巖石薄片鑒定及顯微圖像技術(shù)在現(xiàn)場錄井中的應(yīng)用

劉淑英

（大慶油田地質(zhì)錄井一公司，黑龍江大慶163411）

巖石薄片鑒定及顯微圖像技術(shù)在現(xiàn)場錄井中的應(yīng)用

劉淑英*

（大慶油田地質(zhì)錄井一公司，黑龍江大慶163411）

通過對實(shí)物地質(zhì)資料巖石薄片的利用價值、鑒定弊端闡述與研究現(xiàn)狀的簡介；指出了開展巖石薄片顯微圖像數(shù)字化意義的重要性；著重論述了巖石薄片照相的常用方法技術(shù)思路；指出當(dāng)前工作存在的問題與進(jìn)一步工作設(shè)想。闡述了巖石薄片顯微圖像技術(shù)在現(xiàn)場錄井中的作用，并對影響巖石薄片顯微圖像鑒定的因素進(jìn)行了分析。探討了圖像采集后形成巖石薄片顯微圖像數(shù)據(jù)管理，其成果產(chǎn)品可服務(wù)于地質(zhì)及相關(guān)行業(yè)生產(chǎn)、研究和大專院校教學(xué)、地學(xué)科普等方面。

巖石薄片；顯微圖像；現(xiàn)場錄井；儲集層物性

用偏光顯微鏡進(jìn)行巖石薄片觀測研究的技術(shù)和方法，是科研和生產(chǎn)中最基本、最有效、最迅速、最廉價的方法之一，特別是在巖石形態(tài)和組構(gòu)研究方面，是其他方法所無法取代的。巖石薄片顯微圖像分析技術(shù)在巖性識別、儲集層評價、落實(shí)顯示等方面具有直觀可視的技術(shù)優(yōu)勢，不僅能滿足了觀察烴類與巖石的需要，而且能清晰地顯示出儲集層空間的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及烴類物質(zhì)在儲集層中的存在方式，揭示巖石中油氣分布與巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、次生縫洞之間的關(guān)系，為準(zhǔn)確識別油氣層提供了可靠依據(jù)。

巖石鑄體薄片檢測項(xiàng)目的內(nèi)容包括鑄體薄片的制作、鑒定和圖像分析幾個方面。

1　巖石薄片的制作

1.1取樣

任何實(shí)驗(yàn)手段都會對樣品選取提出自己的要求，其中最基本的一條就是對檢測樣品的代表性的要求；鑄體薄片的取樣也不例外。首先要根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求間距選擇有代表性的樣品；其次根據(jù)樣品條件在取樣過程中采取一些必要的措施，盡量保證樣品孔縫和裂隙的原始面貌不被破壞，以保證鑒定內(nèi)容和分析數(shù)據(jù)的有效性。

1.2鑄體

含油樣品在制作鑄體時先要進(jìn)行洗油，遼河油田廣泛存在的稠油散砂樣品取樣還需要使用液氮冷鉆、聚四氟乙烯塑料包封、抽提除油，然后使用鑄體儀對巖樣孔隙進(jìn)行有色環(huán)氧樹脂膠的鑄體制作；在使用鑄體儀時要保證樣品抽真空效果，同時在梯次升溫灌注和固化過程要保證溫壓指標(biāo)的準(zhǔn)確性。

1.3制片

將制好的鑄體樣品切分編號，先進(jìn)行粗、中、細(xì)、精幾個工序的平面磨制；晾干后使用T-1502膠粘片；粘牢后在切片機(jī)上把多余部分切掉后進(jìn)行粗磨、細(xì)磨，最后精磨至0.03mm；偏光顯微鏡下結(jié)構(gòu)清晰，石英干涉色為一級灰白蓋片，貼上標(biāo)簽交付鑒定。

2　巖石薄片的鑒定

2.1巖石結(jié)構(gòu)、礦物成份鑒定

在偏光顯微鏡下對鑄體薄片可以進(jìn)行支撐類型、顆粒接觸方式、顆粒粒度、分選磨圓及顯微構(gòu)造等方面的觀察和鑒定；成分方面的鑒定主要以碎屑顆粒識別鑒定為主，由于鑄體工藝的特殊性，對填隙物的影響不可避免，所以填隙物方面內(nèi)容涉及較少。

2.2孔隙特征識別

孔隙類型從成因上分為3種：原生粒間孔隙、次生孔隙、混合孔隙；原生孔隙大致有壓實(shí)縮小、次生加大縮小和壓實(shí)膠結(jié)縮小幾種情況；次生孔隙有粒內(nèi)溶蝕孔隙、鑄?？?、雜基或膠結(jié)物溶蝕孔和超大孔隙；混合孔隙有粒間擴(kuò)大和微孔隙。

3　巖石薄片顯微圖像采集的意義與重要性

3.1利于保護(hù)實(shí)物薄片

玻璃制成的巖石薄片由于脆而易碎，且保存不當(dāng)膠質(zhì)易發(fā)黃或龜裂等難以長期保存，通過數(shù)字化工作，將薄片原始影響資料儲存于計(jì)算機(jī)中管理，不僅可以長期保存，還可以減少直接使用帶來的損毀，延長實(shí)物薄片保存壽命。

3.2提高實(shí)物薄片的利用率，利于研究工作

巖石薄片數(shù)字化資料，可以通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息共享，利用管理服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行查詢、檢索，一個薄片信息可以供多人同時觀察討論，一個用戶也可以同時觀察多個薄片進(jìn)行對比分析，研究分析所需的各類薄片資料等。從而大大提高實(shí)物薄片的利用效率，增強(qiáng)行業(yè)間業(yè)務(wù)交流，擴(kuò)大實(shí)物資料利用研究范圍和深度。

3.3利于實(shí)物資料信息管理，促進(jìn)集群化服務(wù)

巖石薄片數(shù)字信息化，還可以存貯在磁盤或光盤等電磁介質(zhì)上，進(jìn)行分級管理和保存，完善實(shí)物地質(zhì)資料的管理方法；在網(wǎng)絡(luò)上，不僅圖像能夠下載，還可以通過建立交流共享、議建反饋等平臺，進(jìn)行學(xué)術(shù)研討，利用信息技術(shù)，便于實(shí)物信息的管理與傳播。

4　巖石薄片的顯微圖像分析

4.1巖石薄片的CIAS圖像分析

根據(jù)體視學(xué)原理，三維空間內(nèi)特征點(diǎn)的特征可以用二維截面內(nèi)特征點(diǎn)的特征值來表征，圖像分析方法就是對二維圖像進(jìn)行掃描，并對特征點(diǎn)的像素群進(jìn)行檢測和編輯處理，得到二維圖像的特征值。與熒光薄片和常規(guī)薄片相比，鑄體薄片具有分析目標(biāo)特征比較明顯的特點(diǎn)；鑄體薄片的顯著特點(diǎn)是分析目標(biāo)特征單一、突出，易于識別和選取，為孔隙特征的鑒定和目標(biāo)選取、計(jì)算提供了條件。

通過對儲集層巖芯的系統(tǒng)取樣、洗油處理、鑄體制作、薄片磨制，然后對薄片進(jìn)行二維掃描、圖像分析和計(jì)算，得出分析樣品孔隙空間的二維特征值，如面孔率、平均孔隙半徑、平均孔喉比、配位數(shù)等特征參數(shù)；采集到的鑄體薄片的圖像資料使抽像的儲層巖石孔隙度、滲透率特征變得直觀、可視，對解釋人員客觀準(zhǔn)確地認(rèn)識儲集層的儲集性及滲流能力大有幫助，而圖像分析參數(shù)的解釋評價實(shí)現(xiàn)了微觀條件下對儲集層儲集性和滲流能力的量化。

4.2巖石薄片圖像分析目標(biāo)選取注意的幾個問題

在鑄體薄片圖像分析中，要選擇有代表性的視域，同時不能重復(fù)；在同一張鑄體薄片顯微照片里，一般一個視域內(nèi)孔隙數(shù)30～50個；在任一放大倍數(shù)下，孔隙直徑小于像素點(diǎn)徑長3倍的孔隙，不予統(tǒng)計(jì)；視域數(shù)不少于6個，總孔隙數(shù)大于200個。

5　巖石薄片在現(xiàn)場錄井中的應(yīng)用

5.1透射光條件下利用偏光鑒定巖性

遼河坳陷在太古宇結(jié)晶基底之上接受了從中、上元古界—新生界的沉積；新生界構(gòu)成遼河坳陷沉積地層的主體，最厚可達(dá)8000m以上；中、上元古界、古生界、中生界不很發(fā)育，局部零星分布。太古宇的混合巖類、區(qū)域變質(zhì)巖殘留體，元古宇的區(qū)域變質(zhì)巖、構(gòu)造變質(zhì)巖，古生界、中生界的一些淺變質(zhì)巖，另外還有多期次噴發(fā)形成的涵蓋了基性、中性和酸性的各類火山巖［2］，僅憑肉眼觀察對這些結(jié)晶巖定名是比較困難的。但是及時、準(zhǔn)確地識別這些結(jié)晶巖，對落實(shí)地層層序，指導(dǎo)鉆井施工，深入細(xì)致地研究油氣藏的生儲蓋情況又是十分必要的。

以下鏡下觀察方法已經(jīng)成為錄井行業(yè)中一個實(shí)用有效的解決巖石定名的手段：在單偏光鏡下觀察造巖礦物的晶形、解理、顏色、突起等級、包裹體特征等；在正交偏光鏡下觀察消光類型、測定延性符號、觀察雙晶類型；在錐光鏡下選擇近于垂直光軸的顆粒，由干涉圖的特征確定軸性；最后根據(jù)造巖礦物的種類、含量、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征為巖石準(zhǔn)確定名［3］。如圖1為X井3648.00m井壁取芯樣品的正交偏光下的顯微圖片，左上兩個晶體為長板狀的斜長石，右側(cè)一顆晶體為具格子雙晶的微斜長石，他形分布的白色礦物為石英，幾個斜長石之間的暗色礦物為已經(jīng)蝕變的黑云母，綜合定名為二長混合花崗巖。圖2為X井3872.00m深度的巖屑樣品的正交偏光下的顯微圖片，鏡下觀察條件非常不好，經(jīng)過識別、鑒定，各巖屑顆粒不論大小均為同一巖性；造巖礦物主要由角閃石和斜長石組成，含量近似相等，斜長石自形程度較角閃石差，為典型的煌斑結(jié)構(gòu)特征，綜合定名為煌斑巖。

5.2透射光條件下利用常光鑒定鑄體薄片

錄井工作的一個主要內(nèi)容就是通過對鉆井過程中地層信息的檢測分析，對整個井筒的油氣水分布情況進(jìn)行評價，得出科學(xué)準(zhǔn)確的結(jié)論。儲集層物性和烴類分布情況這兩個方面是解釋評價人員在工作過程中需要準(zhǔn)確掌握的重要資料之一。

根據(jù)立體透視學(xué)原理，三維空間內(nèi)特征點(diǎn)的特征可以用二維截面內(nèi)特征點(diǎn)的特征值來表征；薄片的圖像分析方法就是對二維圖像進(jìn)行掃描，并對特征點(diǎn)的像素群進(jìn)行檢測和編輯處理，得到二維圖像的特征值，為儲集層評價研究提供資料。

鑄體薄片的鑒定是通過對儲集層巖芯的系統(tǒng)取樣、洗油處理、鑄體制作、薄片磨制，然后對薄片進(jìn)行二維掃描、圖像分析和計(jì)算，得出樣品的二維特征值，如面孔率、平均孔隙半徑、平均孔喉比等特征參數(shù)，并且采集到的鑄體薄片的圖像資料使抽象的孔滲參數(shù)變得直觀、可視，有助于解釋人員客觀準(zhǔn)確地評價儲集層的儲集及滲流能力。圖3為W38-27-41井3號樣品在顯微鏡5倍物鏡下的顯微照片，樣品為細(xì)砂巖。樣品除油后已松散，使用顆粒密度法檢測孔隙度為34.2%，如圖所示，孔隙喉道比較清晰，樣品具有較好的儲集空間和較強(qiáng)的滲流能力，其參數(shù)如下：面孔率為20.70%、平均孔隙直徑為70.00μm、平均孔喉比為2.60、均質(zhì)系數(shù)為0.49、分選系數(shù)為37.25。圖4為該井26號樣品在顯微鏡20倍物鏡下的顯微照片，樣品為砂礫巖。樣品除油后已松散，使用顆粒密度法檢測孔隙度為38.7%，如圖所示，孔隙喉道十分清晰，樣品具有很好儲集空間和很強(qiáng)的滲流能力，其參數(shù)如下：面孔率為25.12%、平均孔隙直徑為407.39μm、平均孔喉比為2.98、均質(zhì)系數(shù)為0.73、分選系數(shù)為138.36。

圖3與圖4的鑄體顯微圖像資料與物性分析的孔度對比可以看出，它們有著很好的響應(yīng)關(guān)系并具有一定的代表性。通過顯微圖像資料分析可使現(xiàn)場地質(zhì)錄井人員對儲集層物性的認(rèn)識更加深入、細(xì)微和具體，從而提高解釋符合率。

5.3落射光條件下利用熒光鑒定熒光薄片

石油是一種液態(tài)的以碳?xì)浠衔餅橹鞯膹?fù)雜混合物，石油中除輕質(zhì)汽油和石蠟不發(fā)光外，大部分石油都具有熒光性；石油主要組分中的油質(zhì)瀝青、膠質(zhì)瀝青、瀝青質(zhì)瀝青都發(fā)熒光。借助于石油發(fā)光的特性，在巖石保持完整的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的情況下，可以觀察到巖石中烴類物質(zhì)與周圍礦物顆粒之間的各種關(guān)系，根據(jù)發(fā)光的產(chǎn)狀來追溯瀝青與巖石之間的成因聯(lián)系，從而解決石油地質(zhì)工作中的一些實(shí)際問題。

與其他技術(shù)相比，熒光偏光顯微圖像技術(shù)能夠在不破壞儲集層巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和保持儲集層油水關(guān)系原貌的情況下，對儲集層的含油性、油水關(guān)系特點(diǎn)進(jìn)行研究，形成的資料是物性分析中孔、滲、飽參數(shù)的一個綜合的、形象的表述。在鉆井剖面中尋找油層的確切分布井段及確定其烴類性質(zhì)時，可以把儲集層巖樣的熒光直照、氣測分析、地化分析與熒光偏光顯微圖像技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，以全面、準(zhǔn)確地了解巖石中烴類物質(zhì)的含量及其性質(zhì)、油水關(guān)系等，使油氣層解釋評價更加翔實(shí)、準(zhǔn)確，為油田的增儲上產(chǎn)提供高水平的技術(shù)服務(wù)。在筆者近一年的工作實(shí)踐中，熒光偏光顯微圖像技術(shù)已在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了比較廣泛的應(yīng)用。

5.3.1利用熒光顯微圖像技術(shù)確定儲集層含油性

D40井2712.40～2718.10m井段內(nèi)巖芯樣品熒光顯微圖片分析表明，該層段巖芯經(jīng)過取樣、制片、圖像采集、系統(tǒng)分析，在熒光圖片（圖5、圖6）中，可以比較清楚地看到原油主要賦存于礫石中間，由細(xì)碎顆粒充填的孔隙中，少量構(gòu)造破碎的礫石中也被浸染，含油比較飽滿，并且聯(lián)通，配合其他資料，定為油層，并及時向甲方建議試油求產(chǎn)，試油結(jié)果日產(chǎn)原油12.76m3。

5.3.2利用熒光顯微圖像技術(shù)鑒別真假油氣顯示

圖7為SH古1井巖芯樣品分析，可以看出圖片中的2期縫隙中2種截然不同的顯示特點(diǎn)：縱向分布的微細(xì)裂縫為早期形成的構(gòu)造裂縫，偏光下幾乎很難分辨（圖8），但是在熒光下卻清晰可見（圖7），被發(fā)出黃褐色熒光物質(zhì)充填的為后期形成的構(gòu)造裂縫，是該儲集層的主要儲集空間。該樣品主縫熒光為被發(fā)黃褐色熒光的磺化瀝青污染所致，早期的微細(xì)裂縫中的顯示為原生油氣顯示?？梢缘贸鲞@樣的結(jié)論：該樣品所在儲集層已經(jīng)被強(qiáng)烈污染，只具微弱真油氣顯示，建議定為含油水層。此結(jié)論經(jīng)中途測試結(jié)果驗(yàn)證，試油出水22.4m3/d，液面見1%油花，微弱氣泡。

6　結(jié)論

（1）巖石鑄體薄片鑒定與顯微圖像分析技術(shù)與常規(guī)物性分析、開發(fā)試驗(yàn)相結(jié)合，更好地發(fā)揮巖石薄片顯微圖像資料的作用，可以在顯微條件下對儲層儲集性和滲流能力進(jìn)行更全面、細(xì)微地評價。

（2）在研究過程中發(fā)現(xiàn)，要準(zhǔn)確得到儲集層顯微條件下的油水信息還需要做大量深入細(xì)致的工作，有很多環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工藝有待提高及完善。

［1］馮俊嶺.巖石薄片顯微圖像采集技術(shù)及應(yīng)用［J］.中國礦業(yè)，2014.

［2］趙明.巖石薄片顯微圖像技術(shù)在現(xiàn)場錄井中的應(yīng)用［J］.錄井工程，2006.

［3］趙明.巖石鑄體薄片鑒定與顯微圖像分析技術(shù)的應(yīng)用［J］.西部探礦工程，2009.

TE132

B

1004-5716（2016）08-0043-04

2015-08-14

2015-08-16

劉淑英（1974-），女（漢族），黑龍江大慶人，助理工程師，現(xiàn)從事巖石薄片鑒定技術(shù)工作。