泥页岩岩石物理参数测试与分析

泥页岩主要由粘土、碳酸盐矿物和有机质构成,其岩石物理参数主要受这3种成分的影响。由于泥页岩岩石特征的复杂性,尚未有较成熟的岩石物理模型描述其岩性与速度的关系。泥页岩岩石物理基础实验是研究其岩性、含油气性与速度关系的有效方法,济阳坳陷在这方面的研究尚处于起步阶段。通过对渤南地区罗69井泥页岩岩心样品的实验室测试,获得相关的物性参数(密度、孔隙度等)、弹性参数(纵、横波速度及泊松比等)、有机地化参数(有机碳含量)和岩石组构参数。通过对这些参数的交会分析,发现弹性参数(P型、S型、C型参数)可用于泥页岩岩性的区分,而有机碳含量和碳酸盐矿物含量是泥页岩密度和纵、横波速度的重要影响因素。不同温度和压力条件下泥页岩岩心样品纵、横波速度的变化规律表明,纵波速度对压力的变化较为敏感,而横波速度对温度的变化较为敏感。研究成果可以为开展泥页岩地球物理特征评价奠定基础。     

四川盆地威远地区龙马溪组泥页岩储层非均质性

在详细调研前人研究成果的基础上,结合四川盆地威远地区的实际地质情况,将泥页岩储层的非均质性分为宏观非均质性、微观非均质性和岩石力学非均质性3个方面。泥页岩储层的宏观非均质性主要体现在储层的横向展布、垂向上的岩性变化以及裂缝的分布特征。下志留统龙马溪组海相优质页岩的有效厚度普遍大于30 m,横向上厚度变化较小,均质性相对较好;垂向上泥页岩中普遍含砂质和灰质,部分层段几乎为粉砂岩,垂向非均质性非常明显;储层中裂缝主要发育在龙马溪组底部层段,具有极强的非均质性。微观非均质性主要受矿物组分和成岩作用的控制,其矿物组分、微孔隙和微裂缝的发育特征具有非常明显的非均质性。岩石力学非均质性主要包括泊松比、弹性模量、脆性和应力各向异性,是决定后期水力压裂措施和页岩气产量的关键。综合研究认为,四川盆地及其周缘龙马溪组页岩横向均质性较好,垂向非均质性、储层裂缝发育特征、微观非均质性以及岩石力学非均质性明显,对后期页岩气井的压裂和采收率的提高有重要影响。     

元素录井技术在涪陵页岩气田勘探中的应用

以X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光仪(XRF)为主要设备的元素录井技术是近年发展起来的一项新的录井技术,能够有效解决特殊钻井条件下的细小或粉末状岩屑识别与描述难题。基于涪陵页岩气田元素录井技术应用实践认识,概括介绍了元素录井技术及其资料在海相页岩气储层岩性识别、储层密度与孔隙度计算、可改造性评价方面应用方法。涪陵页岩气田应用结果显示,元素录井岩屑矿物含量测量与实验室岩心分析结果基本一致,计算的视储层岩石密度、总孔隙度与测井、核磁共振录井处理结果基本接近,已成为页岩气井钻探的必要配套技术。     

基于岩石物理与矿物组成的页岩脆性评价新方法

泥页岩的脆性决定其压裂改造的效果,开展页岩的脆性评价研究,可为压裂设计提供技术支撑,压裂改造的效果对提高页岩产能意义重大。鄂尔多斯盆地东南部下寺湾地区延长组长7段张家滩页岩层系内大量发育粉砂质泥页岩条带,矿物组成复杂,岩性非均质性强,对页岩气产量影响显著。针对目前矿物脆性评价中存在的脆性矿物不明确的问题,为了明确复杂矿物组成对页岩脆性的影响,通过对21块样品(页岩15块,粉砂质泥页岩6块)分别开展页岩总有机碳、全岩矿物X-射线衍射和地层条件下的三轴压缩应力试验,系统分析矿物组成及岩石力学特征,并以实验结果为基础分析矿物与岩石物理参数表现的关系,定量模拟岩石弹性参数随矿物组分变化的特征,明确了石英和黄铁矿是张家滩页岩的脆性矿物,并提出基于岩石物理模型的陆相页岩矿物组分脆性评价新方法。以YY22井为例,应用矿物脆性评价方法,计算其页岩层段的矿物脆性指数,为高脆性有利压裂目的层的识别及增产方案设计提供了参数依据。     

塔河油田艾丁区块TK1247井XRF元素的地质意义

应用X射线荧光录井岩石元素光谱分析技术对TK1247井岩石样品进行分析,岩石中的XRF元素呈现出明显的旋回变化特征,而其中元素的分配及比值的变化和组合特征都在一定程度上指示着古沉积环境的演化和沉积相的不同。通过该井岩石元素变化趋势可以看出,该分析手段是判断沉积环境的一个有效方法,提出了塔河油田艾丁区块XRF元素变化规律的地质意义。同时,也指出了今后XRF元素分析的研究趋势。     

东濮凹陷泥页岩油气层录井评价方法

东濮凹陷泥页岩油气显示丰富,正在成为主要的油气接替领域.亟需研究录井评价技术方法为该区泥页岩油气层评价提供依据。为此.通过东濮凹陷泥页岩油气录井、测井响应特征和分布规律的研究,优选岩石热解、综合录井和X射线荧光元素录井以及测井响应特征参数,重点对泥页岩储集性和含油气性进行分析.建立了录井和测井一录井泥页岩有效储集层和油气层评价方法及标准。测井一录井油气层解释评价方法综合考虑了地质因素,对泥页岩油气层识别效果更理想。文西构造带、濮卫环洼带、文东斜坡带16口井中现场实际应用情况表明.老井、新井油气层解释符合率达到85.6%。认为泥页岩油气层的岩石热解、气测、X射线荧光元素录井参数具有较好的响应特征,能实现油气层的有效识别与评价。在缺乏脆性矿物资料的情况下。结合反映储集体特征的厚度因子和反映地层特征的测井参数.将会使泥页岩油气层解释符合率得到较大的提高。     

XRF元素录井在武隆区块页岩气勘探开发中的应用

考虑到页岩气与常规油气的特征不同,在重庆武隆区块页岩气的勘探中,运用X射线荧光元素分析(XRF)。通过对优质泥页岩段的录井数据、测井相关资料、实验分析数据与最终测试结果和泥页岩中各元素含量的对比分析、相关性分析,初步判断其含气性,建立脆性矿物和黏土矿物与元素含量相关性,并应用脆性矿物含量对页岩气层进行初步解释与评价,为页岩气勘探开发现场快速评价提供良好的参考依据。     

牛庄洼陷沙三下—沙四上泥页岩特征及沉积环境

为了明确非常规油气藏中不同泥页岩岩石类型与沉积环境的关系,针对不同泥页岩特征及沉积成因问题,通过岩心观察,利用岩矿薄片、扫描电镜、显微荧光以及元素分析等分析化验手段,开展了牛庄洼陷沙三下—沙四上泥页岩沉积环境分析及其与泥页岩岩相类型的对应关系研究.结果表明:牛庄洼陷沙三下—沙四上泥页岩共发育纹层状泥质灰岩、纹层状灰质泥...     

四川威远地区九老洞组页岩微观非均质性

目前,国内外对于页岩非均质性的研究刚刚起步,相关理论还不成熟。文中利用X射线衍射手段,结合观察九老洞组页岩样品的薄片和扫描电镜,在微米级—纳米级的尺度下,从矿物组分、微观孔隙和微裂缝3个方面来评价页岩的微观非均质性。从矿物组分的角度来看,主要矿物为石英,其次为斜长石和黏土矿物,样品矿物组分和含量上没有明显的差异性。在厘米以上尺度,页岩岩性和矿物组分纵向非均质性较弱;而在微观尺度下,矿物组分对孔隙发育和分布状态影响较大,非均质性明显,而且随着观测倍数增大,页岩微观非均质性将会越来越明显。从微观孔隙的角度来看,主要发育粒间孔、粒内孔、晶间孔和有机质孔等类型。在微观尺度下,页岩孔隙类型、分布和孔径大小差别较大,非均质性明显。从微裂缝的角度来看,在2 711~2 815 m的页岩岩心,下部裂缝较上部发育,表明在毫米级—厘米级的裂缝非均质较为明显。微米级—纳米级的微裂缝尺度变化较大,微裂缝可分为黏土转化缝、成岩收缩缝和异常高压缝,微裂缝形态多样,其发育特征和配置关系在微观尺度下具有强非均质性。     

渤海湾盆地东濮凹陷沙三段泥页岩储层孔隙微观特征及其对油气滞留的意义

结合基础地化特征,对渤海湾盆地沙三段泥页岩进行XRD全岩矿物测试、镜下薄片鉴定和扫描电镜观察、低温氮气吸附实验,分析泥页岩储层孔隙空间的微观结构特征,并在此基础上研究沙三段泥页岩储集空间发育的影响因素,阐述孔隙发育对泥页岩油气富集的意义。结果表明：东濮凹陷沙三段泥页岩可划分为粉砂质泥页岩、灰质泥页岩和膏质泥页岩,其地化特征非均质性很强,显示出油气在沙三段泥页岩中的富集特征十分复杂。沙三段泥页岩中发育有粒间孔隙、粒内孔隙、有机孔及裂缝,不同岩性中的主要孔隙类型及孔隙分布存在差异。低压氮气吸附实验显示出沙三段泥页岩孔径分布体系可分为微孔主导、大孔主导和多孔径共控3种孔隙结构。沉积作用及成岩作用对沙三段泥页岩孔隙网络的发育均有影响,沉积环境为不同类型孔隙在各个岩性中的发育奠定基础,成岩作用在泥页岩埋藏过程中对孔隙网络起改造作用,大孔隙和微裂缝为液态烃及游离气的主要富集场所,微孔及介孔能够为吸附气提供吸附位,溶解气对于页岩油的开发具有重要意义。     

威远地区页岩岩心的无机组成、结构及其吸附性能

页岩含气量是页岩含气性评价、资源储量预测的关键参数,其值与页岩的组成、结构和吸附性能密切相关,但过去对页岩的无机组成及其对页岩吸附能力影响的研究相对较少。为此,利用四川盆地威远地区的页岩岩心,采用扫描电镜（SEM）、X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射（XRD）、傅立叶红外光谱（FT-IR）、低温N₂吸脱附方法分别对岩心的无机组成、表面性质、孔结构进行了表征;采用重量吸附法测试了岩心对CH₄和CO₂的吸附性能。结果表明：①该页岩岩心中含有大量的石英和方解石、少量的黏土矿物（蒙脱石、伊利石、绿泥石）和多种金属元素,因此岩心脆性大;②岩心内部含大量的孔隙和大孔,微孔很少,比表面积和孔容均很低,因此吸附能力较低;③CH₄主要以游离形式存在于岩心孔隙中,岩心对CH₄的吸附量为0.88~1.89 m³/t（25 ℃）和0.47~0.86 m³/t（40 ℃）,岩心对CO₂的吸附性能高于CH4。     

荧光光谱技术在页岩油地质评价中的应用

页岩的纹层状构造特征导致其具有强非均质性,研究页岩的含油性需要高精度、高分辨率的技术手段。同步荧光光谱(SFS)法和全息扫描荧光光谱(TSF)法在页岩非均质性研究中有较好的应用前景,可聚焦到纹层尺度进行微区分析。对渤海湾盆地和四川盆地不同成熟度页岩样品开展的荧光光谱分析表明,随着有机质热演化程度加深,页岩中可溶有机质的荧光峰具有先红移后蓝移、荧光强度逐渐降低的变化特征。荧光参数R₁代表了三环芳烃与四环芳烃的总荧光强度与二环芳烃荧光强度的比值,可作为一种成熟度指标。当页岩进入生油窗后,其R₁＞1.5,并随着成熟度增大,R₁逐渐减小;对于进入高成熟的热演化生气阶段的页岩,当其R₁表现出无明显变化规律时,荧光强度越小,演化程度越高。结合主成分分析和回归分析,建立了基于荧光参数表征页岩含油量的定量计算模型,达到在纹层、岩心尺度上评价不同岩相不同纹层中页岩油赋存情况的目的。     

X射线荧光元素录井技术在地质上的应用及新进展

X射线荧光元素录井技术能够检测岩心、岩屑的多种元素含量,获得目标井连续、定量的元素含量数据,为该技术在地质录井中进行多方位的推广应用提供了条件。由于该技术引进到录井行业时间较短,目前主要用来进行岩性解释,并没有充分体现其技术优势。通过介绍"元素含量数据"及其"派生指数"所反映的地质信息,结合沉积岩石学、地球化学等相关学科理论,对该技术在岩性解释、地层划分与对比、沉积相分析和物性评价4个方面的应用进行了探讨,并介绍基于该技术原理的解释评价方法——岩性的数据库比对法、沉积相的元素分析法、页岩元素脆性的回归法等。     

一种计算页岩岩心解吸测试中损失气量的新方法

目前,页岩岩心解吸测试过程中,损失气量的计算仍然借鉴煤层岩心解吸测试中所采用的解析法。通过对页岩岩心实测解吸数据的分析,发现部分页岩岩心取心时间长,岩心存在天然裂缝导致孔渗不均一性较强（解吸曲线存在多个直线阶段）,对这些岩心进行解吸测试,其损失气量的计算不符合解析法计算损失气量的条件。鉴于页岩岩心罐装解吸测试过程与封闭外边界定压开采的气井生产过程具有一定的相似性,由此提出采用Arps递减法计算损失气量。采用3种Arps递减方式对页岩解吸曲线进行拟合,发现指数递减法对整个测试区间内的实测数据拟合效果最好;对比解析法和Arps指数递减法对损失气量的计算结果,发现解析法低估了20%~40%的损失气量。结论认为：Arps指数递减法是采用经验公式对岩心解吸实测数据进行拟合,能够反映多种综合因素对页岩岩心解吸速率的变化规律;其所采用的参数较少,并且不需要苛刻的前提条件,更适用于页岩岩心解吸测试中损失气量的计算。     

页岩岩心样品分析数据对比及其影响因素分析

近10年来，在对四川盆地川南地区下古生界上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气的勘探开发过程中，以及在与多家国际石油公司的页岩气合作评价中，针对含气页岩层段钻取了大量的岩心资料，并且在国内外不同的实验室都开展了页岩岩石矿物学、有机地球化学、岩石物理和含气性等方面的测试分析，积累了大量的页岩岩心分析数据。通过对比分析同一块样品或同一深度层段样品的分析结果，发现在不同实验室之间、不同分析方法之间，甚至在不同样品类型、不同取样方式和不同取样部位之间，有关分析数据都存在着较大的差异，由此影响到对页岩气储层的准确评价与页岩气勘探开发前景的客观认识。为此，在剖析若干分析数据质量问题实例的基础上，讨论确认了造成页岩岩心样品分析结果不一致的一些影响因素，如样品类型、取样部位、取样方法以及测试方法等。进而提出建议：为了减少上述因素所带来的影响，应该在页岩油气行业内，从页岩岩心的处理到标准化取样制样和测试分析，建立起一套系统和规范化的致密岩石分析流程与普遍适用的实验方法。结论认为，必须重视页岩岩心样品分析的质量问题，除了实验室内部应该建立起一套科学的分析质量保证与控制体系（QA/QC）之外，重视和接受来自数据使用者的外部质量评估与意见反馈也是保证和提高分析质量的一条重要途径。     

X射线荧光岩屑录井仪器

由光谱分析的一般检测原理入手,介绍X射线荧光岩屑分析仪器的基本原理及仪器构成。分析了波长色散型和能量色散型两类仪器的优缺点,简介了XRF仪器结构、特点、技术指标、检测电路和采集软件功能。针对XRF分析仪器的特殊结构阐述了X射线荧光岩屑分析的实践依据。通过室内测试和现场45口井的验证应用,证实该仪器的检测精度、重复性和稳定性等均达到了设计指标要求,为岩屑录井提供了全新手段,丰富了录井资料,为地层的解释评价创造了有利条件。     

考虑流固耦合影响的页岩力学性质和渗流规律

为了研究页岩气藏在生产过程中外来水对页岩力学和渗流规律的影响,以四川盆地宜宾地区的下志留统龙马溪组黑色页岩露头及页岩岩心为样本进行了分析。首先,利用VHX-5000超景深显微镜观察了饱和水后岩心裂缝的发育情况;其次,通过单轴压力试验机、应变测试分析系统,研究了水、地层水及滑溜水与饱和水岩心、未饱和水岩心压裂后的破坏形式和抗压强度的变化;最后,通过DYQ-1型多功能驱替装置,研究不同含水条件下流固耦合对页岩气渗流特征影响。岩心成分分析结果表明:龙马溪组页岩脆性矿物含量高,属于可压性较高的储层,有利于压裂改造。页岩抗压强度实验结果表明:去离子水、地层水和滑溜水对页岩的作用效果不同,导致页岩饱和前后的抗压强度差距较大,水的存在会降低页岩的抗压强度,更容易被压裂,产生更多的裂缝,从而提高页岩的渗流能力。含水条件对页岩气渗流特征实验结果表明:流固耦合条件下,含水饱和度越大,页岩微裂缝在压力作用下,扩展发育效果和渗流能力越好,水的存在有助于页岩气藏压裂改造,达到了增加产量的目的。     

采用多点地质统计法重构页岩的数字岩心

由于实验设备获得的页岩岩样大多是微米或毫米尺度,如果要获得更大尺度和范围内的孔隙结构,必须通过对其特征的三维重构才能实现。为此,提出了基于纳米精度的体数据与多点地质统计方法的页岩三维数字岩心重构方法。以页岩纳米CT数据为训练图像,使用数据模板提取其中的结构特征,通过多点地质统计方法将结构特征重构到数字岩心中;形成了以变差函数曲线、孔隙直径分布和孔隙连通性来判别重构岩心与真实页岩结构相似度的判别方法 ;基于格子玻尔兹曼方法验证了相似度评价方法。结果表明:(1)变差函数可以检验重构岩心与真实岩心的空间相似性,孔隙直径分布和孔隙连通性可以检验流动特征的相似性;(2)当变差函数曲线、孔隙直径分布和孔隙连通性相似时,重构岩心与真实岩心的渗透率相近,表明所提出的重构方法与结构相似度评价方法是有效的;(3)由于强非均质性,不同位置的重构页岩岩心渗透率差异可超过100倍。该研究成果对构建三维大尺寸强非均质性页岩数字岩心、认识页岩孔隙结构、分析流动规律具有指导作用。     

Characterizations of El Minia limestone for manufacturing paper filler and coating

This study introduces a contribution of using the El Minia carbonate filler pigment for paper making. El Minia limestone samples were grind to very fine powder ranging from 2 to 10 μm, for utilization in paper filler/coating industry, with using testing techniques; X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), Scanning electron microscopy (SEM). The limestone assessment includes more examinations to confirm the suitability of studied samples for alkaline paper manufacture such as, chemical analysis and physical properties, brightness, refractive index, oil & water absorption, moisture content, water soluble, surface area and soundness tests as per paper industry standards.