一種雙光子雷射共聚焦三維檢測泥巖和緻密砂巖中有機質組份分布和含量的方法
2023-05-30 11:01:16 4
一種雙光子雷射共聚焦三維檢測泥巖和緻密砂巖中有機質組份分布和含量的方法
【專利摘要】本發明涉及一種泥巖和緻密砂巖中機質組份分布和含量的檢測方法，具體涉及一種在油田勘探開發過程中對以泥巖和緻密砂巖為主的非常規儲層中機質組份分布和含量的檢測方法。本發明採用雙光子雷射共聚焦顯微鏡對泥巖和緻密砂巖中機質組份進行掃描分析，通過光譜分離技術可以不破壞樣品的情況下，把不同組份的有機質進行分類三維空間展示。本發明在保持了樣品的原始結構狀態下，研究泥巖和緻密砂巖儲層中有機質的特徵。
【專利說明】一種雙光子雷射共聚焦三維檢測泥巖和緻密砂巖中有機質組份分布和含量的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種泥巖和緻密砂巖中機質組份分布和含量的檢測方法，具體涉及一種在油田勘探開發過程中對以泥巖和緻密砂巖為主的非常規儲層中機質組份分布和含量的檢測方法。
【背景技術】
[0002]在目前國際能源緊缺的前提下，以泥巖和緻密砂巖為主的非常規儲層是挖潛原油儲量的新方向。所以分析泥巖和緻密砂巖中有機質的含量、組份、分布狀態非常重要。過去採用液相色譜和螢光薄片方法分析砂巖中有機質組份，但是色譜需要把樣品粉碎再萃取，破壞了樣品的結構無法還原原油各組份的原始狀態；而螢光薄片方法由於解析度比較低和螢光穿透性比較弱，只能分辨泥巖樣品表面的有機質，無法識別樣品內部，並且通過顏色區分有機質組份時光源對結果的準確性影響很大。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供一種雙光子雷射共聚焦三維檢測泥巖和緻密砂巖中有機質組份分布和含量的方法，利用這種有效的檢測方法來觀察和分析有一定厚度的泥巖或緻密砂巖樣品，及能保持真實的巖石孔隙網絡結構的前提下，分析泥巖和緻密砂巖中有機質的含量、組份、分布狀態的方法。
[0004]微觀剩餘油雷射共聚焦分析方法是由巖心冷凍製片為基礎的，全波段螢光顯微鏡技術和雷射共聚焦顯微鏡油水巖檢測分析技術構成。
[0005]本發明所採用的技術方案是:該雙光子雷射共聚焦三維檢測泥巖和緻密砂巖中有機質組份分布和含量的方法包括下列步驟為:
[0006]I)冷凍條件下進行樣品製備:切片之前樣品置入液氮中冷凍保存，切片後樣品需要放置在5°C以下環境風乾。製作樣品時，用T-2或T-2型502膠進行膠結。磨片時，粗磨至2mm,分析表面拋光處理。
[0007]2)採用雙光子雷射共聚焦方法，雙光子雷射共聚焦顯微鏡對泥巖或緻密砂巖進行分析:將樣品放在載物臺上，拋光面向上。將雷射掃描共聚焦顯微鏡的鏡頭調整到觀察樣品上方，選擇適宜的激發光源掃描樣品，用長焦距物鏡，選擇合適倍數物鏡進行觀察，記錄觀察圖像；
[0008]步驟2)中所述雙光子雷射共聚焦方法的具體應用和結果:
[0009]a)輕質組份標準樣品的光譜採集，選擇710nm波長的雷射作為激發光源，對輕質組份標準樣品進行掃描，選擇XY λ掃描模式,接收400nm-700nm範圍的輕質組份特徵光譜數據體，並保存；
[0010]b)重質組份標準樣品的光譜採集，選擇710nm波長的雷射作為激發光源，對重質組份標準樣品進行掃描，選擇XY λ掃描模式,接收400nm-700nm範圍的重質組份特徵光譜數據體，並保存；
[0011]c)乾酪根組份標準樣品的光譜採集，選擇710nm波長的雷射作為激發光源，對乾酪根組份標準樣品進行掃描，選擇XY λ掃描模式，接收400nm-700nm範圍的乾酪根組份特徵光譜數據體，並保存；
[0012]d)待檢測樣品的光譜採集，選擇710nm波長的雷射作為激發光源，對待檢測樣品進行掃描，選擇XY λ Z掃描模式，樣品厚度50um，層間距lum，接收400nm-700nm範圍的待檢測樣品特徵光譜數據體，並保存；
[0013]e)待檢測樣品中輕質組份分離，用光譜分離軟體打開a)中的輕質組份特徵光譜數據體，採用光譜分離的方法分離d)中待檢測樣品特徵光譜數據體，保存分離出來的輕質組份三維數據體。
[0014]f)待檢測樣品中重質組份分離，用光譜分離軟體打開b)中的重質組份特徵光譜數據體，採用光譜分離的方法分離d)中待檢測樣品特徵光譜數據體，保存分離出來的重質組份三維數據體。
[0015]g)待檢測樣品中乾酪根組份分離，用光譜分離軟體打開c)中的乾酪根組份特徵光譜數據體，採用光譜分離的方法分離d)中待檢測樣品特徵光譜數據體，保存分離出來的乾酪根組份三維數據體。
[0016]3)有機質組份三維重建，把e)、f)、g)中的輕質、重質和乾酪根三維數據體通過計算機技術進行三維重建，展示輕質、重質和乾酪根在樣品中的空間分布位置和形態。
[0017]4)有機質組份量化分析，利用軟體把3)中三維重建後的數據分別進行輕質、重質和乾酪根含量計算、即得到輕質、重質和乾酪根含量值。
[0018]本發明的效果和優點在於:在緻密油研究中，緻密砂巖和生油泥巖往往緊鄰，並交互沉積，在試油時緻密砂巖層和泥巖層同時壓裂出油，但原油主要儲存在緻密砂巖層還是泥巖層，存在狀態什麼樣，一直是科研人員研究的問題。該方法在保持泥巖和緻密砂巖原始結構的情況下，精確分析樣品內部原油的含量、組份和三維分布狀態，雙光子具有很強的穿透性，檢測泥巖和緻密砂巖透光弱的樣品具有很好的效果，並且光譜分離技術可以不破壞樣品的情況下，把不同組份的有機質進行分類三維空間展示。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為輕質組份光譜圖；
[0020]圖2重質組份光譜圖；
[0021]圖3乾酪根組份光譜圖；
[0022]圖4輕質組份三維重建圖；
[0023]圖5重質組份三維重建圖；
[0024]圖6輕重組份疊合三維重建圖；
[0025]圖7輕重組份、乾酪根疊合三維重建圖。
【具體實施方式】
[0026]以下就本發明一種實時觀察真實巖心原油驅替過程的方法的步驟及所能產生的效果，配合附圖、實施例詳細說明如下:[0027]本次實驗採集原油、飽和烴、芳烴、非烴、浙青質、乾酪根樣品，利用雷射共聚焦三維重建技術，研究其雷射光譜特徵，發現原油中輕質組份在雷射照射下產生的波長短，在488nm附近，重質組份的波長長，在600nm?700nm之間，乾酪根及其吸附烴的混合組份波長相對較寬，利用各組分主峰位置和峰型特徵來研究緻密砂巖和泥巖樣品中有機組分的空間分布，原油賦存狀態，輕質組分和重質組分(游離油)、乾酪根及其吸附烴的混合組分相對體積百分比含量。
[0028]實驗樣品來自松遼盆地，齊平I井位於中央坳陷區齊家凹陷杏西鼻狀構造，2012年試油獲得10.2t/d的工業油流，是松遼盆地非常規緻密油勘探上的重大突破。在齊平I井的高臺子油層20m的連續取心段，取樣45塊，其中泥巖16塊，粉砂質泥巖15塊，粉砂巖14塊。泥巖、粉砂質泥巖、粉砂巖的孔隙度分布範圍相似，在3.1-11.3%之間，但粉砂巖孔隙度平均值略低，可能與粉砂巖含鈣質有關；粉砂巖和泥巖石英含量相近，都在35%左右；粉砂巖長石含量高、鈣質含量高、粘土礦物含量低，分別為40%、15%、25%，泥巖則正好相反；在孔隙類型上，粉砂巖為粒間孔、溶孔、溶縫、介屑內孔、微裂縫，泥巖為構造微裂縫、頁理縫、溶蝕縫、基質微孔、有機質裂解孔，吼道直徑主峰在20-40nm之間，純泥巖的吼道直徑主峰小於5nm ;泥巖已經成熟，富有機質，TOC平均2.67%，粉砂泥巖，有機質豐度也較高，TOC平均
1.89%。利用雷射共聚焦研究在不同巖性中油的賦存狀態，發現不同類型儲層含油性存在差
巳升。
[0029]具體操作步驟為:
[0030]I)冷凍條件下進行樣品製備:切片之前樣品置入液氮中冷凍保存，切片後樣品需要放置在5°C以下(O?5°C)環境風乾。製作樣品時，用T-2或T-2型502膠進行膠結。磨片時，粗磨至2mm，分析表面拋光處理。
[0031]2)採用雙光子雷射共聚焦方法，雙光子雷射共聚焦顯微鏡對泥巖或緻密砂巖進行分析:將樣品放在載物臺上，拋光面向上。將雷射掃描共聚焦顯微鏡的鏡頭調整到觀察樣品上方，選擇710nm激發光源掃描樣品，用長焦距物鏡，選擇10倍數物鏡進行觀察，記錄觀察圖像；
[0032]步驟2)中所述雙光子雷射共聚焦方法的具體應用和結果:
[0033]a)輕質組份標準樣品的光譜採集:選擇710nm波長的雷射作為激發光源，對輕質組份標準樣品進行掃描，選擇XY λ掃描模式,接收400nm-700nm範圍的輕質組份特徵光譜數據體(如圖1)，並保存；
[0034]b)重質組份標準樣品的光譜採集:選擇710nm波長的雷射作為激發光源，對重質組份標準樣品進行掃描，選擇XY λ掃描模式,接收400nm-700nm範圍的重質組份特徵光譜數據體(如圖2)，並保存；
[0035]c)乾酪根組份標準樣品的光譜採集:選擇710nm波長的雷射作為激發光源，對乾酪根組份標準樣品進行掃描，選擇XY λ掃描模式，接收400nm-700nm範圍的乾酪根組份特徵光譜數據體(如圖3)，並保存；
[0036]d)待檢測樣品的光譜採集:選擇710nm波長的雷射作為激發光源，對待檢測樣品進行掃描，選擇XY λ Z掃描模式，樣品厚度50um，層間距lum，接收400nm-700nm範圍的待檢測樣品特徵光譜數據體，並保存；
[0037]e)待檢測樣品中輕質組份分離:用光譜分離軟體打開a)中的輕質組份特徵光譜數據體，採用光譜分離的方法分離d)中待檢測樣品特徵光譜數據體，保存分離出來的輕質組份三維數據體。
[0038]f)待檢測樣品中重質組份分離:用光譜分離軟體打開b)中的重質組份特徵光譜數據體，採用光譜分離的方法分離d)中待檢測樣品特徵光譜數據體，保存分離出來的重質組份三維數據體。
[0039]g)待檢測樣品中乾酪根組份分離:用光譜分離軟體打開c)中的乾酪根組份特徵光譜數據體，採用光譜分離的方法分離d)中待檢測樣品特徵光譜數據體，保存分離出來的乾酪根組份三維數據體。
[0040]3)有機質組份三維重建:把e)、f)、g)中的輕質、重質和乾酪根三維數據體通過計算機軟體進行三維重建，得到輕質、重質和乾酪根在樣品中的空間分布位置和形態(如圖
4、圖5、圖6和圖7)。
[0041]4)有機質組份量化分析:利用軟體把3)中三維重建後的數據分別進行輕質、重質和乾酪根含量計算，結果如下:輕質組分含量在3.5%,重組分含量5%,乾酪根含量為8.5%,而泥巖中輕質組分含量在2.3%，重組分含量4.7%，乾酪根含量為6.5%，粉砂質泥巖輕質組分含量在1.2%,重組分含量2.8%,乾酪根含量為4%。
[0042]如圖4、圖5、圖6和圖7，從空間分布上看，泥巖和粉砂質泥巖的輕質組分、重質組分和乾酪根及其吸附烴的混合組分，彼此重疊在一起，而粉砂巖三種組分是錯開的，特別是在輕、重質組分與乾酪根及其吸附烴的混合組分之間錯開分布更明顯；
[0043]從組分定量上看，粉砂巖中輕質組分和重質組分含量高，這些說明粉砂巖含游離油多，而泥巖、粉砂質泥巖游離油含量最低。這與巖石薄片觀察看到的結果一致，粉砂巖普遍含油，呈游離狀態，而泥巖、含粉砂泥巖游離油含量少或基本不含，泥巖油基本被乾酪根吸附，泥巖中夾砂條儲層絕大多數含油，為緻密油及泥巖油主要儲層之一。
[0044]利用雷射共聚焦研究儲層含油性，其優勢可以在三維空間觀察儲層中不同有機組分的空間分布，還能定量研究各組分間的含量。
【權利要求】
1.一種雙光子雷射共聚焦三維檢測泥巖和緻密砂巖中有機質組份分布和含量的方法，包括下列步驟: 1)冷凍條件下進行樣品製備:切片之前樣品置入液氮中冷凍保存，切片後樣品需要放置在0°C -50C以下環境風乾，製作樣品時，用T-2或T-2型502膠進行膠結，磨片時，粗磨至2mm,分析表面拋光處理； 2)採用雙光子雷射共聚焦方法，雙光子雷射共聚焦顯微鏡對泥巖或緻密砂巖進行分析:將樣品放在載物臺上，拋光面向上，將雷射掃描共聚焦顯微鏡的鏡頭調整到觀察樣品上方，選擇710nm激發光源掃描樣品，用長焦距物鏡，選擇10倍數物鏡進行觀察，記錄觀察圖像； 步驟2)中所述雙光子雷射共聚焦方法的具體應用和結果: a)輕質組份標準樣品的光譜採集:選擇710nm波長的雷射作為激發光源，對輕質組份標準樣品進行掃描，選擇XY λ掃描模式，接收400nm-700nm範圍的輕質組份特徵光譜數據體，並保存； b)重質組份標準樣品的光譜採集，選擇710nm波長的雷射作為激發光源，對重質組份標準樣品進行掃描，選擇XY λ掃描模式，接收400nm-700nm範圍的重質組份特徵光譜數據體，並保存； c)乾酪根組份標準樣品的光譜採集，選擇710nm波長的雷射作為激發光源，對乾酪根組份標準樣品進行掃描，選擇XY λ掃描模式，接收400nm-700nm範圍的乾酪根組份特徵光譜數據體，並保存； d)待檢測樣品的光譜採集，選擇710nm波長的雷射作為激發光源，對待檢測樣品進行掃描，選擇XY λ Z掃描模式，樣品厚度50um，層間距lum，接收400nm-700nm範圍的待檢測樣品特徵光譜數據體，並保存； e)待檢測樣品中輕質組份分離，用光譜分離軟體打開a)中的輕質組份特徵光譜數據體，採用光譜分離的方法分離d)中待檢測樣品特徵光譜數據體，保存分離出來的輕質組份三維數據體； f )待檢測樣品中重質組份分離，用光譜分離軟體打開b)中的重質組份特徵光譜數據體，採用光譜分離的方法分離d)中待檢測樣品特徵光譜數據體，保存分離出來的重質組份三維數據體； g)待檢測樣品中乾酪根組份分離，用光譜分離軟體打開c)中的乾酪根組份特徵光譜數據體，採用光譜分離的方法分離d)中待檢測樣品特徵光譜數據體，保存分離出來的乾酪根組份三維數據體； 3)有機質組份三維重建:把步驟e)、f)、g)中的輕質、重質和乾酪根三維數據體通過計算機技術進行三維重建，得到輕質、重質和乾酪根在樣品中的空間分布位置和形態； 4)有機質組份量化分析，利用軟體把3)中三維重建後的數據分別進行輕質、重質和乾酪根含量計算、即得到輕質、重質和乾酪根含量值。
【文檔編號】G01N1/28GK103439302SQ201310422526
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月17日 優先權日:2013年9月17日
【發明者】索麗敏, 孫先達, 李艦 申請人:黑龍江八一農墾大學