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(chǎng)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(duì)實(shí)物地質(zhì)資料巖石薄片的利用價(jià)值、鑒定弊端闡述與研究現(xiàn)狀的簡(jiǎn)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(chǎng)錄井中的作用，并對(duì)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(chǎng)錄井；儲(chǔ)集層物性

用偏光顯微鏡進(jìn)行巖石薄片觀測(cè)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(jià)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(wú)法取代的。巖石薄片顯微圖像分析技術(shù)在巖性識(shí)別、儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)、落實(shí)顯示等方面具有直觀可視的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，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(chǔ)集層空間的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及烴類物質(zhì)在儲(chǔ)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(shí)別油氣層提供了可靠依據(jù)。

巖石鑄體薄片檢測(cè)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(gè)方面。

1　巖石薄片的制作

1.1取樣

任何實(shí)驗(yàn)手段都會(huì)對(duì)樣品選取提出自己的要求，其中最基本的一條就是對(duì)檢測(cè)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(shí)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(duì)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(shí)要保證樣品抽真空效果，同時(shí)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(hào)，先進(jìn)行粗、中、細(xì)、精幾個(gè)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(jí)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(duì)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(shí)別鑒定為主，由于鑄體工藝的特殊性，對(duì)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(shí)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(zhǎng)期保存，通過數(shù)字化工作，將薄片原始影響資料儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)中管理，不僅可以長(zhǎng)期保存，還可以減少直接使用帶來(lái)的損毀，延長(zhǎng)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(gè)薄片信息可以供多人同時(shí)觀察討論，一個(gè)用戶也可以同時(shí)觀察多個(gè)薄片進(jìn)行對(duì)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(jí)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(tái)，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(lái)表征，圖像分析方法就是對(duì)二維圖像進(jìn)行掃描，并對(duì)特征點(diǎn)的像素群進(jìn)行檢測(cè)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(shí)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(duì)儲(chǔ)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(duì)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(chǔ)層巖石孔隙度、滲透率特征變得直觀、可視，對(duì)解釋人員客觀準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集性及滲流能力大有幫助，而圖像分析參數(shù)的解釋評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)了微觀條件下對(duì)儲(chǔ)集層儲(chǔ)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(gè)問題

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

5　巖石薄片在現(xiàn)場(chǎng)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(duì)這些結(jié)晶巖定名是比較困難的。但是及時(shí)、準(zhǔn)確地識(shí)別這些結(jié)晶巖，對(duì)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(chǔ)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(gè)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(jí)、包裹體特征等；在正交偏光鏡下觀察消光類型、測(cè)定延性符號(hào)、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(gè)晶體為長(zhǎng)板狀的斜長(zhǎng)石，右側(cè)一顆晶體為具格子雙晶的微斜長(zhǎng)石，他形分布的白色礦物為石英，幾個(gè)斜長(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)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(zhǎng)石組成，含量近似相等，斜長(zhǎng)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(gè)主要內(nèi)容就是通過對(duì)鉆井過程中地層信息的檢測(cè)分析，對(duì)整個(gè)井筒的油氣水分布情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出科學(xué)準(zhǔn)確的結(jié)論。儲(chǔ)集層物性和烴類分布情況這兩個(gè)方面是解釋評(píng)價(jià)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(lái)表征；薄片的圖像分析方法就是對(duì)二維圖像進(jìn)行掃描，并對(duì)特征點(diǎn)的像素群進(jìn)行檢測(cè)和編輯處理，得到二維圖像的特征值，為儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)研究提供資料。

鑄體薄片的鑒定是通過對(duì)儲(chǔ)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(duì)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(píng)價(jià)儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集及滲流能力。圖3為W38-27-41井3號(hào)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(cè)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(chǔ)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(hào)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(cè)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(chǔ)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(duì)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(chǎng)地質(zhì)錄井人員對(duì)儲(chǔ)集層物性的認(rèn)識(shí)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(lái)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(chǔ)集層巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和保持儲(chǔ)集層油水關(guān)系原貌的情況下，對(duì)儲(chǔ)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(gè)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(shí)，可以把儲(chǔ)集層巖樣的熒光直照、氣測(cè)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(lái)，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(píng)價(jià)更加翔實(shí)、準(zhǔn)確，為油田的增儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)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(chǔ)集層的主要儲(chǔ)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(chǔ)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(cè)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(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性和滲流能力進(jìn)行更全面、細(xì)微地評(píng)價(jià)。

（2）在研究過程中發(fā)現(xiàn)，要準(zhǔn)確得到儲(chǔ)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(guó)礦業(yè)，2014.

［2］趙明.巖石薄片顯微圖像技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)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。