CN105424909A - 一种盖层岩石孔缝充填物的识别方法 - Google Patents

一种盖层岩石孔缝充填物的识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种盖层岩石孔缝充填物的识别方法，所述盖层岩石孔缝充填物的识别方法包括：对待测岩石样品的待测面上包含孔缝填充物的视域进行全谱面分析，获取所述视域中的元素组成能谱图；在所述视域中对元素组成能谱图包含的元素进行能谱面扫描分析，以获取各所述元素的面分布特征图；根据各所述元素的面分布特征图，识别出所述待测岩石样品的孔缝充填物的矿物种类及孔缝填充物的展布特征。利用本发明，可以准确识别盖层岩石孔缝充填物的矿物组成及其展布特征。

Description

一种盖层岩石孔缝充填物的识别方法
技术领域
本发明涉及石油地质勘探领域的盖层评价技术，特别是一种盖层岩石孔缝充填物的识别方法。
背景技术
石油地质勘探技术中，盖层岩石组分鉴定、尤其是孔缝充填物组分鉴定是盖层评价中最基础的研究内容，盖层能否对下覆储层形成有效封堵对寻找大油气田具有重要意义(吴丽荣等，咸化湖盆高效基岩气藏储层中基质孔隙的发现及意义，地球科学与环境学报，v37，n3，p.54-62，2015；马峰等，柴达木盆地东坪地区基岩气藏特征，石油勘探与开发，v42，n3，p.266-273，2015)。现有勘探实践表明，能对下覆储层中的油气形成有效封堵的盖层通常具有一定的致密性，致密盖层的形成与后期岩石孔缝的充填胶结紧密相关。在盖层封堵性研究中，对这些孔缝充填物的精确识别至关重要。
现有技术中，学者们一般通过偏光显微镜来识别岩石孔缝充填物，具体方法为：将岩石样品磨制成0.03mm的薄片，利用偏光显微镜对薄片进行鉴定(国家石油和化学工业局，SY/T5368-2000岩石薄片坚定，p.1-28，2000)，依据矿物的晶体光学特征来识别矿物种类，但这种光学特征鉴定有时存在多解性(汪相，晶体光学，南京大学出版社，2014)，对于这些无法通过光学特征进行准确识别的矿物，学者们通常做进一步的电子探针分析，通过矿物的元素组成来予以确认，电子探针分析在微区上具有高精度元素分析优势(中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，GB/T15074-2008电子探针定量分析方法通则，p.1-8，2008)，能在微区探针点上准确测试其元素组成，但无法判断这些具有完全相同元素组成的矿物在未测试区的延伸和展布特征。
发明内容
基于上述背景技术的局限性，本发明利用扫描电镜能谱面扫描成像技术来识别盖层岩石孔缝充填物的方法能完全解决这一难题，既可通过元素组成来精确识别矿物，又可通过元素面成像来展示孔缝充填物在岩石中的整体宏观展布特征。
本发明提供了一种盖层岩石孔缝充填物的识别方法，所述盖层岩石孔缝充填物的识别方法包括：
对待测岩石样品的待测面上包含孔缝填充物的视域进行全谱面分析，获取所述视域中的元素组成能谱图；
在所述视域中对元素组成能谱图包含的元素进行能谱面扫描分析，以获取各所述元素的面分布特征图；
根据各所述元素的面分布特征图，识别出所述待测岩石样品的孔缝充填物的矿物种类及孔缝填充物的展布特征。
在一实施例中，所述盖层岩石孔缝充填物的识别方法还包括：
将待测岩石样品切割出一个放置面及所述待测面，所述待测岩石样品通过所述放置面放置到扫描电镜的样品台上，所述放置面与所述待测面平行；
在所述待测面上镀上导电膜，并用导电胶布将所述待测岩石样品固定在扫描电镜的样品台上。
在一实施例中，在所述视域中对元素组成能谱图包含的元素进行能谱面扫描分析，包括：
将所述元素组成能谱图上显示的含量超过设定阈值的元素作为待测元素，在所述视域中对所述待测元素进行能谱面扫描分析。
在一实施例中，根据各元素的面分布特征图，识别出所述待测岩石样品的孔缝充填物的矿物种类及孔缝填充物的展布特征，包括：
将所述视域中的各所述元素的面分布特征图叠放在一起，分别识别出各所述元素的面分布特征图的叠合区域及非叠合区域所包含的元素类别；
按照各所述叠合区域所包含的元素类别以及非叠合区域所包含的元素类别，确定所述视域中孔缝填充物的矿物种类及孔缝填充物的展布特征。
在一实施例中，根据各元素的面分布特征图，识别出所述待测岩石样品的孔缝充填物的矿物种类及孔缝填充物的展布特征，包括：
将所述视域中的各所述待测元素的面分布特征图叠放在一起，分别识别出各所述待测元素的面分布特征图的叠合区域及非叠合区域所包含的元素类别；
按照各所述叠合区域所包含的元素类别以及非叠合区域所包含的元素类别，确定所述视域中孔缝填充物的矿物种类及孔缝填充物的展布特征。
在一实施例中，在所述待测面上镀上导电膜之前，所述识别方法还包括：将所述待测面磨平并抛光。
在一实施例中，所述导电膜为金膜或者碳膜。
在一实施例中，所述导电膜的层数为3～5层。
在一实施例中，对待测岩石样品的待测面上包含孔缝填充物的视域进行全谱面分析，获取所述视域中的元素组成能谱图，包括：
对所述样品台所在样品室进行抽真空处理；
设置轰击电压及束斑，利用激发电子轰击所述待测岩石样品镀有导电膜的待测面；
对所述待测面上包含孔缝填充物的视域进行全谱面分析，获取所述视域中的元素组成能谱图。
在一实施例中，所述样品台所在样品室的真空度不小于1.00e-3Pa。
在一实施例中，所述轰击电压的大小在20kV～30kV范围内，所述束斑的大小在4.0～5.0范围内。
利用本发明，可以准确识别盖层岩石孔缝充填物的矿物组成及其展布特征。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例盖层岩石孔缝充填物的识别方法的流程示意图；
图2为本发明实施例柴达木盆地东坪地区盖层岩石的孔缝充填物所含硫元素的面分布特征图；
图3为本发明实施例柴达木盆地东坪地区盖层岩石孔缝充填物所含钙元素的面分布特征图；
图4为本发明实施例柴达木盆地东坪地区盖层岩石孔缝充填物所含碳元素的面分布特征图；
图5为本发明实施例柴达木盆地东坪地区盖层岩石孔缝充填物所的展布特征图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例盖层岩石孔缝充填物的识别方法的流程示意图。如图1所示，盖层岩石孔缝充填物的识别方法包括以下步骤：
步骤1、将待测岩石样品切割出一个放置面及所述待测面，所述待测岩石样品通过所述放置面放置到扫描电镜的样品台上，所述放置面与所述待测面平行。
具体实施时，将待测岩石样品切割出两个近似平行的面，其中一个面用于平稳地搁置到扫描电镜的样品台上，另一个面作为待测面，将待测面磨平并抛光。两个面间距即待测岩石样品的厚度约1～10cm、待测面的面积约1～10cm2，两个面可以为长方形或不规则形状。另外需要注意的是，切割待测岩石样品时须使待识别的孔缝充填物显示在待测面上。
步骤2、在待测面上镀上导电膜，并用导电胶布将上述待测岩石样品固定在扫描电镜的样品台上。
使用镀膜仪在待测面表面镀上用于导电的金(Au)膜或碳(C)膜，为了获得更好的导电性，可镀3～5层导电膜，然后将镀好膜的待测岩石样品放置到配备了能谱仪的上述扫描电镜的样品室，并用导电胶布将待测岩石样品固定在样品台上，以使待测岩石样品待测面的表面受到电子束轰击时产生的电荷能通过导电胶布传导出去。
步骤3、对待测岩石样品的待测面上包含孔缝填充物的视域进行全谱面分析，获取所述视域中的元素组成能谱图。
在用导电胶布将上述待测岩石样品固定在扫描电镜的样品台上后，关闭样品室并抽真空使之达到1.00e-3Pa或更高的真空度。其次，升高样品台，使待测岩石样品的待测面距离物镜光阑约10mm。打开电子束开关，设置轰击电压在20kV～30kV范围内，束斑大小在4.0～5.0范围内，使激发电子轰击到待测面，调节图像的对比度和亮度，调焦距使图像达到最清晰状态。对包含了孔缝充填物的某一视域进行全谱面分析，约1min后可获取该视域内的元素组成能谱图，从而识别出该视域内所含元素种类。在本实施例中，场发射扫描电镜可以采用美国FEI公司生产的配备了EDAX能谱仪的Quanta450FEG。
步骤4、在上述视域中对元素组成能谱图包含的元素进行能谱面扫描分析，以获取上述各元素的面分布特征图。
具体实施时，利用上述扫描电镜对上述视域中元素组成能谱图包含的所有元素进行能谱面扫描分析，分别获取上述各个元素的面分布特征图。
一般来说，由于盖层岩石孔缝填充物所包含元素的种类较多，而填充物中个别的元素含量较低，在识别盖层岩石孔缝填充物时，可以将此部分含量较低的元素忽略，而将元素组成能谱图中的主要元素作为识别盖层岩石孔缝填充物组成的依据。具体实施时，可以将元素组成能谱图上显示的含量超过设定阈值的元素作为待测元素，在上述视域中对上述待测元素进行能谱面扫描分析，以获取上述各待测元素的面分布特征图。具体实施时，设置好能谱面扫描的图像分辨率(例如将Reso设置为1024×800)和每个点的采集时间(例如200μs或300μs)后，点击“CollectMaps”按钮进行能谱面扫描成像分析。数小时后，仪器自动生成由一系列图片组成的上述各待测元素的面分布特征图片组(均为同一视域)，仪器随机选取不同颜色代表各种元素，图片中亮度越大的区域代表该元素在此区域的含量越高。
步骤5、根据各元素的面分布特征图，识别出上述待测岩石样品的孔缝充填物的矿物种类及孔缝填充物的展布特征。
将步骤4中获取的上述视域中所有元素的面分布图特征图叠放在一起，分别识别出各个元素面分布特征图的叠合区域及非叠合区域所包含的元素类别，按照各叠合区域所包含的元素类别以及非叠合区域所包含的元素类别，确定上述视域中孔缝填充物的矿物种类及孔缝填充物的展布特征。
如果在步骤4中是对元素组成能谱图中的主要元素进行的能谱面扫描分析，则在步骤5中，将上述视域中的各个主要元素的面分布特征图叠放在一起，分别识别出各主要元素的面分布特征图的叠合区域及非叠合区域所包含的元素类别，按照各叠合区域所包含的元素类别以及非叠合区域所包含的元素类别，确定上述视域中孔缝填充物的矿物种类及孔缝填充物的展布特征。
为了更好地理解本发明的盖层岩石孔缝充填物的识别方法及其有益效果，下面结合具体的例子进行说明。
以柴达木盆地东坪地区为例，获取东坪105井3456.30处的花岗片麻岩盖层岩石，按照上述步骤1-4获取该岩石样品某一包含孔缝填充物视域内的各主要元素的面分布特征图。图2为本发明实施例柴达木盆地东坪地区盖层岩石孔缝充填物所含硫元素的面分布特征图，图3为上述盖层岩石孔缝充填物所含钙元素的面分布特征图，图4为上述盖层岩石孔缝充填物所含碳元素的面分布特征图。本发明仅以硫元素、钙元素及碳元素为例进行说明，但并不以此为限。在图2-图4中，K为原子核外被激发电子的电子层。图5为上述盖层岩石孔缝充填物的展布特征图，图2-图5均为同一视域。通过各元素面分布特征图可以得出，上述盖层岩石中的孔缝充填物为石膏(CaSO4)和方解石胶结物(CaCO3)。
本发明通过扫描电镜能谱面扫描成像技术获得测试视域内的元素面分布特征图片组，在研究其孔缝充填物元素组成的基础上，精确识别出了其矿物种类，且通过元素面成像清晰展示了孔缝充填物在岩石中的宏观展布特征。如通过对我国陆上最大基岩气田(柴达木盆地东坪大气田)的盖层岩石进行能谱面扫描成像研究可以发现，盖层岩石中的孔缝充填物为石膏(CaSO4)和方解石胶结物(CaCO3)。利用本发明提供的盖层岩石孔缝填充物的识别方法，还可以指导咸化湖盆基岩成藏条件研究及盖层封堵性评价，为下一步寻找大气田指明了勘探方向。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种盖层岩石孔缝充填物的识别方法，其特征在于，所述盖层岩石孔缝充填物的识别方法包括：
对待测岩石样品的待测面上包含孔缝填充物的视域进行全谱面分析，获取所述视域中的元素组成能谱图；
在所述视域中对元素组成能谱图包含的元素进行能谱面扫描分析，以获取各所述元素的面分布特征图；
根据各所述元素的面分布特征图，识别出所述待测岩石样品的孔缝充填物的矿物种类及孔缝填充物的展布特征。
2.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，所述盖层岩石孔缝充填物的识别方法还包括：
将待测岩石样品切割出一个放置面及所述待测面，所述待测岩石样品通过所述放置面放置到扫描电镜的样品台上，所述放置面与所述待测面平行；
在所述待测面上镀上导电膜，并用导电胶布将所述待测岩石样品固定在扫描电镜的样品台上。
3.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，在所述视域中对元素组成能谱图包含的元素进行能谱面扫描分析，包括：
将所述元素组成能谱图上显示的含量超过设定阈值的元素作为待测元素，在所述视域中对所述待测元素进行能谱面扫描分析。
4.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，根据各元素的面分布特征图，识别出所述待测岩石样品的孔缝充填物的矿物种类及孔缝填充物的展布特征，包括：
将所述视域中的各所述元素的面分布特征图叠放在一起，分别识别出各所述元素的面分布特征图的叠合区域及非叠合区域所包含的元素类别；
按照各所述叠合区域所包含的元素类别以及非叠合区域所包含的元素类别，确定所述视域中孔缝填充物的矿物种类及孔缝填充物的展布特征。
5.根据权利要求3所述的识别方法，其特征在于，根据各元素的面分布特征图，识别出所述待测岩石样品的孔缝充填物的矿物种类及孔缝填充物的展布特征，包括：
将所述视域中的各所述待测元素的面分布特征图叠放在一起，分别识别出各所述待测元素的面分布特征图的叠合区域及非叠合区域所包含的元素类别；
按照各所述叠合区域所包含的元素类别以及非叠合区域所包含的元素类别，确定所述视域中孔缝填充物的矿物种类及孔缝填充物的展布特征。
6.根据权利要求2所述的识别方法，其特征在于，在所述待测面上镀上导电膜之前，所述识别方法还包括：将所述待测面磨平并抛光。
7.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，所述导电膜为金膜或者碳膜。
8.根据权利要求7所述的识别方法，其特征在于，所述导电膜的层数为3～5层。
9.根据权利要求2或6所述的识别方法，其特征在于，对待测岩石样品的待测面上包含孔缝填充物的视域进行全谱面分析，获取所述视域中的元素组成能谱图，包括：
对所述样品台所在样品室进行抽真空处理；
设置轰击电压及束斑，利用激发电子轰击所述待测岩石样品镀有导电膜的待测面；
对所述待测面上包含孔缝填充物的视域进行全谱面分析，获取所述视域中的元素组成能谱图。
10.根据权利要求9所述的识别方法，其特征在于，所述样品台所在样品室的真空度不小于1.00e-3Pa。
11.根据权利要求9所述的识别方法，其特征在于，所述轰击电压的大小在20kV～30kV范围内，所述束斑的大小在4.0～5.0范围内。
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