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扫描电镜在油气地质研究中的应用

2014-4-4 14:22| 发布者: 娜美| 查看: 702| 评论: 0|来自: 中国电镜网

摘要: 扫描电镜在油气地质研究中的应用 1 扫描电镜分析研究粘土矿物 由粘土矿物在石油生成、运移、聚集及油气勘探开发研究中的重要作用.利用SEM分析研究粘土矿物的优越性尤其明显。以往对粘土矿物的分析手段着重于精确分析 ...

扫描电镜在油气地质研究中的应用

1 扫描电镜分析研究粘土矿物

由粘土矿物在石油生成、运移、聚集及油气勘探开发研究中的重要作用.利用SEM分析研究粘土矿物的优越性尤其明显。以往对粘土矿物的分析手段着重于精确分析粘土矿物的成分和晶体结构(如 x粉品衔射等),但对其姓态特征及分布方式研究难以深入,而粘土矿物在储层中的分布硬存在状态、对油气运移及开发的影响,使得粘土矿物的形态、分布及其变化的研究在油气运移及开发中越来越重要。粘土矿物是以微米为计量单位的质点,一般粘土矿物仪为几个微米.用普通的光学显微镜已经很难区分粘土矿物的成分、形态及分布特征,利用SEM/能谱(EDS)分析完全可以弥补这一不足。

1)研究粘土矿物的形态及分布,确定成岩作用过程,成岩阶段及次生变化.从微观特征上可以分析粘土矿物的成因及其形成的先后次序(1)

(2)研究粘土矿物的共生组合及变化.反映成岩环境及地球化学背景,如温度、压力 酸碱度的变化。硅质胶结常在酸性条件下形成.同时伴随着伊利石的形成(2)

2 扫描电镜分析在储层研究中的应用

    SEM分析在碎屑岩及碳酸盐岩储层研究中具有非常广泛地应用,其虚用主要包括如下几个方面。

1SEM 二次电子,砂岩孔隙中充填粘士矿物高岭石,同时见石英次生加大,高岭石的形成晚于石英,鄂尔多斯盆地二叠系下石盒组砂岩(Bar=20um);图 2 SEM二次电子像,砂岩孔隙中粘士矿物伊利石充填,呈丝缕状.硅质胶结.伊利石的形成晚于石英次生加大,鄂尔多斯盆地二叠系下石盒子组砂岩(Bar=50um);图3 准同生后白云化作用,细晶自云岩之晶间孔隙,呈较规则的多变形状,以晶间隙为主的白云储层,湖北长阳地区中上寒武统碳酸盐层(Bar=100um);图4SEM背散射电子像,砂岩铸体孔隙分布,通过图处理软件可以定量分析面孔率和孔隙形状因子,鄂尔多斯盆地二叠系下石盒子组砂岩(Bar=500um);图5ESEM二次电子像,某油田含油砂岩在不同压力像原油的析出特征(Bar=20um);图6ESEM高温热台二次电子像,850℃时泥岩中粘土矿物伊利石形态(Bar=20um)。

(1)研究分析储层的胶结类型,胶结物种类及次生变化,不同的胶结类型与油气储层性能关系密切。

(2)研究储层的孔隙结构,分析孔隙成因类型及成岩作用、胶结作用对孔隙度、渗透率变化的影响,预测孔隙演化方向。如海相碳酸盐岩油气是我国的重要勘探对象,碳酸盐岩储集层复杂多样,储集空间千变万化。运用扫描电镜微观分析,可以有效地对碳酸岩储集层进行研究,分析碳酸盐岩的溶蚀、交代、胶结、重结晶等成岩作用过程,更直观地反映碳酸盐岩成岩演化及孔隙发育控制因素,从成岩环境、成岩作用演化过程预测与评价碳酸盐岩储集性能及分布规律(3)

(3)利用图像分析软件测量孔隙、喉道大小,综合评价储集性能,通过孔隙形态参数与渗透率关系数学模型,分析孔隙结构,分别计算大孔隙与基质微孔隙的分布特征,及其对储层孔隙贡献的大小。

(4)SEM对储层岩石铸体的分析研究,运用扫描电镜背散射电子成分像,可以快速、直观地反映孔隙喉道分布情况,精确计算面孔率,可以对评价储层质量进行定量评价(4)

3 扫描电镜分析在油气层保护研究中的应用

保护油气层是石油勘探开发过程中的重要内容,油气储层敏感性评价、损害机理的研究,保护油气层技术方案的设计都必须建立在岩心分析基础上。而储层岩石微观特征分析又是油气层保护研究的重点,因此SEM微区分析在油气层保护研究之中具有非常重要的作用。

扫描电镜需要对样各种不同的样品进行前处理,进行烘干及镀导电膜等一系列处理,这样的处理过程会造成地质样品的一些细节的丢失,而低真空扫描电镜可以直接对含水含油样品在环境状态和低真空下进行分析,能最大程度地反映样品的原始状态,尤其是对储层酸、水、速、碱、盐及温度敏感性试验样品,利用扫描电镜分析储层样品敏感性试验前后的变化,分析储层样品的粘土矿物的变化,胶结物及储层格架的变化,孔隙及喉道的变化,确定储层敏感性发生的类型和程度,并采取预防措施。特别是注水、注气开发中,运用扫描电镜的分析,可以直接观察到粘土矿物的膨胀,粘土矿物及其它微粒的迁移,水-岩反应形成新矿物等各种现象,了解孔隙喉道变小或堵塞而造成储层的损害类型,进而研究采用添加降粘剂,防膨胀剂及控制温度、酸碱度等措施而使储层损害的程度降到最低。扫描电镜/低真空扫描电镜分析在油气层保护研究上具有重要作用,应用前景十分广阔,能够解释油气开采中遇到的诸如引起孔喉堵塞、渗透率降低等原因,进而提出油气层保护及提高采收率措施。

4 低真空扫描电镜的其它应用

(1)利用低真空扫描电镜可以直接对含油含水及液体样品进行分析,对含油样品的分析可以动态地分析油在储层中的变化过程(5),同时也可以研究液体中固态物质的形貌及结构,研究样品的物理性能,包括泥浆的结构与稳定性等。

(2)利用低真空扫描电镜高温热台,模拟源岩在不同温度下的生烃动态过程,有助于认识烃源岩的成熟度及成烃演化特征(6)

(3)利用微注入分析技术,也可以研究储层岩石样品酸化效果的对比试验及水岩反应机理研究,观察石英、长石粘土矿物,碳酸盐岩胶结物的变化,为油气开发提供理论依据。


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