1、岩心分析 及储层特征 评价 方 法 岩心分析是认识油气层地质特征的必要手段，油气层的敏感性评价、损害机理的研究、油气层损害的综合诊断、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。所以，岩心分析是保护油气层技术系列中不可缺少的重要组成部分，也是保护油气层技术这一系统工程的起始点。 第一节 岩心分析概述 一、岩心分析的目的意义 1岩心分析的目的 （ 1）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； （ 2）确定油气层潜在损害类 型、程度及原因； （ 3）为各项作业中保护油气层工程方案设计提供依据和建议。 2岩心分析的意义 保护油气层技术的研究与实践表明，
2、油气层地质研究是保护油气技术的基础工作，而岩心分析在油气地质研究中具有重要作用。 油气层地质研究的目的是，准确地认识油气层的初始状态及钻开油气层后油气层对环境变化的响应，即油气层潜在损害类型及程度。其内容包括六个方面： （ 1）矿物性质，特别是敏感性矿物的类型、产状和含量； （ 2）渗流多孔介质的性质，如孔隙度、渗透率、裂隙发育程度、孔隙 及喉道的大小、形态、分布和连通性； （ 3）岩石表面性质，如比表面、润湿性等； （ 4）地层流体性质，包括油、气、水 组成，高压物性、析蜡点、凝固点、原油酸值等 ; （ 5）油气层所处环境，考虑内部环境和外部环境两个方面； （ 6）矿物、渗流介质、地层流体对
3、环境变化的敏感性及可能的损害趋势和后果。 其中，矿物性质及渗流多孔介质的特性主要是通过岩心分析获得，从而体现了岩心分析在油气地质研究中的核心作用。图 2-1 说明了六项内容之间的相互联系，最终应指明潜在油气层损害因素、预测敏感性 ，并有针对性地提出施工建议。 还应指出，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。 二、岩心分析的内容 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
4、的系列技术。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。表 2-1 给出了保护油气层研究中岩心分 析的内容及相应的技术方法。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，又要经济实用，注意发挥不同技术的优点，配套实施。 三、取样要求 岩心分析的样品可以来自全尺寸成形的岩心、也可以是井壁取心或钻屑。经验表明，钻屑的代表性很差，故通常使用成形岩心，而且多个实验项目可以进行配套分析，便于找出岩石各种参数之间的内在联系。 岩石结构与矿物分析、孔隙结构的测定要在了解油气层岩性、物性、含油气性、电性的基础上，有重点地进行选样分析。 铸体薄片
5、的样品应能包 括油气层剖面上所有岩石性质的极端情况，如粒度、颜色、胶结程度、结核、裂缝、针孔、含油级别等，样品间距 15 块 / m，必要时加密。 X 射线衍射（ XRD）的扫描电镜（ SEM）分析样品密度大约为铸体薄片的 1/3 至 1/2，对油气层要加密，水层及夹层进行控制性分析。压汞分析的岩样，对于一个油组（或厚油层），每个渗透率级别至少有 35 条毛管压力曲线，最后可根据物性分布求取该油组的平均毛管压力曲线。 图 2-1 保护油气技术中油气层地质研究的内容及岩心分析的作用 如图 2-2 所示，最好在同一段岩心上取足配套分析 的柱塞。铸体薄片、扫描电镜、压汞分样需在同一柱塞上进行，这有利
6、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。 XRD 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，这样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）的油气层的敏感程度，正确岩 心岩石物理性质 、 k 测定铸体薄片扫描电镜压汞技术图象分析接触角法岩石物理性质铸体薄片X 射线衍射扫描电镜电 子 探 针 红外光谱孔隙度渗透率孔隙结构岩石表面性质岩 石 的稳 定 性与强度地层微粒和矿物的稳定性地层流体化学分析光谱分析色谱分析高压物性结垢趋势及类型内部环境压力温度原地应力天然驱
7、动能量外部环境流速工作液性质外来固相侵入压差潜在油气层损害和敏感性保护油气层技术措施建议解释敏感性评价实验结果。 图 2-2 岩心分析取样示意图 表 2-1 岩心分析揭示的内容及所用的方法 内 容 方 法 岩石物理性质 常规物性 孔隙度 常规条件 总孔隙度、 连通孔隙度 气测法、煤矿油饱和法孔隙度仪 模拟围压 总孔隙度 CMS-300 全自动岩心分析仪 渗透率 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、径向渗透率、全直径岩心渗透率；模拟围压渗透率 渗透率仪 CMS-300 全自动岩心分析仪 比表面 压汞或等温吸附法 相渗透率 气 -水、油 -气、气 -油 -水 稳态法、不稳
8、态法 润湿性 油湿、水湿、中间润湿 接触角测量、阿莫特（自吸人）法、离心机法 毛管压力曲线测定 孔隙结构 孔隙 -喉道 类型、大小、形态、连通性、分布 铸体薄片、图象分析、 SEM、 X 射线、CT 扫描、 NMR 孔喉 大小、分布 压汞法、离心机法毛管压力曲线测定 岩石结构与矿物 骨架颗粒 石英、长石岩屑、云母 粒度大小、分布 筛析法、薄片粒度图象分析 接触关系、成分、含量、成岩变化 铸体薄片、阴极发光、 XRD 全岩分析、红外光谱 填隙物 粘土矿物 产状 铸体薄片、 SEM 类型、成分、含量 铸体薄片、 XRD、红外光谱、沉降分离法、电子探针或能谱 非粘土矿物 产状 岩石薄片、 SEM 类
9、型、成分、含量 薄片染色、 XRD 全岩分析、红外光谱、碳酸盐含量测定 第二节 岩心分析技术及应用 一、 X 射线衍射 1 X 射线衍射分析技术 全岩矿物组分和粘土矿物可用 X 射线衍射（ XRD）迅速而准确地测定。 XRD 分析借助于 X射线衍射仪来实现，它主要由光源、测角仪、 X 射线检测和记录仪构成（图 2-3）。 由于粘土矿物的含量较低，砂岩中一般 3%15%。这时， X 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，需要把粘土矿物与其它组分分离，分别加 以分析。首先将岩样抽提干净，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粒上脱落，提取粒径小于 2 m（泥
10、、页岩）或小于 5 m（砂岩）的部分，沉降分离、烘干、计算其占岩样的重量百分比。 图 2-3 X 射线衍射仪的衍射系统 粘土矿物的 XRD 分析使用定向片，包括自然干燥的定向片（ N 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。粒径大于 2 m 或 5 m 的部分则研磨至粒径 9） 各类粘土矿物（尤以高岭石为主）、微晶长石、微晶石英 硅酸盐沉淀，硅胶沉淀，分散 /运移，颗粒运移，晶格膨胀 1.控制工作液的 pH 值 2.加粘土稳定剂 3.减少工作液滤失量 速 敏 高岭石、蒙皂石、伊 /蒙间层、绿 /蒙间层、柯绿泥石、伊利石、绿泥石、微晶石英、水化云母 分散
11、/运移 1.减小压力波动 2.控制流速 3.加粘土稳定剂 4.用氟硼酸处理粘土矿物 5.注入非润湿性流体 出 砂 碎屑颗粒（石英、长石、岩屑） 弱 固 结 颗粒运移 1.降低流速和压力波动 2.早期采取有效防砂措施 结 垢 无机 碳酸钙、 硫酸钙、硫酸钡 化学沉淀 1.控制温度压力变化，工作液的矿化度、组成和 pH 值 2.加防垢剂、抑垢剂 3.用盐酸、醋酸处理 有机 沥青、石蜡 化学沉淀 1.控制压力和温度变化幅度 2.加防蜡剂 3.采用清蜡防蜡措施 应力敏感 造岩矿物 岩石压实 孔喉压缩 1.避免井底压差、或能量亏空过大 2.及时注入流体补充能量 固相侵入 钻屑、加重剂，人工钠土、微生物、机械杂质、铁锈等 外来固相在孔喉内沉积 1.钻井完井采用屏蔽暂堵技术 2.采用欠平衡作业 3.压井液、射孔液、措施流体、注入流体要严格过滤
