《岩心分析》PPT课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 岩 心 分 析,（,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；,分析的样品：,井下岩芯、钻屑和井壁取芯；,主要方法：,X,衍射、扫描电镜、岩石薄片,三大常规常规岩心分析技术；,岩石分析技术的方法很多，有偏光显微镜、阴极发光显微镜、荧光显微镜、激光显微镜、,扫描电镜（,电子显微镜）、显微镜图象分析、,X,射线衍射、,电子探针、差热及热重分析、紫外光谱、红外光谱、,X,射线荧光光谱、中子活化、核磁共振、,岩石薄片,（薄片染色微化分析）等由于岩石是矿物的集合体，所有这些分析技术主要对,组成岩石的矿物成分、形态、大小相互排列关系以及,岩石孔隙类型、形态、大小、面孔率、孔喉配位关系（孔隙结构）,等进行分析鉴定第一节 岩心分析概述,1.,岩心分析的目的,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,；,一、岩心分析的目的意义,确定油气层潜在损害类型、程度及原因；,为各项作业中保护油气层工程方案设计提供依据和建议；,2.,岩心分析的意义,通过岩芯分析可以获得岩心中矿物性质及多孔介质的特性，体现了岩心分析在油气层地质研究中的核心作用。

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内 容,方 法,岩石物理性质,常,规,物,性,孔隙度,常规条件,总孔隙度、连同孔隙度,气测法、煤油饱和法孔隙度仪,模拟围压,总孔隙度,CMS-300,全自动岩心分析仪,渗透率,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,渗透率仪,CMS-300,全自动岩心分析仪,比表面,压汞或等温吸附法,相渗透率,气,水、油,气、气,油,水,稳态法、不稳态法,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,孔隙结构,孔隙,-,喉道,类型、大小、形态、连通性、分布,铸体薄片、图像分析、,SEM,，,X,射线、,CT,扫描、,NMR,孔喉,大小、分布,压汞法、离心机法毛管压力曲线测定,岩石结构与矿物,骨架结构,石英、长石,岩屑、云母,粒度大小、分布,筛析法、薄片粒度图像分析,接触关系、成分、含量、成岩变化,铸体薄片、阴极发光、,(XRD,全岩分析、红外光谱,填,隙,物,粘土矿物,产状,铸体薄片、,SEM,类型、成分、含量,铸体薄片、,XRD,、红外光谱、沉降分离法、电子探针或能谱,非粘土矿物,产状,岩石薄片、,SEM,类型、成分、含量,薄片染色、,XRD,全岩分析、红外光谱、碳酸盐含量测定,表,2-1,岩心分析揭示的内容和所用的方法,三、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。

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，有重点的进行选样分析第二节 粘土矿物的概念和结构特点,一、粘土矿物的基本概念,定义：,细分散的晶质含水,层状,硅酸盐矿物和含水非晶质硅酸盐矿物的总称晶质含水层状硅酸盐矿物：,高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等，,含水非晶质硅酸盐矿物：,水铝英石,(SiO,2,Al,2,O,3,nHO),、,胶硅铁石,(,SiO,2,Fe,2,O,3,nHO),等,特点：,粘土矿物颗粒通常很细，大约,15m,，,一般小于,2m,晶层：,由一层四面体片与一层八面体片叠合而成为一层或由两层四面体片夹一层八面体片叠合而成为一层称为,结构单元层,，简称,晶层,2.,粘土矿物的结构类型,由上述四面体晶片（,T,）和八面体片（,O,）配套叠合为一层（晶层），据其叠合配套数不同有下列几种类型：,TO,型结构（或,1:1,型），,高岭石属此类TOT,型结构（或,2:1,型），,蒙脱石、伊利石属此类TOTO,型结构（或,2:1,1,型），,绿泥石属此类。

三、各类粘土矿物晶体的结构特征,1.,1:1,型的粘土矿物（,TO,）型,-,高岭石,由一片,Si-O,四面体片,(T),和一片,Al-O,八面体片,(O),叠合成一个单元结构层，称为,1:1,型或,TO,型这种类型的矿物有,高岭石,、地开石、埃洛石等高岭石结构化学式为,A1,4,Si,4,O,10,(OH),8,，其结构示为：,晶面间距,d,001,：,7.1510,-1,nm,7.210,-1,nm,；,晶层间的作用力：,范德华引力、氢键力；,特点：,高岭石是比较稳定的,非膨胀性粘土矿物,，一般不易水化分散在外力作用下，层间会产生分散迁移,（速敏），,损害储集层渗透率相邻两晶层结合紧密，水不易进入晶层之间晶面间距小，几乎无阳离子交换在机械力,(,包括一定高流速流体的流动冲击,),作用下，层间会产生分散迁移，损害储集层渗透率典型蒙脱石的结构化学式：,(Ca,Na),0.67,Mg,0.67,Al,3.33,(Si,8,O,20,)(OH),4,nH,2,O,其结构为：,层间物为,：,K,+,、,Na,+,、,Ca,2+,、,nH,2,O,晶面间距,d,001,：,晶面间距比高岭石大，蒙脱石的,d,001,为,12.7,17.210,-1,nm,；,晶层间的作用力：,范德华引力,(,相邻两晶层为氧原子面,),，,无氢键力,；,特点：,单元结构层内的阳离子,(Al,3+,、,Si,4+,）能被其它阳离子（,Al,3+,、,Mg,2+,、,Ca,2+,、,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,(Mg,2+,、,Ca,2+,、,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晶面间距大，容易进行阳离子交换相邻两晶层结合不紧密，水易进入晶层之间表现出明显的膨胀性蒙脱石是易膨胀性粘土矿物，一般与水接触后易产生水化膨胀和分散运移（水敏），损害储集层渗透率！,1.,伊利石与蒙脱石不同之处是晶层内的阳离子交换量比蒙脱石少阳离子交换主要是,Si-O,四面体晶片内，所以不均衡电荷主要在四面体片内，距离层间阳离子很近，当结构层中出现阳离子,K,+,时，便被紧紧地吸附住，并恰好嵌在上下两个四面体晶片间氧原子的六方网眼中,(K,+,离子半径大约,1.3310,-1,nm,，,2,个四面体六方网眼半径为,l.410,-1,nm,，上下两个为,21.410,-1,nm),形成一种强键，致使水存在时难以进入晶层间，引起晶层的膨胀所以伊利石是一种不膨胀的粘土矿物,晶面间距,(d,001,),为,1010,-1,nm,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,、,Ca,2+,或,H,2,O,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,1410,-1,nm,以上。

这种脱,+,伊利石称为蚀变伊利石或降解伊利石特点：,绿泥石的结构化学式为：,Mg,6,Al,x,Si,8-x,O,20,(OH),4,n-1,（,Mg,6 x,Al,x,(OH),12,n+,绿泥石的阳离子交换容量比蒙脱石少，而近似伊利石的阳离子交换量在绿泥石的两个四面体片夹一个八面体晶片中，由于低价,Al,3+,置换高价,Si,4+,所造成的正电荷亏损（显负电性）由其附加在晶层间的八面体晶片中的高价阳离子,Al,3+,置换低价阳离子,Mg,2+,所赢得的正电荷来平衡蚀变绿泥石因水镁石八面体晶片酸蚀失去了,Mg,2+,、,Fe,2+,、,Al,3+,，将同伊利石失去,K,+,一样，而出现晶层膨胀蚀变绿泥石也称降解绿泥石特点：,绿泥石晶层间联系力除了范德华引力和水镁镁石八面体上,OH,-,形成的,氢键,外，就是阳离子交换后形成的静电力所以绿泥石晶层一般,不具有膨胀性,晶层间距（,d,001,),为,14.210,-1,nm,第三节 岩心分析技术及应用,一、,X,射线衍射（,XRD,）分析技术,1.XRD,分析原理,X,射线衍射分析主要是对各种不同类型的晶体,(,包括准晶体,),物质进行分析。

该分析技术能,定性鉴定或定量,测定出各,物相种类,及其,含量,，通常测出的物相是固态相组成，而不是元素样品要求：,细粉晶状态，可以是两种以上不同粉晶的混合样品所以又称为粉晶,X,射线物相分析XRD,是保护储集层中岩相学分析应用的主要分析方法之一,当,X,射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，它们的衍射特征可以用各个反射面网的面网间距,(d,值,),和反射的相对强度,(I/I,0,),来表征其中面网间距,d,值与晶胞的形状和大小有关，相对强度,(I/I,o,),则与晶体质点的种类及其在晶胞中的位置有关任何一种结晶物质的衍射数据,d,值和相对强度,(I/l,o,),值都是其晶体结构的必然反映，它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,),因而可以根据它们来鉴别各类结晶物质包括岩石中各种矿物组成XRD,的分析原理,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,构成能快速准确测定全岩矿物组分和粘土矿物组分定性分析,特点：,定量分析（相对含量）,粘土矿物分离方法,：先将岩石抽提干净，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,2um,（泥、页岩）或小于,5um,（砂岩）的部分，沉降分离、烘干；,XRD,分析使用的定向片,：包括自然干燥的定向片、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。

2.X,射线衍射在保护油气层中的应用,a.,地层微粒分析,地层微粒指粒径小于,37m(,或,44m),即能通过,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b.,全岩分析,对粒径大于,5,m,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,HCI),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,),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。