一种双光子激光共聚焦三维检测泥岩和致密砂岩中有机质组份分布和含量的方法
【专利摘要】本发明涉及一种泥岩和致密砂岩中机质组份分布和含量的检测方法，具体涉及一种在油田勘探开发过程中对以泥岩和致密砂岩为主的非常规储层中机质组份分布和含量的检测方法。本发明采用双光子激光共聚焦显微镜对泥岩和致密砂岩中机质组份进行扫描分析，通过光谱分离技术可以不破坏样品的情况下，把不同组份的有机质进行分类三维空间展示。本发明在保持了样品的原始结构状态下，研究泥岩和致密砂岩储层中有机质的特征。
【专利说明】一种双光子激光共聚焦三维检测泥岩和致密砂岩中有机质组份分布和含量的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种泥岩和致密砂岩中机质组份分布和含量的检测方法，具体涉及一种在油田勘探开发过程中对以泥岩和致密砂岩为主的非常规储层中机质组份分布和含量的检测方法。
【背景技术】
[0002]在目前国际能源紧缺的前提下，以泥岩和致密砂岩为主的非常规储层是挖潜原油储量的新方向。所以分析泥岩和致密砂岩中有机质的含量、组份、分布状态非常重要。过去采用液相色谱和荧光薄片方法分析砂岩中有机质组份，但是色谱需要把样品粉碎再萃取，破坏了样品的结构无法还原原油各组份的原始状态；而荧光薄片方法由于分辨率比较低和荧光穿透性比较弱，只能分辨泥岩样品表面的有机质，无法识别样品内部，并且通过颜色区分有机质组份时光源对结果的准确性影响很大。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种双光子激光共聚焦三维检测泥岩和致密砂岩中有机质组份分布和含量的方法，利用这种有效的检测方法来观察和分析有一定厚度的泥岩或致密砂岩样品，及能保持真实的岩石孔隙网络结构的前提下，分析泥岩和致密砂岩中有机质的含量、组份、分布状态的方法。
[0004]微观剩余油激光共聚焦分析方法是由岩心冷冻制片为基础的，全波段荧光显微镜技术和激光共聚焦显微镜油水岩检测分析技术构成。
[0005]本发明所采用的技术方案是:该双光子激光共聚焦三维检测泥岩和致密砂岩中有机质组份分布和含量的方法包括下列步骤为:
[0006]I)冷冻条件下进行样品制备:切片之前样品置入液氮中冷冻保存，切片后样品需要放置在5°C以下环境风干。制作样品时，用T-2或T-2型502胶进行胶结。磨片时，粗磨至2mm,分析表面抛光处理。
[0007]2)采用双光子激光共聚焦方法，双光子激光共聚焦显微镜对泥岩或致密砂岩进行分析:将样品放在载物台上，抛光面向上。将激光扫描共聚焦显微镜的镜头调整到观察样品上方，选择适宜的激发光源扫描样品，用长焦距物镜，选择合适倍数物镜进行观察，记录观察图像；
[0008]步骤2)中所述双光子激光共聚焦方法的具体应用和结果:
[0009]a)轻质组份标准样品的光谱采集，选择710nm波长的激光作为激发光源，对轻质组份标准样品进行扫描，选择XY λ扫描模式,接收400nm-700nm范围的轻质组份特征光谱数据体，并保存；
[0010]b)重质组份标准样品的光谱采集，选择710nm波长的激光作为激发光源，对重质组份标准样品进行扫描，选择XY λ扫描模式,接收400nm-700nm范围的重质组份特征光谱数据体，并保存；
[0011]c)干酪根组份标准样品的光谱采集，选择710nm波长的激光作为激发光源，对干酪根组份标准样品进行扫描，选择XY λ扫描模式，接收400nm-700nm范围的干酪根组份特征光谱数据体，并保存；
[0012]d)待检测样品的光谱采集，选择710nm波长的激光作为激发光源，对待检测样品进行扫描，选择XY λ Z扫描模式，样品厚度50um，层间距lum，接收400nm-700nm范围的待检测样品特征光谱数据体，并保存；
[0013]e)待检测样品中轻质组份分离，用光谱分离软件打开a)中的轻质组份特征光谱数据体，采用光谱分离的方法分离d)中待检测样品特征光谱数据体，保存分离出来的轻质组份三维数据体。
[0014]f)待检测样品中重质组份分离，用光谱分离软件打开b)中的重质组份特征光谱数据体，采用光谱分离的方法分离d)中待检测样品特征光谱数据体，保存分离出来的重质组份三维数据体。
[0015]g)待检测样品中干酪根组份分离，用光谱分离软件打开c)中的干酪根组份特征光谱数据体，采用光谱分离的方法分离d)中待检测样品特征光谱数据体，保存分离出来的干酪根组份三维数据体。
[0016]3)有机质组份三维重建，把e)、f)、g)中的轻质、重质和干酪根三维数据体通过计算机技术进行三维重建，展示轻质、重质和干酪根在样品中的空间分布位置和形态。
[0017]4)有机质组份量化分析，利用软件把3)中三维重建后的数据分别进行轻质、重质和干酪根含量计算、即得到轻质、重质和干酪根含量值。
[0018]本发明的效果和优点在于:在致密油研究中，致密砂岩和生油泥岩往往紧邻，并交互沉积，在试油时致密砂岩层和泥岩层同时压裂出油，但原油主要储存在致密砂岩层还是泥岩层，存在状态什么样，一直是科研人员研究的问题。该方法在保持泥岩和致密砂岩原始结构的情况下，精确分析样品内部原油的含量、组份和三维分布状态，双光子具有很强的穿透性，检测泥岩和致密砂岩透光弱的样品具有很好的效果，并且光谱分离技术可以不破坏样品的情况下，把不同组份的有机质进行分类三维空间展示。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为轻质组份光谱图；
[0020]图2重质组份光谱图；
[0021]图3干酪根组份光谱图；
[0022]图4轻质组份三维重建图；
[0023]图5重质组份三维重建图；
[0024]图6轻重组份叠合三维重建图；
[0025]图7轻重组份、干酪根叠合三维重建图。
【具体实施方式】
[0026]以下就本发明一种实时观察真实岩心原油驱替过程的方法的步骤及所能产生的效果，配合附图、实施例详细说明如下:[0027]本次实验采集原油、饱和烃、芳烃、非烃、浙青质、干酪根样品，利用激光共聚焦三维重建技术，研究其激光光谱特征，发现原油中轻质组份在激光照射下产生的波长短，在488nm附近，重质组份的波长长，在600nm?700nm之间，干酪根及其吸附烃的混合组份波长相对较宽，利用各组分主峰位置和峰型特征来研究致密砂岩和泥岩样品中有机组分的空间分布，原油赋存状态，轻质组分和重质组分(游离油)、干酪根及其吸附烃的混合组分相对体积百分比含量。
[0028]实验样品来自松辽盆地，齐平I井位于中央坳陷区齐家凹陷杏西鼻状构造，2012年试油获得10.2t/d的工业油流，是松辽盆地非常规致密油勘探上的重大突破。在齐平I井的高台子油层20m的连续取心段，取样45块，其中泥岩16块，粉砂质泥岩15块，粉砂岩14块。泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩的孔隙度分布范围相似，在3.1-11.3%之间，但粉砂岩孔隙度平均值略低，可能与粉砂岩含钙质有关；粉砂岩和泥岩石英含量相近，都在35%左右；粉砂岩长石含量高、钙质含量高、粘土矿物含量低，分别为40%、15%、25%，泥岩则正好相反；在孔隙类型上，粉砂岩为粒间孔、溶孔、溶缝、介屑内孔、微裂缝，泥岩为构造微裂缝、页理缝、溶蚀缝、基质微孔、有机质裂解孔，吼道直径主峰在20-40nm之间，纯泥岩的吼道直径主峰小于5nm ;泥岩已经成熟，富有机质，TOC平均2.67%，粉砂泥岩，有机质丰度也较高，TOC平均
1.89%。利用激光共聚焦研究在不同岩性中油的赋存状态，发现不同类型储层含油性存在差
巳升。
[0029]具体操作步骤为:
[0030]I)冷冻条件下进行样品制备:切片之前样品置入液氮中冷冻保存，切片后样品需要放置在5°C以下(O?5°C)环境风干。制作样品时，用T-2或T-2型502胶进行胶结。磨片时，粗磨至2mm，分析表面抛光处理。
[0031]2)采用双光子激光共聚焦方法，双光子激光共聚焦显微镜对泥岩或致密砂岩进行分析:将样品放在载物台上，抛光面向上。将激光扫描共聚焦显微镜的镜头调整到观察样品上方，选择710nm激发光源扫描样品，用长焦距物镜，选择10倍数物镜进行观察，记录观察图像；
[0032]步骤2)中所述双光子激光共聚焦方法的具体应用和结果:
[0033]a)轻质组份标准样品的光谱采集:选择710nm波长的激光作为激发光源，对轻质组份标准样品进行扫描，选择XY λ扫描模式,接收400nm-700nm范围的轻质组份特征光谱数据体(如图1)，并保存；
[0034]b)重质组份标准样品的光谱采集:选择710nm波长的激光作为激发光源，对重质组份标准样品进行扫描，选择XY λ扫描模式,接收400nm-700nm范围的重质组份特征光谱数据体(如图2)，并保存；
[0035]c)干酪根组份标准样品的光谱采集:选择710nm波长的激光作为激发光源，对干酪根组份标准样品进行扫描，选择XY λ扫描模式，接收400nm-700nm范围的干酪根组份特征光谱数据体(如图3)，并保存；
[0036]d)待检测样品的光谱采集:选择710nm波长的激光作为激发光源，对待检测样品进行扫描，选择XY λ Z扫描模式，样品厚度50um，层间距lum，接收400nm-700nm范围的待检测样品特征光谱数据体，并保存；
[0037]e)待检测样品中轻质组份分离:用光谱分离软件打开a)中的轻质组份特征光谱数据体，采用光谱分离的方法分离d)中待检测样品特征光谱数据体，保存分离出来的轻质组份三维数据体。
[0038]f)待检测样品中重质组份分离:用光谱分离软件打开b)中的重质组份特征光谱数据体，采用光谱分离的方法分离d)中待检测样品特征光谱数据体，保存分离出来的重质组份三维数据体。
[0039]g)待检测样品中干酪根组份分离:用光谱分离软件打开c)中的干酪根组份特征光谱数据体，采用光谱分离的方法分离d)中待检测样品特征光谱数据体，保存分离出来的干酪根组份三维数据体。
[0040]3)有机质组份三维重建:把e)、f)、g)中的轻质、重质和干酪根三维数据体通过计算机软件进行三维重建，得到轻质、重质和干酪根在样品中的空间分布位置和形态(如图
4、图5、图6和图7)。
[0041]4)有机质组份量化分析:利用软件把3)中三维重建后的数据分别进行轻质、重质和干酪根含量计算，结果如下:轻质组分含量在3.5%,重组分含量5%,干酪根含量为8.5%,而泥岩中轻质组分含量在2.3%，重组分含量4.7%，干酪根含量为6.5%，粉砂质泥岩轻质组分含量在1.2%,重组分含量2.8%,干酪根含量为4%。
[0042]如图4、图5、图6和图7，从空间分布上看，泥岩和粉砂质泥岩的轻质组分、重质组分和干酪根及其吸附烃的混合组分，彼此重叠在一起，而粉砂岩三种组分是错开的，特别是在轻、重质组分与干酪根及其吸附烃的混合组分之间错开分布更明显；
[0043]从组分定量上看，粉砂岩中轻质组分和重质组分含量高，这些说明粉砂岩含游离油多，而泥岩、粉砂质泥岩游离油含量最低。这与岩石薄片观察看到的结果一致，粉砂岩普遍含油，呈游离状态，而泥岩、含粉砂泥岩游离油含量少或基本不含，泥岩油基本被干酪根吸附，泥岩中夹砂条储层绝大多数含油，为致密油及泥岩油主要储层之一。
[0044]利用激光共聚焦研究储层含油性，其优势可以在三维空间观察储层中不同有机组分的空间分布，还能定量研究各组分间的含量。
【权利要求】
1.一种双光子激光共聚焦三维检测泥岩和致密砂岩中有机质组份分布和含量的方法，包括下列步骤: 1)冷冻条件下进行样品制备:切片之前样品置入液氮中冷冻保存，切片后样品需要放置在0°C -50C以下环境风干，制作样品时，用T-2或T-2型502胶进行胶结，磨片时，粗磨至2mm,分析表面抛光处理； 2)采用双光子激光共聚焦方法，双光子激光共聚焦显微镜对泥岩或致密砂岩进行分析:将样品放在载物台上，抛光面向上，将激光扫描共聚焦显微镜的镜头调整到观察样品上方，选择710nm激发光源扫描样品，用长焦距物镜，选择10倍数物镜进行观察，记录观察图像； 步骤2)中所述双光子激光共聚焦方法的具体应用和结果: a)轻质组份标准样品的光谱采集:选择710nm波长的激光作为激发光源，对轻质组份标准样品进行扫描，选择XY λ扫描模式，接收400nm-700nm范围的轻质组份特征光谱数据体，并保存； b)重质组份标准样品的光谱采集，选择710nm波长的激光作为激发光源，对重质组份标准样品进行扫描，选择XY λ扫描模式，接收400nm-700nm范围的重质组份特征光谱数据体，并保存； c)干酪根组份标准样品的光谱采集，选择710nm波长的激光作为激发光源，对干酪根组份标准样品进行扫描，选择XY λ扫描模式，接收400nm-700nm范围的干酪根组份特征光谱数据体，并保存； d)待检测样品的光谱采集，选择710nm波长的激光作为激发光源，对待检测样品进行扫描，选择XY λ Z扫描模式，样品厚度50um，层间距lum，接收400nm-700nm范围的待检测样品特征光谱数据体，并保存； e)待检测样品中轻质组份分离，用光谱分离软件打开a)中的轻质组份特征光谱数据体，采用光谱分离的方法分离d)中待检测样品特征光谱数据体，保存分离出来的轻质组份三维数据体； f )待检测样品中重质组份分离，用光谱分离软件打开b)中的重质组份特征光谱数据体，采用光谱分离的方法分离d)中待检测样品特征光谱数据体，保存分离出来的重质组份三维数据体； g)待检测样品中干酪根组份分离，用光谱分离软件打开c)中的干酪根组份特征光谱数据体，采用光谱分离的方法分离d)中待检测样品特征光谱数据体，保存分离出来的干酪根组份三维数据体； 3)有机质组份三维重建:把步骤e)、f)、g)中的轻质、重质和干酪根三维数据体通过计算机技术进行三维重建，得到轻质、重质和干酪根在样品中的空间分布位置和形态； 4)有机质组份量化分析，利用软件把3)中三维重建后的数据分别进行轻质、重质和干酪根含量计算、即得到轻质、重质和干酪根含量值。
【文档编号】G01N1/28GK103439302SQ201310422526
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】索丽敏, 孙先达, 李舰 申请人:黑龙江八一农垦大学