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沉积岩及其分析测试技术

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岩石薄片鉴定和分析技术
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沉积岩及其分析测试技术江汉油田分公司勘探开发研究院测试中心二○○六年八月主讲人:龙玉梅提 纲 概述 碎屑岩 碳酸盐岩 沉积岩的研究方法 成岩作用研究1、定义2、基本特征3、分类沉积岩 是组成岩石圈的三大类岩石(岩浆岩、变质岩、沉积岩)之一。它是在 地壳表层常温常压条件下, 由母岩的风化产物、火山物质、有机物质及少量宇宙物质经搬运、沉积以及成岩等一系列地质作用而形成的岩石。石油及天然气生成于沉积岩中,绝大部分也储集于沉积岩中。其实,石油和天然气本身也和煤、油页岩、盐类及其他一些沉积矿产一样,也是一种“沉积岩”,只不过是液态和气态罢了。1、定义2、基本特征( 1) 矿物成分特征在沉积岩中已知的矿物达 160种以上 , 但是组成岩石的99%以上的矿物只有 20余种 , 而在一种岩石中常见的主要( 造岩 ) 矿物不过 1 通常不超过 5在沉积作用的过程中新生成的矿物 , 有 盐类矿物 、 氧化物和氢氧化物 、 粘土矿物 、 碳酸盐矿物 等 。( 2) 化学成分特点• 碳酸盐岩以钙镁氧化物和 岩以 岩以铝硅酸盐为主;• 沉积岩中碱金属和碱土金属的含量远低于岩浆岩 , 但 富含 ( 3) 结构特点沉积岩的结构类型及其特点取决于岩石的形成作用 。例如 , 由母岩机械破碎作用的产物所形成的岩石具有 “ 碎屑结构 ” ;由机械悬浮沉积作用或者胶体凝聚作用所形成的岩石具有 “ 泥状结构 ” ;机械作用形成内源岩则具有 “ 粒屑结构 ” ;由化学或生物化学作用形成的岩石具有 “ 结晶粒状结构 ” ;由生物作用形成的岩石则为 “ 生物结构 ” ;由火山喷发作用形成的碎屑再经沉积作用所组成的岩石则有 “ 火山碎屑结构 ” 。( 4) 构造特点沉积岩是在地表的条件下 , 在各种地质营力 ( 如流水 、 空气等 ) 的作用下堆积而成 , 常常具有 层理构造 , 如 水平层理 、 沙纹状层理 ,交错层理 等 , 其它如各种 层面构造 ( 波痕 、 干裂 、 象形印模等 ) 、 缝合线构造 、 结核 等都是沉积岩所特有的 。根据沉积岩的形成作用划分以下大类和基本类型 :1) 主要由母岩风化产物组成的沉积岩;2) 主要由火山碎屑物质和深部卤水组成的沉积岩;3 ) 主要由生物遗体组成的沉积岩;4 ) 主要由宇宙物质来源组成的沉积岩 。硅质岩碎屑岩碳酸盐岩3、分类提 纲 概述 碎屑岩 碳酸盐岩 沉积岩的研究方法 成岩作用研究碎屑岩的结构组分碎屑颗粒填 隙 物孔隙矿物碎屑岩石碎屑杂 基胶 结 物“两个成熟度 ” 的概念 :成分成熟度 是指碎屑沉积组分在其风化、搬运、沉积作用改造下接近最稳定的终极产物的程度。在砂岩的研究中,常用石英加燧石与长石加其它岩屑的比率作为成分成熟度的衡量标志。在重矿物研究中则常用 “ 数,即锆石、电气石和金红石三种矿物占透明重矿物的百分含量来表示成分成熟度。结构成熟度 是指碎屑沉积物经风化、搬运和沉积作用的改造,使之接近终极结构特征的程度。其中杂基含量是砂岩结构成熟度的标志之一。当然结构上最成熟的砂岩除不含粘土杂基外,碎屑颗粒还应具有良好的分选性和圆化程度。一、碎屑颗粒的粒度粒度 是指碎屑颗粒的大小 , 是碎屑颗粒最主要的结构特征 ,直接决定着岩石的类型和性质 。粒度分级 分 级 界 限 大类 小 类 Ф 值 巨 砾 > 256 < - 8 粗 砾 > 64 ~ 256 < - 6 ~ - 8 中 砾 > 4 ~ 64 < - 2 ~ - 6 砾 细 砾 > 2 ~ 4 < - 1 ~ - 2 巨 砂 > 1 ~ 2 < 0 ~ - 1 粗 砂 > 0 1 < 1 ~ 0 中 砂 > 0 ~ 0 < 2 ~ 1 细 砂 > 0 5 ~ 0 < 3 ~ 2 砂 极细砂 > 0 2 5 ~ 0 5 < 4 ~ 3 粗粉砂 > 0 1 2 ~ 0 2 5 < 5 ~ 4 粉砂 细粉砂 > 0 3 9 ~ 0 1 2 < 8 ~ 5 粘土 — ≤ 0 3 9 ≥ 8 颗粒直径毫米与 φ值之间的换算公式为: φ= —颗粒的直径 , 为 D= 2n, n, 所以 φ =- n。 下表说明了 “ D”与 “ φ ”的换算关系 。二、碎屑颗粒圆度圆度 是指碎屑颗粒的原始棱角被磨圆的程度 , 它是碎屑的重要结构特征 。碎屑原始棱角磨蚀程度 强弱磨圆度 磨圆度划分为棱角、次棱、次圆、圆、极圆五级描述,见图 1 。 碎屑的圆度一方面取决于它在搬运过程中所受磨蚀作用的强度 , 另一方面也取决于碎屑本身的物理化学性质以及它的原始形状 、 粒度等 。碎屑的圆度总是随着其搬运距离和搬运时间的增加而增高 , 碎屑在搬运过程中受到的磨蚀作用越强 , 其原始棱角被磨蚀得越显著 , 圆度也就越好 。 这对于粗碎屑 , 特别是对滚动搬运的砾石来讲表现得更为明显 。三、填隙物的结构碎屑岩的填隙物包括杂基和胶结物 。 由于它们的成因不同 , 因此在结构上也表现着各自的特点 。1. 杂基2. 胶结物1. 杂基杂基是碎屑岩中与粗碎屑一起沉积下来的细粒填隙组分 ,粒度一般小于 或 5φ ) , 它们是机械沉积产物而不是化学沉淀组分 。杂基含量是重要的水动力强度标志 。 在高能量环境中 ,水流的簸选能力强 , 粘土含量少 , 从而形成干净的砂质沉积物;相反 , 砂岩中杂基含量高 , 则表明分选能力差 , 这是结构成熟度低的表现 。 杂基含量也是沉积速率的反应标志 。 一般地说 , 沉积越快 , 杂基含量越高 胶结物胶结物是碎屑岩中以化学沉淀方式形成于粒间孔隙中的自生矿物 , 在碎屑岩中胶结物的含量总小于 50% 。 常见的胶结物种类有碳酸盐矿物 、 硫酸盐矿物 、 硅质 、 硅酸盐矿物等 。(a). 基底胶结(b). 孔隙胶结(c). 接触胶结(d). 压嵌胶结(e). 连晶胶结(f). 薄膜胶结(g). 次生加大胶结(h). 凝块胶结(i). 晶粒镶嵌胶结四、砂岩的分类目前国内外普遍采用三角形图解 , 主要是根据砂岩的三种砂级碎屑组分 , 如石英 、 长石及岩屑 , 对砂岩进行分类 。岩 类 石英 +燧石 长石 /岩屑比石英砂岩 ≥90长石石英砂岩≥75 ~ 90 >1岩屑石英砂岩 75% 有强的抗压实能力,在酸性介质下石英加大发育影响物性 主要产于构造条件相对稳定的海洋滨岸地区,或海陆交互相环境里木盆地下石炭统底部东河砂岩长石砂岩及岩屑长石砂岩 石英含量 岩屑含量 有较好的物性,长石及石英有强的抗压实能力,长石颗粒化学性质上的不稳定性,在有机酸用表生作用下容易溶解形成次生孔隙 需要有利的构造和气候条件石英含量 长石含量 富火山岩岩屑,一般物性较差 富长英质岩屑,有较好的物性 形成于强烈构造隆起区附近的坳陷带或坳陷盆地塔里木盆地下石炭统底部东河砂岩 , 石英含量为 69% , 分选 、 磨圆较好 ,粘土杂基含量甚微 , 以硅质胶结发育为特征 。东河砂岩主要形成于滨 于滨岸相的滩坝砂体。因成岩作用不均一性,物性也有相应变化,既有原生孔隙分布区,也有次生孔隙分布区。塔里木盆地东河砂岩是我国首例大型海相碎屑岩油气田。河北宣化庞家堡中 、 上元古界串岭沟组铁质石英砂岩 。 碎屑成分全为石英 , 分选性和磨圆度均较好 , 主要为铁质胶结 。 部分石英具有次生加大 , 有的次生加大边被铁质交代 。 据此推断 , 硅质胶结可能发生在先 , 铁质胶结在后 。实 例实 例松辽盆地白垩系青山口组-姚家组主力产层主要由粗粉砂-细粒岩屑长石砂岩组成 。颗粒磨圆和分选中等 。 杂基含量一般为 4% 。 胶结物有硅质 、 粘土质 、 浊沸石和碳酸盐等成分 。 这些砂岩是构成松辽盆地白垩系北部大型河流三角洲相砂岩的主体部分 , 储层物性好 。渤海湾地区东濮凹陷下第三系沙河街组碎屑岩储层以中-细粒岩屑长石砂岩为主 。 岩屑类型有泥质岩屑 、 安山岩屑等 。 泥质基质一般为 5% 。 胶结物主要是碳酸盐和硅质 , 约占 5% 。 这类砂岩主要分布在三角洲相 、扇三角洲和湖底扇相大小不一的河道或沟道型砂岩体中 , 是构成优质储层的基础 。实 例实 例吐哈盆地侏罗系岩屑砂岩 , 岩屑含量一般在 50% 以上 ,岩屑主要是喷出岩 、 沉积岩 、 花岗岩 、 凝灰岩及变质岩 。 由于酸性水溶解作用次生孔隙较发育 。 胶结物类型多 , 主要有碳酸盐 、 自生高岭石 、 石膏 、 硬石膏和沸石类矿物 。1)纵向上可分为四套地层组合 :石炭 、 二叠系 为石英砂岩 、 长石 ( 岩屑 ) 石英砂岩 , 以及岩屑长石砂岩 ;三叠系 以长石砂岩 、 岩屑长石砂岩居多 ;侏罗 、 白垩系 以长石砂岩 、 石英砂岩为主 , 也有部分岩屑砂岩及火山碎屑岩分布;第三系 、 第四系 以长石砂岩 、 长石石英以及岩屑 ( 长石 ) 石英砂岩为特征 。2)碎屑岩储层储集砂体主要为河流 —三角洲沉积体系 , 其次为扇三角洲相和湖底扇相等体系 。3)成分成熟度及结构成熟度均相对比较低 , 其原因与陆相湖盆近物源 、 多物源 、 快速沉积等因素有关 。 碎屑岩储层粒级变化大 , 有砾岩 、 含砾砂岩 、 中粗砂岩 、 细砂岩 、 粉砂岩和泥质粉砂岩等 。 已发现的中 、 新生界产气层多为细砂岩 、粉砂岩 , 晚古生代多为粗 —中粒砂岩 。 分选中等 , 次圆一次棱角状 , 砂岩中杂基含量一般小于 10%。我国碎屑岩储油气层的特征提 纲 概述 碎屑岩 碳酸盐岩 沉积岩的研究方法 成岩作用研究1、成分2、结构组分3、构造碳酸盐岩的矿物成分1.主要的碳酸盐矿物为方解石和白云石2.次要的碳酸盐矿物:铁白云石、菱铁矿、菱镁矿等。3.非碳酸盐的自生矿物:石膏、天青石、重晶石、萤石、石盐等。4.陆源矿物:粘土矿物、石英、长石、云母、绿泥石、重矿物等。5.还常含有机质。主要结构组分颗粒泥胶结物生物格架晶粒碳酸盐岩的结构组分一、颗 粒碳酸盐岩中的颗粒,按其是否在沉积盆地中形成,可分为内颗粒(盆内颗粒)和外颗粒(盆外颗粒)两类。内颗粒是主要的,外颗粒是次要的。内颗粒的类型多种多样 , 主要有:1. 内碎屑2. 鲕粒3. 球粒与粪球粒6. 生物颗粒内碎屑内碎屑主要是在沉积盆地中沉积不久的 、 半固结或固结的各种碳酸盐沉积物 , 受波浪 、 潮汐水流 、 风暴流 、 重力流等的作用 , 破碎 、 搬运 、 磨蚀 、 再沉积而成的 。正常鲕表皮鲕(表鲕)复鲕放射鲕单晶鲕多晶鲕负鲕(空心鲕)藻鲕鲕粒鲕粒是具有核心和同心层结构的球状颗粒,核心可以是内碎屑、化石(完整的或破碎的)、球粒、陆源碎屑颗粒等;同心层主要由泥晶方解石组成。核形石 —— 同心层宽窄不一,形态多变的包粒。藻团块 ——藻类粘结增长而成的颗粒,但它不具同心层结构。藻碎屑 ——较大的藻粘结颗粒(包括藻团块)或藻粘结格架被破碎和磨蚀而成的藻颗粒,其形态似砾屑或砂屑。球粒和粪球粒球粒 ——较细粒的 (粉砂级或细砂级 )、不具特殊内部结构的、泥晶的、球形卵形的、分选较好的颗粒。粪球粒 ——呈卵形或椭球形,分选甚好,有机质含量较高,在薄片中呈暗色。粪球粒可形成于多种环境,如潮坪、潮下带、深水盆地等,但由于粪球粒刚形成时是松软的,极容易破碎或压实,因此只有在石化较快且能量低的环境(如潮坪)中才能保存下来,而在能量较高的环境中,粪球粒是少见的。生物颗粒生物颗粒是指生物骨骼及其碎屑 , 其类型包括腕足类 、 棘皮类 、 腹足类 、 头足类 、 瓣鳃类 、 三叶虫 、 介形虫 、 有孔虫 、层孔虫 、 海绵 、 珊瑚 、 红藻 、 绿藻 、 轮藻等各种钙质生物化石 。生物颗粒是碳酸盐岩重要的组成部分 , 其鉴定主要靠形态 、 结构 ( 如晶粒结构 、 纤状结构 、 片状结构 、 柱状结构等 ) 、成分等多种标志 。二、泥泥 ——指泥级的碳酸盐质点,“微晶碳酸盐泥”、“微晶”、“泥晶”、“泥屑”。泥灰泥云泥三、胶结物胶结物 ——粒间、骨架间或空腔中以化学方式沉淀结晶出来的矿物。常具世代结构第一世代:马牙状、栉壳状第二世代:嵌晶粒状其他胶结类型:晶粒胶结、嵌晶胶结、连晶胶结、新月型重力胶结。四、晶粒晶粒 ——晶粒碳酸盐岩(结晶碳酸盐岩)的主要结构组分。中 晶粉晶五、生物格架生物格架 ——主要是指原地生长的群体生物如珊瑚、苔藓、海绵、层孔虫等,以其坚硬的钙质骨骼所形成的骨骼格架。碳酸盐岩的构造十分多样,几乎具有全部沉积的构造类型。此外,碳酸盐岩还有一些独有的构造类型,如 叠层构造、鸟眼构造、示底构造、缝合线构造 等。碳酸盐岩的构造1、叠层石叠层石也称为叠层构造 , 常见于潮坪地区 。叠层石由两种基本层组成:1) 富藻纹层 , 又称为暗层 , 藻类组分含量多 ,有机质高 , 碳酸盐沉积物少 , 故色暗;2) 富碳酸盐纹层 , 又称为亮层 , 藻类组分含量少 , 有机质少 , 故色浅 。这两种基本层交互出现 , 即成叠层石构造 。叠层石的形态十分多样 , 但基本形态只有两种 ,即层状的 ( 包括波状的等 )和 柱 状 的 ( 包 括 锥 状 的等 ) , 其他形态都是这两种基本形态的过渡或组合 。一般说来 , 层状叠层石生成环境的水动力条件较弱 ,多属潮间带上部的产物;柱状叠层石生成环境的水动力条件较强 , 多为潮间带下部及潮下带上部的产物 。2、鸟眼构造在泥晶或粉晶灰岩或云岩中 , 见有一种 1~3 多呈定向排列的 , 被亮晶方解石或硬石膏等充填或半充填的孔隙 , 其形状似鸟眼 , 故称鸟眼构造 。缓波状层纹构造,鸟眼孔大小不一,形状不规则,为亮晶方解石充填。3、示顶底构造在碳酸盐岩的孔隙中 , 如在鸟眼孔隙 、 生物体腔孔隙以及其他孔隙中 , 常见两种不同特征的充填物 。 在孔隙底部或下部主要为泥晶或粉晶方解石 , 色较暗;在孔隙顶部或上部为亮晶方解石 , 色浅且多呈白色 。 两者界面平直 , 且同一岩层中的各个孔隙的类似界面都相互平行 。4、虫孔及虫迹构造虫孔也属于生物成因构造 , 它包括生物穿孔 、 生物潜穴 ( 或生物掘穴 、 虫穴 ) 、 生物爬行痕迹等 , 这里说的生物主要是蠕虫动物或软体动物等 。虫孔及虫迹构造可以指示生物特征及其活动情况 , 是很有用的环境分析标志 。如:海岸地区常见垂直潜穴;浅海区潜穴多呈水平或倾斜状 。5、缝合线构造缝合线构造是碳酸盐岩中常见的一种裂缝构造 。 在岩层的切面上 , 它呈现为锯齿状的曲线 , 此即称为缝合线 。 是由于压力 主要是溶解作用 ) 而形成的 , 是一种裂缝构造 , 因此 , 它可以成为油 、 气 、 水运移的通道 。1)油气层多,以年代老的层系为主 , 古生界碳酸盐岩油气层居先;中生界和元古界次之;新生界居末位。2)海陆相兼有,以海相储层居多,元古界和古生界的碳酸盐岩储层均属海相沉积;中生界以海相为主,少数为陆相;新生界则以陆相 (湖相碳酸盐岩 )为主。3)成岩作用强,原生孔隙消失,储渗空间以次生孔隙为主。4)孔隙类型多样,储层结构复杂,储层中常常是孔、洞、缝兼具,但成因各异,分布规律不同,彼此匹配叠加,形成多种组合类型、储渗体形态多样。5)储油物性差,裂缝在油气产生和连通中起重要作用,储层的非均质性强。6)具有生油气的能力,可形成自生自储的油气层。碳酸盐岩油气储层特点提 纲 概述 碎屑岩 碳酸盐岩 沉积岩的研究方法 成岩作用研究野外观察和描述 是基础 , 描述原生沉积构造 , 测量岩层产状和厚度 , 确定岩层之间的接触关系及其成因标志 。在覆盖区的沉积岩研究 , 由于取心段有限 , 还要充分利用 测井 、 录井资料进行岩性 、 电性 、 物性和含油气性分析 ,综合观察和解释 , 编制岩性 —电性关系综合剖面 。野外研究方法常规分析 仪器分析常规薄片分析技术铸体薄片分析技术岩芯观察孔-渗-饱分析技术粒度分析技术扫描电镜分析技术电子探针与能谱分析技术是判别沉积时自然地理环境以及水动力条件的良好标志 。粒度分析方法:① 筛析法:最适用于砂级碎屑 , 粒度下限值为 4Φ 。② 沉降法:适用于较细样品或筛析后大于 4Φ 的颗粒 。③薄片粒度分析:适用于固结紧密,难于松散的砂岩或粉砂岩样品。④ 激光粒度法:快速 , 测定范围大 , 从 10000μm 。粒度分析( 1) 直方图 、 频率曲线和累积曲线<粒度分析 图表累积曲线总是构成 “ S”形 , 但不同沉积环境形成的碎屑沉积物 , 其累积曲线形态是有差别的 。 陆海沉积和风成沉积的碎屑物质分选好 , 粒度范围窄 , 因而累积曲线很陡;洪流及冰川沉积分选差 , 粒度分布范围宽 , 累积曲线表现得平缓 。粒度分析 图表( 2) 概率累积曲线用累积重量百分比作图 , 横坐标仍为粒径值 , 而纵坐标改用概率百分数标度 , 这样做成的便是概率值累积曲线图 。 与算术坐标不同 ,概率百分坐标是以 50% 为对称中心的非等间距坐标 , 它是按单峰正态曲线分布的规律刻划的 。与 “ S”形累积曲线相比 , 概率值累积曲线是将碎屑组分中含量较少的粗 、 细尾部的特点放大了 , 这方便于沉积成因分析 。粒度分析 图表( 3) C- 图是应用每个样品的 值绘成的图形 。 代表了水动力搅动开始搬运的最大能量; 代表了水动力的平均能量 。为研究地层的沉积成因 , 需从该地层成因单元取得几十个样品 ,这些样品必须属同一沉积环境的产物 。 几十个样品各按其 按点群的分布绘出相应的图形 , 这就是 C- 根据所得图形的形态 、 分布范围以及图形与 C= 与已知沉积环境的典型 C- 再结合其他岩性特征 , 从而可以对该层沉积岩的沉积环境作出判断 。粒度分析 图表( l) 平均粒径和中值表示粒度分布的集中趋势 。中值 0% 处对应的粒径 , 它不能表示粗 、 细两侧的粒度变化 。平均粒径为:这里粗略地把粒度分成三段 。 φ50代表中间一段的平均大小 , φ84代表较细一段的平均大小 , φ16代表较粗一段的平均大小 , 可见平均粒径比中值更能正确地反映碎屑颗粒的集中趋势 。粒度参数粒度分析( 2) 标准偏差和分选系数这是表示 分选程度 的参数 。 它表示颗粒大小的均匀程度 ,或者说是表现围绕集中趋势的离差 。分选系数可表示为: 或由福克和沃德提出的标准偏差公式为:式中除包含了粒级分布的中央部分 ( 16% —84% ) 外 , 也包括了对水动力条件反映最灵敏的 粗 、 细尾部 ( 95% 和 5% )的分选情况 。 因此 , 该式被认为更全面和更富有成因意义 。粒度分析 粒度参数( 3) 偏度偏度 度分布的不对称程度 。 福克和沃德的偏度公式为:粒度分析 粒度参数( 4) 峰度 ( 尖度 )峰度是用来衡量 粒度频率曲线尖锐程度 的 , 也就是度量粒度分布的中部与两尾端的展形之比 。粒度分析 粒度参数粒度分析 母岩性质分析 不同类型母岩其重矿物组合不同 , 利用重矿物组合与含量变化来解释母岩区 。 物质来源方向分析 利用水平方向上重矿物种类和含量变化图 ,可以推测物质的几个来源方向 。 母岩侵蚀顺序确定 重矿物剖面同一侵蚀区上下层位可有不同的母岩 , 随时间进展 , 最先侵蚀的最上面层位的岩层 , 它们产生的物质 (包括重矿物组合 )在沉积区是沉积在最底层;最后受侵蚀的是最下部层位的母岩 , 但沉积在最上部层位中 。 划分和对比地层重矿分析不同母岩的重矿物组合母岩 重矿物组合酸性岩浆岩 磷灰石、普通角闪石、独居石、金红石、榍石、锆石、电气石(粉红)伟晶石 锡石、萤石、白云母、黄玉、电气石(蓝色)、黑钨矿中及基性岩浆岩 普通辉石、紫苏辉石、普通角闪石、透辉石、磁铁矿、钛铁矿变质岩 红柱石、石榴石、硬绿泥石、蓝晶石、矽线石、十字石、绿帘石、黝帘石、镁电气石(黄、褐色变种)再改造的沉积岩 锆石(圆)、电气石(圆)、金红石、重晶石粘土矿物 种类 化学分子式 X 衍射图谱 D ( 001 ) Å 扫描电镜下 单体形态 扫描电镜下集合体形态 高岭石 ( S i 4 O 10 ) ( O H ) 8 假六方板状 鳞片状 书页状,蠕虫状,手风琴状 埃洛石 ( S i 4 O 10 ) ( O H ) 8 针状,管状 细微的棒状集合体 蒙皂石 (A l. M g) 2 ( S i 4 O 10 ) ( O H ) 2 · 4H 2 O 棉絮状 皱成鳞片状,蜂窝状,絮状集合体 伊利石 海绿石 K .C l .A l [ ( A l S i 3 )O 10 ] ( O H ) 2 · O 1 0 片状,蜂窝状,丝缕状 薄片状,碎片状,羽毛状集合体 绿泥石 F e .M g.A l 的层状硅酸盐含( 针叶片状,玫瑰花朵状,绒球状 薄片状,鳞片状集合体 常见粘土矿物鉴定标志① 各种自生胶结物形态特点、成分及其分布方式扫描电镜及能谱仪鄂尔多斯蚀变的凝灰质成份测定凝灰质蚀变后形成高岭石 ,并见孔隙高岭石能谱曲线高岭石的能谱成份样品序号 O M O 3 S i O 2 K 2 O C F e O 总计 H 2 O 11 - 1K 11 - 2K 13 - 2K 21 - 3K 蚀 变 高 岭 石 54 - 1K 苏 16井 1石英粗砂岩 21石英和长石次生加大扫描电镜及能谱仪③ 碎屑岩孔隙类型及储集性能识别扫描电镜及能谱仪④ 超微化石及干酪根的研究新疆:轮藻新疆:几丁虫新疆:介形虫扫描电镜及能谱仪(1)粘土矿物定性与定量分析(2)混层比计算指蒙皂石在 I/, 用以划分成岩阶段 、 估算地温 、 预测生储油层 、 判断生油门限等 .(3)全岩 沸石类矿物② 盐类矿物 , 常见的有石盐 、 石膏 、 硬石膏 、 钙芒硝 、 无水芒硝 、 重晶石等③ 碳酸盐类矿物鉴定④ 其它非粘土矿物还有黄铁矿 、 赤铁矿 、 石英 、 长石等 。G 550 ℃ H C m 和 m 两个衍射峰无变化 晶格破坏,峰消失 53m m ,其余各峰强度减弱以至消失大多数晶格破坏,峰消失蒙皂石在相对湿度为 50% 时,钙蒙皂石有 m 峰,钠蒙皂石有 m 峰有 m 、m m m 峰移动 m 、 m m 峰,m m 峰强度的 1/ m 峰位不变,强度不变或略有变化峰位置无变化矿 物谱 图 特 征典型粘土矿物 粘土矿物在种类 、 组合 、 形态 、 成分等方面具典型的盐湖盆地粘土矿物特点:1) 粘土矿物种类常见伊利石 ( I) 、 绿泥石 ( C) 及伊利石 /蒙皂石有序间层 (I/S), 个别地区见高岭石;2) 粘土矿物相对含量中以伊利石占绝对优势;3) 粘土矿物组合类型常见: 型 、 型 ,其它类型少见 。4) 间层矿物多为有序间层 , 无序间层少见;5)伊利石富 K+、 片状、 2泥石富 柳叶状为主。 伊利石 主要形态有碎片状 、 片状 , 以孔隙充填或薄膜状 、 搭桥状分布于颗粒之间 。 绿泥石 常见有叶片状 、 绒球状 、 针叶状 、 玫瑰花状 。有时以粒间胶结物的形式出现 , 有时分布于粒表 。 伊利石 /蒙皂石有序间层矿物 主要为带状薄片 , 片状边缘有丝状 、 指状和蜂窝状等 。 高岭石 呈假六边形晶片 , 集合体呈蠕虫状 、 书页状 ,多分布于粒间 。 蒙皂石 ( 伊利石 /蒙皂石无序间层矿物 ) 见于广华寺组 ,多呈蜂窝状分布于粒表 。江汉盆地粘土矿物扫描电镜下的特征进行岩石孔隙结构分析,为储层评价提供依据参数:孔隙大小、分布、平均孔喉比、喉道、配位数、裂缝长度及宽度等定量数据铸体图象分析中孔中渗油层,古近系孔店组,大港油田小 7偏光特高孔特高渗油层,馆陶组,胜利油田孤东 14井 偏光中孔特低渗油层,古近系沙河街组,大港油田港深 5偏光① 根据 石英的发光特征 推测母岩性质各种石英颗粒的发光特征是在母岩形成过程中获得的 , 代表其岩石形成时的温度条件 , 三种不同发光类型正好反映了三种不同成因的石英 。发光类型 发光颜色 温度条件 产状Ⅰ “紫色”(在蓝 —紫之间变化) > 573℃ 快速冷却 火山岩 深层 岩 接触变质岩Ⅱ棕色> 573℃ 缓慢冷却 ~573 ℃ 生石英)Ⅲ 不发光 < 300 ℃ 沉积岩中自生石英阴极发光鉴定物源区:母岩区主要为 低温变质岩 ,岩石组分中的岩屑主要为变质石英岩岩屑。阴极发光颜色以棕色为主,反映为低温变质石英。a. 判别孔隙类型 ;b. 根据晶体发光的差异推断孔隙水介质的变化 ;c. 恢复原岩结构 ;d. 研究成岩序次 。② 成岩作用研究阴极发光显微学在研究砂岩的压实作用、石英胶结作用和孔隙度方面的应用A。石英砂岩全貌,见加大边的灰尘线,边不清B。 不清石英颗粒的界线C。 英加大部分发暗棕色光D。石英发光为棕色及蓝色二种,来源不同的母岩区,低变质岩及高变质岩、火山岩区E。石英砂岩的阴极发光照片,靛蓝色为高岭石F。石英加大部分发暗棕色光,靛蓝色为高岭石G。石英加大部分发暗棕色,粒间石膏发蓝色光H。石英发光为棕色及蓝色二种,来源不同的母岩区,低变质岩及高变质岩、外光为光源 , 激发储油岩石中能够发光的烃类物质产生荧光 。 观察分析这些发光物质本身的变化及其与岩石结构 、 构造的相互关系 , 从而 判断有机质类型 、 变质程度 、 有效储集空间 、 油气运移等一系列有关石油地质问题 。荧光薄片鉴定粒间孔隙受烃类浸染,发蓝白色光,发光中 较轻质油在颗粒边缘发光为黄色及棕色,为重质油。而在粒间发光为浅蓝色、浅蓝白色,为较轻质烃类充填鲕粒云岩 部分鲕内被溶空形成铸模孔,发育有粒间溶孔。铸模孔及粒间溶孔内被油质沥青充填,发中亮绿色光。整个岩石被沥青浸染,可分早、晚两期,早期为腹足类软体腐烂过程中分散有机质(呈褐色)组成的壳壁,晚期为轻质油质沥青,发淡黄白色中亮光。利用荧光显微镜可以为研究原始有机质类型、形态、干酪根成熟度、有机质来源提供资料。可以区分不同类型的有机质。荧光镜下腐泥型干酪根具亮黄色,腐殖型干酪根在荧光下无显示。腐泥型干酪根成层富集腐泥型干酪根分散分布含有机质泥岩 泥岩中有机物为腐殖型 —腐泥型组成,定向分布,发褐色光,外浸色晕为橙黄 —黄光,向层间缝运移发黄绿色光。泥质与方沸石组成纹层状构造,泥质层中重质沥青发深褐色 —褐黄色光,轻质沥青发黄色光向方沸石晶间孔隙中运移聚集。各类仪器原理及在储层研究中的意义序号 仪器名称 主要原理 样品制备 在储层研究中的意义1 扫描电镜( 接受电子束轰击样品所产生的二次电子成像 洗油干燥上桩镀金 储层成岩特征、孔隙特征2 能谱仪( 接受电子束袭击样品所产生的 油干燥上桩镀碳 自生矿物成分研究3 土或矿物分离制定向片 粘土 I/极发光( 接受电子束轰击样品所产生的阴极发光成像 制阴极发光片( 母岩性质、胶结特征、成岩史5 荧光 外光轰击样品中含油物质产生荧光进行检测 制荧光片( 烃类成分、分布产状、含量6 包裹体测定使用显微冷热台测定包裹体温度及盐度,爆裂法破碎包体,收集包体内成分,测定成分制包体片( 体形成温度、盐度、有机包体成分以了解成岩温度、孔隙演化史及烃类运移史7 图象分析 三维内特征点的特征用二维截面内特征点的特征值来表征 制铸体薄片 储层孔隙结构特征及砂岩粒度研究提 纲 概述 碎屑岩 碳酸盐岩 沉积岩的研究方法 成岩作用研究1、建设性成岩作用提供油气藏形成的基础建设性成岩作用包括: 溶解作用、白云岩化作用、干裂作用、去膏化及破裂化作用等, 对储层进行改造使之成为有效储层。2、破坏性成岩作用-提供油气藏形成的部分圈闭( 1)压实作用 — 导致 、 K 减少而形成致密岩( 2) 充填作用 — 方解石 、 白云石的充填往往对储层造成很大伤害 , 导致 、 形成致密岩 。 的基础( 1) 储层岩石学特征:岩石类型 、 碎屑组分特征 、 填隙物特征及成分 、 结构成熟度等;( 2) 成岩作用类型:压实压溶作用 、 溶蚀作用 、 胶结作用 、交代作用等描述 ;( 3) 成岩阶段划分及标志;( 4) 储层物性及孔隙结构研究:储层物性特征 、 孔隙类型 、孔 孔隙演化 。储层成岩作用研究内容成岩阶段 有 机 质 泥 岩 砂 岩 中 自 生 矿 物 溶 解 作 用 阶 段 期 古 温 度 ( ( % ) ( 孢粉颜色 T A I 成熟阶段 烃类演化 I /的 S% I /S 混层分带 砂 岩 固 结 程 度 蒙皂石 I /S 混层 C /S 混层 高岭石 伊利石 绿泥石 石英加大 级别 方解石 铁白云石 长石加大 钠长石化 方沸石 片沸石 浊沸石 榍石 石硬 石膏膏 长石及岩屑 碳酸盐类 沸石类 颗粒接触类型 孔 隙 类 型 同 生 成岩阶段 古 常 温 ① 海绿石、鲕绿泥石的形成; ② 同生结核的形成; ③ 平行层里面分布的菱铁矿微晶及斑块状泥晶; ④ 分布于粒间和颗粒表面的泥晶碳酸盐; ⑤烃类未成熟。 A 古常温 ~ 65 70 蒙皂 石带 弱 固结固 结 粒 表 泥 晶 原生孔隙为主 早成岩阶段 B > 65 ~ 85 0 ~ 0. 5 4 3 0 ~ 4 3 5 深黄 2 ~ 2 半成熟 生 物 气 70 ~ 50 无序混层带 半 固结 固 结 呈 书 Ⅰ 亮 晶 泥晶 点 状 原生孔隙及少量次生孔隙 A > 85 ~ 1 4 0 > 0 ~ 1 > 4 3 5 ~4 6 0 桔黄 棕 2 ~ 3 低成熟—成熟 原 油 为 主 1 4 0 ~ 1 7 5 > 1 2 > 460~ 4 9 0 棕黑 > 3 4 高成熟 凝析油 —湿气 1 7 5 ~ 2 0 0 > 2 4 > 4 9 0 黑 >4 过成熟 干气 消失 伊利石带 固 结 片 状 Ⅳ 含 铁 亮 晶 线 | 缝合状 裂缝发育 表 生 成岩阶段 古常温或常温 ① 含低价铁的矿物(如黄铁矿 、菱铁矿、铁白云石、铁方解石、云母、绿泥石、海绿石等)的褐铁矿化;②褐铁矿的浸染现象;③碎屑颗粒表面的高价铁的氧化膜;④新月形碳酸盐胶结物及重力胶结;⑤渗流充填物;⑥表生钙质结核;⑦硬石膏的石膏化;⑧表生高岭石;⑨溶解孔、洞;⑩烃类氧化降解。 碎屑岩储层的成岩阶段划分规范 5977透率评价标准(据 6285储层分类 孔隙度 (% ) 渗透率 (1 0高孔特高渗储层 >3 0 >2 0 0 0高孔高渗储层 3 0 2 0 0 0 0中孔中渗储层 2 5 5 0 0 低孔低渗储层 1 5 5 0 特低孔特低渗储层 <1 0 <1 0储层分类 孔隙度 (% ) 渗透率 (1 0 m 2 )高孔高渗储层 > 20 > 100中孔中渗储层 1 2 ~2 0
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本文标题:沉积岩及其分析测试技术
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