儲層評價儀器分析項目
評價的儀器分析包括掃描電子顯微鏡分析、X衍射分析、陰極發光、熒光顯微鏡和包裹體冷熱臺測定等。它們也是儲層評價中十分重要的基本分析項目。相對應的各級分析標準方法為:GB/T18295—2001“油氣儲層砂巖試樣掃描電鏡分析方法”、SY/T6189—1996“巖石礦物能譜定量分析方法”、SY/T5163—1995“沈積巖黏土礦物相對含量X射線衍射鑒定方法、”SY/T5983—1994“伊利石/蒙皂石間層礦物X射線衍射鑒定方法”、SY/T5614—1993“巖石熒光顯微鏡鑒定方法”、SY/T5916—1994“巖石試樣陰極發光鑒定方法”、SY/T6010—1994“沈積巖包裹體均壹溫度和鹽度測定方法”。
72.9.2.1 油氣儲層砂巖試樣掃描電子顯微鏡分析方法
定義
孔隙由巖石實體部分所包圍的未被固體碎屑顆粒、雜質及膠結物充填的空間。
面孔率觀察視域中孔隙和喉道面積占視域面積的比(%)。
喉道連接兩相鄰孔隙之間的狹窄通道。
碎屑顆粒主要是指構成砂巖的粒狀原始物質(包括石英、長石及巖屑等)。
膠結物以化學沈澱方式形成於粒間孔隙的自由礦物。
雜基以機械方式沈積下來的細粒碎屑物質。
方法提要
根據不同類試樣及分析鑒定要求進行制作。對石油地質試樣在電鏡觀察前要鍍壹層導電膜。調整好掃描電子顯微鏡，束流要穩定，電子束合軸良好，使儀器處於最佳狀態。確定儀器處於正常穩定工作狀態後，即可進行試樣的觀察，鑒定和測量。內容包括形貌觀察、孔隙和喉道的特征觀察、類型確定，以及測量面孔隙和喉道大小;觀察膠結物類型及產狀等。
儀器和裝置
掃描電子顯微鏡附圖像分析軟件。
X射線能譜儀。
實體顯微鏡具反射、透射光功能。
真空鍍膜機或濺射儀。
烘箱。
試劑和材料
三氯甲烷。
乳膠、導電膠或雙面膠帶。
金絲。
專用噴鍍碳棒。
試樣制備
洗油含油試樣需用三氯甲烷通過抽提法或浸泡法洗油。
試樣選擇把有代表性、平整的新鮮斷面作為觀察面。
上樁用乳膠、雙面膠帶或導電膠把試樣粘在試樣樁上。
幹燥自然晾幹或放入小於50℃恒溫箱中烘幹。
除塵用洗耳球吹掉表面灰塵。
鍍膜在真空鍍膜機中鍍碳或濺射儀中鍍金。
分析步驟
掃描電子顯微鏡開機，確定儀器處於正常工作狀態後，即可按如下步驟分析試樣。
1)形貌觀察。在20～200倍鏡下，觀察試樣全貌，包括碎屑顆粒、膠結物、雜基大小和分布、孔隙發育情況，並拍攝照片。
2)孔隙。觀察孔隙、孔隙的特征，確定孔隙類型，測量孔隙大小。用儀器提供的電子標尺測量壹般孔隙短軸最寬處的距離，作為該試樣的孔隙直徑值。
3)喉道。觀察喉道的特征，確定喉道類型和連通情況，測量喉道的大小。
4)測量面孔率。在50～200倍率下觀察孔隙發育情況，選擇測量視域，確保視域中有300個以上的孔隙;利用圖像分析軟件，按灰度設定閾值作面孔率測定，計算閾值範圍內的孔隙和喉道的面積與視域面積的百分比;每壹個試樣在同壹放大倍率下，選4個以上視域進行重復測定，取其平均值作為該試樣的面孔率。
5)膠結物。觀察膠結物類型及產狀。在掃描電子顯微鏡下觀察膠結物的形態，用能譜儀測定膠結物的特征元素。膠結物主要為黏土礦物，碳酸鹽、硫化物、硫酸鹽和沸石等礦物。
6)成巖後生變化。主要在掃描電子顯微鏡下觀察石英次生加大，長石次生加大，溶蝕淋濾和轉化及交代等成巖後生變化情況。
72.9.2.2 沈積巖黏土礦物相對含量X射線衍射分析方法
方法提要
根據斯托克斯法則，將黏土礦物采用自然沈降法進行分離。吸取粒徑小於2μm的懸浮液進行制片，針對不同礦物、不同的分析目的以及試樣量多少有不同的制片方法。壓片法適用於全巖分析;自然定向片(N)作黏土礦物X射線衍射的基礎分析;乙二醇飽和片(EG)目的是區分膨脹性礦物是否存在;550℃加熱片鑒定綠泥石;鹽酸片目的是去掉綠泥巖而鑒定高嶺石;薄片法壹般用於自生礦物鑒定。調節X射線衍射圖分析儀，待儀器穩定後，將制備好的試樣片子，上機進行定性和定量分析。
儀器和設備
多晶X射線衍射儀測角儀測角準確度優於0.02°;儀器分辯率優於60%，綜合穩定度優於±1%。
離心機。
碎樣機。
電熱幹燥箱。
電熱水浴鍋。
超聲波清洗器。
瓷研缽，銅研缽，瑪瑙研缽。
高型燒杯，低型燒杯。
標準篩。
高溫爐。
試劑和材料
六偏磷酸鈉。
EDTA鈉鹽。
三氯甲烷。
鹽酸。
過氧化氫。
乙醇。
氫氧化銨。
氯化鉀溶液(1mol/L)。
分析步驟
1)黏土分離。不同巖性試樣的黏土分離方法稍有不同。泥巖黏土分離是將試樣粉碎至小於1mm粒徑，然後放在高型燒杯中，加蒸餾水浸泡，用超聲波促進分散，吸取粒徑小於2μm的懸浮液即可。砂巖黏土要粉碎後，先將含油砂巖用三氯甲烷抽提至熒光4級以下，再將試樣放在高型燒杯中浸泡分散，吸取粒徑小於2mm的懸浮液。對於碳酸鹽巖黏土分離要用2%～3%的鹽酸反復處理至無反應。然後把除去碳酸鹽的試樣用蒸餾水反復洗滌，使黏土懸浮。
2)定向片制備。
A.幹樣法。將40mg幹樣放入10mL試管中，加入0.7mL蒸餾水，攪勻，用超聲波使黏粒充分分散，迅速將懸浮液倒在載玻片上，風幹。
B.懸浮液法。在離心沈降獲得的黏土中加適量蒸餾水，攪勻，吸取～0.8mL懸浮液於載玻片上，風幹。
C.抽濾法。將真空泵與抽濾瓶連接。啟動真空泵，將浸泡過的微孔濾膜放在漏鬥上。分幾次倒入懸浮液，每次倒入的懸浮液10min內抽完。待黏土膜達30～40μm厚時取下濾膜，將濾膜反貼在載玻片上，然後置於培養皿中幹燥。
3)自然定向片處理。
A.乙二醇飽和片(EG)。用乙二醇蒸汽在40～50℃條件下，將自然定向片恒溫7h，冷卻至室溫。
B.加熱片(550℃)。在(550±10)℃條件下，將乙二醇飽和片恒溫2h，自然冷卻至室溫。
4)特殊片制備。
A.鹽酸片(HCl)。加6mol/LHCl於40～50mg試樣中，在80～100℃水浴上處理15min，冷卻後離心洗滌至無氯離子，再用幹樣法制片。
B.鉀離子飽和片(KCl)。稱40mg試樣放入試管中，加入7mL1mol/LKCl溶液，飽和三次後，用蒸餾水洗滌至無氯離子，用幹樣法制片。
5)上機分析。按事先優選的工作條件，調整X射線衍射儀，待儀器穩定後，將制備好的各種試樣片子上機進行定性和定量分析。
6)X衍射譜圖(見圖72.19)。
縱坐標:衍射強度，用I表示，s-1。
橫坐標:衍射角，用2θ表示，(°)。
峰頂標值:晶面間距，用d表示，10-1nm。
d值是鑒定礦物的基本數據，例如綠泥石的d(001)=14.26×10-1nm，高嶺石的d(001)=7.20×10-1nm，蒙皂石向綠泥石轉化過程中，其d(001)=17×10-1nm將逐漸減小，直至d(001)=14.26×10-1nm為止。
峰側符號(hkl):衍射指數。
基線BL:圖中的虛線。
背景B:基線與橫坐標之間的距離，s-1。
半高寬(FWHM):(°)，可用來表示伊利石的結晶度，自生高嶺石的半高寬均很小;碎屑高嶺石的半高寬則較寬。
峰高H:單位為s-1，常用於定性分析中，對於壹種礦物的衍射峰，要換算成相對強度，峰高最大值強度為100，其余按比例換算。
峰面積A:代表積分強度，單位是記數，也可用mm2表示，黏土礦物定量分析中常用。
7)定性分析。常見黏土礦物X射線鑒定特征見(表72.29)。
圖72.19 X射線衍射譜圖
表72.29 黏土礦物X射線鑒定
續表
8)定量分析。礦物組合為S、I/S、It、Kao和C時的質量分數計算公式為:
巖石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術
式中:w(Kao)為高嶺石的質量分數;w(C)為綠泥石的質量分數;w(S)為蒙皂石的質量分數;w(It)為伊利石的質量分數;w(I/S)為伊利石-蒙皂石混層的質量分數;I0.7nm(N)為N譜圖上0.7nm衍射峰強度;I1.0nm(550℃)為550℃譜圖上1.0nm衍射峰強度;h0.358nm(EG)為EG譜圖上0.358nm衍射峰強度;h0.353nm(EG)為EG譜圖上0.353nm衍射峰強度;I1.7nm(EG)為EG譜圖上蒙皂石1.7nm衍射峰強度;I1.0nm(EG)為EG譜圖上0.7nm衍射峰強度;h0.7nm(N)為N譜圖上0.7nm衍射峰強度;h0.7nm(EG)為EG譜圖上0.7nm衍射峰強度。
當只有Kao而無C，或只有C而無Kao時，其質量分數按下式計算:
巖石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術
當只有S而無I/S，或只有I/S而無S時，其質量分數按下式計算:
巖石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術
72.9.2.3 巖石熒光顯微鏡鑒定方法
方法提要
試樣經切片、磨光切片、粘片、磨制薄片後，放置於熒光顯微鏡下觀察鑒定。熒光顯微鏡是以紫外光為光源。紫外光可激發儲油巖石中能夠發光的烴類物質產生熒光。觀察分析這些發光物質本身的變化及其與巖石結構、構造的相互關系，從而判斷有機質類型、變質程度、有效儲集空間、油氣運移等問題。
儀器和設備
熒光顯微鏡 具透射光系統，反射光系統和照相設備，並有紫外、藍激光濾光片和吸收濾光器。
偏光顯微鏡。
冰箱。
試劑和材料
鐵氰化鉀。
丙三醇。
鹽酸。
氯仿。
茜素紅。
分析步驟
1) 選擇。巖心、巖屑試樣均須在紫外光下按分析項目選擇有代表性的部分。用於熒光顯微鏡鑒定的試樣，在制片前不得用有機溶劑浸泡。選 1 塊與熒光試樣相同巖性的巖屑，做偏光制片，以利於熒光薄片對照觀察。
2) 制片。制作熒光薄片的試樣，若裂縫發育或巖石疏松，則用 T-2 或 K-2 型 502膠進行膠結; 對滲膠較差的油砂巖可用 K -1 型 502 膠。若膠仍滲不進去，可改用提純石蠟膠結平面。然後粗磨、細磨、精磨、磨制成鏡面。載片須用毛玻璃。待試樣水分幹後再進行載片。含油試樣巖片中含氣泡時不能超過巖片面積的 3%; 壹般試樣巖片中氣泡含量不得超過巖片面積的 1%。熒光薄片壹般不蓋片，但易潮解、揮發的試樣須蓋片。
3) 鏡下鑒定。熒光顯微鏡下鑒定內容包括:
A.瀝青發光顏色、波長定量與成分關系。為解決這問題選用了標準油樣測定其發光顏色與波長關系，並確定屬何種瀝青，見表72.30，從表中可以看出油質瀝青主顏色為黃、綠、藍，其波長範圍為 450～600nm，膠質瀝青主色為橙色、褐橙色，瀝青質瀝青主色為褐色。
表72.30 瀝青的發光顏色、波長與成分
B.發光強度定量。發光強度主要反映巖石中油的含量，巖石中油的含量越高，則油的熒光發光強度也趨大。在熒光圖像處理中，用亮度這個數值來定量表示瀝青發光強度(表72.31) 。
表72.31 發光強度與瀝青的含量關系
C.含油範圍定量。① 各種瀝青含量 (油質、膠質、瀝青質) 。② 含油面積比，此含油面積比在壹定程度上反映了含油巖石中含油的範圍。可近似代替孔隙含量，但該數值比孔隙含量高，因為還包括油浸染的範圍。
D.真假含油顯示區別見表72.32。
表72.32 真假含油顯示區別
熒光顯微鏡對油水界面的判斷及預示含油實效
1) 油水界面判斷。壹般含油井段巖樣發光顯示好，所有孔隙均含油，縫合線、晶間孔隙、粒間孔隙、晶體解理受浸染發光極好; 油水界面附近井段發光顯示不均勻現象，基質發光差，部分孔隙發光; 而含水試樣其縫及巖石均不發光。從含油的縱向變化可以判斷出油水界面。
2) 含油實效預示。通過熒光地質工作並充分了解該區及該井的地質情況，綜合考慮有關資料，如巖心 (巖屑) 、鉆井、氣測、泥漿錄井、井徑、地球物理測井，現場熒光分析等資料，才能作出是否含油的判斷。
72.9.2.4 巖石試樣陰極發光鑒定方法
電子束轟擊到試樣上，激發試樣中發光物質產生熒光，稱陰極發光。
方法提要
試樣制成薄片，置於陰極發光顯微鏡下，啟動顯微鏡陰極發光系統的高壓裝置，電子轟擊到試樣上，激發試樣中發光物質產生熒光。觀察礦物發光顏色，鑒定礦物成分，孔隙成因和結構構造等內容。
儀器和設備
陰極發光系統裝置。
偏光顯微鏡、圖像分析儀和圖像監控系統。
自動攝影裝置。
能譜儀。
X-射線強度溢漏監視器。
鑒定依據
1) 陰極發光顏色與微量元素的關系。陰極發光與能譜儀配套使用可確定陰極發光顏色與微量元素的關系，見表72.33。
表72.33 陰極發光顏色與微量元素的關系
2) 常見礦物的陰極發光顏色。常見礦物的陰極發光顏色描述見表72.34。
表72.34 礦物的陰極發光顏色描述
續表
3) 巖石類型、溫度與石英的陰極發光顏色之間的關系。巖石類型、溫度與石英的陰極發光顏色之間的關系見表72.35。
表72.35 巖石類型、溫度與石英發光類型之間的關系
鑒定內容
碎屑巖陰極發光鑒定內容包括鑒定礦物成分、礦物發光顏色、孔隙成因的判別等; 碳酸鹽巖發光鑒定內容包括鑒定碳酸鹽巖的組分、孔隙成因、孔隙演化、結構構造等; 對於巖漿巖要根據陰極發光與偏苯三甲酸三辛酯光對應觀察，鑒定巖漿巖的礦物成分等; 變質巖主要鑒定其中主要礦物、次要礦物和其他礦物的成分，以及結構構造等內容; 火山碎屑巖要鑒定其中主要礦物、次要礦物的，其他礦物的發光顏色等。