油气层保护第二章PPT课件
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保护油气层钻井完井液技术2010-0902
1.2.2 油气层敏感性评价
指通过岩心流动实验对油气层的速敏、水敏、 盐敏、碱敏和酸敏性强弱及其所引起的油气层损 害程度进行评价，通常简称为五敏实验。
A.速敏评价实验
B.水敏评价实验 C.盐敏评价实验 D.碱敏评价实验 E.酸敏评价实验
Ａ 速敏评价实验
在钻井、完井、试油、注水、开采和实施增产措施等作业或 生产过程中，流体的流动引起油气层中的微粒发生运移，致
用不当，经常会影响测井资料与试油结果对储层物性参数
的正确解释； 在钻井完井作业中应用保护油气层配套技术，可以使油气 井产量得到明显提高，同时可以大大减少试油、酸化、压 裂和修井等井下作业的工作量，降低生产成本；
保护油气层有利于油气井产量和油气田开发经济效益 的提高；
有利于油气井的增产和稳产，在油气开采的漫长时期，
–油藏类型、储层特点 –钻井液完井液类型及参数 –屏蔽暂堵剂规格要求及加量 –油气层保护施工技术措施
1.2油气层损害的评价方法
岩心分析 油气层敏感性评价 工作液对油气层的损害评价 油气层损害的矿场评价技术简介
1.2.1 岩心分析
岩心分析——认识油气层地质特征的必要手段，保护油气
层技术中不可缺少的基础工作。油气层的敏感性评价、损害
现象均称为对油气层的损害。
表现形式：油气层渗透率的降低，包括油藏岩石绝
对渗透率和油气相对渗透率的降低 。渗透率降低越多， 油气层损害越严重。
保护油气层：主要是指尽可能防止近井壁带的油气
层受到不应有的损害。
1.1.2保护油气层的重要性
在油气勘探过程中，保护油气层工作的好坏直接关系到能 否及时发现油气层和对储量的正确估算； 在探井的钻井完井过程中，如果钻井液完井液的设计和使
石油地质学 第二章 储集层及盖层之一
0.01 0 5 10 15 20 25
1000
渗透率（10-3 μm2 ）
孔隙度（%）
100 10 1 0.1
陕北斜坡某油田长6油层组孔—渗关系
0.01 0.001 0 5 10 15 20 25 30
孔隙度（%）
陕北斜坡某油田延9油层组孔—渗关系
四、孔隙度与渗透率的关系
一般地，孔隙度相同时，孔、喉小的比孔喉大的渗透率 低，孔喉形态简单的比复杂的渗透率高。 从孔隙和喉道的不 同配置关系，可使储层呈现不同的性质，主要有： ①孔隙较大，喉道较粗，一般表现为孔隙度大，渗透率高； ②孔隙较大，喉道较细，一般表现为孔隙度中等，渗透率低； ③孔隙较小，喉道较粗，一般表现为孔隙度低～中等，渗透 率中等一偏低；
主要与岩石本身有关。
2、绝对渗透率（absolute permeability）：K
从理论上讲，岩石的绝对渗透率只反映岩石本身的 特性，而与测定所用流体性质及测定条件无关。一般来 说，孔隙直径小的岩石比孔隙直径大的岩石渗透率低， 孔隙形状复杂的岩石比形状简单的岩石渗透率低。这是 因为孔隙直径越小，形状越复杂，单位面积孔隙空间的 表面积越大，则对流体的吸附力、毛细管阻力和流动摩 擦力也越大。
第二章 储集层和盖层
刚才我们讲到油储存在储层中，由于油气的密度较小， 会受到浮力的作用，有向上流动的趋势，这时候如果没有 岩层阻止其向上流动，我们可以想象一下会发生什么情况？ 会一直逸散到地表，所以，要想让油能储集在储集层中， 必要要有能够阻止其向上逸散的岩层，这就是接下来要介 绍的盖层所行使的职能。 所谓的盖层就是位于储集层的上方、能够阻止油气向 上逸散的细粒、致密岩层叫做盖岩，也习惯地叫做（封） 盖层。通常会见到那些岩石能作为盖层呢？一般一些致密 的粉砂质泥岩、泥岩、盐岩、膏岩等常常作为盖层。
1000
渗透率（10-3 μm2 ）
孔隙度（%）
100 10 1 0.1
陕北斜坡某油田长6油层组孔—渗关系
0.01 0.001 0 5 10 15 20 25 30
孔隙度（%）
陕北斜坡某油田延9油层组孔—渗关系
四、孔隙度与渗透率的关系
一般地，孔隙度相同时，孔、喉小的比孔喉大的渗透率 低，孔喉形态简单的比复杂的渗透率高。 从孔隙和喉道的不 同配置关系，可使储层呈现不同的性质，主要有： ①孔隙较大，喉道较粗，一般表现为孔隙度大，渗透率高； ②孔隙较大，喉道较细，一般表现为孔隙度中等，渗透率低； ③孔隙较小，喉道较粗，一般表现为孔隙度低～中等，渗透 率中等一偏低；
主要与岩石本身有关。
2、绝对渗透率（absolute permeability）：K
从理论上讲，岩石的绝对渗透率只反映岩石本身的 特性，而与测定所用流体性质及测定条件无关。一般来 说，孔隙直径小的岩石比孔隙直径大的岩石渗透率低， 孔隙形状复杂的岩石比形状简单的岩石渗透率低。这是 因为孔隙直径越小，形状越复杂，单位面积孔隙空间的 表面积越大，则对流体的吸附力、毛细管阻力和流动摩 擦力也越大。
第二章 储集层和盖层
刚才我们讲到油储存在储层中，由于油气的密度较小， 会受到浮力的作用，有向上流动的趋势，这时候如果没有 岩层阻止其向上流动，我们可以想象一下会发生什么情况？ 会一直逸散到地表，所以，要想让油能储集在储集层中， 必要要有能够阻止其向上逸散的岩层，这就是接下来要介 绍的盖层所行使的职能。 所谓的盖层就是位于储集层的上方、能够阻止油气向 上逸散的细粒、致密岩层叫做盖岩，也习惯地叫做（封） 盖层。通常会见到那些岩石能作为盖层呢？一般一些致密 的粉砂质泥岩、泥岩、盐岩、膏岩等常常作为盖层。
第2章 岩心分析
第二章岩心分析回顾：◆油气层损害的定义◆研究油气层保护技术的方法◆发展历程等。
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概述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保护油气层技术的研究与实践表明，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。
2、岩心分析的意义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、水的组成，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、地层流体对环境变化的敏感性及可能的损害趋势和后果其中，岩石物理性质、岩石结构与矿物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层地质研究中的核心作用。
下图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和敏感性，并有针对性地提出施工建议值得注意的是，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整个油气层中某一块具有代表性的实验岩样，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岩心分析的六个方面：4、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。
《油气水层的综合判断》课件
（3）油、气、水层分析模式 最简单的模式是油-气-水重力分异模式。
第二章 油气层识别与评价
（4）油层-低产油层-干层与油层-油水同层-水层变化分析模式 油层→低产油层→干层变化分析模式:随着渗透性变差，产 层含油饱和度呈规律性减小。
油层→油水同层→水层变化分析模式:含油饱和度的降低主要不 受渗透率变化控制，而是自 由水增加的结果。
③水层：Sw Sor Swm Swi Sor 1 Sor S0 Som 0
表明储层孔隙空间不含油或只含残余油，主要被 水所饱和。
第二章 油气层识别与评价
（2）分析方法 “可动水分析法”具有形象直观的特点，便于做出完整的
解释。通常，采用交会法和重叠法进行分析。
3.地层不同性质产液的定量描述 利用测井信息直接计算产层的油气、水相对渗透率与
第二章 油气层识别与评价
油藏形成过程中，油、气、水对岩石润湿性的差异以及 发生在孔隙内的毛细现象，决定了油、气、水在孔隙空间内 独特的分布方式与流动特点。油气由生油层向储层运移的过 程就发生了油、气驱水的过程。但是，油气最终不可能把产 层孔隙内的水完全排出，总有一部分原生水由于毛细管阻力 而滞留在油气层的微小毛细管内，或者被亲水岩石颗粒表面 所吸附。因此，这部分水的相对渗透率极小，不能流动，称 为“不动水”。此时，水主要占据在微小毛细管孔隙中或被岩 石颗粒表面所吸附，不易流动；油气则主要分布于较大的孔 道或孔隙内，形成只有油气流动而水不能流动的状态。
L
Qg KgA • p
g L
式中：Q0、Qr、Qw——储集层油气水的分流量；
K0、Kg、Kw——油气水的有效渗透率：
μo、μg、μw——油气水的粘度； A——渗流截面； p ——压力梯度。
L
第二章 油气层识别与评价
第二章 油气层识别与评价
（4）油层-低产油层-干层与油层-油水同层-水层变化分析模式 油层→低产油层→干层变化分析模式:随着渗透性变差，产 层含油饱和度呈规律性减小。
油层→油水同层→水层变化分析模式:含油饱和度的降低主要不 受渗透率变化控制，而是自 由水增加的结果。
③水层：Sw Sor Swm Swi Sor 1 Sor S0 Som 0
表明储层孔隙空间不含油或只含残余油，主要被 水所饱和。
第二章 油气层识别与评价
（2）分析方法 “可动水分析法”具有形象直观的特点，便于做出完整的
解释。通常，采用交会法和重叠法进行分析。
3.地层不同性质产液的定量描述 利用测井信息直接计算产层的油气、水相对渗透率与
第二章 油气层识别与评价
油藏形成过程中，油、气、水对岩石润湿性的差异以及 发生在孔隙内的毛细现象，决定了油、气、水在孔隙空间内 独特的分布方式与流动特点。油气由生油层向储层运移的过 程就发生了油、气驱水的过程。但是，油气最终不可能把产 层孔隙内的水完全排出，总有一部分原生水由于毛细管阻力 而滞留在油气层的微小毛细管内，或者被亲水岩石颗粒表面 所吸附。因此，这部分水的相对渗透率极小，不能流动，称 为“不动水”。此时，水主要占据在微小毛细管孔隙中或被岩 石颗粒表面所吸附，不易流动；油气则主要分布于较大的孔 道或孔隙内，形成只有油气流动而水不能流动的状态。
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式中：Q0、Qr、Qw——储集层油气水的分流量；
K0、Kg、Kw——油气水的有效渗透率：
μo、μg、μw——油气水的粘度； A——渗流截面； p ——压力梯度。
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第二章 油气层识别与评价
第二章钻井液与油气层保护技术
第二章钻井液与油气层保护技术第一节钻井液性能对钻井的影响一、钻井液的稳定性钻井液是一种分散体系，即粘土分散在水中。
钻井液中的粘土颗粒多数在悬浮体范围(O．1～O．2um)内，少数在溶胶范围(O．1um～1nm)内，所以钻井液是溶胶与悬浮体的混合物。
钻井液中胶体颗粒含量的大小，对钻井液的稳定性影响很大。
胶体含量的大小主要取决于粘土在钻井液中的分散状态—分散、絮凝和聚结。
粘土的造浆率高，颗粒分散得细，钻井液相对来讲就稳定；若粘土造浆率低，颗粒分散得粗，钻井液相对来讲就不稳定，易呈絮凝或聚结状态。
因此，钻井液稳定的首要条件是钻井液中粘土颗粒要细，即从粘土在水中的稳定角度来看，分散得越细越好(胶体含量越高越好)。
这种稳定性称为沉降稳定性。
然而，即使很细的颗粒，因它具有极大的表面积和很高的表面能，根据表面能自发减小的原理，其发展趋势必然是小颗粒自行聚结变大，最后下沉。
由于某种原因分散相颗粒具有对抗小颗粒自行粘结变大所具有的性质称为聚结稳定性。
沉降稳定性和聚结稳定性是互相联系的。
只有保持聚结稳定性，使小颗粒不聚结为大颗粒，钻井液才能有沉降稳定性，才不至于因聚结而下沉。
所以，聚结稳定性是矛盾的主要方面。
二、钻井液几个重要的流变参数(1)动切应力(屈服值)。
动切应力(rn)反映钻井液在层流流态时，粘土颗粒之间及高聚物分子之间的相互作用力(形成空间网架结构之力)。
影响动切应力的因素有钻井液的固相含量、固体分散度、粘土的水化程度、粘土吸附处理剂的情况及聚合物的使用等。
(2)表观粘度。
又称有效粘度或视粘度。
它的定义是在某一速度梯度下，用流速梯度去除相应的切应力所得的商。
表观粘度不仅与流体本身性质有关，还受测定仪器的几何形状和尺寸、速度梯度的变化及测量方法的影响。
(3)塑性粘度。
塑性粘度是指钻井液在层流时，钻井液中的固体颗粒与固体颗粒之间，固体颗粒与液体分子之间，液体分子与液体分子之间三种内摩擦力的总和。
(4)触变性。
石油天然气盖层
盖层的相对不渗透性：膏 盐、泥岩、致密碳酸盐岩
二、盖层的微观封闭（Sealing )机理
1．物性封闭
毛细管力(capillary pressure)：
PC
2
cos
r
由于储盖层之间的毛（capillary sealing）。
盖层的毛细管力：
PCC
2 cos
第二章 储集层和盖层
第五节 盖层
一、盖层的类型 盖层：覆盖在储集层之上，能够 阻止油气向上运动的细粒、致密的 岩层
1．按岩性划分 ①膏盐类盖层：石膏、硬石膏、岩盐
②泥质岩类盖层：泥岩、页岩；
③碳酸盐岩类盖层：泥灰岩、泥质灰岩、 纯的致密石灰岩
一、盖层的类型
2．按分布范围划分 ①区域性盖层：指遍布在盆地或拗陷大部分地区， 厚度大、面积广且分布稳定的盖层。 对盆地内的油气起保护作用,使之不散失
一、盖层的类型
②局部性盖层：指分布在盆地的某一部分， 或某些局部构造范围的盖层, 对油气藏中的油气起保护作用
3．按与油气藏位置的关系划分
①直接盖层：紧邻油气层之上的封闭性岩层
②上覆盖层：位于直接盖层之上的所有盖层
一、盖层的类型
渤海湾盆地盖层分布,区域盖层和局部盖层的相对性
二、盖层的微观封闭（Sealing )机理
大厚度的盖层对封闭油气是有利的: ①减小孔隙连通机会，增强封闭性能 ②不易被小断层错断而形成连通的裂缝 ③易于形成超压
三、盖层的宏观封闭性
3．盖层的连续性
盖层的分布范围:面积 盖层被断裂的破坏程度 盖层被剥蚀的情况
C1 C2
C1<C2
C1 C2
C1>C2
三、盖层的宏观封闭性
1．盖层的岩性 盖层的主要岩性： 泥岩、岩盐、石膏、硬石膏 页岩、泥岩：65% 岩盐、石膏：33% 碳酸盐岩 ： 2% 不同岩性的盖层具有不同的韧性： 岩盐→硬石膏→石膏→富含有机质的泥岩 →泥岩→粉砂质页岩
二、盖层的微观封闭（Sealing )机理
1．物性封闭
毛细管力(capillary pressure)：
PC
2
cos
r
由于储盖层之间的毛（capillary sealing）。
盖层的毛细管力：
PCC
2 cos
第二章 储集层和盖层
第五节 盖层
一、盖层的类型 盖层：覆盖在储集层之上，能够 阻止油气向上运动的细粒、致密的 岩层
1．按岩性划分 ①膏盐类盖层：石膏、硬石膏、岩盐
②泥质岩类盖层：泥岩、页岩；
③碳酸盐岩类盖层：泥灰岩、泥质灰岩、 纯的致密石灰岩
一、盖层的类型
2．按分布范围划分 ①区域性盖层：指遍布在盆地或拗陷大部分地区， 厚度大、面积广且分布稳定的盖层。 对盆地内的油气起保护作用,使之不散失
一、盖层的类型
②局部性盖层：指分布在盆地的某一部分， 或某些局部构造范围的盖层, 对油气藏中的油气起保护作用
3．按与油气藏位置的关系划分
①直接盖层：紧邻油气层之上的封闭性岩层
②上覆盖层：位于直接盖层之上的所有盖层
一、盖层的类型
渤海湾盆地盖层分布,区域盖层和局部盖层的相对性
二、盖层的微观封闭（Sealing )机理
大厚度的盖层对封闭油气是有利的: ①减小孔隙连通机会，增强封闭性能 ②不易被小断层错断而形成连通的裂缝 ③易于形成超压
三、盖层的宏观封闭性
3．盖层的连续性
盖层的分布范围:面积 盖层被断裂的破坏程度 盖层被剥蚀的情况
C1 C2
C1<C2
C1 C2
C1>C2
三、盖层的宏观封闭性
1．盖层的岩性 盖层的主要岩性： 泥岩、岩盐、石膏、硬石膏 页岩、泥岩：65% 岩盐、石膏：33% 碳酸盐岩 ： 2% 不同岩性的盖层具有不同的韧性： 岩盐→硬石膏→石膏→富含有机质的泥岩 →泥岩→粉砂质页岩
《油气藏评价》PPT课件
有六种基本驱动能量——驱动方式：
1、岩石及流体弹性驱 1、驱替效率最低
2、溶解气驱
2、采收率5％～25％；
3、气压驱动
3、采收率20～40％；
4、水驱动
4、采收率35％～75％；
5、重力驱动
5、采收率80％；
6、复合驱动
6、比溶解气高，比水驱低。
第二节 油气藏驱动类型及其开采特征
一、封闭弹性驱动
形成条件： （1）油藏无边底水或边水不活跃； （2）Pi>Pb。
井底流动压力（Pwf）： 油井正常生产时测得的井底压力。
第一节 油藏温压系统
一、油藏的压力系统
2、原始油层压力的确定
（1）井口压力推算法
Pi=a+GDD
式中:
Pi ——原始地层压力，MPa； a ——关闭后的井口静压，MPa； GD——井筒内静止液体压力梯度，MPa /m； D ——埋深，m。
井筒内的液体静止梯度，由下式表示：
油层折算压力（Pc）：为了消除构造因素的影响，把已测出的 油层各点的实测压力值，按静液柱关系
折算到同一基准面上的压力。
一、油藏的压力系统
第一节 油藏温压系统
目前油层压力（P）： 在开发后某一时间测量的油层压力。
一般用油层静止压力（Pws）和井底流动压力（Pwf）来表示。
油层静止压力（Pws）：油井生产一段时间后关闭，待压力恢复 到稳定状态后，测得的井底压力值。
p0: 余压
pi=p0 + GpD
•判断流体类型
1.0g/cm3 水
GP 0.5~1g/cm3 油
g
<0.5g/cm3 气
•确定流体界面
p
po p0o Gpo D
钻井过程中的保护油气层技术
保护油气层技术的主要特点
1、涉及多学科、多专业和多部门的系统工程 由于油气层损害的普遍性和相互联系性，使
钻开油层、测试、完井、试油、增产、投产等每 一个生产作业过程均可能使油气层受到损害，而 且，前一过程的油气层损害会影响后一过程的生 产作业效果，后一过程没有搞好保护油气层工作， 就有可能使前面各项作业中获得的保护油气层成 效部分或全部丧失。所以，保护油气层技术是一 项系统工程。
盐水液
KCl NaCl KBr HCOONa HCOOK HKOOCS CaCl2 NaBr NaCl/ NaBr CaCl2/CaBr2 CaBr2 ZnBr2/ CaBr2 CaCl2/CaBr2/ZnBr2
浓度/重量百分比 密度g/cm3 (21℃)
26
1.07
26
1.17
39
1.20
45
1.34
完善推广
（三）试油保护油气层技术的思路与原则
试油保护油气层应遵循的原则
1、解除钻井损害，减少试油损害原则 2、针对性原则 3、配伍性原则 4、效果与效益结合原则
钻井过程中防止油气层损害是保护油气层系统工程的 第一个工程环节。其目的是交给试油或采油部门一口无损 害或低损害、固井质量优良的油气井。
油气层损害具有累加性。 钻井中对油气层的损害不仅 影响油气层的发现和油气井的初期产量 , 还会对今后各项 作业损害油层的程度以及作业效果带来影响。因此搞好钻 井过程中的保护油气层工作 , 对提高勘探、开发经济效益 至关重要, 必须把好这一关。
(1) 压差
1）压差的增大→钻井液的滤失量增加 →钻井液进 入油气层的深度和损害油气层的严重程度增大。
2）当钻井液有效液柱压力超过地层破裂压力, 钻井 液就有可能漏失至油气层深部, 加剧对油气层的损 害。
1、涉及多学科、多专业和多部门的系统工程 由于油气层损害的普遍性和相互联系性，使
钻开油层、测试、完井、试油、增产、投产等每 一个生产作业过程均可能使油气层受到损害，而 且，前一过程的油气层损害会影响后一过程的生 产作业效果，后一过程没有搞好保护油气层工作， 就有可能使前面各项作业中获得的保护油气层成 效部分或全部丧失。所以，保护油气层技术是一 项系统工程。
盐水液
KCl NaCl KBr HCOONa HCOOK HKOOCS CaCl2 NaBr NaCl/ NaBr CaCl2/CaBr2 CaBr2 ZnBr2/ CaBr2 CaCl2/CaBr2/ZnBr2
浓度/重量百分比 密度g/cm3 (21℃)
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1.20
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完善推广
（三）试油保护油气层技术的思路与原则
试油保护油气层应遵循的原则
1、解除钻井损害，减少试油损害原则 2、针对性原则 3、配伍性原则 4、效果与效益结合原则
钻井过程中防止油气层损害是保护油气层系统工程的 第一个工程环节。其目的是交给试油或采油部门一口无损 害或低损害、固井质量优良的油气井。
油气层损害具有累加性。 钻井中对油气层的损害不仅 影响油气层的发现和油气井的初期产量 , 还会对今后各项 作业损害油层的程度以及作业效果带来影响。因此搞好钻 井过程中的保护油气层工作 , 对提高勘探、开发经济效益 至关重要, 必须把好这一关。
(1) 压差
1）压差的增大→钻井液的滤失量增加 →钻井液进 入油气层的深度和损害油气层的严重程度增大。
2）当钻井液有效液柱压力超过地层破裂压力, 钻井 液就有可能漏失至油气层深部, 加剧对油气层的损 害。
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注意： X射线衍射技术测出的物相是固态物质，不是元素，而 采用化学分析或者光谱分析技术，得到的矿物元素。
第二节 岩心分析技术及应用
XRD的分析原理
当X射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样， 它们的衍射特征可以用各个反射面网的面网间距(d值)和反射的相 对强度(I/ I0)来表征。其中面网间距d值与晶胞的形状和大小有关， 相对强度(I / Io)则与晶体质点的种类及其在晶胞中的位置有关。
第二节 岩心分析技术及应用
b.全岩分析
对粒径大于5µm的非粘土矿物部分进行XRD分析，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(HF, HCI)性研究和酸化设计有帮助。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 后的二次沉淀问题，可能导致土酸酸化失-长石
Q
Ch I
Q
C
F
55 10
15
20
衍射角（0）
岩石粉晶衍射图谱
25
30
第二节 岩心分析技术及应用
XRD的分析方法
粘土矿物分离方法：先将岩石抽提干净，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2um（泥、页岩）或小于5um（砂岩）的部分，沉降分离、烘干； XRD分析使用的定向片：包括自然干燥的定向片、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 2um或5um的部分研磨至粒径小于40um的粉末，用压片法制片。
地层微粒指粒径小于37µm (或44µm)即能通过400目(或 325目)筛的细粒物质，它是砂岩中重要的损害因素，砂岩中 与矿物有关的地层损害都与其有密切的联系。
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。
35
20 12.03 67.67 0.00 20.3
35
41 9.09 54.55 9.09 27.27
40
50 23.08 57.69 0.00 19.23
40
64 4.55 88.64 0.00 6.82
30
90 2.33 87.21 0.00 10.47
25
第二节 岩心分析技术及应用
X射线衍射在保护油气层中的应用 a.地层微粒分析
岩石物理性质
φ、k测定 铸体薄片 扫描电镜 压汞技术 图像分析 接触角法
孔隙度 渗透率 孔隙结构 岩石表面性质
岩心
岩石结构与矿物
铸体薄片 X射线衍射 扫描电镜 电子探针 红外光谱
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
第一节 岩心分析概述
油气层地质研究的主要内容：
1、矿物性质：敏感性矿物的类型、产状和含量； 2、孔隙介质的特性：孔隙度、渗透率、裂隙发育程度、孔隙及孔 喉大小、形状、分布和连通性 ； 3、岩石表面性质：比表面、润湿性； 4、孔隙流体性质：油气水组成，高压物性，析蜡点，凝固点，原 油酸值； 5、岩石所处环境：岩石所处的内外环境； 6、岩石对环境变化的敏感性：矿物、孔隙特性、孔隙 流体对环境变化的敏感性
原地应力 天然驱动能量
潜在油气层损害类型和敏感性
外部环境： 流速
工作液性质 外来固相侵入
压差
保护油气层技术措施建议
油气层保护技术中地质研究的内容及岩心分析的作用
鄂尔多斯盆地北部气田，二叠系
川西新场气田，侏罗系沙溪庙组
哈萨克斯坦扎那若尔油田，石炭系
第一节 岩心分析概述
2）岩石结构与矿物 骨架颗粒:粒度大小、分布、成分、含量； 填充物------(粘土矿物和非粘土矿物)：类型、产状、成分、含量
第二节 岩心分析技术及应用
定性分析---确定矿物组分
根据面网间距d和相对反射强度(I/Io)来确定矿物成分
定量分析 ---确定矿物含量含量 – 根据矿物成分含量与衍射峰值强度成正比的关系来确定矿物含量
Ii
Xi
X石英
KiI石英
Xi－测定矿物含 Ii－量矿；物相特征峰度衍；射强 X石英 －样中石英含 I石英 量 －； 石英特征峰衍；射强度 Ki－矿物相特征峰石相英对特于征峰的强。度因子
第二节 岩心分析技术及应用
玉门油田青西地区下沟组地层的粘土矿物分布
序井 号号 1 Long1 2 Long1 3 Long3 4 Long3 5 Liu102 6 Liu102
下沟组粘土矿物相对含量分析结果
样
粘土矿物相对含量
S%
号 高岭石 伊利石 绿泥石 伊/蒙间层 （I/S）
2 14.29 64.29 0.00 21.43
任何一种结晶物质的衍射数据d值和相对强度(I / lo)值都是其 晶体结构的必然反映，它在衍射图谱上表现出不同的衍射角和不同 的衍射峰高(强度)。因而可以根据I 0 它们来鉴别各类结晶物质包括岩 石中各种矿物组成。
70 50 30 10 %
第二节 岩心分析技术及应用
（矿 物
）组 分
I---伊利石 Q---石英
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 。
第二节 岩心分析技术及应用
➢X射线衍射技术用途
• 确定各类粘土矿物，包括混层粘土矿物。 • 确定混层粘土矿物的比例。比如伊蒙粘土矿物中蒙脱石的比例。 • 确定粘土矿物的结构类型。比如蒙脱石是钠蒙脱石还是钙蒙脱石。 • 鉴定非晶质粘土矿物，比如水铝石英、硅铁石等。
X射线衍射和 扫描电镜分析样品 密度大约为铸体薄 片的1/3～1/2，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3～5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
第二节 岩心分析技术及应用
➢X射线衍射 X-Ray Diffraction (XRD)
孔喉
充填物 骨架颗粒
孔隙
岩心分析揭示的内容和所用的方法
第一节 岩心分析概述
➢取样要求
井底取出岩心
实验岩心 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0
Slice
30
K、F、 Capillary pressure
RXD SEM
第一节 岩心分析概述
➢取样要求
铸体薄片样品应 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1～5块/m，必 要时加密
第二节 岩心分析技术及应用
XRD的分析原理
当X射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样， 它们的衍射特征可以用各个反射面网的面网间距(d值)和反射的相 对强度(I/ I0)来表征。其中面网间距d值与晶胞的形状和大小有关， 相对强度(I / Io)则与晶体质点的种类及其在晶胞中的位置有关。
第二节 岩心分析技术及应用
b.全岩分析
对粒径大于5µm的非粘土矿物部分进行XRD分析，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(HF, HCI)性研究和酸化设计有帮助。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 后的二次沉淀问题，可能导致土酸酸化失-长石
Q
Ch I
Q
C
F
55 10
15
20
衍射角（0）
岩石粉晶衍射图谱
25
30
第二节 岩心分析技术及应用
XRD的分析方法
粘土矿物分离方法：先将岩石抽提干净，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2um（泥、页岩）或小于5um（砂岩）的部分，沉降分离、烘干； XRD分析使用的定向片：包括自然干燥的定向片、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 2um或5um的部分研磨至粒径小于40um的粉末，用压片法制片。
地层微粒指粒径小于37µm (或44µm)即能通过400目(或 325目)筛的细粒物质，它是砂岩中重要的损害因素，砂岩中 与矿物有关的地层损害都与其有密切的联系。
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。
35
20 12.03 67.67 0.00 20.3
35
41 9.09 54.55 9.09 27.27
40
50 23.08 57.69 0.00 19.23
40
64 4.55 88.64 0.00 6.82
30
90 2.33 87.21 0.00 10.47
25
第二节 岩心分析技术及应用
X射线衍射在保护油气层中的应用 a.地层微粒分析
岩石物理性质
φ、k测定 铸体薄片 扫描电镜 压汞技术 图像分析 接触角法
孔隙度 渗透率 孔隙结构 岩石表面性质
岩心
岩石结构与矿物
铸体薄片 X射线衍射 扫描电镜 电子探针 红外光谱
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
第一节 岩心分析概述
油气层地质研究的主要内容：
1、矿物性质：敏感性矿物的类型、产状和含量； 2、孔隙介质的特性：孔隙度、渗透率、裂隙发育程度、孔隙及孔 喉大小、形状、分布和连通性 ； 3、岩石表面性质：比表面、润湿性； 4、孔隙流体性质：油气水组成，高压物性，析蜡点，凝固点，原 油酸值； 5、岩石所处环境：岩石所处的内外环境； 6、岩石对环境变化的敏感性：矿物、孔隙特性、孔隙 流体对环境变化的敏感性
原地应力 天然驱动能量
潜在油气层损害类型和敏感性
外部环境： 流速
工作液性质 外来固相侵入
压差
保护油气层技术措施建议
油气层保护技术中地质研究的内容及岩心分析的作用
鄂尔多斯盆地北部气田，二叠系
川西新场气田，侏罗系沙溪庙组
哈萨克斯坦扎那若尔油田，石炭系
第一节 岩心分析概述
2）岩石结构与矿物 骨架颗粒:粒度大小、分布、成分、含量； 填充物------(粘土矿物和非粘土矿物)：类型、产状、成分、含量
第二节 岩心分析技术及应用
定性分析---确定矿物组分
根据面网间距d和相对反射强度(I/Io)来确定矿物成分
定量分析 ---确定矿物含量含量 – 根据矿物成分含量与衍射峰值强度成正比的关系来确定矿物含量
Ii
Xi
X石英
KiI石英
Xi－测定矿物含 Ii－量矿；物相特征峰度衍；射强 X石英 －样中石英含 I石英 量 －； 石英特征峰衍；射强度 Ki－矿物相特征峰石相英对特于征峰的强。度因子
第二节 岩心分析技术及应用
玉门油田青西地区下沟组地层的粘土矿物分布
序井 号号 1 Long1 2 Long1 3 Long3 4 Long3 5 Liu102 6 Liu102
下沟组粘土矿物相对含量分析结果
样
粘土矿物相对含量
S%
号 高岭石 伊利石 绿泥石 伊/蒙间层 （I/S）
2 14.29 64.29 0.00 21.43
任何一种结晶物质的衍射数据d值和相对强度(I / lo)值都是其 晶体结构的必然反映，它在衍射图谱上表现出不同的衍射角和不同 的衍射峰高(强度)。因而可以根据I 0 它们来鉴别各类结晶物质包括岩 石中各种矿物组成。
70 50 30 10 %
第二节 岩心分析技术及应用
（矿 物
）组 分
I---伊利石 Q---石英
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 。
第二节 岩心分析技术及应用
➢X射线衍射技术用途
• 确定各类粘土矿物，包括混层粘土矿物。 • 确定混层粘土矿物的比例。比如伊蒙粘土矿物中蒙脱石的比例。 • 确定粘土矿物的结构类型。比如蒙脱石是钠蒙脱石还是钙蒙脱石。 • 鉴定非晶质粘土矿物，比如水铝石英、硅铁石等。
X射线衍射和 扫描电镜分析样品 密度大约为铸体薄 片的1/3～1/2，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3～5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
第二节 岩心分析技术及应用
➢X射线衍射 X-Ray Diffraction (XRD)
孔喉
充填物 骨架颗粒
孔隙
岩心分析揭示的内容和所用的方法
第一节 岩心分析概述
➢取样要求
井底取出岩心
实验岩心 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0 3 0
Slice
30
K、F、 Capillary pressure
RXD SEM
第一节 岩心分析概述
➢取样要求
铸体薄片样品应 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1～5块/m，必 要时加密