微观孔隙结构特征研究-editing1

微观孔隙结构特征研究-editing1
微观孔隙结构特征研究-editing1

摘要:微观孔隙结构是控制特低渗、超低渗砂岩储层驱油效率、最终开发效果的关键因素之一。利用铸体薄片、扫描电镜、铸体图像分析、高压压等多种技术手段,对鄂尔多斯盆地吴旗地区延长组长6储层的孔隙结构进行深入分析和研究,结果表明:1)

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对其储层分为。。类,及亚类;探讨了其控制因素主要是,

通过物性分析、扫描电镜、铸体薄片、高压压汞等资料分析,对鄂尔多斯盆地陕北地区吴旗地区延长组长6油层组特低渗、超低渗砂岩储层样品的微观孔隙结构进行了详细研究。研究表明,特低渗、超低渗砂岩储层岩石孔隙和喉道类型多样,孔隙结构非均质性强,分选较差是储层渗透性差的主要原因。毛管压力曲线特征表明,曲线平坦段不明显,上升幅度比较小,歪度中等偏细;进汞量递增的幅度及峰值总是滞后于渗透率贡献值递增的幅度和峰值,说明细小孔道对储层储集能力的贡献较大,但决定和改善储层渗透性的是较大孔喉,反映了特低渗与超低渗透砂岩储层具有有效喉道半径分布范围窄,孔隙结构差,储层致密的特征。因此,研究微观孔隙结构的差异是深入剖析孔喉特征参数的差异以及储层物性参数的差异的重要依据。

关键词:鄂尔多斯盆地;特低渗、超低渗砂岩储层;微观孔隙结构;毛管压力

除沉积作用外,成岩作用显著控制了储层质量。

特低渗储层在石油勘探中的地位、微观孔隙结构的定义及控制储层发育机理、研究方法的综述利用。。。资料,

1983在年陕甘宁盆地发现的安塞油田为典型的低渗低产油田,其储层为三叠系延长组,埋藏深度1000~1300 m,是以内陆淡水湖泊三角洲为主的沉积体系。在三叠系延长组内四个油组(长2、长3、长4+5、长6)均发现油层,储量绝大部分集中在长6、长4+5油层组内。安塞油田区域构造背景为一平缓的西倾单斜,倾角仅0.5°左右。

储层孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通状态,是影响储集岩渗透能力的主要因素。由于实际多孔介质孔隙结构的复杂性,通常采用不同的方法从不同角度加以测定和描述,如孔隙铸体、测毛细管压力分布,薄片分析、显微图象分析仪、扫描电镜等是储层微观物理研究的核心内容。在我国,对于中、高渗透砂岩储层的微观孔隙结构特征研究已取得了大量的研究成果(添加具体内容,参考文献),但对于特低渗、超低渗砂岩储层的孔隙结构特征研究尚不多见[2~6],(且存在哪些问题) 。

为深入研究此类储层的孔隙结构特征,采用铸体技术、扫描电镜技术、高压压汞技术对取自鄂尔多斯盆地AS油田延长组长6油层组特低渗、超低渗砂岩储层样品进行测试分析,从而解剖此类储层的孔隙结构特征,为特低渗、超低渗储层制定合理的油田探勘开发方案,提高油气采收率具有重要意义。

1、地质背景

(位置/区域构造/地形单元构成/沉积类型/平均埋深/生产现状/存在问题)

研究区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡,区域构造背景为平缓的西倾单斜,主要含油层系为三叠系

延长组长6油层组,沉积微相主要属于曲流河三角洲前缘亚相水下分流河道微相,油层厚度一般15~20m,累计厚度可达100~120 m。

油藏类型为受鼻状隆起与岩性双重控制的构造-岩性复合油藏。该区储集层砂岩在纵向、横向上具明显的非均质性,成岩作用和孔隙结构复杂,主要受沉积相变快、砂岩物质组分含量变化大、盆地埋藏史及液态烃注入史的影响。本

文研究了安塞油田长2、长3油层组砂岩的主要成岩作用、孔隙类型和结构,目的在于揭示储层的微观特征,为改善开发效果提供依据。

王窑和大路沟地区的油层埋藏深度1000~1350m,而吴起地区的埋深一般为1850m,相对较大,其孔隙结构也相对更差,王窑和大路沟地区油层平均孔隙度12.78%;平均渗透率小于1~5×10-3μm2,属于典型的低孔特低渗储层,而吴起则相对更低,孔隙度一般为11.26%,渗透率多小于1×10-3μm2,属于典型的低孔超低渗储层。

安塞油田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡中南部,该斜坡为一西倾单斜,倾角不足1°,斜坡上构造活动十分微弱,由于差异压实作用,局部发育一些小型鼻状隆起。长2、长3油层组是安塞油田的主要产油层位之一,埋藏深度一般为900~1 300 m。砂体主要为河流相沉积[1, 2],以灰白色厚层块状中—细粒砂岩为主,单砂层厚度较大,一般为15~25 m,累计厚度可达100~120 m,油藏类型为受鼻状隆起与岩性双重控制的构造-岩性复合油藏。该区储集层砂岩在纵向、横向上具明显的非均质性,成岩作用和孔隙结构复杂,主要受沉积相变快、砂岩物质组分含量变化大、盆地埋藏史及液态烃注入史的影响。本文研究了安塞油田长2、长3油层组砂岩的主要成岩作用、孔隙类型和结构,目的在于揭示储层的微观特征,为改善开发效果提供依据。

2、储层(岩石学特征)及物性特征

2.1 岩石学特征

资料/类型/成份成熟度/结构特征

2.2 物性特诊

据样品物性分析(添加样品数量)(表2),研究区砂岩储层孔隙度不是很低,但渗透率却极低,属于典型的特低渗、超低渗透砂岩储层。长6储层孔隙度主要分布在10~12%和12~14%之间,为低孔储层;在渗透率方面,王窑地区大路沟地区渗透率平均值一般分布在1~5×10-3μm2,属于特低渗透率,而吴起地区的渗透率一般小于1.0×10-3μm2,为超低渗储层(图4-64)。因此,对比孔隙度和渗透率不难发现:王窑地区渗透性最好,平均渗透率达2.35×10-3μm2,而吴起地区渗透率不足1.0×10-3μm2,均值为0.92×10-3μm2,为全区最差,大路沟地区则介于两者之间。

图1 研究区延长组长6储层渗透率与孔隙度相关关系图

随着孔隙度的增高,渗透率增高。趋势线较平缓,且相关系数不高,表明孔隙度与渗透率的关系比较复杂。而造成这样孔渗关系如此复杂的原因主要在于岩石的微观孔隙结构,尤其是孔隙和喉道的几何形状、大小、分布。即使样品的孔隙度相同,渗透率也可能相差近10倍;相同渗透率的样品,孔隙度相差5%左右。

物性参数中,渗透率变化较大。一般随着砂体埋深的增加,压实作用逐渐加强,储层的孔隙度和渗透率总体呈降低趋势;但由于砂体各层的沉积相带不同,以及成岩作用的不均一性作用,又使储层孔隙度、渗透率在部分层段出现增大的现象。

通过对研究区不同区域的孔隙度和渗透率统计发现:不同沉积微相的砂体,经历的沉积环境和成岩作用的强度不同,岩性不同,粒度不同,水下分流河道微相中心主流线部位的岩性较粗,以中砂、中-细砂岩为主,水下分流河道边部以及水下天然堤、水下决口扇等微相岩性稍细,以粉细砂、粉砂岩及粉砂质泥岩为主,因此反映在物性上,以水下分流河道微相中心主流线部位较好(表2)。

表2 主要沉积微相类型物性统计表

微相类型岩石类型孔隙度

(%)

渗透率

(10-3μm2)

样品数量

水下分流河道中心

边缘

13.8

11.05

10.52

1.29

0.68

0.45

天然堤决口扇

3、微观孔隙结构特征

2.1孔隙类型多样

通过岩芯观察、薄片观察、扫描电镜分析发现研究区砂岩孔隙类型可分为原生孔隙、溶蚀孔(包括粒间溶孔、粒内溶孔、填隙物内溶孔、铸模孔)、自生矿物晶间微孔隙以及裂缝四类(7种,添加铸体薄片)孔隙(表3)。

研究区长6砂岩储层孔隙不甚发育,面孔率均较低;孔隙类型以原生孔隙和溶蚀孔隙为主。原生孔隙占总孔隙58.17~71.47%,其中王窑长6储层砂岩的粒间孔(4.96%)占总面孔率的71.47%,为全区最高,表明王窑长6储层物性最好,大路沟此之(3.13%),吴起的原生孔隙最低(2.16%)。溶蚀孔隙以长石溶孔和浊沸石溶孔为主,两者含量略有差异,吴起长6油层组不含浊沸石溶孔,但吴起地区长石溶蚀孔的含量(1.4%)占面孔率的21.11%,明显高于研究区王窑和大路沟地区的长石溶蚀孔隙。王窑地区长6油层组浊沸石溶蚀孔含量与长石溶蚀孔含量相当,两者之和(1.57%)对孔隙的贡献可达24%,表明浊沸石溶蚀孔在该地区普遍存在,是一类不容忽视的孔隙类型,对油气储集有一定作用。吴起地区由于溶蚀孔隙(25.86%)和晶间孔(10.50%)的含量为全区最高,致使溶蚀孔、晶间孔与粒间孔的连通性差,从而导致渗透性变差,渗透率为全区最低。

表3 研究区各个区域的孔隙类型分类(样品数,三线表,原生/次生分开)

大、喉道粗、连通性好。储层中的溶蚀孔,若与原生孔隙连通好,则为较好的储集空间,若与原生孔隙等较大孔隙连通差,则对渗透率的贡献小。晶间孔及微孔等因孔隙喉道狭小,且常以一端敞开的“死胡同孔隙”存在,此类孔隙对渗透率没有多大的帮助。、

铸体薄片的加入

模式:方解石胶结物(染色)充填粒间,孔隙不发育,F186-132井,1 821.61 m,铸体薄片,单偏光,×40;

2.2、孔隙大小分布

据中石油孔隙结构分级参考标准,研究区长6段储层孔隙按大小可分为大孔(>80μm)、中孔(80~50μm)、小孔(50~10μm)、细孔(10~0.5μm)及微孔<(0.5μm)五类,根据储层分类的要求

将中孔进一步细化为80~60μm和60-50μm两个亚类,小孔细化为50~30μm和30~10μm两个亚类(表4)。

图像分析结果表明,不同砂层组,其平均孔隙直径不同。长6段储层的孔隙大小分布不均匀,主要在10~30μm和30~50μm范围内变化,王窑地区和大路沟地区的砂岩孔隙直径30~50μm较集中,分别为70.37%和50.00%,属小型偏大孔隙,平均孔隙直径分别为57.10和51.40μm,属小型偏大孔—中孔;因此,王窑地区和大路沟地区长6储层孔隙以中孔和小孔为主,二者占孔隙总面积的81.48~100%,使储层具有中小孔性质,且不同的储集砂体类型,孔隙大小分布不同。

吴起地区的砂岩孔隙直径10~30μm较多(43.59%),属小型偏小孔隙,平均孔隙直径37.58μm,属小孔。吴起地区孔隙直径小于10μm的含量较多,在薄片观察中约占孔隙总面积平均为6.25%~18.88%,明显多于其他地方,此类孔隙主要是粘土矿物之间的晶间孔,此类孔隙在长6 储层中一般属较差孔隙,在注水开发时,应适当加大注水强度,将原油驱替出来。

2.3、喉道类型及大小分布

喉道为连通孔隙的狭窄通道,对储层的渗流能力有决定性影响,喉道的形态和大小主要取决于岩石的颗粒接触关系、胶结类型及颗粒的形状和大小[7]。(参考文献,且明确类型)根据薄片观察和图象分析成果,研究区长6储层以片状喉道和弯片状喉道为主,其次为缩颈型喉道,孔隙缩小型喉道,管束状喉道较少。依据前人的研究,在结合鄂尔多斯盆地延长组特低渗、超低渗储层的孔隙结构特征,可以得出以下认识:当岩样孔隙度大于10%时,地层孔隙以粒间孔为主,其喉道主要为缩颈喉道,次为片状喉道;当岩样孔隙度小于10%时,地层孔隙以粒内溶孔为主,其喉道主要为片状喉道,次为管状喉道。

据裘亦楠等主编的《油气储层评价技术》(1997)储集空间大小(按饱和度中值半径)的分类标

的层最大喉道半径不超过5μm(除部分裂缝发育区),喉道中值半径多数不超过1μm。结合研究区实际情况,将喉道划分为:中型喉道(R50>0.5μm)、小喉-偏大型喉道(R50=0.2μm~0.5μm)、小喉

-中型喉道(R50=0.1μm~0.2μm),小喉-偏小型喉道(R50=0.04μm~0.1μm),微型喉道(R50<0.04μm)(表5)。R50主要集中在0.1μm~0.5μm,大于0.5μm的样品较少,主要为小喉。

不同地区的喉道特征存在较大差别,大路沟和王窑地区长6储层喉道以小喉-偏大型和小喉-偏小型为主,约占65.22~65.81%,平均中值喉道半径分别为0.18μm和0.22μm;吴起地区长6储层以小喉-偏小型为主,约占55.35%,其微喉所占比例较大,约14.00%,平均喉道半径为0.15μm,进一步说明了吴起长6储层的孔隙喉道更差,也决定了该区的渗透率更差。

2.4、孔喉分布特征:

利用毛管半径直方图及渗透率贡献值图,可选取孔喉半径集中范围,计算出它的百分含量。孔喉半径的集中范围与百分含量反映了孔喉半径的粗细程度和分选性。孔喉越粗,分选性越好,其孔隙结构越好。本文选取了有代表性样品的毛管压力曲线(图2,图3)与进汞量与孔喉半径关系曲线(图

2.4.1、毛管压力曲线特征

一般毛管压力曲线具有两头陡,中间缓的特征[9],由于本区储层为特低渗储层,毛管压力曲线的这种特征更为明显,从研究区的毛管压力曲线进汞曲线形态(图2,图3)可以看出,进汞过程喉道半径均较低,反映排驱压力较高;毛细管压力曲线平坦段不明显,说明孔隙半径集中的孔喉百分含量小,孔隙分选较差,且大孔喉所占孔隙体积比例小,以小孔隙为主,形成了储层特低渗透或者超低渗透的特点;尽管曲线平坦段不明显,但整个曲线上升幅度比较小,进一步反映了储层性质较差;曲线以陡斜式为主,曲线平坦段位置偏左下方,歪度中等偏粗。总体来看,毛管压力曲线特征

表明,研究区长6油层具有喉道细,排驱压力大,退汞压力高等特点,属典型的特低渗、超低渗储层压汞曲线特征。

图4,图5表现出进汞曲线幅度较陡,汞开始进入岩芯后,进汞速度很快达到最大值,然后进汞速度又较快下降,反映了本区储层的有效喉道半径分布范围较窄,这与特低渗、超低渗储层的渗透率较差的特征相符。本区储层的渗透率一般分布在0.1~10×10-3μm2之间(在物性分析中渗透率多小于1×10-3μm2),也再次说明了本区的特低渗与超低渗透砂岩储层具有有效喉道半径分布范围窄,孔隙结构差,储层致密的特征。

2.4.2、喉道类型多样

超低渗透砂岩储层孔隙结构复杂,喉道类型具有多样性,喉道分布呈现单峰、双峰、多峰的特点(图4,图5)。进汞量随孔喉半径变化的忽起忽落,说明孔隙结构的不均一性较强,而渗透率的峰值一般只出现在较大的孔隙喉道,因此有效孔喉在总孔喉中所占的比例较低。特低渗、超低渗透储层孔隙喉道类型多样性与储层经历的成岩作用程度较复杂有密切关系。

喉道单峰分布的储层以一种孔隙类型为主,分选较好,这种类型在研究区的分布较少,这种单一的孔隙类型一般为原生孔隙,具有较好的物性,王窑地区的塞154井的1310.19m样品(图3右和图5右)较为典型。

研究也发现,本区喉道大多呈双峰、多峰分布,其峰值分布的多样性与孔隙类型的多样性有关,主要由2种孔隙类型组成,即以粒间孔-溶蚀孔组合或者溶蚀孔-粒间孔组合而成,分选较差,也可能是双重孔隙介质,即可能存在微裂缝。

部分样品呈多峰分布,此类样品的孔隙多样,喉道半径分布不集中,一般存在较多的微孔隙和晶间孔等狭小的孔隙喉道,此类孔隙对渗透率的贡献不大,另外,多峰分布的样品存在微裂缝的可能性也比较大。吴起地区长6储层渗透性最差,其主要原因在于溶蚀孔隙、晶间孔的含量过高,粒

间孔含量低,致使溶蚀孔、晶间孔与粒间孔的连通性差,但吴起地区由于受差异压实作用及基底形态变化的影响,形成了一些低幅度背斜和鼻状构造,这些低幅度背斜或鼻状构造对后期形成的构造裂缝起到了很大的作用,对油气富集也起到了一定的控制作用。

2.5.3、较大孔喉决定储层渗透性

由图4、图5可见,进汞量与渗透率贡献值并不匹配。进汞量递增的幅度及峰值总是滞后于渗透率贡献值递增的幅度和峰值,对渗透率贡献较大的较大孔喉却占据着较小的孔隙体积。大部分孔隙空间是中、小孔喉,渗透率贡献值却很低,这里也体现了渗透率与孔隙度不同的物理意义,无论是砂岩孔隙系统壁上小规模粗糙度造成流体的拖曳作用,还是砂岩内两点间流体必须流经的长度均对孔隙度无影响,但是这两者或两者之一的变化均能改变渗透率。在研究中还发现:(a)孔隙度变化不大时,但是渗透率的变化却很大,甚至相同的孔隙度也具有不同的渗透率。可见大部分小孔喉虽具有较大的储集能力,但却只有较小或根本没有渗流能力。(b)岩石孔道通过流体的能力是一个统计平均值,其中大孔道对渗流和渗透率的贡献更大,而中、小孔隙对储集能力贡献更大一些。因此在对特低渗或者是超低渗透砂岩储层进行开发时,需要要重视小孔喉部分的动用。

因此对于特低渗、超低渗储层而言,大孔喉和中孔喉是决定和改善渗透性的重要因素。渗透率高的储层,大孔喉区域峰值高,较少数量的大孔喉贡献了渗透率的绝大部分,如图4左的塞170井大孔隙和中孔隙(喉道半径>1.0μm)的渗透率的贡献值总和为93.68%,而进汞量的总和仅为24.39%,说明了对渗透率贡献较大的孔喉却占据着较小的孔隙体积,细小孔道在孔隙空间中所占的比例较大。因此,高压压汞测试中,注入压力高,退汞效率普遍偏低。(合并到2.5.2作为一个因素来分析)

4、孔隙结构评价

参考前人关于孔隙结构类型的划分标准,根据以上参数及储层物性特点,对陕北地区延长组长6油层组压汞资料和物性资料的分析,建立了特低渗、超低渗储层孔隙结构级别划分标准,将孔隙结构分为三大类六小类(表6)。

划分时首先确定的是渗透率的范围,Ⅰ类和Ⅱ类孔隙结构类型划分界限为渗透率为3×10-3μm2,一方面参考了前人的划分意见,另一方面考虑了特低渗究区不同层段的含油性特点,即渗透率大于3×10-3μm2的储层含油性比较好,小于此值的含油性中等-差;Ⅲ类孔隙结构类型的划分界限(渗透率为0.3×10-3μm2)主要考虑长6油层有效渗透率的下限值,即渗透率小于0.3×10-3μm2的储层一般不含油或含油很差。

由表6可知:Ⅰ类孔隙结构类型最好,Ⅲ类最差。ⅠA、ⅠB、部分ⅡA类孔隙结构类型对应的储层最好,在研究区多出现在三角洲前缘亚相水下分流河道砂体中。部分ⅡA、ⅡB类孔隙结构类型对应的储层中等,少量ⅡB类、ⅢA类孔隙结构类型对应的储层很差,ⅢB类孔隙结构类型对应的基本为非储层。

总体来讲,以王窑地区和大路沟地区长6储层为典型代表的特低渗储层孔隙结构类型主要为ⅡA 和ⅡB型,Ⅰ类和ⅢA分布很局限,孔隙结构属小喉——偏中型和偏小型;分选中等,垂向上孔隙结构变好,且长61孔隙结构明显好于长62?。混合孔隙较发育,孔隙大小混杂,平均孔隙直径一般为l0~50μm,连通性较好。大路沟地区的长6储层分选中等-差,仅在局部地方发育ⅠB类型,ⅢA类分布也较少,ⅡA和ⅡB类分布范围较广泛;由此说明本区孔隙结构类型以中等-差为主。吴起地区长6储层压汞实验表明长6孔隙结构类型主要为ⅡB和ⅢA型,属中等-差类型;孔隙结构属细孔、小喉—偏中型和偏小型;分选中等-差。纵向上,自下往上孔隙结构变好。其混合孔隙较发育,微孔隙较多,连通性较好,在长6中储层相对较差。

经过对比,研究区延长组储层孔隙结构有如下特点:长6储层中,安塞地区王窑长6储层、志靖地区的大路沟储层孔喉结构优于吴起地区长6储层。

5、孔隙结构的影响因素

沉积-埋藏-成岩三个角度来分析

注意差异性分析

细化控制因素

据以上分析,孔隙结构严重地影响着储层的储集物性,但是现今的孔隙结构也是受制于多重影响才形成的。沉积环境是影响储层孔隙结构的地质基础,不同沉积微相砂岩储集性能之间存在明显的差异,不同相带岩石组分、孔隙结构变化较大,进而影响储层的储集物性。因此,沉积环境对储层的控制是沉积相带对砂体类型和孔隙类型以及物性特征的控制。不同的沉积环境其沉积条件和沉积方式均有所不同,从而造成砂体的组分和结构的差异。碎屑颗粒粗、分选好、单砂层厚、隔层少的砂体,其物性优于细而薄的砂体,如河道砂体和三角洲砂体均具有较好的孔隙结构(郑浚茂等,

1996)。

a) 首先受到沉积环境及构造位置影响:吴起地区埋深为全区最深,平均比大路沟地区深350m,比王窑地区深600m,致使吴起地区的粒径最小,原生孔隙直径也最小;

b) 其次受到了成岩作用的影响,砂岩遭受较强的压实作用和胶结作用之后,原生孔隙损失严重,喉道大量消失或者变为无效孔隙,而溶蚀过程中,吴起地区的溶蚀孔隙中仅有长石溶孔缺乏浊沸石溶孔,因而大、中型孔隙与小孔隙,以及孔隙与喉道连通的程度远远不及王窑、大路沟地区,岩石的渗流能力也不如王窑地区,故吴起地区的储集物性也相对较差,也进一步解释了王窑地区长6储层,尤其是长61砂层组,储集物性最好,在研究区储量和产量最大等客观事实。

6、结论

储集层类型/类型及孔吼特征/分类/控制因素阐述

通过鄂尔多斯盆地延长组三个典型的特低渗、超低渗储层样品的微观孔隙结构特征进行测试分析可以得出以下结论:

(1)特低渗、超低渗储层的孔隙大小不一,分选差,孔隙喉道类型多样,孔隙结构非均质性强,这是致使储层渗透性差的主要原因。

(2)特低渗、超低渗储层喉道以片状喉道和弯片状喉道为主,其次为缩颈型喉道,管束状喉道较少;在压汞曲线中喉道大多呈双峰、多峰形态分布,其峰值分布的多样性与孔隙类型的多样性有关。(3)在特低渗、超低渗储层中较大孔隙喉道是决定和改善渗透性的重要因素,中、小孔喉对储层储集能力的贡献较大,但对渗透率贡献较大的孔喉却占据着较小的孔隙体积,高压压汞测试中,注入压力高,退汞效率普遍偏低。

(4)分选系数、变异系数、最大进汞饱和度、最大孔喉半径、中值半径、排驱压力、中值压力对物性影响较大,物性是多种因素共同作用的综合表现。

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材料微观结构观察实验报告

材料微观结构观察开放实验报告 学院:系:专业:年级: 姓名:学号:实验时间:注明日期和第几节课 指导教师签字:成绩: 一、实验目的和要求 1.了解材料微观结构观察与分析技术的实际应用; 2.了解光学金相显微镜的基本原理、主要部件的功能和显微镜的正确操作;3.了解制作金相试样的步骤; 4.观察工程材料典型的微观结构,了解微观结构与材料性能之间的关系。 二、实验原理 观察材料的微观结构时,首先对试样进行研磨和拋光,得到一平整镜面。然后对试样的抛光表面进行适当的化学浸蚀处理,由于不同微观结构的腐蚀程度不同,使得腐蚀后的试样抛光面对入射光线反射强弱不同,因此借助各部分的明暗差异,便可在光学显微镜下观察到材料内部的微观结构形貌。 不同材料具有不同的微观结构,同种材料经过不同加工处理后其微观结构也会发生变化,从而使材料具有不同的性能。 三、主要仪器设备及材料 光学金相显微镜、台虎钳、镶嵌机、预磨机、抛光机、金相砂纸、浸蚀剂、吹风机、金相试样(45钢、铸铁和铝合金等) 四、制备金相试样和观察试样微观结构的主要过程。 首先有专门的试件样品,将一平面稍微用力放在有磨砂纸的转盘上,同时磨砂纸转盘旋转,进行研磨,砂纸转盘上还有一些起润滑作用的液体,在试件表面和磨砂纸之间均匀分布。研磨要进行多次,并且砂纸也要更换,从最粗糙的砂纸开始磨起,一直到精细的砂纸。最后要将试件样品磨好的面在酸性液体里浸泡下,

残余杂质会被洗掉。最后可以在光学显微镜等观测仪器下进行观测了~ 五、实验后的收获。 材料是科技进步的核心,开发和使用材料的能力是衡量社会技术水平和未来技术发展的尺度,材料就存在于我们的周围,生活中我们会接触或使用各种各样的材料。本实验通过真实事例介绍材料微观结构观察与分析技术在人们生活和工作中的重要应用,以及光学金相显微镜的原理和正确操作,动手制作金相试样,并在显微镜下观察材料的微观结构形象,将奇妙,变幻多端的材料微观实世界展现在我眼前,增加我对身边材料的了解,拓展和识面。

泥页岩孔隙结构表征方法及影响因素研究

泥页岩孔隙结构表征方法及影响因素研究 1前言 页岩气是一种典型的非常规天然气,在20世纪70年代中期之前曾被归入非经济可采资源,随着天然气开发技术的进步以及对天然气的依赖逐渐变为经济可采资源。页岩气因其资源潜力巨大和经济效益显著受到各国政府及能源公司的重视,在北美地区已经取得了良好的勘探开发效益。作为目前页岩气产能最大的国家—美国,页岩气已成为继致密砂岩气和煤层气之后的又一重要的非常规天然气资源。 中国海相页岩十分发育,分布广、厚度大[1]。中国巨厚的烃源岩,良好的生烃条件,寻找页岩气藏具有较好的可行性,其中最有勘探潜力为四川盆地下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组[2]。 泥页岩中的基质孔隙网络是由纳米到微米级别的孔隙组成。在页岩气体系内这些伴生有天然裂缝的孔隙,构成了在开发过程中让气体从泥页岩流动到诱导裂缝中的渗流网络[3]。国外已广泛利用纳米CT、FIB-SEM、气体吸附法、高压压汞法和核磁共振等先进研究手段来对页岩孔隙结构进行大量的微观观测与分析,已经证实了这些泥岩中的不同孔隙的存在。在国内也有一些学者对泥页岩储集层特征、类型及其形成条件进行研究,并提出页岩气储集层的评价参数。邹才能等通过纳米CT技术在泥页岩中首次发现了纳米级孔隙,掀开了油气储集层纳米级孔隙研究的序幕[4]。但是目前对于泥页岩中的孔隙体系尚没有统一的分类方案,这将不利于人们对泥页岩中复杂多变的孔隙特征的识别,而且常规测试手段分析泥页岩孔隙结构还存在多种局限。介于泥页岩作为页岩气这种重要非常规气藏的储层,其孔隙类型、孔隙结构及其连通性都是评价页岩气储层的关键因素,我们有必要对泥页岩孔隙类型以及其结构特征进行系统的研究。本文主要是通过归纳总结近年来国内外学者在泥页岩孔隙研究中对其孔隙的描述以及表征的方法基础上,找到适合国内泥页岩孔隙的分类体系以及能够准确客观表征泥页岩孔隙结构的方法,为页岩气的勘探开发提供支持。 2国内外研究现状 北美是全球目前唯一实现页岩气商业化开采的地区。美国页岩气开采最早,可追溯到1821

微观孔隙结构类型划分及特点

第二章微观孔隙结构类型划分及特点 2.1 微观孔隙结构类型的研究方法 随着油田开采技术的发张,从一开始单纯依靠天然能量驱油逐渐发展到用注水注气疯方法开采石油,于是开始出现了多相渗流,贝克莱—勒弗莱脱关于水驱油非活塞式驱替理论的提出,奠定了多相渗流的基础,拟压力方法的引入使油气两相渗流得到了有效的解决。 油气储集层是油气储集的场所和油气云翳的通道。它有着极其复杂的内部空间结构和不规则的外部集合形状,它是渗流的前提条件,所以必须对其进行了解。按其成因可分为:原生孔隙、次生孔隙、混合空隙。 (1)原生孔隙 指原始沉积物固有的空隙,如(陆源碎屑)粒间孔、(陆源碎屑)粒内孔等。原生粒间孔经机械压实作用改造后变小,习惯上称之为原生缩小粒间孔,此类孔隙在本区不甚发育(图2-5, 图2-6)。 图2-5少量原生缩小粒间孔;单偏光10×10 Fig. 2-5 Fine-grained arkose lithic sandstone 图2-6少量原生粒间孔;单偏光:10×10 Fig. 2-6 Fine-grained arkose lithic sandstone (2)次生孔隙 经次生作用(如淋滤、溶解、交代、重结晶等成岩作用)所形成的空隙称为次生孔隙。构成本区砂岩主要储集空间的次生孔隙由溶解成岩作用形成。主要包括粒内溶孔、铸模孔隙和胶结物内溶孔。

图 2-7长石粒内溶孔;单偏光10×10 Fig. 2-7 Arcosic intergranular dissolved pore, plainlight 10×10 图2-8岩屑粒内溶孔;单偏光10×10 Fig. 2-8Lithic intergranular dissolved pore, plainlight 10×10 粒内溶孔见于易溶的陆源长石颗粒、岩屑和内源介形虫骨壳。其中长石粒内溶孔常依长石颗粒的解理缝、双晶缝、裂隙外延伸展(图2-7)。陆源岩屑遭受部分溶蚀后形成岩屑粒内溶孔,粒内见有难溶组分(图2-8)。本区还可见介形虫化石,体腔内先期充填的碳酸盐胶结物后来发生溶解,形成溶蚀孔隙。特征是介形虫壳体基本完整,体内见有残余的碳酸盐矿物(图2-9)。 图2-9 介形虫体腔内溶孔;单偏光10×10 Fig. 2-9 Within mussel-shrimp dissolved porem plainlight 10×10 图2-10长石铸模孔隙., 单偏光10×20 Fig. 2-10 Arcosic matrix pore, plainlight 10×20 溶解作用强烈可使陆源碎屑、内源颗粒(如生物介壳、鲕粒等)被全部溶解掉,若该颗粒外形轮廓、解理缝、岩石结构等自身特征尚可辨识时,称此种空隙为铸模孔隙。本区的铸模孔隙有长石铸模孔隙和岩屑铸模孔隙,前者发育(图2-10)。

高中物理-晶体的微观结构、固体新材料

高中物理-晶体的微观结构、固体新材料 A级抓基础 1.下列晶体中属于金属晶体的是( ) A.金刚石和氧化钠B.锗和锡 C.银和氯化钠D.镍和金 解析:根据晶体的结合类型可知氧化钠和氯化钠是离子晶体;锗、锡和金刚石是原子晶体;银、镍和金是金属晶体.故选D. 答案:D 2.(多选)晶体表现出各向异性是由于( ) A.晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同 B.晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同 C.晶体内部结构的无规则性 D.晶体内部结构的有规则性 解析:组成晶体的物质微粒是有规则排列的,由于在不同方向上物质微粒的排列情况不同,造成晶体在不同方向上的物理性质不同,选项A、D正确.答案:AD 3.(多选)纳米材料具有许多奇特效应,如( ) A.电光效应B.量子尺寸效应 C.高硬度D.表面和界面效应 解析:由纳米材料的良好性能表现知B、D项正确. 答案:BD 4.(多选)下列说法中正确的是( ) A.化学成分相同的物质只能生成同一种晶体 B.因为石英是晶体,所以由石英制成的玻璃也是晶体 C.普通玻璃是非晶体 D.一块铁虽然是各向同性的,但它是晶体 解析:一种元素可以生成多种晶体,因为其分子可能排成几种空间点阵结构.玻璃为非晶体,而石英为晶体,所有的金属都为多晶体,故C、D正确.答案:CD 5.下列说法正确的是( )

A.新材料特殊的性能不仅包括特殊的物理性能,也包括一些特殊的化学性能B.制作集成电路时,尽管对硅单晶片的完整性有很高的要求,但是可以允许单晶片内原子的规则排列出现微小的缺陷 C.纳米是长度单位,1 nm=10-10 m D.金属薄膜可以配合读写磁头设计的改进,增大磁记录的密度 解析:新材料的特殊性能是指物理性能,A错;制作集成电路的硅单晶片是不允许硅单晶片内原子的规则排列出现微小的缺陷的,B错;1 nm=10-9 m,C错;由于金属薄膜的晶粒尺寸小、晶粒各向异性大,晶粒间的相互交换作用弱,是可以配合读写磁头的改进增大磁记录的密度的,D正确. 答案:D B级提能力 6.(多选)下列新型材料中,可用作半导体材料的有( ) A.高分子合成材料B.新型无机非金属材料 C.复合材料D.光电子材料 解析:高分子合成材料有合成橡胶、塑料和化学纤维等:新型无机非金属材料有工业陶瓷、光导纤维、半导体材料;复合材料分为结构复合材料和功能复合材料;光电子材料有光电子半导体材料、光纤和薄膜材料、液晶显示材料等,故B、D正确. 答案:BD 7.纳米晶体材料在现代科技和国防中具有重要的应用.下列关于晶体的说法正确的是( ) A.晶体内的微观粒子在永不停息地做无规则热运动 B.晶体内的微观粒子间的相互作用很强,使各粒子紧紧地靠在一起 C.晶体的微观粒子在不同方向上排列情况不同 D.晶体的微观粒子在空间排列上没有顺序,无法预测 解析:

《混凝土-微观结构性能和材料》笔记

笔记之前: 1.这本书是译著。原著名:《CONCRETE Microstructure,Properties,and Materials》由库玛·梅塔( Mehta)和保罗 .蒙特罗(Paulo )合著。 2.本笔记所选摘的都是普通教材中可能忽略的地方,不体现混凝土科学的主要框架,只以本书的体色为主:细致,深入,全面。 3.作为思考混凝土某一方面研究的借鉴,目的是拓宽思路。 笔记: 第一篇硬化混凝土的微结构和性能 第一章绪论 第二章混凝土的微结构(提出了混凝土中过渡区的重要性) 第三章强度(见附图1影响混凝土强度各个因素的相互作用) 第四章尺寸稳定性 “需要注意,混凝土构件通常处于被约束的状态,约束有时来自路基的摩擦和端部的其他构件,但更多还是来自钢筋和混凝土内、外部的应变差。” “混凝土在约束状态下,干缩应变诱发的弹性拉应力和粘弹性行为带来的应力松弛之间的交互作用,是大多数结构变形和开裂的核心。” “不是所有变量都以同一种方式控制混凝土的强度和弹性模量(通常,粗骨料的弹性模量越高、用量越大,混凝土的弹性模量就越大。低强或中强 混凝土的强度不受骨料孔隙率正常变化的影响。)” (附图2 影响混凝土弹性模量的不同参数) 第五章耐久性 (附图3 混凝土劣化的物理原因) “在一种冻融环境中耐冻的混凝土在另一种组合条件下却可能被摧毁。” “经显微镜观测证实:当冰在气孔(而不是毛细孔道)中形成时,水泥浆体会收缩” “对一种骨料,临界尺寸(在一定的孔径分布、渗透性、饱和度与结冰速率条件下,大颗粒骨料可能会受冻害,但小颗粒的同种骨料则不会)并非 单一值,因为他还取决于结冰速率、饱和度和骨料的渗透性。” (附图4 化学反应引起混凝土劣化的模型) (附图5 常见环境条件下混凝土损伤的整体模型) “氯化物对硫酸盐膨胀的影响清楚地表明:我们在模拟材料行为时经常犯错误,即为了简单起见只考虑单一因素的影响,而没有充分考虑其他可能 会显著改变这种影响的因素的存在。” 第二篇混凝土原材料、配合比和早龄期性能 第六章水硬性水泥 区分水泥熟料的化学组成(氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、水等)与矿物组成(硅酸三钙、硅酸二钙、氯酸三钙、铁铝酸四钙等); “任何化学反应的主要特征包括物质变化、能量变化和反应速率三个方面” “水化水泥浆体的电子显微研究表明,水泥早期,水化主要以完全溶解机理为主;水化后期,由于溶液中离子的迁移受阻,剩余水泥颗粒的水化则 主要按固相反应机理进行”

(1++)火山岩气藏微观孔隙结构特征参数

第28卷增 刊 辽宁工程技术大学学报(自然科学版) 2009年4月 V ol.28 Suppl Journal of Liaoning Technical University (Natural Science ) Apr. 2009 收稿日期:2008-11-20 作者简介:杨正明 (1969-),男,河北 廊坊人 ,博士,高级工程师,主要从事渗流力学方面研究。 本文编校:杨瑞华 文章编号:1008-0562(2009)增刊Ⅰ-0286-04 火山岩气藏微观孔隙结构特征参数 杨正明1,2,郭和坤1,姜汉桥2,刘 莉1,张玉娟1 (1.中国科学院 渗流流体力学研究所,河北 廊坊 065007; 2.中国石油大学 石油工程学院,北京 102249) 摘 要:针对火山岩气藏已成为中国石油重要的天然气勘探和开发的主要领域之一,利用恒速压汞技术研究了大庆徐深火山岩气藏岩芯的微观孔隙结构及其分布规律。研究表明:不同渗透率的低渗气藏岩心,其孔道半径基本相同,而喉道半径不同,对于所测得的不同渗透率的火山岩气藏岩芯来说,大约60%的喉道半径小于0.8μm 。这与低渗透砂岩油藏岩芯的恒速压汞测试结果不同。平均喉道半径与渗透率有很好的相关关系。提出用平均喉道半径作为低渗气藏储层评价指标参数,来表征气体通过储层的难易程度。该研究成果对低渗气藏的分类评价和合理高效开发提供科学的决策依据 关键词:火山岩气藏;孔隙结构;储层评价;参数;气田开发 中图分类号: 文献标识码:A Characteristic parameters of microcosmic pore configuration in volcanic gas reservoir YANG Zhengming 1,2,GUO Hekun 1,JIANG Hanqiao 2,LIU Li 1,ZHANG Yujuan 1 (1.Institute of Porous Flow & Fluid Mechanics,Chinese Academy of Sciences, Langfang 065007,China ; 2.College of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Beijing 102249,China ) Abstract :The volcanic gas reservoir has become one of the main fields of gas prospecting and development in China. The volcanic gas reservoir exceeds 3,000 billion m3.It is discovered in Songliao Basin, Zhunger Basin and Bohai Bay Basin recently, and is the point of recent prospecting and development. This paper studied the microcosmic pore configuration and distribution of Xushen volcanic gas reservoir by using constant rate mercury penetration technology. The research indicates pore radius is basically the same and throat radius is different for cores of different permeability.Sixty percent of throat radius are lower than 0.8m μ in different permeability samples from volcanic gas reservoir. The result is different from low penetration sandstone reservoir core tested by constant rare mercury penetration technique. There sixsts a very good correlation between the average throat radius and the permeability. On this basis, the average throat radius is used as a volcanic gas reservoir evaluation parameter to characterize difficulty of gas through the reservoir. The study results offer the scientific decision making for classification evaluation and rational and efficient development of volcanic gas reservoir. Key words :volcanic gas reservoir ;reservoir evaluation ;parameter ;pore structure ;development 0 引 言 火山岩气藏已成为中国石油重要的天然气勘探和开发的主要领域之一。目前在松辽、准噶尔、渤海湾等地都有所新发现,火山岩气藏资源量已超过3万亿方,是当前勘探和开发关注的热点之一[1-2]。火山岩气藏储层复杂,存在不同的岩性,有流纹岩、角砾熔岩、熔结凝灰岩、晶屑凝灰岩和火山角砾岩等岩性,储集空间复杂多样,发育气孔、裂缝和溶洞。火山岩储层物性变化也比较大,储层非均质性 强,孔隙度一般为3 %~20 %,渗透率一般为0.01×10-3 μm 2~10×10-3 μm 2,开发难度大。今后将较多地面临火山岩气藏。如何经济有效地开发好火山岩气藏,不但关系到中国天然气工业快速发展急需解决的重大课题,更是中国21世纪能源得以持续发展的战略问题。大量的勘探开发实践表明, 储层的微观孔隙结构直接影响着储层的储集渗流能力, 并最终决定着气藏产能的大小。因此,研究火山岩气藏的微观孔隙结构具有重要的现实意义。 孔隙在结构上可划分为孔道和喉道。油层物理中压汞法是专门用于探测孔隙结构的实验技术[3-6]。

几种材料微观结构分析方法简介

几种材料微观结构分析方法简介 Introduction to several materials microstructure analysis method 黑道梦境间谍 指导教师:XXX 摘要:材料的微观世界丰富多彩,处处蕴含着材料之美.然而如何分析材料的微观结构是一个很重要的问题.本文章将介绍几种分析材料微观结构的方法, 通过微观结构分析仪器来对微观材料结构进行探索 关键词:材料微观结构X射线激光拉曼光谱电子显微分析方法

1 引言 材料科学在21世纪的地位愈发重要,各种各样的材料具有许多优良的物理及化学特性以及一系列新异的力、光、声、热、电、磁及催化特性,被广泛应用于国防、电子、化工、建材、医药、航空、能源、环境及日常生活用品中,具有重大的现实与潜在的高科技应用前景。材料科技是未来高科技的基础, 而微观材料分析方法是材料科学中必不可少的实验手段。因此, 微观材料分析方法对材料科学甚至是整个科技的发展都具有重要的意义和作用. 2 X射线分析 X射线是一种波长很短的电磁波,这是1912年由劳埃M.von Laue指导下的著名的衍射实验所证实的。X射线衍射是利用X射线在晶体中的衍射现象来分析材料的晶体结构、晶格参数、晶体缺陷(位错等)、不同结构相的含量及内应力的方法。这种方法是建立在一定晶体结构模型基础上的间接方法,即根据与晶体样品产生衍射后的X射线信号的特征去分析计算出样品的晶体结构与晶格参数,并且可以达到很高的精度。然而由于它不是显微镜那样可以直接观察,因此也无法把形貌观察与晶体结构分析微观同位地结合起来。由于X射线聚焦的困难,所能分析样品的最小区域(光斑)在毫米数量级,因此对微米及纳米级的微观区域进行单独选择性分析也是无能为力的。 通常获得X射线是利用一种类似热阴极二极管的装置,用一定材料制作的板状阳极(A,称为靶)和阴极(C,灯丝)密封在一个玻璃-金属管壳内,阴极通电加热,在阳极和阴极间加以直流高压U(数千伏至数十千伏),则阴极产生的大量热电子e将在高压电场作用下飞向阳极,在它们与阳极碰撞的瞬间产生X射线,如图1.1所示。 因此,产生X射线的条件是: 1产生自由电子; 2使电子作定向的高速运动; 3在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突然减速或停止。 用仪器检测此X射线的波长,发现其中包含两种类型的波谱,即连续X射线波谱和特征X射线波谱。 其中特征X射线是:当加于X射线管两端的电压增高到与阳极靶材相应的某一特定值UK时,在连续谱的某些特定的波长位置上,会出现一系列强度很高、波长范围很窄的线状光谱,它们的波长对一定材料的阳极靶有严格恒定的数值,此波长可作为阳极靶材料的标志或特征,故称为特征X射线谱。特征谱只取决于阳极靶材元素的原子序数。 3 激光拉曼光谱分析 拉曼散射的过程涉及光的弹性散射和非弹性散射,当一束频率为n。的单色光照射到样品上时,都会发生散射现象,产生散射光,将产生弹性散射 (Rayleighscattering)和非弹性散射(Raman scattering)。散射光的大部分具有与入射光(激发光)相同的频率,即散射光的光子能量与入射光的相同,这就是弹性散射,称为瑞利散射。当散射光的光子能量发生改变与入射光不同时,其频率高于和低于入射光即非弹性散射,称为拉曼散射。频率低于激发光的拉

高分子材料微观结构

高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。高分子化合物是分子量很大的化合物,每个分子可含几千、几万甚至几十万个原子。 在元素周期表中只有ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA中部分非金属、亚金属元素(如N、C、B、O、P、S、Si、Se等)才能形成高分子链。由于高聚物中常见的C、H、O、N等元素均为轻元素,所以高分子材料具有密度小的特点 (1)高分子链的几何形态 1)线型分子链由许多链节组成的长链,通常是卷曲成线团状。这类结构高聚物的特点是弹性、塑性好,硬度低,是热塑性材料的典型结构。 2)支化型分子链在主链上带有支链。这类结构高聚物的性能和加工都接近线型分子链高聚物。 3)体型分子链分子链之间由许多链节相互横向交联。具有这类结构的高聚物硬度高、脆性大、无弹性和塑性,是热固性材料的典型结构。 (2)高分子链的构象及柔顺性 由于单链内旋转所产生的大分子链的空间形象称为大分子链的构象。由于构象变化获得不同卷曲程度的特性。这种能拉伸、回缩的性能称为分子链的柔性,这是聚合物具有弹性的原因。 (3)高聚物的聚集态结构 高分子化合物的聚集态结构是指高聚物内部高分子链之间的几何排列或堆砌结构,也称超分子结构。依分子在空间排列的规整

性可将高聚物分为结晶型、部分结晶型和无定型(非晶态)三类。 在实际生产中大多数聚合物都是部分晶态或完全非晶态。晶态结构在高分子化合物中所占的质量分数或体积分数称为结晶度。结晶度越高,分子间作用力越强,因此高分子化合物的强度、硬度、刚度和熔点越高,耐热性和化学稳定性也越好;而与键运动有关的性能,如弹性、伸长率、冲击韧性则降低。 陶瓷亦称无机非金属材料,是指用天然硅酸盐(粘土、长石、石英等)或人工合成化合物(、氧化物、碳化物、硅化物等)为原料,经粉碎、配置、成型和高温烧制而成的无机非金属材料。陶瓷的基本相结构主要有:晶相、玻璃相、气相等。 晶体相是陶瓷的主要组成相:主要有硅酸盐、氧化物和非氧化物等。它们的结构、数量、形态和分布,决定陶瓷的主要性能和应用。 玻璃相是一种非晶态物质。其作用:①粘连晶体相,填充晶体相间空隙,提高材料致密度;②降低烧成温度,加快烧结;③阻止晶体转变,抑制其长大;④获得透光性等玻璃特性;⑤不能成为陶瓷的主导相:对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热耐火性等不利。 气相是陶瓷内部残留的孔洞;成因复杂,影响因素多。陶瓷根据气孔率分致密陶瓷、无开孔陶瓷和多孔陶瓷。气孔对陶瓷的性能不利(多孔陶瓷除外)。普通陶瓷气孔率5%~10%,特种陶瓷气孔率5%以下,金属陶瓷气孔率低于0.5%。 工程材料的性能 金属材料的物理性能主要有密度、熔点、导热导电性、热膨胀性

储层微观孔隙结构研究

储层微观孔隙结构研究进展 1.储层微观孔隙结构的影响因素和成因分析 储层微观孔隙结构受多因素影响,成因分析是储层孔隙结构研究的最基本的内容,它能帮助研究者从深层次准确把握储层孔隙结构的特征,受到研究者的高度重视。 1.1地质作用对储层微观孔隙结构的影响 储层物性受沉积作用、成岩作用、构造作用的共同控制。沉积作用对碎屑岩结构、分选、磨圆、杂基含量等起到明显的控制作用,不同的沉积环境对碳酸盐岩的结构组分影响很大。从沉积物脱离水环境之后,随着埋藏深度的不断加深,一系列的成岩作用使得储层物性进一步复杂化。一般而言,压实作用、压溶作用、胶结作用对储层物性起破坏性作用;交代作用、重结晶作用、溶蚀作用对储层物性起到建设性作用。而构造作用产生的裂缝等对物性的改造有较为显著地影响,使储层的非均质性更加明显,而这一点在碳酸盐岩储层中尤为突出。 1.2油气田开发对储层微观孔隙结构的影响 储层孔隙结构影响着储层的注采开发,同时,随着注水、压裂等一系列油气田开发增产措施的实施,储层孔隙结构也相应发生了变化。王美娜等研究了注水开发对胜坨油田坨断块沙二段储层性质的影响,发现注水开发一定程度上改善了储层孔隙结构。唐洪明等以辽河高升油田莲花油层为例,研究了蒸汽驱对储层孔隙结构和矿物组成的影响。结果表明,蒸汽驱导致储层孔隙度、孔隙直径增大,喉道半径、渗透率减小,增强了孔喉分布的非均质性。 2.储层微孔隙结构研究方法 2.1成岩作用方法 该方法通过对各种成岩作用在储层孔隙结构演化中的作用进行梳理,从而了解储层孔隙结构对应发生的变化。该方法的优点是对孔隙结构的成因可以有比较深入的认识,缺点是偏向于定性分析,难以有效的定量化表征。刘林玉等对白马南地区长砂岩成岩作用进行了分析,认为压实作用和胶结作用强烈地破坏了砂岩的原生孔隙结构,溶蚀作用和破裂作用则有效地改善了砂岩的孔隙结构。 2.2铸体薄片观察法 该方法是将带色的有机玻璃或环氧树脂注入岩石的储集空间中,待树脂凝固

材料微观结构与性能分析报告

实用标准 完成时间:2016年XX月XX日

摘要 材料分析检测技术,是关于材料成分、结构、微观形貌的检测技术及相关理论基础的研究,在众多领域的研究和生产中被广泛应用。本报告以Mg/Al扩散焊接接头的检测分析为例,分别介绍了扫描电镜(SEM)、X光衍射技术(XRD)、电子探针(EPMA)等材料微结构表征手段和显微硬度、断裂强度测试等材料力学性能测试手段的具体应用。 关键词:材料分析;微观形貌;力学性能 Abstract Material analysis and testing technology are detection technologies and theoretical foundations about material composition, structure, microstructure. They are widely used in many fields of research and production. This report introduce the detection of Mg/Al diffusion bonding joint as an example, and discusses the application progress of X-ray diffraction technology in material analysis, such as SEM, XRD, EPMA which are used for material microstructure analysis and microhardness, breaking strength which are used for mechanical properties testing. Keywords: materials analysis; microstructure; mechanical properties

孔结构分析新方法

孔结构分析方法 氦流法氦流法源自Feldman对水化波特兰水泥多孔体系由于界面层水和物理吸附水的迁移而发生的固相变化的追踪研究。氦气可以渗入那些原先被水占据的空间,而渗透占据体积可由单质气体法则判定。氦气的渗透程度随时间而变化,并且在48小时后基本完成。被移走的水的密度可以通过质量变化以及根据氦气渗入C-S-H凝胶空区量判断得到的体积计算得到。由C-S-H凝胶组成的固体表层的变化、吸附水以及界面层水的变化也可以通过测量固体体积由于迁移水的增量(可通过氦气渗入结构中的相对位移测出)而产生的瞬时变化得到。该技术亦可用于研究水化波特兰水泥在干湿交替作用下的孔隙结构变化。 溶剂取代技术溶剂取代技术被大量学者广泛应用。有些学者利用有机溶剂阻断水泥的水化。也有用其做缓凝剂或者是研究新拌混凝土的流变性能。 有机溶剂(例如苯、丙醇、乙醇、甲醇和异丙醇)在孔结构分析上具有许多优势。例如,有机溶剂的表面张力通常比其他的液体(如水)低很多。已有很多学者利用有机溶剂来取代水泥浆孔中的水作为一种预处理手段以减小在干燥期间引起的孔结构破坏。研究显示,已经取代了孔中水的溶剂在其迁移后减小了体系中的应力,并且至少在一定程度上保持了材料较优的孔隙结构。 另一方面,绝大多数有机溶剂的比重相对水而言小很多。基于其较小的密度,有机溶剂趋向于在相互扩散过程中取代水化水泥浆体中孔溶液。近年来,许多学者利用有机溶剂改性了多种水泥的扩散渗透性能。有机溶剂扩散渗透测试方法也被用于研究材料在干湿交替作用后孔结构的变化。 后面将简述有机溶剂用于孔结构测试的适用性。并且对溶剂取代法用于水泥基材料渗透性能测试将进行讨论。同时也将讨论溶剂取代法在对干缩引起孔研究的应用。溶剂取代法作为一种孔径分布(压汞法测量)的预处理手段,其实际效果也将在后面介绍。 但是,在另外一方面,溶剂取代法依旧还存在很多的问题要研究。比如有机溶剂可能会和水泥基材料发生物理或者化学反应,有些溶剂存在对孔的选择吸附性,并且在用有机溶剂与处理后想要完全将其再除去将很难。因而合适的有机溶剂的选择显得非常重要。 核磁共振法研究表明核磁共振技术对于限制在一定几何空间中的水能够很好地表征

微观孔隙结构类型划分及特点

第二章 微观孔隙结构类型划分及特点 2.1 微观孔隙结构类型的研究方法 随着油田开采技术的发张,从一开始单纯依靠天然能量驱油逐渐发展到用注水注气疯方法开采石油,于是开始出现了多相渗流,贝克莱—勒弗莱脱关于水驱油非活塞式驱替理论的提出,奠定了多相渗流的基础,拟压力方法的引入使油气两相渗流得到了有效的解决。 油气储集层是油气储集的场所和油气云翳的通道。它有着极其复杂的内部空间结构和不规则的外部集合形状,它是渗流的前提条件,所以必须对其进行了解。按其成因可分为:原生孔隙、次生孔隙、混合空隙。 (1)原生孔隙 指原始沉积物固有的空隙,如(陆源碎屑)粒间孔、(陆源碎屑)粒内孔等。 原生粒间孔经机械压实作用改造后变小,习惯上称之为原生缩小粒间孔,此类孔隙在本区不甚发育(图2-5, 图2-6) 。 图2-5少量原生缩小粒间孔;单偏光10×10 Fig. 2-5 Fine-grained arkose lithic sandstone 图2-6少量原生粒间孔;单偏光:10×10 Fig. 2-6 Fine-grained arkose lithic sandstone (2)次生孔隙 经次生作用(如淋滤、溶解、交代、重结晶等成岩作用)所形成的空隙称为次生孔隙。构成本区砂岩主要储集空间的次生孔隙由溶解成岩作用形成。主要包括粒内溶孔、铸模孔隙和胶结物内溶孔。

图2-7长石粒内溶孔;单偏光10×10 Fig. 2-7 Arcosic intergranular dissolved pore, plainlight 10×10 图2-8岩屑粒内溶孔;单偏光10×10 Fig. 2-8 Lithic intergranular dissolved pore, plainlight 10×10 粒内溶孔见于易溶的陆源长石颗粒、岩屑和内源介形虫骨壳。其中长石粒内溶孔常依长石颗粒的解理缝、双晶缝、裂隙外延伸展(图2-7)。陆源岩屑遭受部分溶蚀后形成岩屑粒内溶孔,粒内见有难溶组分(图2-8)。本区还可见介形虫化石,体腔内先期充填的碳酸盐胶结物后来发生溶解,形成溶蚀孔隙。特征是介形虫壳体基本完整,体内见有残余的碳酸盐矿物(图2-9)。 图2-9 介形虫体腔内溶孔;单偏光10×10 Fig. 2-9 Within mussel-shrimp dissolved porem plainlight 10×10 图2-10长石铸模孔隙., 单偏光10×20 Fig. 2-10 Arcosic matrix pore, plainlight 10×20 溶解作用强烈可使陆源碎屑、内源颗粒(如生物介壳、鲕粒等)被全部溶解掉,若该颗粒外形轮廓、解理缝、岩石结构等自身特征尚可辨识时,称此种空隙为铸模孔隙。本区的铸模孔隙有长石铸模孔隙和岩屑铸模孔隙,前者发育(图2-10)。

储层岩石微观孔隙结构的实验和理论研究

储层岩石微观孔隙结构的实验和理论研究 张雁 (大庆石油学院地球科学学院黑龙江大庆163318) 【摘要】储层岩石的微观孔隙结构直接影响着储层的储集渗流能力,并最终决定油气藏产能分布的差异。因此,对其详细地研究,探寻各种储层岩石的微观孔隙结构的特点及其分布规律,从而为油气藏的勘探、开发及准确确定注水开发油田不同开发阶段剩余油分布提供科学的依据,具有重要的研究意义。本文介绍了实验上和理论上研究储层岩石微观孔隙结构的方法及进展,并且对其研究的发展趋势和用纳米科技关键仪器-扫描探针显微镜表征储层岩石微观孔隙结构进行了展望。 【关键词】储层岩石;微观孔隙结构;扫描探针显微术 大量的勘探开发实践表明,储层岩石的微观孔隙结构直接影响着储层的储集渗流能力,并最终决定着油气藏产能的差异分布。不同类型的储层具有不同的微观孔隙结构特征,储层岩石孔隙结构参数、含油气性是储层评价的重要指标,如何客观地确定这些参数,是很多石油学家一直努力解决的问题。储层岩石的微观孔隙结构不仅对油气储量,而且对油气井的产能和最终采收率都有影响。详细研究储层的微观孔隙结构特征,有利于对储层进行合理的分类评价,有助于查明储层的分布规律,从而为油气藏的勘探开发提供科学的理论依据。在油气田开发后期,储层的渗流能力的强弱直接受微观孔隙结构特征及其分布规律的影响,因此,确定储层内部微观孔隙结构的特征及分布对了解剩余油形成机理,查明剩余油分布规律具有极为重要的意义。 1.岩石孔隙结构特征的描述方法 孔隙结构是岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系的总和。孔隙反映了岩石对流体的储集能力,而喉道的形状、大小、孔喉比则控制了孔隙对流体的储集和渗透能力。由于不同沉积相的水动力条件不同,导致砂体的粒度、分选、组成以及发育程度的差异性,加之后期成岩作用对沉积物原始孔隙改造强烈,因此,微观孔隙结构具有复杂多样性。尤其对于孔渗性差、非均质性强的储层而言,详细研究微观孔隙结构特征一方面有利于经济有效地开发低渗透油气资源,另一方面在开发后期的油气挖潜工作中,有助于查明剩余油分布规律,设计提高采收率方案。因此该项研究对石油工业乃至整个国民经济的发展均具有重要意义。这项工作中,由于储层岩石孔隙极其微小和结构的变化,很大一部分流体在渗流过程中被毛管力和粘滞力所束缚不能参与流动,因此客观评价低渗透油田和驱后油田储层的微观孔隙结构特征,研究微观孔隙结构对油气分布的影响具有极为现实的意义。目前评价工作主要集中在利用勘探开发资料的实验和理论模拟两个方面。 1.1储层微观孔隙结构实验分析常规岩石孔隙结构特征的描述方法主要包括:测井资料现场评价法和室内实验方法。室内实验方法是目前最主要,也是应用最广泛的描述和评价岩石孔隙结构特征的方法,主要包括:毛管压力曲线法(半渗透隔板法、压汞法和离心机法等)、铸体薄片法、扫描电镜法、X-CT扫描法及核磁共振法等。 传统的压汞资料分析表明,中孔细喉结构主要发育在水下分支河道及滩坝砂体中;低孔细喉结构主要发育在前缘席状砂及扇三角洲前缘滑塌浊积砂体中[1]。而通过对压汞曲线进行重新变换,以汞饱和度除以压力为纵坐标,汞饱和度为横坐标,绘制成图,会发现峰点,所对应的孔喉半径称为峰点孔喉半径,该值对油气圈闭具有重要意义[2]。而先进的核磁共振实验结果表明,微裂缝发育程度、粘土充填孔隙程度及原生孔隙发育程度等微观孔隙结构特征是低渗透油田可动流体的主要影响因素[3]。而在某些地区,次生孔隙发育带也是天然气高产富集带[4]。同时利用这项技术,可以实时观察渗透和高渗透沉积岩的渗流情况[5]。而这种微观的流体在油气混合地带的运动是极其不能忽视的,否则会得出错误的储层评价结论[6]。经过长期注水开发的储集层的孔隙结构将发生改变,注水冲刷使微观喉道特征变好,退汞效率增高,因此随着冲刷的不断进行,会使大孔隙越来越大,对小孔隙影响则不明显。喉道分选性对驱油效率影响机理较为复杂。总体上储层驱油效率随储集物性的变好而增加[9]。但是驱油效率并不总是和渗透率呈正相关关系,它还受储层孔喉分布和孔喉结构非均质性的影响[10]。扫描电镜可用于研究孔隙和喉道的立体形态及配置关系[11],可以证实储层低孔、低渗并不是造成注水开发效果差的主要原因,而较强的微观孔隙结构非均质性,是造成注入水波及效率不高、水驱油效率较低的主要原因[12]。 1.2储层微观孔隙结构理论解释-分形特征储层岩石的孔隙空间具有良好的分形特征,孔隙结构的分形维数可以定量描述孔隙结构的复杂程度和非均质性。应用分形几何的原理,对低渗透储层岩石的孔隙结构进行研究,可以建立毛管压力和孔隙大小概率密度分布的分形几何模型。并根据毛管压力曲线资料计算孔隙结构的分形维数和孔径大小概率密度分布。计算结果表明,用该方法研究孔隙结构不仅简单易行,而且精度很高[13]。另外,利用分形理论可以模拟各种岩石毛管压力曲线,从而解释岩石之间物性的不同[14]。用岩样孔喉分布的分形维数能更合理地描述多孔介质微观孔喉分布的非均质性[15]。Krohn提出小尺度的孔隙体积具有分形特征,并受孔隙间矿物和胶结物生长控制,研究微观孔隙分形特征可用来表征成岩过程中岩石表面蚀变和改性的程度[16]。同时结合扫描电镜和小角中子散射(Small-AngleNeutron Scattering,SANS)可以确定岩石微观孔隙在10A。~50μm范围内是分形的[17]。并且这种分形的维度随着岩石的种类不同而发生从2.8~2.3的变化[18]。对于砂岩来讲,分形的维度应介于2与3之间。当其接近于2时,砂岩储集性能极好;而接近于3时,砂岩储集性能极差[19]。大量的研究表明,利用分形理论进行储层岩石微观孔隙结构的表征,与目前不同开发阶段实际效果基本吻合,因此这种方法可以作为评价储层油气藏孔隙结构及储集性的一个主要手段。 2.储层岩石微观孔隙结构研究发展趋势 虽然储层岩石微观孔隙结构的研究取得了很大进展,但是还有很多亟待解决的问题,主要集中在以下几个方面: (1)微米或亚微米孔隙结构的表征以往的研究主要集中在几微米以上的孔隙或孔喉的表征,而客观评价储层产能规律,需要进行这方面的研究,尤其是孔隙-岩石界面的形态分布,包括曲率,粗糙度等的评价,因为这是影响储层渗流特征的本质属性。 (2)利用微观孔隙结构分布特性解释储层反常现象例如水驱油效率与渗透率之间不存在密切关系,甚至出现驱油效率与渗透率呈反比关系的现象。到目前为止,这些由实验发现的反常现象还没有得到合理的解释。 (3)储层岩石分形维度的研究岩石孔隙的分维值是岩石孔隙结构的一个重要的独立参数,它与岩石的渗透率有复杂的关系,需要进一步深入研究。 (4)三维孔隙结构成像三维孔隙结构在微米或亚微米分辨尺度上快速成像技术的研究。目前用同步辐射、X-CT和激光共聚焦等三维成像技术只能达到几微米分辨,不能满足微观孔隙结构评价的要求,因此,需要开发新的实验手段和方法。 这些问题的解决,用目前现有的仪器和方法都有一定都困难,因此需要先进的仪器、实验方法和理论去实现。 3.扫描探针显微术表征储层岩石微观孔隙结构的展望 目前,国内外采用的常规描述岩石孔隙结构特征的测井资料现场评价方法及实验方法各有优缺点。比如测井资料现场评价方法虽然具有纵向上的连续性,但由于受到仪器、环境、流体等多种因素的影响,同时测井资料数据繁多,解释起来人为因素较大,描述储层宏观特征尚可,但用于微观孔隙结构研究其数据精度和解释精度都无法保证。一例[21])研究储层岩石微观孔隙结构。寻找一种能够弥补上述方法缺点的表征手段成为必然要求。 扫描探针显微术(ScanningProbeMicroscopy,SPM)是上世纪八十年代中期发展起来的区别于以往显微手段(包括扫描电子显微镜)的 42

微观孔隙结构特征研究-editing1

摘要:微观孔隙结构是控制特低渗、超低渗砂岩储层驱油效率、最终开发效果的关键因素之一。利用铸体薄片、扫描电镜、铸体图像分析、高压压等多种技术手段,对鄂尔多斯盆地吴旗地区延长组长6储层的孔隙结构进行深入分析和研究,结果表明:1) 2)。。。。,; 对其储层分为。。类,及亚类;探讨了其控制因素主要是, 通过物性分析、扫描电镜、铸体薄片、高压压汞等资料分析,对鄂尔多斯盆地陕北地区吴旗地区延长组长6油层组特低渗、超低渗砂岩储层样品的微观孔隙结构进行了详细研究。研究表明,特低渗、超低渗砂岩储层岩石孔隙和喉道类型多样,孔隙结构非均质性强,分选较差是储层渗透性差的主要原因。毛管压力曲线特征表明,曲线平坦段不明显,上升幅度比较小,歪度中等偏细;进汞量递增的幅度及峰值总是滞后于渗透率贡献值递增的幅度和峰值,说明细小孔道对储层储集能力的贡献较大,但决定和改善储层渗透性的是较大孔喉,反映了特低渗与超低渗透砂岩储层具有有效喉道半径分布范围窄,孔隙结构差,储层致密的特征。因此,研究微观孔隙结构的差异是深入剖析孔喉特征参数的差异以及储层物性参数的差异的重要依据。 关键词:鄂尔多斯盆地;特低渗、超低渗砂岩储层;微观孔隙结构;毛管压力 除沉积作用外,成岩作用显著控制了储层质量。 特低渗储层在石油勘探中的地位、微观孔隙结构的定义及控制储层发育机理、研究方法的综述利用。。。资料, 1983在年陕甘宁盆地发现的安塞油田为典型的低渗低产油田,其储层为三叠系延长组,埋藏深度1000~1300 m,是以内陆淡水湖泊三角洲为主的沉积体系。在三叠系延长组内四个油组(长2、长3、长4+5、长6)均发现油层,储量绝大部分集中在长6、长4+5油层组内。安塞油田区域构造背景为一平缓的西倾单斜,倾角仅0.5°左右。 储层孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通状态,是影响储集岩渗透能力的主要因素。由于实际多孔介质孔隙结构的复杂性,通常采用不同的方法从不同角度加以测定和描述,如孔隙铸体、测毛细管压力分布,薄片分析、显微图象分析仪、扫描电镜等是储层微观物理研究的核心内容。在我国,对于中、高渗透砂岩储层的微观孔隙结构特征研究已取得了大量的研究成果(添加具体内容,参考文献),但对于特低渗、超低渗砂岩储层的孔隙结构特征研究尚不多见[2~6],(且存在哪些问题) 。 为深入研究此类储层的孔隙结构特征,采用铸体技术、扫描电镜技术、高压压汞技术对取自鄂尔多斯盆地AS油田延长组长6油层组特低渗、超低渗砂岩储层样品进行测试分析,从而解剖此类储层的孔隙结构特征,为特低渗、超低渗储层制定合理的油田探勘开发方案,提高油气采收率具有重要意义。 1、地质背景 (位置/区域构造/地形单元构成/沉积类型/平均埋深/生产现状/存在问题) 研究区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡,区域构造背景为平缓的西倾单斜,主要含油层系为三叠系

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