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储层研究新方法与新技术

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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储层研究新方法与新技术油气勘探实验新技术和新方法应用培训班罗忠股份公司油气储层重点实验室中国石油勘探开发研究院实验研究中心2009z 碳酸盐矿物染色技术z 荧光显微镜在碳酸盐岩岩石学中的应用z 激光碳氧同位素分析技术z z 成岩相定量评价方法及有利储集体预测提纲碳酸盐矿物染色技术染色剂的配制步骤 以前 现在稀盐酸配制 素红S溶液配制 1300滤铁氰化钾溶液配制 2100 g 00 3:2(体积 )混合 混合茜素红S或茜素单磺酸钠( in F =铁氰化钾或六铁氰化钾(侵蚀薄片5秒,F) 中染薄片30到出现含铁和不含铁部位的明显分异。色剂只在薄片表面形成了一薄层沉淀,很容易除去。切记不能在表面喷水或触摸表面!色后,需要将薄片/岩片直立使余量水快速排出,z 碳酸盐矿物染色技术z 荧光显微镜在碳酸盐岩岩石学中的应用z 激光碳氧同位素分析技术z z 成岩相定量评价方法及有利储集体预测提纲荧光显微镜在碳酸盐岩岩石学中的应用煤岩学、矿物识别、干酪根、热成熟度、古植物学沥青产状、类型、相对丰度、油水界面以及烃类包裹体荧光在地质学应用领域荧光显微镜在碳酸盐岩岩石学中的应用紫外激发滤光器:蓝色、绿色,荧光弱,效果欠佳蓝光激发滤光器:绿色、黄色、黄橙色,荧光强,效果最佳荧光显微镜照相系统目镜抑制滤光片物镜荧光薄片折光棱镜光路转换器激励滤光片石英汞灯反射光透射光深埋粗晶白云岩,晶间孔。欧洲,J, —明为相对高能浅海环境;于鲕粒核心淋滤产生的粒内溶孔;云石叠置在压溶缝上表明至少某些白云石化晚于压溶作用或同时。但在品不发光,产生的是全黑图象。C)不发荧光,而纤状文石海底胶结物(明亮的荧光。苏伊士,全新世。 +,价矿物稳定化作用和重结晶作用许多文石质鲕粒经历了部分溶解产生铸模孔,并在粒间以胶结物形式沉淀了粒状方解石。但是,一些鲕粒经历了新生变形稳定化作用形成方解石。在单偏光下,很难用染色法查明文石稳定化作用的程度。英属西印度群岛,更新世,鲕粒灰岩但在,通过对发荧光和不发荧光颗粒分布状况的观察分析,可以追踪文石稳定化作用的程度,它反映了淡水成岩作用过程中被氧化的鲕粒内有机质的破坏(由于溶解作用或低镁方解石交代的新生变形)。保存下来的文石质鲕粒(O )仍然发明亮的荧光,但成岩过程中稳定化的鲕粒(箭头)或粒状方解石胶结物( 发荧光。分碳酸盐胶结物与新生变形在示出鲕粒(O)等粒屑组分,从而提供了该样品中组分和沉积环境方面的信息,同时也显示出这些象胶结物的亮晶不是胶结物而是一种交代结构。结晶灰岩。主要由细晶粒状亮晶方解石组成,只有少量软体生物碎屑组分结构明显。 — 区分胶结物与新生变形亮晶是了解碳酸盐岩沉积作用、结物识别颗粒边界清晰,更加清楚地显示发明亮荧光的纤状方解石等厚环边,以及不发荧光的粒状方解石的分布特征。纤状方解石可能是海相成因的。示两个世代胶结作用,即早期等厚环边方解石和晚期充填粒间孔隙的粒状方解石。但早期方解石等厚环边的分布和形态不是随处都表现得很清晰。美国,侏罗纪。—结物环带识别荧光图象也可以识别出胶结物环带,但—,隙类型、形态的准确描述常规的铸体薄片对于鉴定大孔隙已足够了,但对于微孔隙识别很困难。选择合适的环氧树脂进行铸体制片,便可以在 态和分布特征。因而比采用透射光偏光显微镜统计的面孔率更准确。上:孔隙发育的白云岩,多为次生的晶间孔。在 隙形态、边界更清楚,孔隙分布特征一目了然,尤其是突显出片状喉道形态特征。 :孔隙度10,但大部分孔隙在偏光镜下不易辨别。而在 孔隙被清楚的显现出来,其分布特征也很明显,其中大部分微孔隙为发育在鲕粒同心层的次生孔隙。 4, 残余球粒含灰白云岩 , 残余球粒白云岩 , 隙类型、隙演化史在隙显然是次生的粒内溶孔,它与沉积组构有直接的关系,是鲕粒核心淋滤产生的。反映了白云石化前的较早期的成岩事件。因此,运用显微荧光技术确定孔隙与沉积组构、成岩组构的相互关系,从而更准确地推断孔隙演化的相对时间在单偏光镜下,由于沉积组构不清楚,只能将孔隙描述为晶间孔荧光显微镜在碳酸盐岩岩石学中的应用参考文献:1985,of 光显微技术为沉积组构识别、沉积相分析、成岩组构识别及孔隙相互关系的重建提供了手段。包括:别是微孔隙)的准确描述小结铸体薄片(发荧光的染色剂)观察应用效果:新生代地层z 碳酸盐矿物染色技术z 荧光显微镜在碳酸盐岩岩石学中的应用z 激光碳氧同位素分析技术z z 成岩相定量评价方法及有利储集体预测提纲一、986)提出用激光束(激光探针)取代钻具取样和手工肉眼挑样的方法。 986 )、990 )进行了类似的试验。2001)研制出 “激光显微取样稳定同位素分析系统 ”。激光探针技术的出现,空、显微镜光学、质谱分析一、技术发展与简介激光显微取样系统示意图(据何道清)出波长 色)激光功率:0流:7续可调冷却方式:内循环及外冷却一、技术发展与简介将激光器与改装后的显微光学装置同轴安装,高能量激光束经光学系统聚焦在真空样品室的薄片上,使碳酸盐样品热分解产生 真空冷冻提纯后,供质谱仪分析δ13C,酸法 显微钻具法 激光法取样最小尺度 (μ m) >500 >500 20 ~50样品类型全岩可能混合样单矿物 /环带需样量>101040 μ时)≧ 4 > 4 2± 本同磷酸法特点 成熟,常规 精度低,应用少 原位、微区,应用少费用 低 中等 高激光碳氧同位素分析技术一、50亮晶方解石胶结物泥晶碳酸盐矿物条带。 °30纹层中透镜状方解石。 °30纹层中团块状方解石(染色) 。 °30激光碳氧同位素分析技术一、 两个标样C、化值低于千分之一™ 方解石单矿物碳同位素值可比性好,氧同位素值差值偏大™ 白云石单矿物C、化值低于千分之一¾ 激光取气法需进行校正: 实际值=实测值) δ18O(‰)磷酸法激光法比较 磷酸法激光法比较校正前 校正后 校正前 校正后苏丽萍)激光碳氧同位素分析技术二、应用实例(1)可区分不同结构组分(2)随着交代鲕粒的白云石晶粒增大(也是随着远离蒸发瀉湖区),δ18同位素01234564 2 δ18O(‰)δ13C(‰ )鲕内微晶白云石鲕内粗粉晶白云石鲕内细晶白云石鲕内亮晶白云石鲕间微晶白云石与石膏互层的微晶白云石激打鲕粒间亮晶充填 打棘屑加大边 热木村地表露头的亮晶颗粒灰岩、屑加大边和方解石鲕粒进行了激光显微取样稳定同位素分析测定激光碳氧同位素分析技术二、同位素(1)露头及井下不同结构组分(胶结物、加大边和鲕粒)的碳同位素均反映了海水碳酸盐成因(2)露头及井下鲕粒的氧同位素略偏正,而露头胶结物和加大边的方解石略偏负,可能反映了地层抬升过程中受淡水的影响光碳氧同位素分析技术二、应用实例碳同位素在碳酸盐岩中的分布(水海水 同位素7 5 3 1 0δ18O(‰)δ 13C(‰)露头鲕粒 露头胶结物 露头棘屑加大井下鲕粒 井下胶结物激光碳氧同位素分析技术三、注意事项参考文献:强子同等 天然气工业,1996 , 16( 6): 碳酸盐岩碳、氧同位素分析激光微取样技术. 西南石油学院学报, 2003,25(1):激光显微取样技术在川东北飞仙关组鲕粒白云碳氧同位素特征研究中的应用. 地球化学,2006 , 35( 3):热分解过程中的C、薄片、阴极发光、岩石类型、微相、成岩作用z 碳酸盐矿物染色技术z 荧光显微镜在碳酸盐岩岩石学中的应用z 激光碳氧同位素分析技术z z 成岩相定量评价方法及有利储集体预测提纲生特征放大按能量大小分类,测量分析样品中所含的元素,经与标样进行比较和出定量分析结果1. 工作原理2. 能谱仪与波谱仪联动的工作条件 氧化物选择 150 每 4小时测一次电子束束流,以保证仪器的稳定性¾ 电子束流为 30 高真空¾ 原子序数 Z< 32时,用K 线系¾ 原子序数 72≥ Z≥ 32时,用 原子序数 Z> 32时,用M 线系能谱仪与波谱仪联动是一种最新的方法,采用常量元素用能谱仪分析、微量元素用波谱仪分析,从技术上和应用上都是可行的谱(波谱(辨率( 110测元素 B-U B 慢将扫描电镜配备能谱仪和波谱仪,利用能谱仪的快速便捷及波谱仪的高分辨率和高灵敏度,分别测量常量元素和微量元素,不仅可与电子探针媲美,而且运行效率高于电子探针,可大大提高仪器的工作效率3. 能谱仪-波谱仪联动优点谱仪联动的谱图能谱仪分析常量元素波谱仪微量元素度校正重量百分比重量百分比谱 谱 谱 谱 谱 K 谱 K 谱 K 谱 K z 碳酸盐矿物染色技术z 荧光显微镜在碳酸盐岩岩石学中的应用z 激光碳氧同位素分析技术z z 成岩相定量评价方法及有利储集体预测提纲关键问题:厚砂体薄储层?一般砂体厚度250100200300400500600700西3523 金31 磨23 潼1 包65 丹浅1厚度(m)方水15方低孔渗背景下相对有利储层的分布预测是关键,也是难点“成岩相定量评价预测”是解决这一难点的重要技术方法成岩相定量评价方法及有利储集体预测划分依据 作者 年代 实例岩石矿物成分2000 富钙蒙脱石相、富方英石蒙脱石相1998 文石和高 1985 石灰岩相、白云岩相成岩事件 1989 石英胶结相、绿泥石胶结相、方解石胶结相 H 1985 机械压实相、化学压实相、胶结物抑制相999硅化成岩相、无硅化成岩相 1999 硅质胶结、碳酸盐胶结、粘土胶结成岩环境 J 活性氧化硅成岩相 K 1994 灰色成岩相、红色成岩相986 海相地下水、白云石化、大气水成岩相结合地震、测井 1997 在东得克萨斯地区用伽玛曲线识别粘土膜胶结的砂岩 1999在建立了成岩相的地震分多孔带及致密成岩相带 积岩相、成岩相)、神经网络、统计地质学预测孔隙度国外成岩相分类研究现状国外成岩相分类研究现状成岩相定量评价方法及有利储集体预测作者 概念 划分依据 分类或命名应凤祥(1995)在不同成岩阶段形成的岩石矿物和结构类型组合成岩环境和成岩类型同生埋溶解作用成岩相等5种赵澄林(1996)成岩相是成岩环境和成岩矿物的综合。它反映沉积岩目前的面貌采用量取石英、长石、岩屑等组分碳酸盐胶结成岩相、石英次生加大成岩相、粘土杂基支撑成岩相等钟广法等(1995)强调它是岩石目前所具有的可观测成岩特征的面貌岩石在次生成岩特征方面的差异致密碳酸盐胶结相,斑状胶结相,粒间溶孔发育相,致密压嵌式胶结相熊琦华等(1994)指沉积作用、成岩作用和后期构造作用的综合效应及其孔隙几何学特征沉积微相、成岩—储集相及孔喉大小如分支水道细砾岩—细喉发育岩石物理相郑俊茂(1992)综合岩石类型及成岩特征长石岩屑砂岩溶蚀作用成岩相、石英砂岩硅质胶结成岩相罗平等(2001)沉积微相、岩石类型及成岩特征辫状河心滩粗粒石英岩屑砂岩粒间孔000-2008)成岩作用类型早期机械压实相、溶蚀或部分再胶结相其它有深入研究的学者:李忠(1990-2006)、孙永传 (1996)、季汉成(2007)等等国内成岩相分类研究现状成岩相定量评价方法及有利储集体预测基本内涵:基本内涵:成岩相是在沉积物埋藏以后至变质作用发生成岩相是在沉积物埋藏以后至变质作用发生前,经历一定成岩作用和演化阶段的成岩综合面貌,包前,经历一定成岩作用和演化阶段的成岩综合面貌,包括颗粒、胶结括颗粒、胶结/填隙物、组构、孔洞缝等综合特征,从对填隙物、组构、孔洞缝等综合特征,从对油气储集性能的影响角度,分扩溶性和致密化两大类油气储集性能的影响角度,分扩溶性和致密化两大类指示意义:指示意义:成岩相是构造、流体、温压条件对沉积物综成岩相是构造、流体、温压条件对沉积物综合改造的结果,是表征储层性质、类型和优劣的成因性合改造的结果,是表征储层性质、类型和优劣的成因性标志,预测有利孔渗性成岩相是储层研究的重点,对油标志,预测有利孔渗性成岩相是储层研究的重点,对油气勘探具有重要意义气勘探具有重要意义成岩相定量评价方法及有利储集体预测成岩相定量表征技术‹理论基础:成岩相是孔隙流体-岩石反应的产物技术思路岩石孔隙结构示意图‹现有技术:砂体展布预测技术基本成熟;致密砂岩有效储层预测技术尚不成熟,核心问题是有效储层形成条件具复杂性岩石 + 流体 产物P、石结构粒度分选 原生孔成岩相+储层评价成岩相定量评价方法及有利储集体预测三图叠合:沉积相背景、孔隙度/ 渗透率、成岩相类型(1 )成岩序列:构造、沉积、温压、水-岩系统(2 )成岩相类型:岩心和薄片鉴定及实验分析(3 )成岩相分布:结合沉积相、测井相、地震相等(4 )综合评价:综合编图,预测有利储层和成岩圈闭1)成岩序列:成岩环境、成岩演化连续埋藏型同一地温场不同埋藏方式也引起热压实效应相同地温场不同类型埋藏史与储集层孔隙保存程度相关图不同温-压史控制成岩演化的进程和模式成岩相定量评价方法及有利储集体预测( 1)成岩序列:成岩环境、成岩演化广安1,泥石膜广安101,解石胶结广安101井,颗粒溶蚀,铁方解石2、Q3:第一、二、三期石英加大C1、C2:早期、晚期绿泥石K:高岭石成岩相定量评价方法及有利储集体预测压实率=胶结率=溶蚀率=原始孔原始孔-(现在粒间孔+胶结物)胶结物+现今粒间孔胶结物原始孔溶蚀孔z 成岩相分类参数原始孔隙度=0()成岩相成因类型 —— 岩心和薄片、物性成岩相定量评价方法及有利储集体预测ⅠⅢⅡⅦⅣⅤ ⅥⅠ:压实相Ⅱ:胶结(充填)-压实相Ⅲ:溶蚀-压实相Ⅳ:胶结(充填)相Ⅴ:溶蚀-胶结(充填)相Ⅵ:胶结(充填)-溶蚀相Ⅶ:溶蚀相Ⅷ:裂缝相z 成岩相类型成岩相定量评价方法及有利储集体预测(2)成岩相成因类型 —— 岩心和薄片、物性须二段须四段须六段ⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅢⅢⅢⅣⅣⅤⅤⅤⅥⅥⅥⅦⅦⅦⅣⅠ:压实相Ⅱ:胶结(充填)-压实相Ⅲ:溶蚀-压实相Ⅳ:胶结(充填)相Ⅴ:溶蚀-胶结(充填)相Ⅵ:胶结(充填)-溶蚀相Ⅶ:溶蚀相结论:胶结作用和压实作用是须家河组大面积致密化的关键因素成岩相定量评价方法及有利储集体预测成岩亚相 成岩微相Ⅰ:压实相Ⅱ:胶结(充填)-压实相方解石充填-压实相白云石充填-压实相菱铁矿胶结-压实相硅质胶结-压实相煤泥质胶结-压实相系 Ⅲ:溶蚀-压实相地Ⅳ:胶结(充填)相方解石充填相层白云石充填相成硅质胶结相岩Ⅴ:溶蚀-胶结(充填)相溶蚀-方解石充填相相溶蚀-绿泥石胶结相溶蚀胶结(充填)-溶蚀相绿泥石胶结溶蚀相Ⅷ:裂缝相压实对含量最多的胶结物参加命名z 成岩微相类型成岩相定量评价方法及有利储集体预测(2)成岩相成因类型 —— 岩心和薄片、物性序号 成岩相类型 划分依据 孔隙度% 渗透率10-3孔特低渗粗中粒砂岩强溶蚀相孔隙度>10% 10~16 02 特低孔超低渗溶蚀相 孔隙度>6% 6~10 3 致密中细粒砂岩强压实相压实率>90% 2~6 4 致密粗中粒岩屑石英砂岩压溶胶结相硅质胶结物>3% 3~6 5 致密方解石胶结相 碳酸盐胶结物>10% 2粒(粒( 细粒( 粉砂( 度(计 百分 比( %)292275269236粒度累计粗略曲线(资料来源于潼南102薄片鉴定结果)236号269号275号292号号号号号强溶蚀相(2247米)弱溶蚀相(机械压实相(沉积 成岩 物性粒度、分选 溶蚀河道砂坝河道砂坪(2) 成岩相成因类型 —— 控制因素成岩相定量评价方法及有利储集体预测须二段压实率平面分布图 须二段胶结率平面分布图 须二段溶蚀率平面分布图9-14%64-88%1-12%成岩作用平面表征(2) 成岩相成因类型 —— 控制因素成岩相定量评价方法及有利储集体预测须三段二段压实率平面分布图成岩作用成因分析 ) 成岩相成因类型 —— 控制因素成岩相定量评价方法及有利储集体预测须二段地层水二段胶结率平面分布图 须二段碱性胶结(充填)物含量平面分布图成岩作用成因分析 ) 成岩相成因类型 —— 控制因素成岩相定量评价方法及有利储集体预测须二段溶蚀率平面分布图须一与须二段煤与炭质页岩厚度分布图成岩作用成因分析 ) 成岩相成因类型 —— 控制因素成岩相定量评价方法及有利储集体预测广安130井广安125井(A) (B)井((A)低孔特低渗粗中粒砂岩强溶蚀相与特低孔超低渗溶蚀相;(B)致密中细粒砂岩强压实相;(C)致密粗中粒岩屑石英砂岩压溶硅质胶结相;(D)致密方解石胶结相广安122井广安126井(C) (D)井建立单井成岩相类型与测井相的关系(3) 成岩相分布 :结合沉积相、测井相、地震相等成岩相定量评价方法及有利储集体预测110100100055 60 65 70 75 80Us/T (10100100040 50 60 70 80 900 60 70 80 0 60 70 80 90) 定成岩相分布 :结合沉积相、测井相、地震相等成岩相定量评价方法及有利储集体预测成岩相类型 s/度(g/孔特低渗粗中粒砂岩强溶蚀相 >66 20 >60 >0 ) 定成岩相分布 :结合沉积相、测井相、地震相等成岩相定量评价方法及有利储集体预测(3) 定成岩相分布 :结合沉积相、测井相、地震相等成岩相定量评价方法及有利储集体预测广安东西向成岩相及气藏分布剖面图(3) 定成岩相分布 :结合沉积相、测井相、地震相等成岩相定量评价方法及有利储集体预测(3) 定成岩相分布 :结合沉积相、测井相、地震相等成岩相定量评价方法及有利储集体预测(4) 综合编制分层段成岩相定量评价图件“高产气藏”区 :低孔特低渗粗中粒砂岩强溶蚀相厚度百分比>20%形成天然气藏:低孔特低渗粗中粒砂岩强溶蚀相厚度百分比30%不利形成天然气藏 :致密中细粒砂岩强压实相厚度百分比>70%分布区,008,35(5):526
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