碳酸鹽礦物的鑑定方法與流程

2024-04-02 10:52:05

本發明涉及巖石品種鑑定領域，具體而言，涉及一種碳酸鹽礦物的鑑定方法。

背景技術：

目前國內在對礦物進行快速鑑定時，通常採用的方法是巖石薄片染色方法，其具體步驟是按照中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 5913-2004巖石製片方法中偏光薄片的製片方法進行製片，然後按照中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 5368-2000巖石薄片鑑定的染色方法進行鑑定的。

現有技術中的這種快速鑑定方法中，染色方法的特點是，按照中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 5368-2000巖石薄片鑑定中染色劑的配製方法配製混合溶液巖石染色劑，利用混合溶液巖石染色劑對巖石薄片進行染色，染色時間可酌情掌握在45s至1min之內，最後將染過的巖片，立即用清水自然流衝，晾乾。然後蓋片。

在實際應用中，採用上述鑑定方法進行礦物鑑定時，經常發現有巖石類型鑑定錯誤的情況。可見，目前的這種標準的染色方法還存在著一定的漏洞，並不能完全真實的反映礦物染色效果，從而對礦物巖石類型和巖性判斷錯誤。而在石油勘探和新油田的開發中，巖性是評價儲層電性、含油性和物性關係的基礎。倘若巖石和巖性定性不準確，就無法對整個儲層的性質進行討論，進而也無法確定儲層巖性、電性、含油性和物性之間的關係，從而嚴重影響石油勘探開發找油方向以及新油田的發現。

因而，仍需要對現有的礦物的快速鑑定方法進行改進，以提供一種既能實現快速鑑定、又能提高鑑定準確性的鑑定方法。

技術實現要素：

本發明的主要目的在於提供一種碳酸鹽礦物的鑑定方法，以解決現有技術中碳酸鹽礦物鑑定不準確的問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種碳酸鹽礦物的鑑定方法，該鑑定方法包括以下步驟：S1，獲取待鑑定的碳酸鹽礦物的巖石薄片；S2，對巖石薄片的一個表面進行部分染色，得到部分染色的巖石薄片；S3，在染色後不超過15s的時間內將巖石薄片置於單偏光顯微鏡下進行染色反應觀察，並根據染色反應觀察的結果判斷碳酸鹽礦物的巖石類型；其中，對巖石薄片進行部分染色的一個表面稱作染色面，整個染色面的面積記為S，染色部分的面積記為SA。

進一步地，上述步驟S1包括以下步驟：S11，將待測礦物磨製成精磨薄片；S12，在正交偏光顯微鏡下挑選精磨薄片中的碳酸樣礦物，得到待鑑定的碳酸鹽礦物的巖石薄片；優選巖石薄片的厚度為0.038mm～0.042mm；更優選巖石薄片的厚度為0.040mm。

進一步地，在步驟S2中，SA與S的比值為1/3～1/2。

進一步地，在步驟S3中，在染色後不超過5s的時間內將巖石薄片置於單偏光顯微鏡下進行染色反應觀察。

進一步地，在步驟S3中，在根據染色反應觀察的結果判斷碳酸鹽礦物的巖石類型之後，還包括用蓋玻片對巖石薄片的染色部分進行蓋片的步驟；將蓋玻片與巖石薄片整個染色面的接觸面積記為SB，優選SB大於SA且小於S。

進一步地，當SA與S的比值為1/3時，SB與S的比值為2/3。

進一步地，在對巖石薄片染色部分進行蓋片的步驟之前，鑑定方法還包括對巖石薄片的染色部分依次進行水洗和乾燥的步驟。

進一步地，碳酸鹽礦物的巖石類型包括白雲石、鐵白雲石、方解石以及鐵方解石。

進一步地，在步驟S3中，當染色反應的觀察結果為不變色，則碳酸鹽礦物為白雲石；當染色反應的觀察結果變為藍色，則碳酸鹽礦物為鐵白雲石；當染色反應的觀察結果變為紅色，則碳酸鹽礦物為方解石；當染色反應的觀察結果變為紫色，則碳酸鹽礦物為鐵方解石。

進一步地，在步驟S3後，鑑定方法還包括以下步驟：對巖石薄片中未蓋薄片中未染色部分進行第二次染色，得到第二次染色薄片；將第二次染色薄片再次置於單偏光顯微鏡下進行染色反應觀察，並根據染色反應結果判斷碳酸鹽礦物的巖石類型。

應用本發明的技術方案，通過突破現有行業標準中對整個巖石薄片進行染色，並且將染色時間限定在45s～60s的界定，首創性地將待鑑定的巖石薄片進行部分染色，並在染色後不超過15s的時間內置於單偏光顯微鏡下進行染色反應觀察，使得不論在45s之內就發生染色反應的，還是60s之後才發生染色反應的碳酸鹽礦物，都能在單偏光顯微鏡下進行直接的實時的觀察。對不同碳酸鹽礦物染色而言，避免了現有染色時間過長或過短而造成的鑑定錯誤。此外，即使需要對巖石薄片進行再次鑑定，由於是部分染色，還可以對未染色的部分進行再次鑑定，既減少了巖石薄片的破損概率，又提高了鑑定準確率。

具體實施方式

需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將結合實施例來詳細說明本發明。

針對背景技術部分提到的現有染色方法容易造成巖石類型和巖性判斷不準確的技術問題，發明人試圖尋找上述染色方法在鑑定碳酸鹽礦物中出現誤判的原因。通過大量的實踐和 長期的研究，發明人發現：由於行業標準中對染色時間界定為45s～60s，由於是行業標準，相關技術人員都是按照這一標準進行礦物巖石類型的鑑定，並未進行過質疑。但在實際應用中，這一染色時間非常模糊的，並沒有對每一種礦物的染色時間進行更精確的界定。對具體的某一種礦物的染色時間來講，相關技術人員也不容易把握，因而，這種染色方法也不能精確的反映巖樣的染色效果。

在研究中，根據行業標準，白雲石是不染色的，而鐵白雲石染色後應該顯示藍色。但發明人發現，當將染色時間規定在1min之內時，往往會出現鐵白雲石礦物巖樣染不上色的情況。特別是在冬天溫度較低的情況下更容易出現染不上色的情況。這時就會由於染色方法的缺陷，使鐵白雲石被錯誤鑑定為白雲石。這種現象不但會將巖石鑑定錯誤，也會將以鐵白雲石為主的巖性鑑定出錯。鐵白雲石和白雲石的沉積環境是不一樣的，因而也會對沉積環境判斷錯誤。由於鐵白雲石不容易染色，對這種不容易染色的碳酸鹽礦物染色時間太短是造成巖石類型和巖性出現錯誤判斷的根本原因。

另外，同樣按照行業標準將染色時間規定在1min之內，對於方解石這種碳酸鹽礦物又會因為時間較長而出現方解石礦物溶蝕的情況。特別是在夏天溫度很高的情況下，1min之內泥微晶方解石更容易出現被溶蝕的情況。而一般情況下，地層中碳酸鹽礦物是不容易溶蝕的，容易發生溶蝕的是矽酸鹽礦物。因而，按照現有的行業標準，很容易將由於染色方法不當造成的方解石溶蝕誤認為是巖石中方解石礦物的溶蝕，最終造成巖石孔隙類型鑑定錯誤，進而造成儲層孔隙類型和含量鑑定的錯誤。

而且，發明人還發現，按照上述行業標準進行染色製片的過程中，對染色的巖石樣片進行蓋片時，通常是指將染色的整個巖石樣片都蓋上蓋片。當出現上述染色問題時，由於蓋片將整個巖樣都蓋上了蓋片，因而補救非常困難。如果想重新染色，必須要將蓋片微微加熱，取掉蓋片，然後再把巖石樣片上的冷杉預製膠刮掉，洗乾淨後再重新染色。不僅操作麻煩，而且容易出現加熱時過熱而造成巖樣損壞的情況。一個巖樣如此，如果是一批樣，50塊或100塊或200塊，那麼不重新染色又會造成巖性鑑定錯誤。

根據上述研究發現，發明人得出結論：巖石中礦物染色結果，不但受時間、溫度的影響還受蓋片面積的影響。因而，基於上述研究結果，在本發明一種典型的實施方式中，提供了一種碳酸鹽礦物的鑑定方法，該鑑定方法包括以下步驟：S1，獲取待鑑定的碳酸鹽礦物的巖石薄片；S2，對巖石薄片的一個表面進行部分染色，得到部分染色的巖石薄片；S3，在染色後不超過15s的時間內將巖石薄片置於單偏光顯微鏡下進行染色反應觀察，並根據染色反應的觀察結果判斷碳酸鹽礦物的巖石類型；其中，對巖石薄片進行部分染色的一個表面稱作染色面，整個染色面的面積記為S，染色部分的面積記為SA。

本發明的上述鑑定方法，通過突破現有行業標準中對整個巖石薄片進行染色，並且將染色時間限定在45s～60s的界定，首創性地將待鑑定的巖石薄片進行部分染色，並在染色後立即置於單偏光顯微鏡下進行染色反應觀察，不論在45s之內就發生染色反應的，還是60s之後才發生染色反應的，都能在單偏光顯微鏡下直接的實時的進行觀察，避免了現有染色時間對不 同碳酸鹽礦物染色時間過長或過短而造成的鑑定錯誤。此外，即使需要對巖石薄片進行再次鑑定，由於是部分染色，還可以對未染色的部分進行再次鑑定，減少了巖石薄片的破損概率，提高了鑑定準確率。

在本發明的上述鑑定方法中，步驟S1中獲取待鑑定的碳酸鹽礦物的巖石薄片的步驟按照現有行業標準中的步驟進行製備即可。在本發明一種優選的實施例中，上述步驟S1包括以下步驟：S11，將待測礦物磨製成精磨薄片；S12，在正交偏光顯微鏡下挑選精磨薄片中的碳酸樣礦物，得到待鑑定的碳酸鹽礦物的巖石薄片。在該優選實施例中，按照現有行業標準中偏光薄片的製作方法，通過取樣、固膠、磨平面、貼片、磨片步驟後，將待測礦物磨製成0.03mm-0.05mm的精磨薄片，並在偏光顯微鏡下觀察，在偏光顯微鏡下的幹涉色為高級白的礦物即為碳酸鹽礦物。

在上述鑑定方法中，所得到的巖石薄片的尺寸大小為常規製片大小，只要能夠實現在偏光顯微鏡下對碳酸鹽礦物的觀察即可。在本發明中優選待鑑定的碳酸鹽礦物的巖石薄片的厚度控制在0.038mm-0.042mm內，在該厚度內就能實現對碳酸鹽礦物的觀察，過厚，在影響偏光顯微鏡下礦物的幹涉色；過薄，增加了磨片的難度和破片的可能性。本發明更優選巖石薄片的厚度為0.040mm。

上述鑑定方法的步驟S2中，對上述巖石薄片進行部分染色的面積SA可以根據實際需要合理選擇其大小。在本發明中，在保證染色面積能夠實現染色效果的前提下，優選將部分染色的面積SA與整個染色面的面積S的比值控在1/3～1/2範圍內，將SA與S的比值控制在1/3～1/2範圍內，既可以實現對待鑑定礦物的染色鑑定，減少染色劑的浪費，同時剩餘部分還可以留作備用，以防需要再次鑑定。

上述步驟S3中在染色後15s的時間內將巖石薄片置於單偏光顯微鏡下觀察已經能夠大大降低現有技術出現的錯誤概率，為了進一步提高鑑定結果的準確性，在本發明一種更優選的實施例中，在上述步驟S3中，在染色後不超過5s的時間內將所述部分染色的所述巖石薄片置於單偏光顯微鏡下進行染色反應觀察。將5s時間內將染色巖石薄片置於單偏光顯微鏡下觀察，基本能夠觀察從染色液滴加到巖石薄片上發生反應的整個過程，便於更準確地判斷巖石的類型。

上述鑑定方法的步驟S3中，在將部分染色的巖石薄片置於單偏光顯微鏡下進行染色反應觀察，並根據觀察結果判斷出碳酸鹽礦物的巖石類型之後，一般應用蓋玻片進行蓋片，以備後續對巖石樣本的其他光性特徵進行觀察和研究。如有其他分析要求，也可以根據特殊要求確定是否蓋片。在本發明中，優選還包括在判斷出碳酸鹽礦物的巖石類型之後用蓋玻片對巖石薄片的染色部分進行蓋片的步驟；將蓋玻片與巖石薄片整個染色面的接觸面積記為SB，優選SB大於SA且小於S。蓋片步驟採用現有的在染色的巖石薄片上滴適量冷杉預製膠(冷杉預製膠的配製見SYT5913-2004附錄A中的A.2)，再將蓋玻片微微加熱，放在膠平面上，用醫用鑷子輕輕擠壓，排出氣泡。上述優選實施例中，將蓋玻片與巖石薄片整個染色面的接觸面積SB限定為大於SA且小於S，是為了進一步確保蓋片把染色部分面積SA蓋住的前提下，又 不佔用整個染色面S，既能提供再次染色的機會，又使得下次染色之前能夠相對更容易地清除預製膠。

在本發明一種更優選的實施例中，當SA與S的比值為1/3時，SB與S的比值為2/3。在將染色部分的面積選擇為整個染色面的面積的1/3的同時，將蓋片與巖石薄片的接觸面積SB選擇為整個染色面面積的2/3(包括1/3染色部分和1/3未染色部分)，能夠最大限度地在保證首次染色效果的同時，為下次染色提供最佳的染色面積，進而也最大限度地提高下次染色的效果，提高鑑定準確性。

在本發明的上述鑑定方法中，在步驟S3中，在對巖石薄片的染色部分進行蓋片的步驟之前，上述鑑定方法通常還包括對巖石薄片依次進行水洗和乾燥的步驟。該步驟的具體操作過程採用現有技術即可，本發明優選用清水對巖石薄片進行衝洗，乾燥的步驟優選自然晾乾，減少人為因素對薄片染色結果的影響。

由於現有上述行業標準在鑑定碳酸鹽礦物中最容易出現錯誤，因而本發明的上述鑑定方法主要針對碳酸鹽礦物，因而適用於所有的碳酸鹽礦物的巖石類型鑑定。當然，採用該鑑定方法同樣可以提高其他礦物的鑑定準確性。在本發明又一種優選的實施例中，上述碳酸鹽礦物包括白雲石、鐵白雲石、方解石以及鐵方解石。白雲石和鐵白雲石、方解石和鐵方解石是經常容易鑑定錯誤的四種碳酸鹽礦物，採用本發明的鑑定方法尤其能夠提高上述四種碳酸鹽礦物巖石類型及巖性的準確性，進而提高了對整個儲層巖性、電性、含油性和物性之間的關係，從而促進了石油勘探開發找油方向以及新油田的發現。

在上述步驟S3中，白雲石和鐵白雲石、方解石和鐵方解石的鑑定方法仍是按照現有慣用的染色反應的方法進行鑑定，當染色反應的觀察結果為不變色，則碳酸鹽礦物為白雲石；當染色反應的觀察結果變為藍色，則碳酸鹽礦物為鐵白雲石；當染色反應的觀察結果變為紅色，則碳酸鹽礦物為方解石。當染色反應的觀察結果變為紫紅色，則碳酸鹽礦物為鐵方解石。

由於本發明的上述鑑定方法是在染色後立即置於單偏光顯微鏡下觀察的，即是在單偏光顯微鏡下觀察整個染色反應的過程，因而，不會將因染色時間過長造成的方解石的溶蝕誤認為是天然的方解石儲層溶蝕，也不會將溶蝕產生的儲存孔隙誤認為是碳酸鹽孔隙。同樣，也不會因染色時間過短將鐵白雲石誤認為是白雲石，提高了對鐵白雲和白雲石沉積環境判斷的準確性。

本發明的上述鑑定方法，在對現有技術進行上述改進後已經能夠實現大大提高鑑定準確性的效果。為了防止首次鑑定時由於意外或其他因素導致的鑑定失敗或不準確，在本發明另一種優選的實施例中，上述鑑定方法在步驟S3後，還包括：對巖石薄片中未染色部分進行第二次染色，得到第二次染色薄片；將第二次染色薄片再次置於單偏光顯微鏡下進行染色反應觀察，並根據染色反應結果判斷碳酸鹽礦物的巖石類型。上述優選實施例中，對染色鑑定步驟進行了「備份」，增加了通過同一片就能直觀、準確鑑定其巖石類型的可能性，和通過同一批巖石薄片就能直觀、準確鑑定該批礦物的巖性的可能性。

為了深入了解本發明，下面將結合實施例進一步說明本發明的有益效果。

首先需要說明的是，下列實施例中所用到的對巖石進行染色的染色劑是按照中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 5368-2000巖石薄片鑑定中染色劑配製方法配合的混合溶液。混合溶液的配製及其染色效果具體如下：

1)混合溶液的配製

A.茜素紅-S溶液的配製：

量取2ml濃鹽酸，用998ml蒸餾水稀釋，製成0.2％的稀鹽酸(體積分數)，溶解1g茜素紅-S於上述1000ml的稀鹽酸中。

B.鐵氰化鉀溶液的配製：

量取1.5ml的濃鹽酸，用98.5ml的蒸餾水稀釋成1.5％的稀鹽酸(體積分數)，然後溶解2g鐵氰化鉀於上述100ml的稀鹽酸中。

C.混合溶液的配製：

將茜素紅-S溶液和鐵氰化鉀溶液以3：2的體積比混合，製成混合溶液(現配先用效果最好，用棕色玻璃瓶盛裝或用黑紙包裝玻璃瓶，以防氧化變質)。

2)混合溶液的染色效果：

方解石礦物顯粉紅—紅色；

鐵I方解石礦物顯淡紫色；

鐵II方解石礦物顯淺紫色；

鐵III方解石礦物顯深紫色；

白雲石礦物不染色；

含鐵白雲石現淺藍色，鐵白雲石暗藍色。

實施例1：

以準東火燒山油田H2452井平地泉組(P2p)1592.54米的巖樣為樣品，採用以下步驟對該巖石薄片中碳酸鹽礦物進行染色鑑定，具體步驟包括：

步驟1：首先按照中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 5913-2004巖石製片方法中的偏光薄片製片方法將上述巖樣磨到精磨薄片為止，即將細磨好的巖片，分別用W20號、W10號金剛砂與水混合，在磨片機上逐級磨至0.040mm；

步驟2：然後在正交偏光顯微鏡下鑑定出薄片厚度為0.040mm且幹涉色為高級白的巖樣為泥微晶碳酸鹽礦物；

步驟3：然後再按照中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 5368-2000巖石薄片鑑定中染色劑配製方法配製混合溶液巖石染色劑，將此混合液滴在已磨製的上述厚度為0.040mm且幹涉色為高級白的精磨薄片巖樣的1/3處；

步驟4：然後在5s鍾之內將滴入混合溶液的巖石薄片置於單偏光顯微鏡下；

步驟5：在單偏光顯微鏡下仔細觀察染色劑在巖樣中泥微晶碳酸鹽礦物上的反應，染色結果為暗藍色；

步驟6：再根據中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 5368-2000巖石薄片鑑定染色效果，鑑定出泥微晶碳酸鹽染色效果呈暗藍色的為鐵白雲石；

步驟7：將上述染色過的巖石薄片，立即用清水自然流衝，晾乾。然後蓋片，蓋片面積為巖樣染色面的面積的2/3(包括染色部分)。

因此，可以確定該實施例中準東火燒山油田H2452井平地泉組(P2p)1592.54米的巖樣中的泥微晶碳酸鹽礦物為鐵白雲石。

實施例2：

以準東火燒山油田H262井平地泉組(P2p)1690.72米的巖樣為樣品，採用以下步驟對該巖石薄片中碳酸鹽礦物進行染色鑑定，具體步驟包括：

步驟1：首先按照中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 5913-2004巖石製片方法中的偏光薄片製片方法將上述巖樣磨到精磨薄片為止，即將細磨好的巖片，分別用W20號、W10號金剛砂與水混合，在磨片機上逐級磨至0.038mm；

步驟2：然後在正交偏光顯微鏡下鑑定出薄片厚度為0.038mm且幹涉色為高級白的巖樣為泥微晶碳酸鹽礦物；

步驟3：然後再按照中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 5368-2000巖石薄片鑑定中染色劑配製方法配製混合溶液巖石染色劑，將此混合液滴在已磨製的精磨薄片巖樣的1/2處；

步驟4：然後在15s之內將滴入混合溶液巖石染色劑的巖樣置於單偏光顯微鏡下；

步驟5：在單偏光顯微鏡下仔細觀察染色劑在巖樣中泥微晶碳酸鹽礦物上的反應，染色結果為紅色；

步驟6：再根據中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 5368-2000巖石薄片鑑定染色效果，鑑定出泥微晶碳酸鹽染色效果呈紅色的為方解石；

步驟7：將上述染色過的巖石薄片，立即用清水自然流衝，晾乾。然後蓋片，蓋片面積為巖樣染色面的面積的2/3(包括染色部分)。

實施例3：

以準東吉木薩爾凹陷吉174井平地泉組(P2l)1480.51米的巖樣為樣品，採用以下步驟對該巖石薄片中碳酸鹽礦物進行染色鑑定，具體步驟包括：

步驟1：首先按照中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 5913-2004巖石製片方法中的偏光薄片製片方法將上述巖樣磨到精磨薄片為止，即將細磨好的巖片，分別用W20號、W10號金剛砂與水混合，在磨片機上逐級磨至0.042mm；

步驟2：然後在正交偏光顯微鏡下鑑定出薄片厚度為0.042mm且幹涉色為高級白的巖樣為泥微晶碳酸鹽礦物；

步驟3：然後再按照中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 5368-2000巖石薄片鑑定中染色劑配製方法配製混合溶液巖石染色劑，將此混合液滴在已磨製的精磨薄片巖樣的2/5處；

步驟4：然後在10s鍾之內將滴入混合溶液巖石染色劑的巖樣薄片置於單偏光顯微鏡下；

步驟5：在單偏光顯微鏡下仔細觀察染色劑在巖樣中泥微晶碳酸鹽礦物上的反應，染色結果為紫色；

步驟6：再根據中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 5368-2000巖石薄片鑑定染色效果，鑑定出泥微晶碳酸鹽染色效果呈紫色的為鐵方解石；

步驟7：將上述染色過的巖片，立即用清水自然流衝，晾乾。然後蓋片，蓋片面積為巖樣染色面的面積的3/5(包括染色部分)。

從以上的描述中，可以看出，本發明上述的實施例實現了如下技術效果：

(1)在單偏光顯微鏡下能直觀而精確觀察到碳酸鹽礦物的染色效果，而不是按照染色時間規定在1min之內這個模糊時間來確定碳酸鹽礦物的染色效果。其優點在於排除了由於時間和溫度對於染色劑的影響使碳酸鹽礦物未染上色或染色過度，造成巖石或巖性、沉積環境或孔隙類型出錯的問題。

(2)蓋片面積不是為巖樣的表面積，而是小於其巖樣的表面積，這樣快速而且不用破壞巖樣，隨時進行重新染色。尤其是蓋片面積為巖樣面積的2/3時，剩餘1/3未染色部分能確保重新染色更容易操作。

(3)操作方法簡單，可以準確、快速的鑑定出碳酸鹽礦物的巖石類型，能夠為石油勘探開發找油方向提供準確依據，具有實用價值。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。