＞70 Ro<0 . 35 未成熟
早成岩 B S%=70-50 0 . 35～0 . 5 半成熟
中成岩 A S%=50-15
0 . 5～1 . 3
低成熟| -成熟 原油为主
中成岩 B S%＜15
>1 . 3
页岩气
当S%＜15时I、I/S的衍射峰严重重叠， 当S%＞20时行之有效的分峰技术，
7500
5000
1.15nm
2500
S % =15
Intensity(Counts)
[57S-47N.raw] [57S-47E.raw] [57S-47T.raw] 15.0
1.07nm
10.0
1.21nm
5.0
S % =20
0
5
10
15
20
25
30
2-Theta(°
x10^3
5
10
15
20
25
Theta(°
10 10 10 10 10
三、S%＜15时I、I/S定量 分析方案步骤：
实例：矿物组合为 I/S+I+K 其特点是：I含量很 高，I/S混层比S%约为10%
（见图)
1、应用程序中谱图比较 功能，提升E片谱图至与N片 重叠，比较1.0nm峰高度 （见图3），若两峰高度相 同则直接进入步骤3。
[LQ1-102T.ASC] [LQ1-102E.ASC] [LQ1-102N.ASC]
喀那斯湖
粘土矿物X衍射分析中 I/S与吸附气及S%＜15时I、I/S定量分析方案
发言人:华北油田 研究院实验中心
张秉顺
粘土矿物代号：
I/S—伊蒙混层 S%或%S—混层比（伊蒙混层中蒙皂石层的含量）。 I —伊利石 K —高岭石 C—绿泥石
主要目的：推出粘土矿物分析中S%＜15时I、I/S定量分析方案
原因：页岩气勘探开发热潮
I/S与吸附气 —— （ I/S 重要性）—— 方法现状（存在问题）——解决方案
一、I/S与吸附气 页岩气分为游离气和吸附气，其中吸附气约占50-10%，一说为80-20%。如 Curtis（美）定义的“现代页岩气的概念，认为页岩气可以是储存在天然裂 隙和粒间孔隙中的游离气，也可以是干酪根和页岩颗粒表面的吸附气或是干 酪根和沥青中的溶解气，吸附作用是页岩气聚集的基本方式之一，吸附气含 量可占页岩气总含量的20%~85%。” 游离气游离于微孔隙、微裂缝中，这一点没有争议也很好理解。而吸附气一 般认为赋存于粘土矿物及有机质表面，因粘土矿物含量远高于有机质，因此 可以说吸附气主要赋存于粘土矿物表面，这也是普遍的观点。我们从I/S晶 体结构特点出发在此大胆提出一个全新的观点： 吸附气不仅赋存于粘土矿物表面，而且还被I/S吸收进I/S晶体层间。泥页岩 中的I/S是吸附气的重要载体。 此观点可以由粘土矿物的X 衍射分析实验完证。
[ LQ1-102T. ASC ]
侧基本重合（见图4）。
7500
4、在T片上合理划定背景线后对 5000 1.0nm峰求积分（见图5）。