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1、康毅力-岩心分析技术剖析1 概概 述述1.1 岩心分析的目的岩心分析的目的l评价油气层岩石物理性质评价油气层岩石物理性质l揭示岩石中敏感性矿物类型、产状、含量揭示岩石中敏感性矿物类型、产状、含量和分布特点和分布特点l确定潜在损害类型、程度和原因确定潜在损害类型、程度和原因l为保护方案设计提供依据和建议为保护方案设计提供依据和建议1.2 油气藏工程地质描述油气藏工程地质描述l保护油气层技术的基础保护油气层技术的基础l岩心分析是工程地质描述的重要手段岩心分析是工程地质描述的重要手段l工程地质描述的目的：工程地质描述的目的：准确认识油气层的初始状态准确认识油气层的初始状态打开油气层后对环境变化后的响
2、应打开油气层后对环境变化后的响应1.3 油气藏工程地质描述内容油气藏工程地质描述内容（1）矿物性质：敏感性矿物类型、产状和含量）矿物性质：敏感性矿物类型、产状和含量（2）渗流多孔介质性质：孔渗性、孔隙和喉道）渗流多孔介质性质：孔渗性、孔隙和喉道（3）岩石表面性质：比面、润湿性、吸入特性）岩石表面性质：比面、润湿性、吸入特性（4）地层流体性质：油气水组成、高压物性、析蜡）地层流体性质：油气水组成、高压物性、析蜡点、凝固点、原油酸值等点、凝固点、原油酸值等（5）油气藏环境：内部环境和外部环境）油气藏环境：内部环境和外部环境（6）矿物）矿物渗流介质渗流介质流体对环境变化的敏感性及流体对环境变化的敏感
3、性及可能的损害趋势和后果可能的损害趋势和后果与敏感性及损害评价的关系与敏感性及损害评价的关系l室内敏感性评价和工作液筛选使用的岩心数量有限，室内敏感性评价和工作液筛选使用的岩心数量有限，不可能全部考虑油气层物性及敏感性矿物所表现出不可能全部考虑油气层物性及敏感性矿物所表现出来的各种复杂情况，岩心分析则能够确定某一块实来的各种复杂情况，岩心分析则能够确定某一块实验岩样在整个油气层中的代表性，进而可通过为数验岩样在整个油气层中的代表性，进而可通过为数不多的实验结果，建立油气层敏感性的整体轮廓，不多的实验结果，建立油气层敏感性的整体轮廓，指导保护油气层工作液的研制和优选指导保护油气层工作液的研制和优
4、选1.4 岩心分析的内容岩心分析的内容l岩心分析是指利用各种仪器设备来观测和分析岩岩心分析是指利用各种仪器设备来观测和分析岩心一切特性的系列技术心一切特性的系列技术l岩心是地下岩石（层）的一部分，所以岩心分析岩心是地下岩石（层）的一部分，所以岩心分析是获取地下岩石信息的十分重要的手段是获取地下岩石信息的十分重要的手段l应用中要根据具体的油气层特点进行选择分析，应用中要根据具体的油气层特点进行选择分析，做到既能抓住主要矛盾，解决实际问题，又要经做到既能抓住主要矛盾，解决实际问题，又要经济实用，注意发挥不同技术的优点，配套实施济实用，注意发挥不同技术的优点，配套实施常规岩心分析的内容常规岩心分析的
5、内容l岩石物理性质岩石物理性质常规物性：孔隙度、渗透率、比表面、相对渗常规物性：孔隙度、渗透率、比表面、相对渗透率、润湿性透率、润湿性孔隙结构：孔隙和喉道的类型、大小、形态、孔隙结构：孔隙和喉道的类型、大小、形态、分布、连通性；孔喉大小及分布分布、连通性；孔喉大小及分布l岩石结构与矿物岩石结构与矿物骨架颗粒：石英、长石、岩屑、云母骨架颗粒：石英、长石、岩屑、云母填隙物：粘土矿物、非粘土矿物填隙物：粘土矿物、非粘土矿物岩石结构：层理、接触关系、粒度大小及分布岩石结构：层理、接触关系、粒度大小及分布1.5 取样要求取样要求l钻屑、井壁取心、岩心，推荐使用成形岩心钻屑、井壁取心、岩心，推荐使用成形岩
6、心l了解岩石了解岩石“岩性、物性、含油气性、电性岩性、物性、含油气性、电性”基础上，基础上，有重点地进行选择分析有重点地进行选择分析l铸体薄片：铸体薄片：15块块/米，包括岩石的各种极端情况米，包括岩石的各种极端情况lXRD、SEM样品密度大致为前者样品密度大致为前者1/21/3l压汞毛管压力曲线，压汞毛管压力曲线，35样样/油组或渗透率级别油组或渗透率级别l油气层加密，水层和夹层控制性分析油气层加密，水层和夹层控制性分析l推荐在一段岩心上进行配套分析推荐在一段岩心上进行配套分析推荐的取样方式推荐的取样方式l最好在同一段岩心上取足配套分析的柱塞最好在同一段岩心上取足配套分析的柱塞l铸体薄片、扫
7、描电镜、压汞分样需在同一柱塞上进行，这有铸体薄片、扫描电镜、压汞分样需在同一柱塞上进行，这有利于建立孔隙分布与孔喉分布参数间的关系，以及孔隙结构利于建立孔隙分布与孔喉分布参数间的关系，以及孔隙结构与岩性、物性、粘土矿物之间的联系与岩性、物性、粘土矿物之间的联系lXRD分析可以用碎样，但应清除被泥浆污染的部分，否则会分析可以用碎样，但应清除被泥浆污染的部分，否则会干扰实验结果。电子探针分析可用其它柱塞端部干扰实验结果。电子探针分析可用其它柱塞端部l在所有分析项目完成后，就能指出潜在的损害类型及原因，在所有分析项目完成后，就能指出潜在的损害类型及原因，预测不同渗透率级别（储层类型）的油气层的敏感程
8、度，正预测不同渗透率级别（储层类型）的油气层的敏感程度，正确解释敏感性评价实验结果确解释敏感性评价实验结果2 X射线衍射分析射线衍射分析（XRD）lX射线衍射原理射线衍射原理lX射线衍射仪射线衍射仪l实验样品制备实验样品制备l在保护油气层研究中的应用在保护油气层研究中的应用分析原理分析原理lX射线是波长很短的电磁波，波长射线是波长很短的电磁波，波长2.5-0.1x10-1 nm,射线通过晶体时发生干涉现象射线通过晶体时发生干涉现象lBragg公式公式:n=2dsin d面网间距；面网间距；n整数整数 射线波长射线波长 射线与样品夹角射线与样品夹角2.1 X射线衍射原理射线衍射原理l全岩矿物组分
9、和粘土矿物可用全岩矿物组分和粘土矿物可用X射线衍射射线衍射（XRD）迅速而准确地测定迅速而准确地测定lXRD分析借助于分析借助于X射线衍射仪来实现，它主要射线衍射仪来实现，它主要由光源、测角仪、由光源、测角仪、X射线检测和记录仪构成射线检测和记录仪构成2.3 实验样品制备实验样品制备l由于粘土矿物的含量较低，砂岩中一般由于粘土矿物的含量较低，砂岩中一般3%15%。这时，。这时，X射线衍射全岩分析不能准确地射线衍射全岩分析不能准确地反映粘土的组成与相对含量，需要把粘土矿物反映粘土的组成与相对含量，需要把粘土矿物与其它组分分离，分别加以分析与其它组分分离，分别加以分析l将岩样抽提干净，然后碎样，用
10、蒸馏水浸泡，将岩样抽提干净，然后碎样，用蒸馏水浸泡，最好湿式研磨，并用超声波振荡加速粘土从颗最好湿式研磨，并用超声波振荡加速粘土从颗粒上脱落，提取粒径小于粒上脱落，提取粒径小于2m（泥、页岩）或泥、页岩）或小于小于5m（砂岩）的部分，沉降分离、烘干、砂岩）的部分，沉降分离、烘干、计算其占岩样的重量百分比计算其占岩样的重量百分比X射线衍射分析制片射线衍射分析制片l粘土矿物的粘土矿物的XRD分析使用定向片，包括自然干燥的分析使用定向片，包括自然干燥的定向片（定向片（N片）、经乙二醇饱和的定向片（再加热至片）、经乙二醇饱和的定向片（再加热至550），或盐酸处理之后的自然干燥定向片），或盐酸处理之后的
11、自然干燥定向片l粒径大于粒径大于2m或或5m的部分则研磨至粒径的部分则研磨至粒径40m的粉的粉末，用压片法制片，上机分析末，用压片法制片，上机分析l还可以直接进行薄片的还可以直接进行薄片的XRD分析，它对于鉴定疑难分析，它对于鉴定疑难矿物十分方便，并可与薄片中矿物的光性特征对照，矿物十分方便，并可与薄片中矿物的光性特征对照，进行综合分析进行综合分析2.4 XRD分析技术的应用分析技术的应用l地层微粒分析，粒径地层微粒分析，粒径5微米组分微米组分l粘土矿物分析，粒径粘土矿物分析，粒径5微米组分微米组分类型鉴定和含量计算类型鉴定和含量计算间层矿物鉴定和间层比计算间层矿物鉴定和间层比计算l无机垢分析
12、无机垢分析地层微粒分析地层微粒分析l地层微粒指粒径小于地层微粒指粒径小于37m（或或44m）即能通即能通过美国过美国400目（或目（或325目）筛的细粒物质，它是目）筛的细粒物质，它是砂岩中重要的损害因素，砂岩中与矿物有关的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其有密切的联系地层损害都与其有密切的联系l地层微粒的分析为矿物微粒稳定剂的筛选、解地层微粒的分析为矿物微粒稳定剂的筛选、解堵措施的优化提供依据。除粘土矿物外，常见堵措施的优化提供依据。除粘土矿物外，常见的其它地层微粒有长石、石英、云母、菱铁矿、的其它地层微粒有长石、石英、云母、菱铁矿、方解石、白云石、石膏等方解石、白云石、
13、石膏等全岩分析全岩分析M对粒径大于对粒径大于5m的非粘土矿物部分进行的非粘土矿物部分进行XRD分析，分析，可以知道诸如云母、碳酸盐矿物、黄铁矿、长石可以知道诸如云母、碳酸盐矿物、黄铁矿、长石的相对含量，对酸敏（的相对含量，对酸敏（HF，HCl）性研究和酸化性研究和酸化设计有帮助设计有帮助M长石含量高的砂岩，当酸液浓度和处理规模过大长石含量高的砂岩，当酸液浓度和处理规模过大时，会削弱岩石结构的完整性，并且存在着酸化时，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，可能导致土酸酸化失败后的二次沉淀问题，可能导致土酸酸化失败粘土矿物分析粘土矿物分析粘土矿物类型鉴定和含量计算粘土矿物类型鉴定
14、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 d00l值鉴定粘土矿物类型值鉴定粘土矿物类型根根据据出出现现的的矿矿物物对对应应衍衍射射峰峰的的强强度度（峰峰面面各各或或峰峰高高度度），依依据据行行业业标标准准SYS5163-87“用用X射射线线衍衍射射仪仪测测定定沉沉积积岩岩粘粘土土矿矿物物的的定定量量分分析析方方法法”求求出出粘粘土矿物相对含量土矿物相对含量无机垢分析无机垢分析e油油气气井井见见水水后后，可可能能会会有有无无机机盐盐类类沉沉积积在在射射孔孔孔孔眼眼和和油油管管中中，利利用用XRD分分析析技技术术就就可可以以识识别别矿矿物物的类型，为预防和解除垢沉积提供依据的类型，为预防
15、和解除垢沉积提供依据e如如大大庆庆油油田田聚聚合合物物驱驱采采油油中中，生生产产井井油油管管中中无无机机垢沉积，经垢沉积，经XRD鉴定存在鉴定存在BaSO4eXRD分分析析还还用用于于注注入入和和产产出出流流体体中中的的固固相相分分析析，明明确确矿矿物物成成分分和和相相对对含含量量，对对于于研研究究解解堵堵措措施施很很有有帮助帮助3 扫描电镜分析技术扫描电镜分析技术l油气储层研究中的应用油气储层研究中的应用扫描电镜（扫描电镜（SEM）分析能提供孔隙内分析能提供孔隙内充填物的矿物类型、产状的直观资料，充填物的矿物类型、产状的直观资料，同时也是研究孔隙结构的重要手段同时也是研究孔隙结构的重要手段3
16、.1 扫描电镜原理和仪器扫描电镜原理和仪器l利用类似电视摄影显象的方式，用细聚焦电子利用类似电视摄影显象的方式，用细聚焦电子束在样品表面上逐点进行扫描，激发产生能够束在样品表面上逐点进行扫描，激发产生能够反映样品表面特征的信息来调制成象反映样品表面特征的信息来调制成象l有些扫描电镜配有有些扫描电镜配有X射线能谱分析仪，因此能射线能谱分析仪，因此能进行微区元素分析进行微区元素分析3.2 样品制备样品制备g扫描电镜分析具有制样简单、分析快速的特点扫描电镜分析具有制样简单、分析快速的特点g分分析析前前要要将将岩岩样样抽抽提提清清洗洗干干净净，然然后后加加工工出出新新鲜鲜面面作作为为观观察察面面，用用
17、导导电电胶胶固固定定在在样样品品于于桩桩上上，自自然然晾晾干干，最最后后在在真真空空镀镀膜膜机机上上镀镀金金（或或碳碳），样样品品直直径径一般不超过一般不超过1cmg样样品品制制备备方方面面新新进进展展:临临界界点点干干燥燥法法可可以以详详细细地地观观察察原原状状粘粘土土矿矿物物的的显显微微结结构构，背背散散射射电电子子图图象象的的使使用用能能够够在在同同一一视视域域中中直直接接识识别别不不同同化化学学成成分分的的各各种种矿物矿物3.3 扫描电镜分析应用扫描电镜分析应用油气层中地层微粒的观察油气层中地层微粒的观察粘土矿物的观测粘土矿物的观测油气层孔喉的观测油气层孔喉的观测含铁矿物的检测含铁矿物
18、的检测油气层损害的监测油气层损害的监测油气层中地层微粒的观察油气层中地层微粒的观察l扫描电镜分析能给出孔隙系统中微粒的类型、大扫描电镜分析能给出孔隙系统中微粒的类型、大小、含量、共生关系的资料小、含量、共生关系的资料l越靠近孔、喉中央的微粒，在外来流体和地层流越靠近孔、喉中央的微粒，在外来流体和地层流体作用下越容易失稳体作用下越容易失稳l测定微粒的大小分布及在孔喉中的位置，能有效测定微粒的大小分布及在孔喉中的位置，能有效地估计临界流速和速敏程度，便于有针对性地采地估计临界流速和速敏程度，便于有针对性地采取措施防止或解除因分散、运移造成的损害取措施防止或解除因分散、运移造成的损害粘土矿物的观测粘
19、土矿物的观测l粘土矿物有其特殊的形态借此可确定粘土矿物的类粘土矿物有其特殊的形态借此可确定粘土矿物的类型、产状和含量型、产状和含量l孔喉桥接状、分散质点状粘土矿物易与流体作用孔喉桥接状、分散质点状粘土矿物易与流体作用l对于间层矿物，通过形态可以大致估计间层比范围对于间层矿物，通过形态可以大致估计间层比范围油气层孔喉的观测油气层孔喉的观测扫扫描描电电镜镜立立体体感感强强，更更适适于于观观察察孔孔喉喉的的形形态态、大小及与孔隙的连通关系大小及与孔隙的连通关系对对孔孔喉喉表表面面的的粗粗糙糙度度、弯弯曲曲度度、孔孔喉喉尺尺寸寸的的观观测测能能揭揭示示微微粒粒捕捕集集、拦拦截截的的位位置置及及难难易易
20、程程度度，对研究微粒运移和外来固相侵入很有意义对研究微粒运移和外来固相侵入很有意义含铁矿物的检测含铁矿物的检测当当扫扫描描电电镜镜配配有有X射射线线能能谱谱仪仪时时，能能对对矿矿物物提提供供半定量的元素分析半定量的元素分析常常用用于于检检测测铁铁元元素素，如如碳碳酸酸盐盐矿矿物物、不不同同产产状状绿绿泥泥石石的的含含铁铁量量，因因为为在在盐盐酸酸酸酸化化时时少少量量的的铁铁很容易形成二次沉淀，造成油气层的损害很容易形成二次沉淀，造成油气层的损害油气层损害的监测油气层损害的监测X利利用用背背散散射射电电子子图图象象，岩岩心心可可以以不不必必镀镀金金和和镀镀碳碳就就能能测测定定，在在敏敏感感性性(
21、或或工工作作液液损损害害)评评价实验前后都可以进行直观分析价实验前后都可以进行直观分析X对对于于无无机机和和有有机机垢垢的的晶晶体体形形态态、排排布布关关系系的的观观察察，还还可可以以为为抑抑垢垢除除垢垢、筛筛选选处处理理剂剂、优优化工艺措施提供依据化工艺措施提供依据4 4 薄片分析技术薄片分析技术 薄片技术是保护油气层的岩相学分析三大薄片技术是保护油气层的岩相学分析三大常规技术之一，也是最基础的一项分析。应用常规技术之一，也是最基础的一项分析。应用光学显微镜观察薄片，由铸体薄片获得的资料光学显微镜观察薄片，由铸体薄片获得的资料比较可靠比较可靠4.1 样品制备样品制备y制作铸体薄片的样品最好是
22、成形岩心，不推荐使制作铸体薄片的样品最好是成形岩心，不推荐使用钻屑。用钻屑。y薄片厚度为薄片厚度为0.03mm，面积不小于面积不小于 15mm15mmy未取心的情况除外，建议少用或不用钻屑薄片，未取心的情况除外，建议少用或不用钻屑薄片，因为岩石总是趋于沿弱连接处破裂，胶结致密的因为岩石总是趋于沿弱连接处破裂，胶结致密的岩块则能保持较大的尺寸，这样会对孔隙发育及岩块则能保持较大的尺寸，这样会对孔隙发育及胶结状况得出错误的认识胶结状况得出错误的认识4.3 薄片分析技术应用薄片分析技术应用l岩石的结构与构造岩石的结构与构造l骨架颗粒的成分及成岩作用骨架颗粒的成分及成岩作用l孔隙特征孔隙特征l不同产状
23、粘土矿物含量的估计不同产状粘土矿物含量的估计l荧光薄片应用荧光薄片应用岩石的结构与构造岩石的结构与构造x薄片粒度分析给出的粒度分布参数可供设计防薄片粒度分析给出的粒度分布参数可供设计防砂方案时参考，当然应以筛析法和激光粒度分砂方案时参考，当然应以筛析法和激光粒度分析获得的数据为主要依据析获得的数据为主要依据x研究颗粒间接触关系、胶结类型及胶结物的结研究颗粒间接触关系、胶结类型及胶结物的结构可以估计岩石的强度，预测出砂趋势构可以估计岩石的强度，预测出砂趋势x对砂岩中泥质纹层、生物搅动对原生层理的破对砂岩中泥质纹层、生物搅动对原生层理的破坏也可观察，当用土酸酸化时，这些粘土的溶坏也可观察，当用土酸
24、酸化时，这些粘土的溶解会使岩石结构稳定性降低，诱发出砂解会使岩石结构稳定性降低，诱发出砂骨架颗粒的成分及成岩作用骨架颗粒的成分及成岩作用l沉积作用、压实作用、胶结作用和溶解作用强沉积作用、压实作用、胶结作用和溶解作用强烈地影响着油气层的储集性及敏感性烈地影响着油气层的储集性及敏感性l了解成岩变化及自生矿物的晶出顺序对测井解了解成岩变化及自生矿物的晶出顺序对测井解释、敏感性预测、钻井完井液设计、增产措施释、敏感性预测、钻井完井液设计、增产措施选择、注水水质控制十分有利选择、注水水质控制十分有利孔隙特征孔隙特征l薄片分析获得孔隙成因、大小、形态、分布资料，用薄片分析获得孔隙成因、大小、形态、分布资
25、料，用于计算面孔率及微孔隙率于计算面孔率及微孔隙率l研究地层微粒及敏感性矿物在孔隙和喉道中的位置及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尺寸匹配关系，可以判断油气层损害原因，与孔喉的尺寸匹配关系，可以判断油气层损害原因，并用于综合分析潜在的油气层损害，提出防治措施并用于综合分析潜在的油气层损害，提出防治措施l低渗低渗致密油气层使用高分子有机阳离子聚合物粘土致密油气层使用高分子有机阳离子聚合物粘土稳定剂时，虽可有效地稳定粘土，但由于孔喉细小，稳定剂时，虽可有效地稳定粘土，但由于孔喉细小，处理剂分子尺寸较大，它同时又损害油气层处理剂分子尺寸较大，它同时又损害油气层不同产状粘土矿物含
26、量的估计不同产状粘土矿物含量的估计lXRD和红外光谱均不能给出粘土矿物的产状及成因，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几种产状薄片分析则可说明同一种类型粘土矿物的几种产状（成因）的相对比例（成因）的相对比例l只有位于孔隙流动系统中的粘土矿物才对外来工作只有位于孔隙流动系统中的粘土矿物才对外来工作液性质最敏感液性质最敏感l薄片分析还用于粘土总量的校正，如泥质岩屑的存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，研究中应注意区分在可能引起粘土总量的升高，研究中应注意区分l沉降法分离出的粘土受粒径限制，难于反映出较大沉降法分离出的粘
27、土受粒径限制，难于反映出较大粒径变化范围（粒径变化范围（520m）时粘土的真实组成时粘土的真实组成荧光薄片应用荧光薄片应用荧光薄片提供油存在的有效储集和渗流空间的荧光薄片提供油存在的有效储集和渗流空间的性质，如孔隙、大小、连通性及裂缝隙发育程性质，如孔隙、大小、连通性及裂缝隙发育程度，为更好地了解油气层损害创造了条件度，为更好地了解油气层损害创造了条件5 压汞毛管压力曲线分析压汞毛管压力曲线分析 由毛管压力曲线可以获得描述孔喉分布及由毛管压力曲线可以获得描述孔喉分布及大小的系列特征参数，确定各孔喉区间对渗透大小的系列特征参数，确定各孔喉区间对渗透率的贡献率的贡献5.1 基本原理基本原理l压汞法
28、由于其仪器装置固定、测定快速准确，并且压汞法由于其仪器装置固定、测定快速准确，并且压力可以较高，便于更微小的孔隙测量压力可以较高，便于更微小的孔隙测量,它是目前它是目前国内外测定岩石毛细管压力曲线的主要手段国内外测定岩石毛细管压力曲线的主要手段l原理是汞对大多数造岩矿物为非润湿，对汞施加压原理是汞对大多数造岩矿物为非润湿，对汞施加压力后，当汞的压力和孔喉的毛管压力相等时，汞就力后，当汞的压力和孔喉的毛管压力相等时，汞就能克服阻力进入孔隙，计量进汞量和压力，根据进能克服阻力进入孔隙，计量进汞量和压力，根据进入汞的孔隙体积百分数和对应压力就得到毛细管压入汞的孔隙体积百分数和对应压力就得到毛细管压力
29、曲线力曲线基本原理基本原理式中式中 pc毛管压力，毛管压力，Mpar毛管半径，毛管半径，m压力和孔喉半径的关系压力和孔喉半径的关系:5.3 毛管压力曲线应用毛管压力曲线应用l储集岩的分类评价储集岩的分类评价l油气层损害机理分析油气层损害机理分析l钻井完井液设计钻井完井液设计l入井流体悬浮固相控制入井流体悬浮固相控制l评价和筛选工作液评价和筛选工作液储集岩的分类评价储集岩的分类评价l储集岩分类是评价油气层损害的前提，同一损害储集岩分类是评价油气层损害的前提，同一损害因素在不同类型的储集岩中的表现存在差异因素在不同类型的储集岩中的表现存在差异l根据毛细管压力的曲线特征参数，用统计法求特根据毛细管压
30、力的曲线特征参数，用统计法求特征值，结合岩石孔隙度、渗透率、孔隙类型、岩征值，结合岩石孔隙度、渗透率、孔隙类型、岩性等可以对储集岩进行综合分类性等可以对储集岩进行综合分类油气层损害机理分析油气层损害机理分析l油气层微粒的粒度分析、微粒在孔隙中的空间油气层微粒的粒度分析、微粒在孔隙中的空间分布及与孔喉大小的匹配关系是分析油气层损分布及与孔喉大小的匹配关系是分析油气层损害的关键害的关键l相同间层比的伊利石相同间层比的伊利石/蒙皂石间层矿物，对细蒙皂石间层矿物，对细孔喉型油层的水敏损害比中、粗孔喉型油气层孔喉型油层的水敏损害比中、粗孔喉型油气层严重严重钻井完井液设计钻井完井液设计l屏蔽暂堵型钻井完井
31、液技术中架桥粒子的选择，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。通过对就是依据由压汞曲线获得的孔喉分布。通过对一个油组或油气层不同物性级别岩样的毛管压一个油组或油气层不同物性级别岩样的毛管压力曲线测定，构制平均毛管压力曲线力曲线测定，构制平均毛管压力曲线l架桥粒子即根据平均毛管压力曲线，考虑到出架桥粒子即根据平均毛管压力曲线，考虑到出现的最大孔喉半径，安现的最大孔喉半径，安2/3架桥原理设计的架桥原理设计的l暂堵型酸化、压裂过程中，暂堵剂粒度的筛选暂堵型酸化、压裂过程中，暂堵剂粒度的筛选也要参考孔喉分布数据也要参考孔喉分布数据入井流体悬浮固相控制入井流体悬浮
32、固相控制l压井液、洗井液、射孔液、修井液、注入水和压井液、洗井液、射孔液、修井液、注入水和压裂液等都涉及固相颗粒的含量和粒径大小控压裂液等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、孔制问题，而控制标准则视油气层储渗质量、孔喉参数而定喉参数而定l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评价和筛选工作液评价和筛选工作液l油气层损害的实质是岩石孔隙结构的改变，通油气层损害的实质是岩石孔隙结构
33、的改变，通过测定岩石与工作液作用前后的岩样毛管压力过测定岩石与工作液作用前后的岩样毛管压力曲线就能对配伍性有明确的认识曲线就能对配伍性有明确的认识l应用高速离心机法可以快速测定毛管压力曲线，应用高速离心机法可以快速测定毛管压力曲线，了解工作液作用前后储集岩孔喉分布参数和润了解工作液作用前后储集岩孔喉分布参数和润湿性变化湿性变化6 6 岩心分析技术新发展岩心分析技术新发展l傅立叶变换红外光谱分析傅立叶变换红外光谱分析lCT扫描层析成像扫描层析成像l核磁共振成像技术（核磁共振成像技术（NMRI）l扫描电镜技术扫描电镜技术l环境扫描电镜技术环境扫描电镜技术l非晶态矿物研究非晶态矿物研究6.1 傅立叶
34、变换红外光谱分析傅立叶变换红外光谱分析l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能矿物的基团、官能团来识别和量化常见矿物l定量分析的矿物有石英、斜长石、钾长石、方解石、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、黄铁矿、硬石膏、重晶石、绿泥白云石、菱铁矿、黄铁矿、硬石膏、重晶石、绿泥石、高岭石、伊利石和蒙皂石总和，以及粘土总量石、高岭石、伊利石和蒙皂石总和，以及粘土总量l对非晶质物、间层粘土矿物的分析有独到之处对非晶质物、间层粘土矿物的分析有独到之处l国外已将其用于井场岩石矿物剖面分析图的
35、快速建国外已将其用于井场岩石矿物剖面分析图的快速建立，国内亦逐渐成为分析敏感性矿物，尤其是油气立，国内亦逐渐成为分析敏感性矿物，尤其是油气层粘土矿物的有力手段层粘土矿物的有力手段6.2 CT扫描层析成像扫描层析成像l将医学将医学CT扫描技术引人到岩心分析中，原理是用扫描技术引人到岩心分析中，原理是用X射线照射线照射岩心，断面上岩石颗粒密度的信息，经计算机处理转换射岩心，断面上岩石颗粒密度的信息，经计算机处理转换成岩心剖面图成岩心剖面图l不改变岩石形态及内部结构的条件下观察岩石的裂缝和孔不改变岩石形态及内部结构的条件下观察岩石的裂缝和孔隙分布隙分布l当固相物侵入岩心时，能够对固相侵入深度及其在孔
36、喉中当固相物侵入岩心时，能够对固相侵入深度及其在孔喉中的状态进行监测，也可以观察岩样与工作液作用后的孔隙的状态进行监测，也可以观察岩样与工作液作用后的孔隙空间变化空间变化l主要用于高渗透疏松砂岩和裂缝性储层的损害研究中，如主要用于高渗透疏松砂岩和裂缝性储层的损害研究中，如出砂机理、稠油蚯蚓孔道的形成、侵入裂缝的固相分布、出砂机理、稠油蚯蚓孔道的形成、侵入裂缝的固相分布、岩心内泥饼的分布形态岩心内泥饼的分布形态6.3 核磁共振成像技术核磁共振成像技术l简称简称NMRI，它能够观测孔隙或裂缝中流体分它能够观测孔隙或裂缝中流体分布与流动情况布与流动情况l对于流体与流体之间，流体与岩石之间的相互对于流
37、体与流体之间，流体与岩石之间的相互作用，以及润湿性和润湿反转问题的研究有特作用，以及润湿性和润湿反转问题的研究有特殊意义，是研究油气损害的最新手段之一殊意义，是研究油气损害的最新手段之一lNMRI测井技术发展很快，主要用于剩余油的测井技术发展很快，主要用于剩余油的分布探测，已成为提高采收率的重要评价技术分布探测，已成为提高采收率的重要评价技术6.4 扫描电镜技术扫描电镜技术l在在SEM上配置能谱仪（上配置能谱仪（EDS）可以对矿物提供可以对矿物提供半定量元素分析，对敏感性矿物的识别及损害半定量元素分析，对敏感性矿物的识别及损害机理研究有很大的帮助机理研究有很大的帮助l背散射仪的应用免除镀膜对粘
38、土形貌的改变，背散射仪的应用免除镀膜对粘土形貌的改变，更宜于试验前后的样品观察更宜于试验前后的样品观察l临界点冷冻干燥法，能够揭示粘土矿物在油气临界点冷冻干燥法，能够揭示粘土矿物在油气层条件下的真实形态层条件下的真实形态l扫描电镜与图象分析仪使用，研究粘土矿物微扫描电镜与图象分析仪使用，研究粘土矿物微结构并预测微结构的稳定性结构并预测微结构的稳定性6.5 非晶态矿物研究非晶态矿物研究l油气层中非晶态矿物有蛋白石、水铝英石、伊油气层中非晶态矿物有蛋白石、水铝英石、伊毛缟石、硅铁石等，还有比粘土矿物微粒更小毛缟石、硅铁石等，还有比粘土矿物微粒更小的纳米级矿物的纳米级矿物l它们或单独产出，或存在于粘
39、土矿物晶体之间，它们或单独产出，或存在于粘土矿物晶体之间，起到连接微结构的作用，比表面更大，性质更起到连接微结构的作用，比表面更大，性质更活跃活跃分析方法及意义分析方法及意义l研究方法主要有化学分析、电子探针、原子力研究方法主要有化学分析、电子探针、原子力显微镜等显微镜等l吐哈盆地丘陵三间房组砂岩高岭石进行电子探吐哈盆地丘陵三间房组砂岩高岭石进行电子探针分析，指出高岭石化学组成很少符合理论组针分析，指出高岭石化学组成很少符合理论组成，成，SiO2、Al2O3经常过量，这种硅、铝部分以经常过量，这种硅、铝部分以非晶态存在，它们易于溶解并促使高岭石微结非晶态存在，它们易于溶解并促使高岭石微结构失稳
40、构失稳6.6 环境扫描电镜技术环境扫描电镜技术l环境扫描电镜则可以在气体、液体介质环境下分环境扫描电镜则可以在气体、液体介质环境下分析样品析样品l国外已开始利用此项技术研究膨胀性粘土矿物与国外已开始利用此项技术研究膨胀性粘土矿物与工作液作用的机理，分析粘土矿物间层比和遇水工作液作用的机理，分析粘土矿物间层比和遇水膨胀的关系、水化膨胀和脱水过程的差异等膨胀的关系、水化膨胀和脱水过程的差异等l环境扫描电镜是损害机理研究和工作液评价的有环境扫描电镜是损害机理研究和工作液评价的有力手段力手段l目前，我国已引进了这种仪器目前，我国已引进了这种仪器结结 语语l岩心分析技术在认识油气层特征、研究油气层损害岩
41、心分析技术在认识油气层特征、研究油气层损害机理及保护油气层工程设计中具有广泛的应用机理及保护油气层工程设计中具有广泛的应用l每种技术都有其优点及局限性，实际工作中要具体每种技术都有其优点及局限性，实际工作中要具体问题具体分析，并制定一套切实可行的技术路线问题具体分析，并制定一套切实可行的技术路线l各项技术本身在石油工程中的应用还有较大的潜力各项技术本身在石油工程中的应用还有较大的潜力尚待开发，同时工程实践中也不断提高许多新问题，尚待开发，同时工程实践中也不断提高许多新问题，需要创造性地应用先进技术来解决需要创造性地应用先进技术来解决7 7 油气层潜在损害因素分析油气层潜在损害因素分析 岩心分析
42、的直接应用就是潜在损害因岩心分析的直接应用就是潜在损害因素研究。油气层的潜在损害与其储渗空素研究。油气层的潜在损害与其储渗空间特性、敏感性矿物，岩石表面性质、间特性、敏感性矿物，岩石表面性质、地层流体性质有关，同时还受外来流体地层流体性质有关，同时还受外来流体和环境因素的影响和环境因素的影响研究内容研究内容l油气层储渗空间l油气层敏感性矿物l油气层岩石的润湿性l油气层流体性质l油气藏环境油气藏环境7.1 油气层储渗空间l碎屑岩油气层的储集空间主要是孔隙，渗流通道主要碎屑岩油气层的储集空间主要是孔隙，渗流通道主要是喉道。喉道是指两个颗粒间连通的狭窄部分，是易是喉道。喉道是指两个颗粒间连通的狭窄部
43、分，是易受损害的敏感部位。孔隙和喉道的几何形态、大小、受损害的敏感部位。孔隙和喉道的几何形态、大小、分布及其连通关系，称为油气层的孔隙结构分布及其连通关系，称为油气层的孔隙结构l对于裂缝型储层，天然裂缝既是储集空间又是渗流通对于裂缝型储层，天然裂缝既是储集空间又是渗流通道道,根据基块孔隙和裂缝的渗透率贡献大小，可以划分根据基块孔隙和裂缝的渗透率贡献大小，可以划分出一些过渡储层类型。孔隙结构是从微观角度来描述出一些过渡储层类型。孔隙结构是从微观角度来描述油气层的储渗特性，而孔隙度与渗透率则是从宏观角油气层的储渗特性，而孔隙度与渗透率则是从宏观角度来描述油气层的储渗特性度来描述油气层的储渗特性孔隙
44、度和渗透率l宏观上表征油气层特性的两个基本参数，其中与油宏观上表征油气层特性的两个基本参数，其中与油气层损害关系比较密切的是渗透率，因为它是孔喉气层损害关系比较密切的是渗透率，因为它是孔喉的大小、均匀性和连通性三者的共同体现的大小、均匀性和连通性三者的共同体现l对于一个渗透性很好的油气层来说，它的孔喉较大对于一个渗透性很好的油气层来说，它的孔喉较大并较均匀，连通性好，胶结物含量低，这样它受固并较均匀，连通性好，胶结物含量低，这样它受固相侵入损害的可能性也更大相侵入损害的可能性也更大l对于一个低渗透性油气层来说，由于它的孔喉小、对于一个低渗透性油气层来说，由于它的孔喉小、连通性差、胶结物含量较高
45、，这样它容易受到粘土连通性差、胶结物含量较高，这样它容易受到粘土矿物水化膨胀、分散运移、水锁和贾敏损害矿物水化膨胀、分散运移、水锁和贾敏损害孔隙结构与油气层损害的关系n在在其其它它条条件件相相同同的的情情况况下下，喉喉道道越越粗粗，不不匹匹配配的的固固相相颗颗粒粒侵侵入入的的深深度度就就越越大大，造造成成的的固固相相损损害害程程度度就就越越严严重重。但滤液侵入造成的水锁、贾敏等损害的可能性较小但滤液侵入造成的水锁、贾敏等损害的可能性较小n孔孔喉喉弯弯曲曲程程度度越越大大，外外来来固固相相颗颗粒粒侵侵入入越越困困难难，侵侵入入深深度度变变小小；而而地地层层微微粒粒易易在在喉喉道道中中阻阻卡卡，微
46、微粒粒分分散散/运运移移的的损害潜力增加损害潜力增加n孔孔隙隙和和喉喉道道尺尺寸寸越越小小且且连连通通性性越越差差，油油气气层层越越易易受受到到与与流流体体、界界面面现现象象相相关关的的损损害害，如如水水锁锁、贾贾敏敏、乳乳化化堵堵塞塞、粘土矿物水化膨胀等粘土矿物水化膨胀等7.2 油气层敏感性矿物定义定义l易与工作液发生物理和化学作用，导致油气层易与工作液发生物理和化学作用，导致油气层渗透性显著降低的矿物属于敏感性矿物。它们渗透性显著降低的矿物属于敏感性矿物。它们的特点是粒径很小（的特点是粒径很小（37m），），比表面大，且比表面大，且多数位于孔喉处，它们优先与外界流体接触充多数位于孔喉处，它
47、们优先与外界流体接触充分分,作用速度快，易引起油气层损害作用速度快，易引起油气层损害l与矿化度（或活度）不同于地层水的水基流体与矿化度（或活度）不同于地层水的水基流体作用产生水化膨胀、或分散作用产生水化膨胀、或分散/运移等，并引起运移等，并引起储层渗透率下降的矿物。主要有蒙皂石、伊储层渗透率下降的矿物。主要有蒙皂石、伊/蒙间层矿物和绿蒙间层矿物和绿/蒙间层矿物蒙间层矿物（1）水敏和盐敏矿物（2）碱敏矿物l与高与高pH值工作液作用产生分散值工作液作用产生分散/运移，或新的运移，或新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体，并引起储层渗透率下硅酸盐沉淀和硅凝胶体，并引起储层渗透率下降的矿物。主要有高岭石等各类粘土矿
48、物、长降的矿物。主要有高岭石等各类粘土矿物、长石和微晶石英石和微晶石英（3）酸敏矿物l与酸液作用产生化学沉淀或酸蚀后释放出微粒，并与酸液作用产生化学沉淀或酸蚀后释放出微粒，并引起储层渗透率下降的矿物引起储层渗透率下降的矿物l酸敏矿物分为盐酸敏感矿物和氢氟酸敏感矿物酸敏矿物分为盐酸敏感矿物和氢氟酸敏感矿物lHF敏感的矿物主要有方解石、白云石、长石、微敏感的矿物主要有方解石、白云石、长石、微晶石英、沸石、各类粘土矿物和云母晶石英、沸石、各类粘土矿物和云母lHCl敏感的矿物常见的包括富铁绿泥石、菱铁矿、敏感的矿物常见的包括富铁绿泥石、菱铁矿、黄铁矿、赤铁矿、铁方解石、铁白云石、黑云母、黄铁矿、赤铁矿
49、、铁方解石、铁白云石、黑云母、磁铁矿等磁铁矿等（4）速敏矿物）速敏矿物l在高速流体流动作用下发生脱落、分散在高速流体流动作用下发生脱落、分散/运移，运移，并堵塞喉道的微粒矿物。主要有粘土矿物及粒并堵塞喉道的微粒矿物。主要有粘土矿物及粒径小于径小于37m的各种非粘土矿物，如微晶石英、的各种非粘土矿物，如微晶石英、菱铁矿、微晶方解石等、菱铁矿、微晶方解石等7.3 油气层岩石的润湿性l岩石表面被液体润湿（铺展）的情况称为岩石岩石表面被液体润湿（铺展）的情况称为岩石的润湿性的润湿性l岩石的润湿性一般可分为亲水性、亲油性和两岩石的润湿性一般可分为亲水性、亲油性和两性润湿三大类性润湿三大类l油气层岩石的润
50、湿性取决于矿物的晶体结构、油气层岩石的润湿性取决于矿物的晶体结构、地层流体的活性组分性质，工作液侵入也可以地层流体的活性组分性质，工作液侵入也可以改变岩石的润湿性改变岩石的润湿性润湿性的作用润湿性的作用1）控控制制孔孔隙隙中中油油气气水水分分布布。对对于于亲亲水水性性岩岩石石，水水通通常常吸吸附附于于颗颗粒粒表表面面或或占占据据小小孔孔隙隙角角隅隅，油油气气则则占占孔孔隙隙中中间间部部位位；对对于于亲亲油油性性岩岩石石，刚刚好好出出现现相相反的现象反的现象2）决决定定岩岩石石孔孔道道中中毛毛管管压压力力的的大大小小和和方方向向。毛毛管管压压力力的的方方向向总总是是指指向向非非润润湿湿相相一一方