第二章岩心分析技术
第2章 岩心分析
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第二章岩心分析回顾:◆油气层损害的定义◆研究油气层保护技术的方法◆发展历程等。
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第一节概述1、岩心分析的目的(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(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、岩心分析的意义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其中,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。
下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,并有针对性地提出施工建议值得注意的是,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岩心分析的六个方面:4、取样要求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。
岩心分析技术
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三、岩心分析的主要方法
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
2、作用原理:
三大常规技术之一,它应用光学显微镜观察薄片
3、功用:
直接观察储层孔喉大小、分布、连通情况、地层微 粒、地层敏感性矿物、地层胶结情况等
-- --- mm
0.03mm 10 20
长:20—40mm
制作方法: 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
3)粘土矿物类型鉴定和相对含量计算
X-射线衍射在石油工业中应用的最主要内容。 利用粘土矿物 特征峰的d值,鉴定粘土矿物的类 型,利用出现矿物对应的衍射峰的强度,定量分 析粘土矿物的相对含量。
常见的粘土矿物:蒙脱石、伊利石、绿泥石、高 岭石
相对含量计算
对全晶质样品,利用在所有样品中普遍存在的矿 物-----石英作为标准,根据下列公式计算各矿物 的相对含量:
样品要求
尺寸大小适中(标准岩心) <f33×100mm; 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;
泥浆污染
三、薄片技术(Slice Technique of Rock)
1、薄片技术的基本概念
铸体薄片厚度为0.03mm , 面积不小于15*15mm,一 般用储层岩心磨制而成
《岩心分析方法》课件
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地球物理探测
利用物理方法探测地下岩 层的分布和性质,为岩心 采集提供指导。
岩心采集的设备
钻机
钻井取心的主要设备,用 于钻孔和取心作业。
岩心筒
用于存放和保护岩心的容 器,通常由金属材料制成 。
井下电视设备
包括摄像头、照明灯、图 像采集和处理系统等。
岩心采集的注意事项
地层适应性
根据地层特性和岩性选 择合适的取心方法和设
注意事项
避免使用具有腐蚀性的清洗剂,以 免损坏岩心或影响分析结果。
岩心的整理和保存
整理目的
注意事项
将清洗后的岩心进行整理,以便于观 察和测量岩心尺寸、形态等参数。
保持干燥、防尘、防潮等环境条件, 以免影响岩心的质量和分析结果。
保存方法
将整理好的岩心进行干燥,并选择适 当的保存方式,如密封保存、低温保 存等,以延长岩心的保存时间。
《岩心分析方法》PPT课件
目录
• 岩心分析概述 • 岩心采集 • 岩心处理 • 岩心分析技术 • 岩心分析的应用 • 岩心分析的未来发展
01
岩心分析概述
岩心分析的定义
岩心分析是指在钻井过程中,通过钻 取岩心来获取地下岩石的详细信息, 包括岩石的物理性质、化学成分、结 构特征、矿物组成等方面的分析。
岩心分析是地质学和地球物理学中非 常重要的基础研究方法之一,对于了 解地下地质构造、地层特征、油气藏 分布等具有重要意义。
岩心分析的目的和意义
了解地下岩石的物理性质和化学成分,为地质学和地球物理学研究提供基础数据。
通过岩心分析可以确定地层年代、沉积环境、成岩作用等,对于油气勘探和开发具 有重要意义。
优化样品处理流程
简化样品处理流程,提高处理速度,降低误差率 ,从而提高分析精度。
第二章 岩石物性分析方法1
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研究内容
第一节 岩心分析方法 第二节 常规岩心分析 第三节 特殊岩心分析
李爱芬 石油工程学院油藏工程系
2007.3.18
第一节 分析方法
Chapter 2
1.1 introduce(前言)
Cores obtained from the reservoir formation contain a considerable amount of information about the nature of the rocks themselves and various properties. They are a source of material for investigating rock behaviour with respect to fluid displacement and its reaction to various fluid types.
第二节常规岩心分析
2.1 岩心中流体饱和度的测定
(1)蒸馏抽提法:
溶剂:用密度小于水、沸点 高于水且溶解洗油能力强. 如甲苯:ρ = 0.897
沸点110℃
⎧ ⎪⎪S o ⎨ ⎪⎪⎩S w
= (Wo+w = Vw
φVf
− ρ w Vw φVf
)/
ρo
用未污染的新鲜岩心可较准确地测定SWC
Chapter 2
Chapter 2
1.5 岩样中油和盐的清洗方法(Core Cleaning)
孔隙度和渗透率是岩石本身的属性,如果有油和盐
附于岩石孔道中,就会影响数据的测定。因此,测定 K、Φ的岩样,测试前都要除油,含盐量高的还要除 盐。 (需要测定饱和度的岩样不洗油)
第二章_岩心分析
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(5.0学时)
岩心分析是认识油气层地质特征的必要手段,是取 得油气层地质资料的一项基础工作。油气层敏感性评 价 、损害机理研究 、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。
岩心分析(定义):是指利用能揭示岩石本性的各种 仪器来观测和分析岩石一切特性的一类技术;
特点:
单元结构层内的阳离子(Al3+、Si4+)能被其它阳 离子( Al3+ 、Mg2+、Ca2+、Na+等)部分置换。
高价离子被低价离子置换后造成的正电荷亏损, 则由吸附在晶体外表和晶层的可交换性阳离子 ( Mg2+、Ca2+、Na+等)来中和平衡。
特点: 层间可交换性的阳离子可自由地进出,为阳离 子交换提供了十分有利的条件。
用途:能提供孔隙内充填物的矿物类型、大小、产 状的直观资料,同时也是研究孔隙结构的重要手段。
特点:①耗样少、制样简单;②观测视场大、立 体感强;③放大倍数范围宽且连续可调;④ 直观、快速、有效;⑤可对污染前后的样品 进行对比观测。
样品制备方法:将岩样抽提清洗干净,加工出新鲜面 作为观察面,用导电胶固定在样品桩上,自然 晾干,最后在真空镀膜机上镀金 (或碳),使样 品必须有良好的导电性能。样品直径一般不超 过 lcm。对污染试验的岩心样品,要尽量保证 原样形貌。
特点:
2.在某些情况下,如弱酸性水的淋滤作用,因K+ 离子对此很敏感,最终会导致晶层中的K+离子 脱出为其它阳离子(Na+、Ca2+或H2O等)替代, 以至边缘破键的吸附水也随之进入晶层间,导 致晶层膨胀,晶面间距可达14×10-1nm以上。 这种脱Κ+伊利石称为蚀变伊利石或降解伊利石。
岩心分析技术研究综述
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2016年12月岩心分析技术研究综述冯玉琪(长江大学石油工程学院,湖北武汉430100)摘要:岩心分析技术是一项基础性的工作,在地质勘探和油藏开发当中具有重要的地位。
本文通过综合国内的研究现状对岩心分析技术进行了调研,首先介绍了岩心分析的目的,然后从孔渗特性、矿物组成和结构特征等方面介绍了岩心分析的主要内容,最后从X 射线衍射、扫描电镜和薄片分析等三个方面对岩心分析的方法进行了概述。
为岩心分析工作的进行打下了坚实的基础。
关键词:岩心分析;X 射线衍射;扫描电镜岩心分析在研究和认识储层的过程中具有重要的意义,是油藏研究者需要了解的一项重要内容。
通过岩心分析可以得到指定区域内的地层特征,矿物成分,孔隙结构特征等信息,能够对潜在的敏感性因素进行评估,能够以此制定一系列油气层保护方案和措施,能够使油气层保护工作更好的进行。
总而言之,岩心分析是油气田勘探、开发等相关工作的基础和依据。
下面将从岩心分析的目的、研究内容和研究方法等方面对岩心分析技术进行概述。
1岩心分析的目的岩心分析的目的总的来说包括认识储层、保护储层和开发储层三个方面。
首先通过岩心分析能够使我们更好的认识储层,包括储层岩石各种物理性质。
其次通过岩心分析能够使我们观察和分析岩石中的粘土矿物的类型和含量,使我们更好的确定可能导致油气层受到伤害的潜在因素,最后通过岩心分析可以使我们有针对性的制定目标研究层位的开发方案从而有效地避免错误的开发方式对储层造成的伤害。
2岩心分析的主要内容2.1孔渗特性岩心分析其中的一项主要内容是对其孔渗特性进行研究,研究孔渗特性主要包括孔隙性和渗透性的研究。
孔隙度是衡量岩石孔隙性的参数,储层岩石是一种多孔物质,其中有一部分体积为孔隙体积,孔隙度是储层岩石的孔隙体积与总体积的比值。
影响岩石孔隙度的因素包括岩石的矿物成分、埋藏深度、成岩后生作用等。
渗透率是衡量岩石渗透性的参数,代表了岩石允许流体通过的性能。
影响岩石渗透率的因素主要包括沉积作用、成岩作用、构造作用等。
岩心分析技术
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岩心分析技术及应用一、X射线衍射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(XRD)迅速而准确地测定。
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。
由于粘土矿物的含量较低,砂岩中一般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2μm(泥、页岩)或小于5μm(砂岩)的部分,沉降分离、烘干、计算其占岩样的重量百分比。
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2μm或5μm的部分则研磨至粒径<40μm的粉末,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。
2.X射线衍射在保护油气层中的应用1)地层微粒分析地层微粒指粒径小于37μm(或44μm)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5μm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,对酸敏(HF,HCl)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。
3)粘土矿物类型鉴定和含量计算注:Di-二八面体;Tri-三八面体;Ch-绿泥石;S-蒙皂石;Ve-蛭石;Bi-黑云母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。
第二章岩心分析-精选文档
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岩 石 物 理 性 质
常 规 物 性
渗透率 比表面 相渗透率 润湿性
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
稳态法、不稳态法
接触角测量、阿莫特(自吸人)法、离 心机法毛管压力曲线测定
孔隙 结构 骨架 结构
孔隙--喉道 孔喉 石英、长石 岩屑、云母
中的核心作用。
岩心分析能够确定某一块实验岩样在整个油
气层中的代表性,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。
二、岩心分析的内容 岩心是地下岩石 (层)的一部分,所以岩心分析是获 取地下岩石信息十分重要的手段。
储集层敏感性在很大程度上取决于孔隙中敏感性
矿物的类型、含量和所处的位置以及储层孔隙大小、 形态、孔喉配位状况等。利用岩心分析技术得出的数 据资料,就能描述出储集层孔隙系统中敏感性矿物对 储集层敏感性的潜在影响。
表2-1 岩心分析揭示的内容和所用的方法
内 孔隙度 容 常规条件 模拟围压 总孔隙度、连同孔隙度 总孔隙度 方 法 气测法、煤油饱和法孔隙度仪 CMS - 300全自动岩心分析仪 渗透率仪 CMS - 300全自动岩心分析仪 压汞或等温吸附法 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 接触关系、成分、含量、成岩变化 产状
岩心分析技术
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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
第2章 岩心分析
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(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
2.1 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
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
《岩心分析》课件
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通过岩心分析可以研究地球内部的化学成分和反应过程,揭示地球 的演化规律和动力学机制。
地质年代学研究
通过岩心分析可以测定岩石的年龄和沉积序列,为地质年代学研究提 供重要数据支持,有助于了解地球历史和板块运动。
PART 05
岩心分析的挑战与展望
岩心分析的局限性
样品代表性
由于岩心采集和制备过程中的误差,可能导致样品代表性不足, 影响分析结果的准确性。
发展高分辨成像技术, 实现岩心微观结构和成 分的快速、无损检测。
多学科交叉融合
加强地质学、地球物理 学、化学、物理学等多 学科的交叉融合,推动 岩心分析技术的发展。
跨学科合作与交流
建立跨学科交流平
台
鼓励不同学科领域的专家学者进 行交流合作,共同探讨岩心分析 技术的发展方向和挑战。
加强国际合作
积极参与国际学术交流和合作, 引进国外先进技术和管理经验, 推动岩心分析技术的国际化发展 。
样品破坏性
岩心分析需要对样品进行切割、破碎等处理,可能导致样品破坏, 无法进行后续分析。
实验误差
实验过程中可能存在误差,如仪器误差、操作误差等,影响分析结 果的准确性。
未来发展方向与技术革新
智能化分析
利用人工智能和机器学 习技术,实现岩心分析 的自动化和智能化,提 高分析效率和准确性。
高分辨成像技术
目的
岩心分析是石油、天然气和矿产资源勘探中重要的手段之一 ,通过岩心分析可以了解地下岩层的岩石类型、矿物组成、 结构特征、储层物性以及含油、气、水情况等,为地质勘查 和资源开发提供重要的数据支持。
岩心分析的重要性
了解地下岩层特征
岩心分析是了解地下岩层特征最直接、最可靠的方法之一,通过对岩心的观察和分析,可 以获取地下岩层的岩石类型、矿物组成、结构特征等信息,为地质勘查和资源开发提供重 要的数据支持。
石油勘探开发的岩心分析技术
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01
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02
岩心分析技术 概述
03
岩心分析技术 的主要内容
04
岩心分析技术 的应用范围
05
岩心分析技术 的发展趋势与 展望
1 添加章节标题
2 岩心分析技术概述
岩心分析技术的定义
岩心分析技术是 一种通过研究岩 石样本来获取地 下地质信息的技 术。
岩心分析技术可以帮助石油勘探开发人员 确定地下石油储层的位置、规模和性质, 为石油开采提供重要信息。
岩心分析技术还可以帮助石油勘探开发人 员评估地下石油储层的开采价值,为石油 开采提供决策依据。
岩心分析技术在石油勘探开发中具有广 泛的应用前景,可以提高石油勘探开发 的效率和准确性,降低石油勘探开发的 风险和成本。
岩心分析技术的发展历程
19世纪末,岩 心分析技术开 始应用于石油
勘探开发
20世纪初,岩 心分析技术逐 渐成熟,成为 石油勘探开发
的重要手段
20世纪中叶, 随着科技的发 展,岩心分析 技术得到了进 一步的发展和
完善
21世纪初,岩 心分析技术已 经广泛应用于 石油勘探开发 的各个领域, 成为石油勘探 开发的关键技
岩心分析技术在油气田开发方 案实施过程中的作用
岩心分析技术在油气田开发方 案调整中的应用
5
岩心分析技术的发展趋 势与展望
自动化与智能化技术的应用
自动化技术在岩心 分析中的应用:提 高工作效率,减少 人为误差
智能化技术在岩心 分析中的应用:实 现岩心数据的实时 采集、处理和分析
自动化与智能化技 术在岩心分析中的 发展趋势:更加智 能化、高效化和精 准化
《岩心分析方法》课件
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岩心分析技术的分类
物理性质分析 地球化学分析 显微组分分析
描绘岩石和物质之间的物理特征,可以用来确定 视密度、孔隙率、饱和度及弹性等指标。
用各种化学与物理手段测试矿物、岩石和土壤的 成分,可以确定孔隙液及烃的组成和分布。
观察岩心薄片下显微镜,了解岩石的微观组分、 成分、纹理及结构。
岩心的获取与处理
总结和展望
尽管岩心分析具有一定的局限性和挑战,但它仍是地球科学领域不可或缺的重要手段。我们期待不断发展更先 进的技术与手段,更广泛地、更高效地解决地学问题。
气相色谱质谱分析
通过化学分析,确定岩石芯样品中的有机分子和所 含气体成分的种类与含量。
扫描电镜观察
用非常强的电场扫描岩心样品来确定其微观结构, 并检视它内部的微小痕迹、颗粒分布和结构。
机器学习和编程模型
将大量现有的岩心数据输送给机器学习模型,以便 预测未来储层性质。岩心分析应用领域1石油勘探
了解地层构成和找到石油藏。
钻井岩芯获取
通过岩芯钻探,连续地勘探井上的地层,钻探得到的岩芯是岩心分析的最主要物质来源。
岩心样品处理
通过对原始岩芯样品进行处理、筛选和切割,将大岩石块样品制备成合适的实验测试芯样。
岩心数据处理
收集、整理分析实验测试结果,建立地质模型,预测矿区、油区、水区等储层。
岩心分析的主要方法
X射线衍射分析
通过研究岩石的晶体结构,确定其中的矿物组分。
2
地质研究
研究地质历史和直观展示地质观测数据。
3
矿区勘察
寻找和评估矿产资源。
岩心分析的局限性和挑战
样品获取难度大
很多时候地层较深、地质条 件较差,采集符合要求的岩 心样品十分困难。
芯样处理技术不同
第二章 岩心分析技术
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各类结晶物质包括岩石中各种矿物组成。
第二节
岩心分析技术及应用
2. X射线衍射在保护油气层技术中的应用
把洗净烘干的岩样放入岩心杯中抽空,在真空条件下 继续抽 1h。从真空开始,每一压力点下维持一定时间,使 外压与毛管压力达到平衡。计算在此压力 (Pc) 下进入岩样 的汞体积(VHg),即可求得汞进入岩样的饱和度 (SHg)。一般 仪器的最高工作压力为 8MPa,每个岩样可以做 20~30 个测 试点。最后按照下面的格式来填写实验数据。
第一节 岩心分析概述
2. 意义:
( 1 )油气层地质研究是保护油气层技术的基础工 作,其中矿物性质及渗流多孔介质的特性主要通过岩 心分析获得,因此,岩心分析在油气层地质研究中具 有核心作用。
( 2 )岩心分析能够确定某一块实验岩样在整个油 气层中的代表性,可以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。
分储集岩性好坏的主要指标之一。对于砂岩储层,颗
粒越均匀,胶结物充填越少,颗粒越粗,排驱压力就
越低,岩石储集性就越好。
第二节
岩心分析技术及应用
饱和度中值 Pc50指非润湿相为 50%时相应的注入曲
线的毛细管压力,它反映当孔隙中同时存在油水两相时 油的产能大小。Pc50越小,则表示岩石对油的渗透能力 越好,生产能力就越高。 束缚水饱和度Smin(或Swi)表示当注入汞的压力达 到仪器的最高压力时,没有被汞侵入的孔隙体积百分数。 Smin越大,表示小孔喉所占的体积越多,显然对油的渗
岩心分析技术
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Coring Sample 取样
井底取出岩心
实验岩心
30 30 30 30 30 30
Slice
30
K、F、Capillary pressure
RXD SEM
2 X射线衍射分析(XRD)
X射线衍射原理 X射线衍射仪 实验样品制备 在保护油气层研究中的应用
1.2 油气藏工程地质描述
保护油气层技术的基础 岩心分析是工程地质描述的重要手段 工程地质描述的目的:
– 准确认识油气层的初始状态 – 打开油气层后对环境变化后的响应
(1)微观尺度 ——孔隙、颗粒尺寸分布 ——矿物类型、结构 (2)宏观尺度 ——岩心孔隙度、渗透率 ——岩心饱和度、润湿性 ——天然裂缝 (3)大型尺度 ——测井、地震数据 (4)巨型尺度 ——试井、油藏规模
可能的损害趋势和后果
岩心
岩 心 分 析 的 内 容 和 分 析 方 法
岩石物理性质
岩石结构与矿物
、k 测定 铸体薄片 扫描电镜 压汞技术 图象分析 接触角法
铸体薄片 X 射线衍射 扫描电镜 电子探针 红光谱
孔隙度 渗透率 孔隙结构 岩石表面性质
岩石的 稳定性 与强度
地层微粒和矿 物的稳定性
地层流体
常 岩 规 渗透率
石物
物性
理
比表面
性
相渗透率
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
气 -水、油 -气、气 -油 -水
渗透率仪 CMS -300 全自动岩心分析仪
压汞或等温吸附法 稳态法、不稳态法
质
润湿性
油湿、水湿、中间润湿
接触角测量 、阿莫特(自吸人 )法、 离心机法毛管压力曲线测定
储层保护 第二章 岩心分析技术
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Ed
SZ36-1
Ed
SZ36-1
1383-1458 1513-1535
粘土矿物相对含量(%)
I
K
C
S+I/S
12
20
5
63
间层比 %S(I/S) 50-75
6
37
3
54
50-70
备注
51 块样品 11 块样品
6
51
0
33
40-70
9 块样品
14
49
8
29
30-60 I 油组 10 块样品
16
34
10
孔喉半径分布频谱图
Smin
孔隙结构特征参数
pc50
pd
.735 r
Pc
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
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
40
50
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
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
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
岩心分析
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三、黏土矿物分析
定义:用矿物分析中的各种手段确定黏土的矿 物成分及其含量,进而确定黏土在砂岩 中的分布特点。
依据: 油气层中黏土矿物的组、含量、产状和 分布特征不仅直接影响储集层性质的好 坏和产能的大小,而且也是决定敏感性 特征的最主要的因素。
注意事项:a. 薄片分析直观、试验费用低、故常安排在X射线 衍射和扫描电镜之前进行
b. 该方法只有选择有代表性的岩心,分析结果才有 实际价值
(3)扫描电镜分析:——(能提供孔隙填充矿物类型、产
状和含量的直观资料,亦可研 究孔隙结构) 原 理: 利用细聚焦的电子束在岩样上逐点扫描,激发产生能 够反映样品特征的信息并调制成像。
注意事项:a.分析前应将岩样用抽提的方法洗净,然后加工出新 鲜断面作为观测面。
b.样品直径一般不超过1cm。
(4)电子探针分析:——(鉴定细微矿物。研究晶体结构
分析和成岩演化、成岩环境)
原理:该技术是运用高速细电子束作 为荧光X射线的激发源进行显微 X射线光谱分析。
二、孔隙结构分析:
定义:孔隙结构分析主要基于前述的铸体薄片 和孔隙铸体分析,并结合岩心毛细血管 压力曲线的测定,从而确定孔隙类型、 孔隙类型、喉道大小及分布规律.
·岩心分析样品:可以是成形的圆柱体,井壁 取心或钻屑。
• 岩心分析常规的方法: 1.X射线衍射分析 1.岩矿分析 2.薄片分析
3.电子扫描分析
4.电子探针分析
2.孔隙结构分析 3.黏土矿物分析 4.粒度分析
一、岩矿分析
(1)X射线衍射分析——(鉴别储层内岩石矿物种类)
·原理:每种物质都有其固有的化学组成和结构,每种结 晶物质都具有其独特的晶体结构。因此,当X射线通过通 过某一晶体时,必然会显示出该晶体特有的衍射特征值 (反射面网间的距离和反射线的相对强度)
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第二节
岩心分析技术及应用
2. 薄片分析技术在保护油气层中的应用
(1)岩石的结构与构造
通过观测颗粒间接触关系、胶结类型及胶结物的结构 可以估计岩石的强度,预测出砂趋势。
(2)骨架颗粒的成分及成岩作用
沉积作用、压实作用、胶结作用和溶解作用强烈地影 响着油气层的储集性及敏感性。了解成岩变化及自生矿物 的晶出顺序对钻井、完井液设计、增产措施选择、测井解 释十分有利。
(1)地层微粒分析 地层微粒是指粒径小于 37 m 即能通过 400 目筛的 细粒物质,它是导致砂岩油气层损害的主要内在物质。
第二节
岩心分析技术及应用
参比物:全晶质样品用内含的石英;含有较多非
晶质的样品,则利用外加的刚玉。 地层微粒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、菱铁矿、方解石、石膏等。
需时间最短;②研究压力范围最大;③适用于规则和不规
则岩样,可用此法做退汞实验,求出吸入毛管压力曲线。
(2)缺点:①不能给出矿物学方面的信息;②缺少成岩
作用信息;③汞毒性大。
第二节
岩心分析技术及应用
4. 毛管压力曲线在保护油气层技术中的应用
(1)储集岩的分类评价
储集岩分类是评价油气层损害的前提,因为同一损害 因素在不同类型储集岩中的表现存在差异。
第二节
三、薄片技术
岩心分析技术及应用
1. 薄片技术的基本概念
薄片技术指在光学显微镜下对岩石按需要方向切制、
抛磨成的薄片进行岩矿分析的方法,主要包括偏光薄片分
析和铸体薄片分析。该项技术是保护油气层岩相学分析三 大常规技术之一,也是最基础的一项分析。利用此技术可
以确定骨架颗粒、基质、胶结物及其它敏感性矿物的组分
把洗净烘干的岩样放入岩心杯中抽空,在真空条件下 继续抽 1h。从真空开始,每一压力点下维持一定时间,使 外压与毛管压力达到平衡。计算在此压力 (Pc) 下进入岩样 的汞体积(VHg),即可求得汞进入岩样的饱和度 (SHg)。一般 仪器的最高工作压力为 8MPa,每个岩样可以做 20~30 个测 试点。最后按照下面的格式来填写实验数据。
第二节
岩心分析技术及应用
二、扫描电镜技术(SEM-Scanning Electron Microscope) 1. 扫描电镜技术的基本概念
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
流不利。
第二节 岩心分析技术及应用
根据毛管压力曲线特征参数,结合岩石孔隙度、渗透率、
孔隙类型、岩性等可以对储集岩进行综合分类。通常,孔隙
结构较差(孔喉尺寸较小、孔喉分布不均匀)的岩石受到的 损害程度往往比孔隙结构好的岩石严重。
(2)油气层损害机理分析
油气层微粒的粒度分布、微粒在孔隙中的空间分布及孔 喉大小的匹配关系是分析油气层损害的关键。运移微粒通过 再沉积和在喉道处发生桥堵而导致油气层渗透率下降。因此, 如果岩石中有大量的细喉存在,则会加剧损害的程度,另外, 孔径越小,产生微粒运移的临界流速越低,造成桥堵的可能 性就越大。
分储集岩性好坏的主要指标之一。对于砂岩储层,颗
粒越均匀,胶结物充填越少,颗粒越粗,排驱压力就
越低,岩石储集性就越好。
第二节
岩心分析技术及应用
饱和度中值 Pc50指非润湿相为 50%时相应的注入曲
线的毛细管压力,它反映当孔隙中同时存在油水两相时 油的产能大小。Pc50越小,则表示岩石对油的渗透能力 越好,生产能力就越高。 束缚水饱和度Smin(或Swi)表示当注入汞的压力达 到仪器的最高压力时,没有被汞侵入的孔隙体积百分数。 Smin越大,表示小孔喉所占的体积越多,显然对油的渗
第二节
(3)孔隙特征
岩心分析技术及应用
薄片分析获得孔隙成因、大小、形态分布资料,用于 研究地层微粒及敏感性矿物在孔隙和喉道中的位置及孔喉 尺寸的匹配关系,从而可以判断油气层损害原因,并综合 分析潜在的油气层损害,提出相应的防治措施。
(4)不同产状粘土矿物含量的估计
可以观测同一种类型不同产状粘土矿物的含量。
第二节
岩心分析技术及应用
(5)评价和筛选工作液
由于孔隙结构是影响岩石渗透率的主要因素,因此, 测定岩石被工作液浸泡前后的孔隙结构特征参数,可以
推断工作液损害岩石的程度,从而筛选出最优入井液体
系。
第三节
岩心分析技术应用展望
象扫描电镜等一些先进的分析技术,目前的应用与
其所能揭示的大量信息相比,技术潜力还有待充分开发。 同时,一些新技术正在不断涌现,及时地引入到石油工
映样品表面特征的信息来调制成像。
具有制样简单、分析快速的特点。
M2-1(600倍)
M2-2(1200倍)
M108X1# Ed3 3303m泥岩扫描电镜
B1-3(3000倍) B28# Ed3 3553-3556m泥岩 扫描电镜照片
第二节
岩心分析技术及应用
2. 扫描电镜在保护油气层技术中的应用
(1)地层微粒的观察
第二节
岩心分析技术及应用
(4)间层矿物的鉴定和层间比的计算
间层矿物是指由两种或两种以上不同结构层,沿c轴方向 相间成层叠积组合而成的晶体结构。油气层中常见的间层矿 物大多数是由膨胀层与非膨胀层粘土矿物相间构成,其中的 膨胀层常常因盐度的波动而收缩和膨胀不定,它所造成的损 害比单一矿物造成的损害还大,并且以水化膨胀和分散运移 两种方式损害油气层。 间层比是指膨胀性粘土矿物在间层矿物中所占比例,以 蒙皂石的百分含量表示。对间层矿物的鉴定有助于揭示油气 层中粘土矿物水化、膨胀、分散的特性。
手段。
第二节
1. 测定原理
岩心分析技术及应用
汞对大多数固体表面为非润湿相,对汞施加压力后, 当汞的压力和孔喉的毛细管压力相等时,汞就能克服阻 力进入相应的孔隙中,根据进汞量(即孔隙介质的饱和 度)和相应的压力,就能得出毛管压力曲线(如图所 示)。
第二节
岩心分析技术及应用
第二节
岩心分析技术及应用
第一节 岩心分析概述
2. 意义:
( 1 )油气层地质研究是保护油气层技术的基础工 作,其中矿物性质及渗流多孔介质的特性主要通过岩 心分析获得,因此,岩心分析在油气层地质研究中具 有核心作用。
( 2 )岩心分析能够确定某一块实验岩样在整个油 气层中的代表性,可以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。
粘土矿物有其特殊的形态,如表 3-3所示。借此可
确定粘土矿物的类型、产状和含量。对于间层矿物,
通过形态可以大致估计间层比范围。而过渡形态的粘
土矿物是一种粘土矿物向另一种粘土矿物转变的过渡 阶段的产物,在扫描电镜下直接观察到矿物颗粒在形 态上具有双重特征。
第二节
岩心分析技术及应用
第二节
岩心分析技术及应用
扫描电镜分析能给出孔隙系统中微粒的类型、大小、含
量和共生关系的资料,越靠近孔、喉中央的微粒,在外来流
体和地层流体作用下越容易失稳。测定出微粒的大小分布及 在孔喉中的位置,能有效地估计临界流速和速敏程度,便于 有针对性地采取措施防止或解除因分散、运移造成的损害。
第二节
岩心分析技术及应用
(2) 粘土矿物的观测
强度)表示。其中d值与晶胞的形状和大小有关,相对 强度I/I0值则与晶体质点的种类及其在晶胞中的位置有 关,从而在衍射图谱上表现出不同的衍射角和不同的 衍射峰高(强度)。因而可以根据这两个参数来鉴别
各类结晶物质包括岩石中各种矿物组成。
第二节
岩心分析技术及应用
2. X射线衍射在保护油气层技术中的应用
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。
第二节
岩心分析技术及应用
(3) 粘土矿物类型鉴定和含量计算
利用粘土矿物特征峰的 d值鉴定粘土矿物类型。根据出现 的矿物对应衍射峰的强度(峰面积或峰高度),求出粘土矿物 相对含量。SY5163-87“用X射线衍射仪测定沉积岩粘土矿物的 定量分析方法”。
毛管压力Pc(MPa)和孔喉半径r(m)的关系为Pc=0.735/r。
Pc/MPa VHg/mL P1 P2 P3 Pi V1 V2 V3 Vi
SHg/%
S1 S2 S3 Si
第二节
岩心分析技术及应用
3. 压汞法的优缺点
( 1 )优点:①在所有方法中压汞法求毛管压力曲线所
(4)入井流体悬浮固相控制
压井液、洗井液、射孔液、修井液、注入水和压裂
液等都涉及固相颗粒的含量和粒径大小控制问题,而控
制标准则视油气层质量、孔喉参数而定。研究表明,当 颗粒直径大于平均孔喉直径的 1/3 时,形成外泥饼, 1/3~1/10 时会侵入孔喉形成内泥饼,小于 1/10 时颗粒能 侵入地层深部在孔隙中自由移动。
第二节
岩心分析技术及应用
(3)钻井完井液设计
暂堵钻井完井液技术中架桥粒子的选择,就是依据 由压汞别岩样的毛管压力曲线测定,绘制平均毛管 压力曲线,架桥粒子即按平均毛管压力曲线,考虑到出 现的最大孔喉半径,依2/3架桥原理设计。
第二节
岩心分析技术及应用
第二节
(2) 全岩分析
岩心分析技术及应用
对粒径大于 5 m 的非粘土矿物进行 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 酸敏性( HF、HCl)研究和酸化设计进行指导。长石(正
长石 K[AlSi3O4])、斜长石 (Ca、Na)[(Al、Si)AlSi2O8])含