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岩石孔隙铸体薄片鉴定分析及其应用

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岩石 孔隙 薄片 鉴定 分析 及其 应用
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岩石孔隙铸体薄片鉴定分析及其应用,分析方法介绍岩石孔隙铸体压铸 ① 压铸工艺及流程 ② 选样要求岩石孔隙铸体薄片鉴定 ① 偏光显微镜下鉴定 ② 图象分析系统测定 ③ 有关孔隙结构主要参数的具体应用,介 绍 内 容,方法简述:岩石孔隙铸体薄片是研究岩石中真实孔 隙大小分布的一种方法,主要用于研究 孔隙的含量、类型及分布。,分 析 方 法 介 绍,铸体镜下图象,图象分析系统,基本原理:将染色树脂或液态胶(国际上通用为蓝色,我国使用颜色多有蓝色、红色,也有绿色及黄色)在真空下灌注到岩石的孔隙空间中,在一定的温度和压力下使树脂或液态胶固结,然后磨制成岩石薄片,进而在偏光显微镜下观察孔隙、喉道及其相互连通、配合的二维空间结构等。,分 析 方 法 介 绍,红色铸体,蓝色铸体,压铸工艺及流程 目前我们采用的压铸方法是有机玻璃单体铸体压铸。其原理是将配置好的染色甲基丙稀酸甲脂单体溶液在一定的压差下注入岩石孔隙中,并在一定的压力和温度下聚合固化成染色有机玻璃。,配置药品溶液,加热聚合固化,接收样品,切制样品,真空灌注,加压灌注,恒温聚合,样品剥离,交制片,,,,,,,,,岩 石 孔 隙 铸 体 压 铸,岩 石 孔 隙 铸 体 压 铸,真空灌注: 抽真空前,将装好样品的玻璃试管放入烘箱中,在(100±2)℃温度下加热1小时后,放入真空系统中抽真空,当系统内真空度达到0.09MPa后,再抽真空1~2小时,然后灌注有机玻璃单体溶液,并使溶液面高出样品3cm~4cm,再继续抽真空0.5~1小时。,1 单体溶液瓶 2 开关 3 真空干燥器 4 装样玻璃试管 5 干燥塔6 缓冲瓶 7 真空泵8 真空表,岩 石 孔 隙 铸 体 压 铸,加压灌注:室温下加压6~7MPa,进行试漏,稳定15分钟后,压力波动不超过0.5MPa即可开始工作。加热加压聚合:在6MPa压力下,启动烘箱升温到(100±2)℃保持2小时,然后降温到(80±2)℃,保持5小时,再升温至(100±2)℃恒温12小时。在加热加压聚合过程中压力不得高于8MPa,然后,关闭电源,让其自然冷却。,1 氮气瓶2 压力表3 六通阀座4 电子温度控制仪5 可调温度计6 烘箱7 压铸缸8 高压管 9 装样玻璃试管 10 样品11 高压阀表,样 品 的 选 取,样品大小和前期处理:样品需经抽涤洗油,不得含油;样品尺寸Φ25mm×5mm(柱塞样)或25mm×25mm×5mm(非柱塞样),送交的样品不少于两块。,钻取样品的岩心图象,样 品 的 选 取,样品的选取:选样目的不同,样品选取的位置和密度不同如果要研究储层孔隙结构特征,必须结合压汞法,则铸体样品最好与压汞样品选在同一部位(即选取同一柱塞样);如果作油层保护方面的研究,必须结合扫描电镜及X-衍射,则所选样品最好能与之对应;如果要进行开发储层评价,要求尽可能详尽地描述孔隙的规模,反映影响注入流体驱替原油效率的诸多因素如孔隙、喉道、粘土杂基、组成颗粒的排列方向等,则选样要密,同时对应选取岩石薄片、粒度分析、扫描电镜、X-衍射、敏感性实验等样品……,岩石孔隙铸体薄片鉴定,偏光显微镜下鉴定 :铸体薄片比常规薄片的最大优点是孔隙空间被染色的树脂或液态胶所灌注,能够方便直接地观察孔隙空间,避免人工诱导孔隙和裂缝;目前发现的缺点是经过洗油和灌注,粒间一些细小松散的粘土杂基可能会失去,影响对部分孔隙喉道的认识和测试,此时应结合岩石薄片分析结果,综合分析填隙物和孔隙。,彩402井2472.60m岩石薄片中的高岭石杂基(3%),彩402井2472.60m铸体薄片中的高岭石杂基(2%),岩石孔隙铸体薄片鉴定,偏光显微镜下鉴定 :通过在偏光显微镜下对碎屑岩铸体薄片的观察统计,能够获得以下有用的资料:,a)岩石结构构造、主要粒径范围、颗粒分选磨圆、岩石胶结类型等岩石基础信息b)粒间填隙物类型及含量 c)孔隙类型、相对含量、孔隙发育程度 d) 岩石定名,岩石孔隙铸体薄片鉴定,碎屑岩储集空间分类:碎屑岩孔隙按成因可分为原生孔隙和次生孔隙。分类依据:SY/T 6173-1995《油气储集层岩石孔隙类型划分》,岩石孔隙铸体薄片鉴定,原生孔隙:是指与沉积作用同时形成的孔隙。按其产状特征,分为四类。原生孔隙的发育程度与岩石组分、结构和压实程度有关,随着埋藏加深,压实作用增强,原生孔隙明显下降。,为不含烃的无效孔隙,对渗透率贡献极小,由于孔隙半径较小,渗透率也很低,主要的有效储集空间,主要的有效储集空间,岩石孔隙铸体薄片鉴定,原生粒间孔:准噶尔盆地碎屑岩储层主要的储集空间之一,纵(各层系)横(各区带)向分布广泛。,陆梁油田,陆9井,K1tg, 1796.01m,细砂岩,原生粒间孔发育。 φ:33.2%; K:1580.0 ×10-3μm2,北三台油田,北34井, J2t,2450.86m ,中粗砂岩,原生粒间孔发育。φ:24.3%; K:68.6 ×10-3μm2,岩石孔隙铸体薄片鉴定,残余(剩余)粒间孔:同原生粒间孔成因,区别为前者粒间无填充物,后者为受到胶结但未完全堵塞。,彩南油田,彩401井, J1s2, 2508.09m,中粗砂岩, 石英普遍加大,剩余粒间孔发育。 φ:19.32%;k:432.27×10-3μm2,莫索湾油气田,莫1井, J1s2,4378.75m,含砾粗砂岩剩余粒间孔和剪切纹发育。φ:11.66%; k:65.61×10-3μm2。,岩石孔隙铸体薄片鉴定,莫 索 湾 油 气 田 主 要 储 集 层 的 储 集 空 间 以 原 生 粒 间 孔 和 剩 余 粒间 孔 为 主,,研究实例,岩石孔隙铸体薄片鉴定,,研究实例,莫索湾地区原始粒间孔隙易于保存的原因: 地温梯度较低、砂岩热成熟度较低。 研究表明,莫索湾地区地温梯度相对较低,在2.0 ℃/100m左右,其三工河组砂岩的热成熟度也相对较低,砂岩TTI值在10-15左右,因此砂岩保留了较多的原始粒间孔隙。,莫103, J1s22, 4247.38m,不等粒砂岩,原生粒间孔发育。,莫1, J1s22, 4378.20m,中粗砂岩,剩余粒间孔发育。,岩石孔隙铸体薄片鉴定,,研究实例,原生孔隙与岩石成岩作用的关系: 在成岩演化过程中,由于正常压实和胶结作用,原生孔隙会逐渐减少。 莫索湾油气田的K1q原生粒间孔发育,压实作用弱,早期碳酸盐胶结作用强;J1s剩余粒间孔发育,压实作用强,胶结作用次之,压实减孔量为18%~26%。 在成分成熟度低和埋藏较深时,次生硅质和长石的加大有利于粒间孔隙的保存:虽然次生加大和增生占据一定的粒间孔隙,但起到了关键的支撑作用,在负压较大时对粒间孔隙又起到一定的保护作用。,岩石孔隙铸体薄片鉴定,次生孔隙的分类:是指在沉积岩形成后,因淋滤、溶蚀、交代、溶解及重结晶等作用在岩石中形成的孔隙和缝洞。分类较多。,岩石孔隙铸体薄片鉴定,次生孔隙的形成:主要与成岩作用阶段的溶蚀和溶解作用有关,对油气聚集意义重大。广义的次生孔隙从成因上包括三大类:一是由溶解作用形成的次生溶孔;二是由成岩收缩作用形成的收缩裂缝;三是由构造应力作用形成的构造裂缝。,岩石孔隙铸体薄片鉴定,准噶尔盆地碎屑岩储层中常见的次生孔隙: 主要指由溶解作用形成的狭义的次生孔隙。常见粒间溶孔(即溶蚀粒间孔)、组分内溶孔(包括粒内溶孔、颗粒溶孔、杂基内溶孔、胶结物内溶孔等)、填隙物晶间溶孔和收缩孔等。,阜10井,3794.32m, T1j,砂砾岩,溶蚀粒间孔发育。粒间浊沸石胶结物被溶。,盆参2,5227.67m,J1ba ,细中粒岩屑砂岩,颗粒溶孔发育。长石颗粒及部分含铝硅酸盐矿物岩屑被溶。,研究实例,岩石孔隙铸体薄片鉴定,彩16井,3247.80m,J1ba ,中砂岩,粒间浊沸石胶结物不均匀溶蚀成胶结物溶孔。(红色铸体),准噶尔盆地东部各层系均发育广泛但规模不大的次生孔隙。可溶组分主要是自生矿物胶结物(如方解石、浊沸石)和硅酸盐骨架颗粒(如长石、部分岩屑)。其中胶结物的溶蚀形成溶蚀粒间孔(包括溶蚀扩大孔、超大孔等);长石和岩屑的部分溶蚀形成了粒内溶孔、颗粒溶孔等。,北16井,2118.5m,P3wt1 ,粗中砂岩,钠长石化长石被不一致溶解成颗粒溶孔。(红色铸体),岩石孔隙铸体薄片鉴定,研究实例,准噶尔盆地东部各层系中还发育少量的粘土矿物收缩孔、高岭石杂基晶间微(溶)孔。收缩孔主要由粘土矿物脱水作用和矿物相变形成;杂基微孔隙多由粘土矿物重结晶而成,后期可被溶蚀扩大。二者均对渗透率的贡献极小。,北47井,2782.45m,T1s1,中粗砂岩,粒间粘土矿物收缩孔和粒间孔。(红色铸体) φ15.0% ,K108md,沙110井,2594.95m,P3wt。中砂岩。剩余粒间孔、高岭石晶间微(溶)孔发育。(蓝色铸体),岩石孔隙铸体薄片鉴定,研究实例,次生孔隙的形成机制:1. 由溶解作用形成的次生溶孔 主要受酸性水介质条件制约 。溶解流体对方解石等矿物的溶解是由干酪根的脱羧基作用产生CO2,CO2溶解于水产生HCO3—,造成方解石的溶解;溶解流体对铝硅酸盐矿物长石的溶解要求在酸性孔隙溶液存在的条件下发生。准噶尔盆地侏罗系广泛发育煤系地层,其有机质类型多为Ⅲ型干酪根,它是产生羧酸的最好原料。有机酸和酚是导致岩石组分溶解的重要溶剂。深部地层也一样,在干酪根大量生烃之前,产生了大量的有机酸和酚,同时发生的伊/蒙混层矿物转化脱水所产生的水作为载体输入临近的砂岩,对其长石等铝硅酸盐矿物进行溶解,便形成了次生孔隙。 2. 由成岩收缩形成的收缩微孔(缝) 由于粘土矿物蒙脱石向伊利石的相变而导致孔隙体积的减小,形成收缩微孔(缝) 。蒙脱石脱水转变为伊利石,需要吸附K+和Al3+。,岩石孔隙铸体薄片鉴定,研究实例,次生孔隙的形成和保存条件:1. 次生孔隙的形成宏观上首先受沉积相的控制;2. 储集体要靠近烃源岩(或有酸性水介质来源);3. 烃源岩要有丰富的干酪根,还应达到一定的成熟温度;4. 酸性水进入储集体要有适当的载体(如蒙脱石在埋藏成岩 过程中随着温度的增加,会发生脱作用而变成伊利石);5. 要有良好的流体运移通道及大规模的渗流交替;6. 酸的形成与烃大量生成时间间隔要短。,岩石孔隙铸体薄片鉴定,微裂缝:微裂缝也有原生和次生之分,其排列方向受构造力控制,宽度受残余构造水平应力场的控制。对于低渗储层而言,微裂缝可以提供主要的渗滤通道,改善储层的渗透能力。在铸体薄片鉴定观察时,尤其要注意识别真假微裂缝,以免作出错误的评价。,西参2井,3925.05m,N1s,含泥极细砂细砂岩,微裂缝较发育,红色铸体。,H2002井,3611.52m,E1-2z。含泥极细砂细砂岩。 微裂缝较发育。红色铸体。,岩石孔隙铸体薄片鉴定,连通孔隙的喉道:孔隙喉道为连通两个孔隙的狭窄通道。它是影响储层渗流能力的主要因素,喉道的大小和形态主要取决于岩石的颗粒接触关系、胶结类型以及颗粒本身的形状和大小。常见的喉道有四种:孔隙缩小型喉道、缩颈型喉道、片状或弯片状喉道、管束状喉道。,岩石孔隙铸体薄片鉴定,陆梁油田,陆15井,K1tg, 950.15m,中细砂岩,原生粒间孔发育。 φ:32.9%; K:1740.0 ×10-3μm2,孔隙缩小型喉道发育于以粒间孔隙为主的砂岩储集层中,其孔隙和喉道较难区分。岩石结构多为颗粒支撑,胶结物较少甚至没有。孔隙属于大孔粗喉,孔喉直径比接近于1。岩石中孔隙基本上为有效孔隙。,岩石孔隙铸体薄片鉴定,缩颈型喉道为颗粒见可变断面的收缩部分。当砂岩颗粒被压实边缘被衬边式胶结时,虽然保留下来的孔隙较大,但颗粒间的喉道却变窄。储集岩可能有较高的孔隙度,但其渗透率却可能较低。此类孔隙结构属于大孔细喉型,孔喉直径比较大。常见于颗粒点接触、衬边胶结型的储集岩中。,北三台油田,北34井, J2t,2450.86m ,中粗砂岩,原生粒间孔发育。φ:24.3%; K:68.6 ×10-3μm2,岩石孔隙铸体薄片鉴定,片状或弯曲片状喉道为颗粒之间的长条状通道。当砂岩压实程度较强或晶体再生长时,孔隙相互连通的喉道实际上是晶体之间的晶间隙,其张开宽度较小,形成窄片状喉道。当沿颗粒间发生溶蚀作用时,可形成较宽的片状喉道或管状喉道。这种孔隙结构变化较大,可以是小孔极细喉型,受溶解作用改造后亦可以是大孔粗喉型。孔喉直径比中等~较大。,莫北油田,莫103井, J1s,4244.33m,粗中砂岩,剩余粒间孔发育。φ:14.3%; K:45.6 ×10-3μm2,铸体图象分析系统测定,原理:根据体视学理论,三维空间内特征点的特征可以用二维截面内特征点的特征值来表征;用图象分析方法对二维图象进行扫描,并对特征点的象素群进行检测和编辑处理,得到二维图象的特征值。是孔的分形分布(压汞毛管压力曲线是喉的分形分布)。测定依据:SY/T 6312-1997《砂岩粒度和孔隙特征的测定 图象分 析方法》,测量的参数主要有:平均孔隙直径面孔率孔隙分选系数均质系数平均比表面形状因子平均喉道宽度孔喉比、配位数裂缝宽度密度及裂隙率,铸体图象分析系统测定,图象分析系统:采用四川大学研制开发的Tias—2000图象分析系统。所测量的有关参数还有孔隙大小分布频率,由此可以直接生成孔径区间分布直方图。,铸体图象分析系统测定,测量过程: 摄像→图象分割→孔隙目标提取→数学形态学→去除目标→填孔→目标边缘平滑→喉道分割→参数计算→数据入库,红色为目标提取,孔隙结构主要参数的具体应用,孔隙结构:碎屑岩储层的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其连通状况。研究孔隙喉道的实验方法: 主要应用毛管压力曲线和孔隙铸体薄片。毛管压力曲线:表现了排驱压力、退汞效率等特征,借曲线形态可求出孔喉分选性、孔喉分布及其平均孔喉半径等方面的主要参数,如排驱压力(对应岩石的最大连通孔喉半径)、饱和度中值毛管压力(对应平均孔喉半径)等;岩石铸体薄片:可以确定孔隙的成因类型,并且可以得出面孔率、孔隙分布、孔隙平均直径及孔喉直径比等参数。 研究时应结合各种研究方法综合解释,对储层孔隙结构进行全面认识。,孔隙结构主要参数的具体应用,碎 屑 岩 储 层 孔 隙 结 构 级 别 分 类,孔隙结构主要参数的具体应用,压汞法毛管压力曲线的主要参数排驱压力(Pd):是划分岩石储集性能好坏的主要指标之一,既反映了岩石孔隙喉道的集中程度,同时又反映了这种集中的孔隙喉道的大小;与岩石的孔隙度和渗透率密切相关,直接反映岩石的渗透能力,间接预示岩石的储集容量大小。饱和度中值压力(Pc50):反映当孔隙中同时存在油、水两相时对油的产能的大小,可以用来估计油藏石油产能的大小。最小非饱和孔隙体积百分数(Smin%):反映岩石颗粒大小、均一程度、胶结类型、孔隙度、渗透率等一系列性质的综合指标。解释时必须结合岩石的润湿性。,孔隙结构主要参数的具体应用,铸体薄片图象分析的主要参数面孔率(m):是镜下岩石可视孔隙度,不包括微孔隙。据此与物性孔隙度进行对比,可确定岩石的可视孔隙度与微孔隙度的相对大小。不过,面孔率为二维孔隙度,若通过体视学分析,可以转换为三维孔隙度。孔喉配位数(β):是连接每一个孔隙的喉道数量,反映孔隙的连通情况孔喉平均直径比(Dpt):反映孔隙和喉道之间的大小差异,也是孔隙连通程度的一种反映。 (Dpt=铸体平均孔隙直径/压汞平均喉道直径) 喉道半径大小比孔隙半径大小对渗透率影响大。孔隙、喉道的绝对大小与孔隙度无关,它们的分选系数与孔隙的关系也是不明显的。面孔率与孔隙度值基本无关。 孔隙结构参数更多地用于油藏描述和储层地质研究中。,祝各位: 马年腾大步 羊年展宏图,
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