第二章岩心分析

1、第二章第二章 岩岩 心心 分分 析析（5.0学时）学时） 岩心分析是认识油气层地质特征的岩心分析是认识油气层地质特征的必要手段必要手段，是取，是取得油气层地质资料的得油气层地质资料的一项基础工作一项基础工作。油气层敏感性评。油气层敏感性评价价 、损害机理研究、损害机理研究 、损害的综合诊断、保护油气层技、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。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）：岩心分析（定义）：是指利用能揭示岩石本性的各种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；仪器来观测和分析岩石一切特性的一类技术； 分

2、析的样品：分析的样品：井下岩芯、钻屑；井下岩芯、钻屑； 主要方法：主要方法：X衍射、扫描电镜、岩石薄片衍射、扫描电镜、岩石薄片三大常规常三大常规常规岩心分析技术；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、光显微镜、荧光显微镜、激光显微镜、扫描电镜（扫描电镜（电子电子显微镜）、显微镜图象分析、显微镜）、显微镜图象分析、X射线衍射、射线衍射、电子探针、电子探针、差热及热重分析、紫外光谱、红外光谱、差热及热重分析、紫外光谱、红外光谱、X射线荧光光射线荧光光谱、中子活化、核磁共振、谱、中子活化、核磁共振、

3、岩石薄片岩石薄片（薄片染色微化分（薄片染色微化分析）等。析）等。 由于岩石是矿物的集合体，所有这些分析技术主要由于岩石是矿物的集合体，所有这些分析技术主要对对组成岩石的矿物成分、形态、大小相互排列关系以及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、孔喉配位关系岩石孔隙类型、形态、大小、面孔率、孔喉配位关系（孔隙结构）（孔隙结构）等进行分析鉴定。等进行分析鉴定。第一节第一节 岩心分析概述岩心分析概述全面认识油气层的岩石物理性质及岩石中敏感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、含量及分布特点性矿物的类型、产状、含量及分布特点 ； 一、岩心分

4、析的目的意义一、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；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为各项作业中保护油气层工程方案设计提供依据和建议；和建议；内内 容容方方 法法岩岩石石物物理理性性质质常常规规物物性性孔隙度孔隙度常规条件常规条件总孔隙度、连同孔隙度总孔隙度、连同孔隙度气测法、煤油饱和法孔隙度仪气测法、煤油饱和法孔隙度仪模拟围压模拟围压总孔隙度总孔隙度CMS - 300全自动岩心分析仪全自动岩心分析仪渗透率渗透率空气渗透率、煤油渗透率、地层水渗空气渗透率、煤油渗透率、地层水渗透率；水平渗透率、垂直渗透率、径透率；水平渗透率、垂直渗

5、透率、径向渗透率、全直径岩心渗透率；模拟向渗透率、全直径岩心渗透率；模拟围压渗透率围压渗透率渗透率仪渗透率仪CMS - 300全自动岩心分析仪全自动岩心分析仪比表面比表面压汞或等温吸附法压汞或等温吸附法相渗透率相渗透率气气水、油水、油气、气气、气油油水水稳态法、不稳态法稳态法、不稳态法润湿性润湿性油湿、水湿、中间润湿油湿、水湿、中间润湿接触角测量、阿莫特接触角测量、阿莫特(自吸人自吸人)法、离法、离心机法毛管压力曲线测定心机法毛管压力曲线测定孔隙孔隙结构结构孔隙孔隙-喉道喉道类型、大小、形态、连通性、分布类型、大小、形态、连通性、分布铸体薄片、图像分析、铸体薄片、图像分析、SEM，X射线、射线

6、、CT扫描、扫描、NMR孔喉孔喉大小、分布大小、分布压汞法、离心机法毛管压力曲线测压汞法、离心机法毛管压力曲线测定定岩岩石石结结构构与与矿矿物物骨架骨架结构结构石英、长石石英、长石岩屑、云母岩屑、云母粒度大小、分布粒度大小、分布筛析法、薄片粒度图像分析筛析法、薄片粒度图像分析接触关系、成分、含量、成岩变化接触关系、成分、含量、成岩变化铸体薄片、阴极发光、铸体薄片、阴极发光、(XRD全岩全岩分析、红外光谱分析、红外光谱填填隙隙物物粘土矿物粘土矿物产状产状铸体薄片、铸体薄片、SEM类型、成分、含量类型、成分、含量铸体薄片、铸体薄片、XRD、红外光谱、沉降、红外光谱、沉降分离法、电子探针或能谱分离法

7、、电子探针或能谱非粘土矿物非粘土矿物产状产状岩石薄片、岩石薄片、SEM类型、成分、含量类型、成分、含量薄片染色、薄片染色、XRD全岩分析、红外光全岩分析、红外光谱、碳酸盐含量测定谱、碳酸盐含量测定表表2-1 岩心分析揭示的内容和所用的方法岩心分析揭示的内容和所用的方法二、取样要求二、取样要求 样品为成形岩样品为成形岩心或钻屑。经验心或钻屑。经验表明，钻屑代表表明，钻屑代表性很差，通常使性很差，通常使用成形岩心，多用成形岩心，多个实验项目可以个实验项目可以进行配套分析，进行配套分析，便于找出岩石各便于找出岩石各种参数之间的内种参数之间的内在联系。在联系。 第二节第二节 粘土矿物的概念和结构特点粘

8、土矿物的概念和结构特点一、粘土矿物的基本概念一、粘土矿物的基本概念定义：定义：细分散的晶质含水细分散的晶质含水层状层状硅酸盐矿物和含硅酸盐矿物和含水非晶质硅酸盐矿物的总称。水非晶质硅酸盐矿物的总称。晶质含水层状硅酸盐矿物：晶质含水层状硅酸盐矿物：高岭石、蒙脱石、高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等，伊利石、绿泥石等，含水非晶质硅酸盐矿物：含水非晶质硅酸盐矿物：水铝英石水铝英石(SiO2Al2O3nHO)、 胶硅铁石胶硅铁石(SiO2Fe2O3nHO)等等。特点：特点：粘土矿物颗粒通常很细，大约粘土矿物颗粒通常很细，大约15m，一般小于一般小于2m。二、粘土矿物的结构类型二、粘土矿物的结构类型1.粘

9、土矿物的基本结构单元粘土矿物的基本结构单元四面体四面体：指：指Si4+在中心、在中心、O2-在四周紧密结合起来构成的在四周紧密结合起来构成的立体几何图形，正好是四个立体几何图形，正好是四个面故称四面体。因它由面故称四面体。因它由Si和和O组成，组成，故又称故又称Si-O四面体。四面体。 氧氧 硅硅四面体片：四面体片：在一个平面上四面体以三个顶点相连结，在一个平面上四面体以三个顶点相连结，第四个顶点都指向同一个方向，这样连第四个顶点都指向同一个方向，这样连续成一系列续成一系列六边形网面六边形网面，称为四面体片，称为四面体片，简称晶片简称晶片。四面体晶片用符号（。四面体晶片用符号（T）表）表示。示

10、。 氧氧 硅硅八面体：八面体：指指Al3+(或或Mg2+)在中心、四周有六个阴离子在中心、四周有六个阴离子O2-或或OH-构成的一个立体几何图形正好是构成的一个立体几何图形正好是八个面，故称为八面体。因其由八个面，故称为八面体。因其由Al3+和和O2- 组成，故又称它为组成，故又称它为Al- O八面体八面体。 氧氧 铝、镁等铝、镁等 氧（氢氧）氧（氢氧） 铝、镁等铝、镁等八面体片：八面体片：由八面体沿一个平面相互连接而成，由八面体沿一个平面相互连接而成，以以(O )表示。表示。晶层：晶层：由一层四面体片与一层八面体片叠合而成为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

11、体片叠合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而成为一层称为结构单元层结构单元层，简称，简称晶层晶层。2.粘土矿物的结构类型粘土矿物的结构类型 由上述四面体晶片（由上述四面体晶片（T）和八面体片（）和八面体片（O）配套叠合为）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：一层（晶层），据其叠合配套数不同有下列几种类型：TO型结构（或型结构（或1:1型），型），高岭石属此类。高岭石属此类。TOT型结构（或型结构（或2:1型），型），蒙脱石、伊利石属此类。蒙脱石、伊利石属此类。TOTO型结构（或型结构（或2:11型），型），绿泥石属此类。绿泥石属此类。三、各类粘土矿物晶体

12、的结构特征三、各类粘土矿物晶体的结构特征1. 1:1型的粘土矿物（型的粘土矿物（TO）型）型-高岭石高岭石 由一片由一片Si-O四面体片四面体片(T)和一片和一片Al-O八面体片八面体片(O)叠合成一个单叠合成一个单元结构层，称为元结构层，称为1:1型或型或TO型。这种类型的矿物有型。这种类型的矿物有高岭石高岭石、地开、地开石、埃洛石等。石、埃洛石等。 高岭石结构化学式为高岭石结构化学式为A14Si4O10(OH)8，其结构示为：，其结构示为：晶面间距晶面间距d001：7.1510-1nm7.210-1nm；晶层间的作用力：晶层间的作用力：范德华引力、氢键力；范德华引力、氢键力；特点：特点：高

13、岭石是比较稳定的高岭石是比较稳定的非膨胀性粘土矿物非膨胀性粘土矿物，一般不，一般不易水化分散。在外力作用下，层间会产生分散迁易水化分散。在外力作用下，层间会产生分散迁移移（速敏），（速敏），损害储集层渗透率。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。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。晶面间距小，几乎无阳离子交换。在机械力在机械力(包括一定高流速流体的流动冲击包括一定高流速流体的流动冲击)作用下，作用下，层间会产生分散迁移，损害储集层渗透率。层间会产生分散迁移，损害储集层渗透率。 由两片由两片Si-O四面体片夹一片四面体片夹一片Al(Fe，Mg

14、)-O(OH)八面体片结合成一单八面体片结合成一单个单元结构层。蒙脱石和伊利石属于此种类型的粘土矿物。个单元结构层。蒙脱石和伊利石属于此种类型的粘土矿物。2. 2:1型的粘土矿物（型的粘土矿物（TOT型）型）- 典型蒙脱石的结构化学式：典型蒙脱石的结构化学式： (Ca, Na)0.67Mg0.67Al3.33(Si8O20)(OH)4 nH2O其结构为：其结构为：层间物为层间物为：K+、Na + 、Ca 2+ 、nH2O。晶面间距晶面间距d001：晶面间距比高岭石大，蒙脱石的晶面间距比高岭石大，蒙脱石的d001为为12.717.210-1nm；晶层间的作用力：晶层间的作用力：范德华引力范德华引

15、力(相邻两晶层为氧原子相邻两晶层为氧原子面面)，无氢键力无氢键力；特点：特点：单元结构层内的阳离子单元结构层内的阳离子(Al3+、Si4+）能被其它阳）能被其它阳离子（离子（ Al3+ 、Mg2+、Ca2+、Na+等）部分置换。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，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则由吸附在晶体外表和晶层的可交换性阳离子( Mg2+、Ca2+、Na+等）来等）来中和平衡中和平衡。特点：特点：层间可交换性的阳离子可自由地进出，为阳离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。子交换提供了十

16、分有利的条件。晶面间距大晶面间距大 ，容易进行阳离子交换。，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。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。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），损害储集层产生水化膨胀和分散运移（水敏），损害储集层渗透率！渗透率！3. 伊利石矿物（伊利石矿物（2:1型的粘土矿物型的粘土矿物-TOT型）型）伊利石的一般结构式如下：伊利石的一般结构式如下：Kx+y(Al2-yMgy)(Si4-xAlx)O10(OH)21.伊利石与蒙脱石不同之处是

17、晶层内的阳离子交换量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。阳离子交换主要是比蒙脱石少。阳离子交换主要是Si-O四面体晶片内，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很近，当结构层中出现阳离子K+时，便被紧紧地吸时，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方网眼中(K+离子半径大约离子半径大约1.3310-1nm，2个四面体个四面体六方网眼半径为六方网眼半径为l.410-1nm，上下两个为，上下两个为21.410-1

18、nm)形成一种强键，致使水存在时难以进入晶层间，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。引起晶层的膨胀。所以伊利石是一种不膨胀的粘土矿所以伊利石是一种不膨胀的粘土矿物物。晶面间距。晶面间距(d001)为为1010-1nm。特点：特点：2.在某些情况下，如弱酸性水的淋滤作用，因在某些情况下，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离子对此很敏感，最终会导致晶层中的K+离子离子脱出为其它阳离子（脱出为其它阳离子（Na、Ca2+或或H2O等）替代，等）替代，以至边缘破键的吸附水也随之进入晶层间，导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

19、致晶层膨胀，晶面间距可达1410-1nm以上。以上。这种脱这种脱+伊利石称为蚀变伊利石或降解伊利石。伊利石称为蚀变伊利石或降解伊利石。特点：特点：4. 2:1+1型（型（TOTO型）粘土矿物型）粘土矿物 - 绿泥石绿泥石 这类粘土矿物类似伊利石结构，即两个这类粘土矿物类似伊利石结构，即两个SI-O四面体片夹一个四面体片夹一个Al-O八面体片，不同之处是多出一片氢氧镁石八面体片，不同之处是多出一片氢氧镁石(水镁石水镁石)八面体片。八面体片。绿泥石的结构化学式为：绿泥石的结构化学式为：Mg6AlxSi8-xO20(OH)4 n-1（Mg6 xAlx(OH)12n+ 绿泥石的阳离子交换容量比蒙脱石少

20、，而近似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，由于低价片夹一个八面体晶片中，由于低价Al3+置换高价置换高价Si4+所造成的正电荷亏损（显负电性）由其附加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在晶层间的八面体晶片中的高价阳离子Al3+置换置换低价阳离子低价阳离子Mg2+所赢得的正电荷来平衡。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蚀变绿泥石因水镁石八面体晶片酸蚀失去了Mg2+、Fe2+、Al3+，将同伊利石失去，将同伊利石失去K+一样

21、，一样，而出现晶层膨胀。蚀变绿泥石也称降解绿泥而出现晶层膨胀。蚀变绿泥石也称降解绿泥石。石。特点：特点：绿泥石晶层间联系力除了范德华引力和水镁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镁石八面体上OH-形成的形成的氢键氢键外，就是阳离外，就是阳离子交换后形成的静电力。子交换后形成的静电力。所以绿泥石晶层一般所以绿泥石晶层一般不具有膨胀性不具有膨胀性。晶层间。晶层间距（距（d001)为为14.210-1nm。第三节第三节 岩心分析技术及应用岩心分析技术及应用一、一、X射线衍射（射线衍射（XRD）分析技术）分析技术1. XRD分析原理分析原理 当当X射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己独

22、特射线通过晶体时，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网间距(d值值)和反射的相对强度和反射的相对强度(I/ I0)来表征。其中面网间来表征。其中面网间距距d值与晶胞的形状和大小有关，相对强度值与晶胞的形状和大小有关，相对强度(I / Io)则与晶则与晶体质点的种类及其在晶胞中的位置有关。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任何一种结晶物质的衍射数据d值和相对强度值和相对强度(I / lo)值值都是其晶体结构的必然反映，它在衍射图谱上表现出不都是其晶体结构的必然反映，它在衍射

23、图谱上表现出不同的衍射角和不同的衍射峰高同的衍射角和不同的衍射峰高(强度强度)。因而可以根据它。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。们来鉴别各类结晶物质包括岩石中各种矿物组成。 第三节第三节 岩心分析技术及应用岩心分析技术及应用一、一、X射线衍射（射线衍射（XRD）分析技术）分析技术 X射线衍射分析主要是对射线衍射分析主要是对各种不同类型的晶体（包各种不同类型的晶体（包括准晶体括准晶体)物质进行分析。物质进行分析。能能定性鉴定或定量定性鉴定或定量测定出测定出各各物相种类物相种类及其及其含量含量，通，通常测出的物相是固态相组常测出的物相是固态相组成，而不是元素。成，而不是元

24、素。 样品要求：样品要求：细粉晶状态，可以是两种以上不同粉晶的混细粉晶状态，可以是两种以上不同粉晶的混合样品。所以又称为粉晶合样品。所以又称为粉晶X射线物相分析。射线物相分析。XRD是保护储集层中岩芯分析的主要方法之一是保护储集层中岩芯分析的主要方法之一 。 XRD分析借助于分析借助于X射线衍射仪来实现，它主要由射线衍射仪来实现，它主要由光源、测角仪光源、测角仪 、X射线检测和记录仪射线检测和记录仪构成构成 。图图2-1 2-1 岩石粉晶岩石粉晶X X射线衍射图谱射线衍射图谱能快速准确测定全岩矿物组分和粘土矿物组分。能快速准确测定全岩矿物组分和粘土矿物组分。定性分析定性分析特点：特点：定量分析

25、（相对含量）定量分析（相对含量）粘土矿物分离方法粘土矿物分离方法：先将岩石抽提干净后碎样，用蒸馏：先将岩石抽提干净后碎样，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，提取粒径小于从颗粒上脱落，提取粒径小于2um（泥、页岩）或（泥、页岩）或小于小于5um（砂岩）的部分，沉降分离、烘干。（砂岩）的部分，沉降分离、烘干。2.X射线衍射在保护油气层中的应用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分析 地层微粒指粒径小于地层微粒指粒径小于37m (或或44m)即能通过即能通过400目目(或或325目目)筛的细粒物质。除粘土矿物外

26、，筛的细粒物质。除粘土矿物外，常见的其它地层微粒有长石、石英、云母、菱铁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。它是砂岩中重要矿、方解石、白云石、石膏等。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。其有密切的联系。 地层微粒分析可以为矿物微粒稳定剂的筛选、地层微粒分析可以为矿物微粒稳定剂的筛选、解堵措施的优化提供依据。解堵措施的优化提供依据。b.全岩分析全岩分析 对粒径大于对粒径大于5m m的非粘土矿物部分进行的非粘土矿物部分进行XRD分分析，可以知道诸如云母、碳酸盐矿物、黄铁矿、析，可以知道诸

27、如云母、碳酸盐矿物、黄铁矿、长石的相对含量，对酸敏（长石的相对含量，对酸敏（HF, HCI）性研究和）性研究和酸化设计有帮助。长石含量高的砂岩，当酸液浓酸化设计有帮助。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，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。酸酸化失败。c.粘土矿物类型鉴定和含量计算粘土矿物类型鉴定和含量计算 利用粘土矿物特征峰的利用粘土矿物特征峰的d001值鉴定粘土矿物类型值鉴定粘土矿物类型1001(10)dnm X001d002d003d004d005d表

28、表2-2 各族主要粘土矿物的各族主要粘土矿物的射线衍射特征射线衍射特征矿物矿物蒙皂石蒙皂石1215452.43绿泥石绿泥石14.27.14.73.532.8蛭石蛭石14.27.14.73.532.8伊利石伊利石10.05.03.332.5高岭石高岭石7.153.582.37d.间层矿物鉴定和间层比计算间层矿物鉴定和间层比计算储层中常见间层矿物大多是由膨胀层与非膨胀层单元相间构成。储层中常见间层矿物大多是由膨胀层与非膨胀层单元相间构成。表表2-3 主要间层粘土矿物类型（主要间层粘土矿物类型（Wilson Nadeau ,1985 ） 对间层矿物的间层类型、间层比和有高序度研究有助对间层矿物的间层

29、类型、间层比和有高序度研究有助于揭示油气层中粘土矿物水化、膨胀、分散的特性。于揭示油气层中粘土矿物水化、膨胀、分散的特性。e.无机垢分析无机垢分析 二、扫描电镜二、扫描电镜 (SEM)1. 分析原理分析原理 原理：原理：利用类似电视摄像利用类似电视摄像与显像的方式，用细聚焦与显像的方式，用细聚焦电子束电子束在样品表面上由点在样品表面上由点到行（逐行）扫描，激发到行（逐行）扫描，激发出能够反映样品表面特征出能够反映样品表面特征的电信号，经探测器放大的电信号，经探测器放大处理后显示出样品的电子处理后显示出样品的电子图象。有些扫描电镜配有图象。有些扫描电镜配有 X射线能谱分析仪，因此射线能谱分析仪，

30、因此能进行微区元素分析。能进行微区元素分析。测试仪器：测试仪器：由电子由电子系统、扫描系统、信息检测系统、真空系统、扫描系统、信息检测系统、真空系统和电源系统五大部分构成系统和电源系统五大部分构成 。用途：用途：能提供能提供孔隙内充填物孔隙内充填物的矿物类型、的矿物类型、大小、产状的大小、产状的直观资料，同直观资料，同时也是研究孔时也是研究孔隙结构的重要隙结构的重要手段。手段。云母片间隙云母片间隙粒间分布叶片状绿泥粒间分布叶片状绿泥石，见片状伊利石石，见片状伊利石长石粒内溶长石粒内溶蚀孔隙蚀孔隙粒间分布叶片状粒间分布叶片状绿泥石，见石英绿泥石，见石英次生加大晶面次生加大晶面粒间分粒间分布的书布

31、的书页状高页状高岭石岭石粒间泥粒间泥质胶结质胶结紧密紧密特点：特点：耗样少、制样简单；耗样少、制样简单；观测视场大、立体观测视场大、立体感强；感强；放大倍数范围宽且连续可调；放大倍数范围宽且连续可调；直直观、快速、有效；观、快速、有效；可对污染前后的样品进可对污染前后的样品进行对比观测。行对比观测。样品制备方法：样品制备方法：将将岩样抽提清洗干净，加工出新鲜面岩样抽提清洗干净，加工出新鲜面作为观察面，用导电胶固定在样品桩上，自然作为观察面，用导电胶固定在样品桩上，自然晾干，最后在真空镀膜机上镀金晾干，最后在真空镀膜机上镀金 (或碳或碳)，使样，使样品必须有良好的导电性能。样品直径一般不超品必须

32、有良好的导电性能。样品直径一般不超过过 lcm。对污染试验的岩心样品，要尽量保证。对污染试验的岩心样品，要尽量保证原样形貌。原样形貌。2.扫描电镜在保护油气层中的应用扫描电镜在保护油气层中的应用a.油气层中微粒矿物的观察油气层中微粒矿物的观察 扫描电镜分析能给出孔隙结构中微粒的类型、大扫描电镜分析能给出孔隙结构中微粒的类型、大小、数量、分布状态等资料。能有效地估计小、数量、分布状态等资料。能有效地估计临界流临界流速和速敏程度。速和速敏程度。b.粘土矿物的观测粘土矿物的观测 粘土矿物有其特殊的形态粘土矿物有其特殊的形态 ，借此可确定粘土矿，借此可确定粘土矿物的类型、产状和含量。物的类型、产状和含

33、量。表表 2-42-4主要粘土矿物及其在扫描电镜下的特征主要粘土矿物及其在扫描电镜下的特征001d构造构造类型类型族族矿物矿物化学分子式化学分子式 10-1nm单体形态单体形态集合体形态集合体形态1:1高岭石高岭石高岭石高岭石地开石地开石Al4(Si4O10)(OH)87.17.23.58假六方板状假六方板状鳞片状鳞片状板条状板条状书页状书页状/蠕蠕虫状虫状/手风手风琴状琴状/塔晶塔晶埃洛石埃洛石埃洛石埃洛石Al4(Si4O10)(OH)810.05针管状针管状细微棒状细微棒状巢状巢状2:1蒙皂石蒙皂石蒙脱石蒙脱石蒙皂石蒙皂石RX(AlMg)2(Si4O10)(OH)24H2ONa蒙托石蒙托石

34、2.99/Ca蒙蒙托石托石15.50弯片状弯片状皱片鳞片状皱片鳞片状蜂窝状蜂窝状絮团状絮团状水云母水云母伊利石伊利石海绿石海绿石蛭石蛭石KAl(AlSi3)O10(OH)2MH2O10鳞片状鳞片状碎片状碎片状毛发状毛发状蜂窝状蜂窝状丝缕状丝缕状2:1:1绿泥石绿泥石各种各种绿泥石绿泥石FeMgAl的层状硅酸的层状硅酸盐，同形置换普遍盐，同形置换普遍14，7.14，4.72，3.55薄片状薄片状鳞片状鳞片状针叶片状针叶片状玫瑰花状玫瑰花状绒球状绒球状叠片状叠片状2:1层层链状链状海泡石海泡石山软木山软木MgAl2(Si8O20)(OH)2(OH2)4m(H2O)410.40，3.14，2.59棕

35、丝状棕丝状丝状丝状纤维状纤维状c.油气层孔喉结构的观测油气层孔喉结构的观测 扫描电镜立体感强，更适于观察孔喉的形态、大小及与扫描电镜立体感强，更适于观察孔喉的形态、大小及与孔隙连通关系。对孔喉表面的粗糙度、弯曲度、孔喉尺寸孔隙连通关系。对孔喉表面的粗糙度、弯曲度、孔喉尺寸的观测能揭示微粒捕集、拦截的位置及难易程度，对研究的观测能揭示微粒捕集、拦截的位置及难易程度，对研究微粒运移和外来固相侵入很有意义。微粒运移和外来固相侵入很有意义。e.油气层损害的监测油气层损害的监测 利用背散射电子图像，岩心可以不必镀金和镀碳就利用背散射电子图像，岩心可以不必镀金和镀碳就能测定，在敏感性能测定，在敏感性 (

36、(或工作液损害或工作液损害) )评价实验前后都可评价实验前后都可以进行直观分析。以进行直观分析。三、薄片技术三、薄片技术1.薄片分析原理薄片分析原理 将厚度约将厚度约0.03mm（能透过可见光）的岩心薄片固定（能透过可见光）的岩心薄片固定在两层玻璃片之间，在光学显微镜下观察薄片在两层玻璃片之间，在光学显微镜下观察薄片孔隙结孔隙结构和填隙物情况构和填隙物情况。制作铸体薄片的样品最好是成形岩。制作铸体薄片的样品最好是成形岩心，面积不小于心，面积不小于15mm15mm。2.薄片的类型薄片的类型 根据分析内容和使用仪器的名称，将薄片分为：偏根据分析内容和使用仪器的名称，将薄片分为：偏光薄片、铸体薄片、

37、图象分析薄片、阴极发光薄片、光薄片、铸体薄片、图象分析薄片、阴极发光薄片、荧光薄片、染色薄片等。荧光薄片、染色薄片等。3.各类薄片技术的特点各类薄片技术的特点偏光薄片技术偏光薄片技术 这是岩石分析最基本的薄片，仅作部分染色处理。这是岩石分析最基本的薄片，仅作部分染色处理。 利用偏光显微镜，观测各种矿物的光学性质，识别利用偏光显微镜，观测各种矿物的光学性质，识别出是何种矿物及矿物的含量。同时，出是何种矿物及矿物的含量。同时，观测出颗粒的大观测出颗粒的大小、分选、磨圆和孔隙形状、大小及孔隙中自生矿物小、分选、磨圆和孔隙形状、大小及孔隙中自生矿物的分布性等关系。的分布性等关系。铸体薄片铸体薄片 制片

38、前必须对岩心进行洗油、抽空后，在特定温度、制片前必须对岩心进行洗油、抽空后，在特定温度、压力下，把带色的环氧树脂灌注到岩石孔隙之中，待压力下，把带色的环氧树脂灌注到岩石孔隙之中，待树脂凝固后，再去磨至树脂凝固后，再去磨至0.03mm厚，供镜下观测用。厚，供镜下观测用。 由于岩石孔隙中的油被洗净而充填了带色（一般是黄、由于岩石孔隙中的油被洗净而充填了带色（一般是黄、兰、红、绿色）的环氧树脂，所以带色的树脂部分就是兰、红、绿色）的环氧树脂，所以带色的树脂部分就是代表岩石二维空间的孔隙结构状态。镜下观测这种薄片，代表岩石二维空间的孔隙结构状态。镜下观测这种薄片，可以较准确地测定岩石薄片中的孔隙结构、

39、面孔率、裂可以较准确地测定岩石薄片中的孔隙结构、面孔率、裂缝率、裂缝密度、宽度和孔喉配合数等。缝率、裂缝密度、宽度和孔喉配合数等。阴极发光薄片技术阴极发光薄片技术 薄片洗油后不作其它处理，厚约薄片洗油后不作其它处理，厚约0.07mm，不加盖片。，不加盖片。将阴极发光投射在岩石矿物颗粒表面上，视其发光的将阴极发光投射在岩石矿物颗粒表面上，视其发光的颜色、强度、亮度来鉴别矿物组成，特别是识别成岩颜色、强度、亮度来鉴别矿物组成，特别是识别成岩矿物的特点。此类薄片还可以作电子探针分析用。矿物的特点。此类薄片还可以作电子探针分析用。 薄片不洗油、厚度为薄片不洗油、厚度为0.25mm，粘结不能用，粘结不能

40、用发光胶。因为要通过荧光观测烃类成分和分布。发光胶。因为要通过荧光观测烃类成分和分布。发光的颜色反映沥青的组分，发光的亮度反映发光的颜色反映沥青的组分，发光的亮度反映沥青的含量，发光的产状反映沥青在围岩中分沥青的含量，发光的产状反映沥青在围岩中分布情况等，直接观测出结果。布情况等，直接观测出结果。荧光薄片技术荧光薄片技术吴吴438 1792.39m 粒间孔粒间孔吴吴438 1852.5m 粒间孔粒间孔吴吴433 1860.72m 粒间孔粒间孔吴吴433 1951.43m 粒间孔粒间孔石英颗粒具破石英颗粒具破裂愈合现象裂愈合现象方解石胶结方解石胶结 （橙（橙红色光红色光 吴吴438）4.薄片分析

41、技术在保护油气层中的应用薄片分析技术在保护油气层中的应用了解了解岩石的结构与构造岩石的结构与构造 薄片粒度分析、颗粒间接触关系、胶结类型、胶薄片粒度分析、颗粒间接触关系、胶结类型、胶结物结构。结物结构。 骨架颗粒的成分及成岩作用骨架颗粒的成分及成岩作用孔隙特征孔隙特征孔隙成因、大小、形态、分布，面孔率及微孔隙率；孔隙成因、大小、形态、分布，面孔率及微孔隙率； 研究地层研究地层微粒及敏感性矿物在孔隙和喉道中的位置及与孔喉的微粒及敏感性矿物在孔隙和喉道中的位置及与孔喉的尺寸匹配关系，尺寸匹配关系，可判断油气层损害原因，并用于综合分析潜在的可判断油气层损害原因，并用于综合分析潜在的油气层损害，提出防

42、治措施。油气层损害，提出防治措施。不同产状粘土矿物含量的估计不同产状粘土矿物含量的估计 XRD和红外光谱均不能给出粘土矿物的产状及和红外光谱均不能给出粘土矿物的产状及成因，薄片分析则可说明同一种类型粘土矿物的成因，薄片分析则可说明同一种类型粘土矿物的几种产状几种产状 (成因成因)的相对比例。的相对比例。 此外，薄片分析还用于粘土总量的校正，如此外，薄片分析还用于粘土总量的校正，如泥质岩屑的存在可能引起粘土总量的升高，研泥质岩屑的存在可能引起粘土总量的升高，研究中应注意区分。究中应注意区分。 四、压汞法测定岩石毛管压力曲线四、压汞法测定岩石毛管压力曲线 rrpccos2cos2rpc735.0由

43、毛管压力曲线由毛管压力曲线(油藏岩石的毛管压力和非油藏岩石的毛管压力和非湿相湿相(湿相湿相)饱和度的关系曲线饱和度的关系曲线)可以获得描可以获得描述孔喉大小及分布规律的系列特征参数。述孔喉大小及分布规律的系列特征参数。 1.基本原理基本原理 cpr735. 0pc 毛管压力，毛管压力，MPa r一毛管半径，一毛管半径， 吸入时湿吸入时湿相饱和度小相饱和度小于驱替时湿于驱替时湿相饱和度。相饱和度。 驱替时驱替时毛毛管压力对应管压力对应的是的是喉道半喉道半径径; 吸入时吸入时毛毛管压力对应管压力对应的是的是孔隙半孔隙半径径。2.压汞法的特点：压汞法的特点：测定速度快，测定速度快，12小时；小时；对

44、样品的形状、大小要求不严。可以测对样品的形状、大小要求不严。可以测定不规则岩屑的毛管压力曲线。定不规则岩屑的毛管压力曲线。3.毛管压力曲线在保护油气层中的应用毛管压力曲线在保护油气层中的应用研究岩石孔隙结构研究岩石孔隙结构储集层的分类评价储集层的分类评价 油气层损害机理分析油气层损害机理分析钻井完井液设计钻井完井液设计 屏蔽暂堵型钻井完井液技术中架桥粒子的选择，就屏蔽暂堵型钻井完井液技术中架桥粒子的选择，就是依据由压汞曲线获得的孔喉分布，按是依据由压汞曲线获得的孔喉分布，按 2/3架桥原理架桥原理设计的。设计的。 入井流体悬浮固相控制入井流体悬浮固相控制入井流体都涉及固相颗粒的含量和粒径大小控

45、制问题，入井流体都涉及固相颗粒的含量和粒径大小控制问题，而控制标准则视油气层储渗质量、孔喉参数而定。而控制标准则视油气层储渗质量、孔喉参数而定。研究表明，当颗粒直径大于平均孔喉直径的研究表明，当颗粒直径大于平均孔喉直径的1/3时形成外泥饼，时形成外泥饼，1/31/10时会侵入孔喉形成时会侵入孔喉形成内泥饼，小于内泥饼，小于 1/10时颗粒能自由移动。时颗粒能自由移动。 油气层损害的实质是岩石孔隙结构的改变，通过油气层损害的实质是岩石孔隙结构的改变，通过测定岩石与工作液作用前后岩样毛管压力曲线就能测定岩石与工作液作用前后岩样毛管压力曲线就能对配伍性有明确的认识。对配伍性有明确的认识。 应用高速离

46、心机法可应用高速离心机法可 以快速测定毛管压力曲线以快速测定毛管压力曲线和储集岩润湿性及润湿性变化，了解工作液作用前和储集岩润湿性及润湿性变化，了解工作液作用前后储集岩孔喉分布参数和润湿性变化。后储集岩孔喉分布参数和润湿性变化。评价和筛选工作液评价和筛选工作液五、岩心分析技术应用展望五、岩心分析技术应用展望1.红外光谱技术红外光谱技术 红外光谱是一种共振吸收现象，即当光量子照射一物质时，红外光谱是一种共振吸收现象，即当光量子照射一物质时，该物质就要吸收一部分光量子，并将它转变为一种能量，即在该物质就要吸收一部分光量子，并将它转变为一种能量，即在红外吸收的情况下，转变为矿物晶体的晶体振动能。红外

47、吸收的情况下，转变为矿物晶体的晶体振动能。 因此，若将透过的光用单色器进行色散，就可以得到一条或因此，若将透过的光用单色器进行色散，就可以得到一条或数条暗色谱带，如果波长或波数为横坐标，以百分数吸收率或数条暗色谱带，如果波长或波数为横坐标，以百分数吸收率或透色率为纵坐标，就得到了该物质的红光谱图。透色率为纵坐标，就得到了该物质的红光谱图。各种矿物下同，各种矿物下同，红外光谱的吸收谱带的位置、强度和形状也不同，用以来推定红外光谱的吸收谱带的位置、强度和形状也不同，用以来推定物质中的分子所含的官能团及其分子结构不同，物质中的分子所含的官能团及其分子结构不同，这种不同所得这种不同所得出的红外谱图，就

48、是对比鉴定矿物的依据。并能做到从定性到出的红外谱图，就是对比鉴定矿物的依据。并能做到从定性到定量分析。定量分析。 采用傅里叶变换红外光谱仪，测定矿物的基团、官采用傅里叶变换红外光谱仪，测定矿物的基团、官能矿物的基团、官能团来识别和量化常见矿物，分能矿物的基团、官能团来识别和量化常见矿物，分析迅速，精度与析迅速，精度与 XRD相似，能定量分析的矿物有石相似，能定量分析的矿物有石英、斜长石、钾长石、方解石、白云石、菱铁矿、英、斜长石、钾长石、方解石、白云石、菱铁矿、黄铁矿、硬石膏、重晶石、绿泥石、高岭石、伊利黄铁矿、硬石膏、重晶石、绿泥石、高岭石、伊利石和蒙皂石总和，以及粘土总量，对非晶质物、间石和蒙皂石总和，以及粘土总量，对非晶质物、间层粘土矿物的构造特性分析有独到之处。层粘土矿物的构造特性分析有独到之处。2.傅立叶变换红外光谱分析傅立叶变换红外光谱分析 电子探针电子探针X射线显微分析，是运用高速细电子束作射线显微分析，是运用高速细电子束作为荧光为荧光X射线的激发源进行显微射线的激发源进行显