CN106153413A - 碳酸盐岩岩屑微观孔隙铸模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于岩矿鉴定及岩石物理技术领域，具体涉及一种毫米级碳酸盐岩钻井岩屑进行微观孔隙铸模及岩屑薄片的制作方法，包括如下步骤：1)岩屑选样；2）样品隔离充填及编号；3）岩屑胶合及孔隙铸模；4）铸样分离与复号；5）铸样薄片制作。本发明实现了毫米级岩屑样品的胶-铸一体化技术，并可对20-30组岩屑样品同时进行胶-铸一体化处理，制作成多个可直接用于岩石微观结构和显微孔隙观察分析之用的特殊岩屑薄片，既节约制片时间和成本，又可为钻井过程中的非取心井段提供用于微观孔隙观察与成因分析的显微资料。
Description
技术领域
本发明属于岩矿鉴定、岩石物理学研究技术领域，具体涉及一种碳酸盐岩岩屑微观孔隙铸模及铸体薄片的制作方法。
背景技术
世界范围内，碳酸盐岩地层中储藏着丰富的石油天然气资源，我国境内的三大盆地的碳酸盐岩地层中也发现相当规模的天然气储量，因此，碳酸盐岩综合地质研究极为重要。目前，显微镜下分析铸体薄片是碳酸盐岩研究的一种最常用、最重要的技术手段，既可以对碳酸盐岩岩石成分进行鉴定，也可以对岩石孔隙结构进行分析。
但是目前常规铸体薄片制作技术只能对大块岩石样品（≥2cm×2cm×0.3cm）进行制作，这类样品只能钻井取心（或者野外样品）获得。由于钻井取心成本较高，一般只针对极少的局部层段，因此取心所得岩样较少，从铸体薄片所获得的地质资料相应少且不系统，给地质研究工作带来极大的困难。
授权公告号为CN101441147的专利“一种岩石空隙铸体薄片的制作方法”，该方法是针对多个大块岩石样品（≥2cm×2cm×0.3cm）同时制作铸体，相对于常规铸体薄片制作过程来说，相对提高了铸体制作的效率，但也存在不足：1、样品必须是岩石，不适用于岩屑样品，具有很强的局限性；2、薄片制作所需岩石为钻井取心所得，系统进行薄片制作势必要求全井段取心，钻井成本过高，并且影响钻井速度。
岩屑是钻井工程中随时可获得的细碎颗粒状岩石样品，整体上颗粒较为细小，碳酸盐岩岩屑相对砂岩岩屑而言，颗粒更大些，且多呈片状，基本保持了原岩基质的孔隙及岩石结构特征。现场地质人员可以很容易获取，数量多，且可系统连续取样。但存在的问题是，难以用常规方法制作用于岩石孔隙等显微观察的铸体薄片。
授权公告号为CN1544907的专利“一种岩屑薄片鉴定制样方法”，该方法是将石油钻井岩屑样品经水洗、四氯化碳洗后，再经硅烷偶联剂或铬络合物偶联剂进行浸泡表面改性处理，过滤烘干后倒入容器中，加入粘结剂、固化剂和促进剂，搅拌均匀，在震荡器上震荡后静止二十分钟，即可进行现场切磨制片。该方法同样存在不足：1、只能制作普通岩屑粘结薄片，非铸体薄片，不能体现岩石微观孔隙结构；2、不能实现多样品同时制片。
发明内容
发明目的：克服现有技术中常规铸体薄片只针对大块岩石样品，而岩屑只能制作普通薄片的局限性，提供了一种针对碳酸盐岩岩屑进行微观孔隙铸体的薄片制作方法，主要步骤如下：
步骤1) 选样：每个深度段选取300～500颗碳酸盐岩岩屑作为岩屑样品，岩屑大小为0.2cm×0.2cm×0.1cm以上；
步骤2）对照每个深度段的岩屑样品，用碳素笔在滤纸上编号，准备好相应大小的天然云母片，并记录每个深度段岩屑样品的井号、井深及层位，使每张滤纸对应一个深度段的一组岩屑样品，然后一组岩屑样品、一层编号滤纸+云母片依次装填进铸样试管中。
步骤3）岩屑样品胶铸：采用“胶-铸一体化”技术对多组碳酸盐岩岩屑样品进行一次性胶铸；
步骤4）岩屑样品铸体分离；
步骤5）对岩屑样品铸体进行制片。
所述胶铸一体化技术具体过程如下：
（1）配制孔隙铸模用水玻璃单体：将E-51(618)型环氧树脂、环氧稀释剂、三乙醇胺及玫瑰红颜料按 100:18:12:1.5的质量比称量后放人烧杯，在60℃的恒温水浴锅内加热40分钟，并不断搅拌，使各类化学试剂充分溶解稀释并混合均匀；
（2）胶固剂与水玻璃单体融合：在步骤（1）配制好的水玻璃单体中分3次加入502胶并搅拌2分钟，每次间隔5分钟，水玻璃单体与502胶的质量比例为9:1，最终形成用于胶铸的混合液；
（3）放样：取一试管，在试管底部放置云母片，其上放已编号的滤纸，滤纸编号的一面朝云母片，随后在滤纸上放置已挑选好的对应深度段碳酸盐岩岩屑颗粒样品，并轻摇使之铺放平整；然后继续在该试管重复该步骤依次叠置放入云母片、其他已编号滤纸及相应深度段的碳酸盐岩岩屑样品；
（4）负压抽空：塞上试管，并对其进行抽真空处理，要求真空度<0.01托，抽真空时间>24h；
（5）样品胶铸：将步骤（2）的胶铸混合液注入试管样品中，静置24h；
（6）阶段式升温、恒温水浴聚合凝固：将试管至于水浴中，分阶段逐步升温至40℃（保持12小时）、60℃（保持9小时）、80℃（保持6小时），使水玻璃单体充分聚合、并与岩屑颗粒稳定胶结，逐步固化成为可用于岩石薄片磨制的胶铸模块。
步骤4）所述岩屑样品铸体分离具体如下：取出样品，沿云母片剥离不同深度段的碳酸盐岩岩屑样品，使之成为单个小铸体。
步骤5）所述制片包括如下步骤：①粘片；②磨片；③盖片；④贴标签。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、相对于传统岩石铸体，本发明实现了岩屑样品的铸体，而不局限于岩石样品；
2、相对于传统岩屑薄片只能观察岩性特征的单一性，本发明在此基础上，进一步实现了通过岩屑反映岩石的微观孔隙结构；
3、具有“一样多屑，一次多样”的优势：碳酸盐岩岩屑铸体中含有多个岩屑，相对于传统的岩石铸体，碳酸盐岩岩屑铸体可以更为详细、细致的反映岩石的岩石学及微孔隙结构；另外，可以同时对多个岩屑样品同时铸体制片，节约制片时间；
4、碳酸盐岩岩屑样品孔隙铸体方法的实现，为非取心段的地层岩石微观孔隙结构观察及成因分析提供了基础资料，这样可以更便捷、系统地取得地质资料，同时也大大提高了地质录井资料的使用率。同时，将不再需要为获取样品而进行取心，不影响钻井速度，节约了钻井成本。
具体实施方式
实施例1：
为了克服现有技术中常规铸体薄片只针对大块岩石样品，而岩屑只能制作普通薄片的局限性，本实施例提供了一种针对碳酸盐岩岩屑进行微观孔隙铸体的薄片制作方法，主要步骤如下：
步骤1) 选样：每个深度段选取300～500颗碳酸盐岩岩屑作为岩屑样品，岩屑大小为0.2cm×0.2cm×0.1cm以上；
尽量选取相对较大岩屑，可以更清楚反映岩石成分及微观孔隙结构。这些岩屑将作为一个整体被胶铸在一起，作为代表对应深度段的一个样品；为提高选样效率，必要时可借助目筛，取出过于细碎的岩屑颗粒，并结合钻井过程中基本的地层岩石变化规律，去除掉块及假岩屑。
步骤2）对照每个深度段的岩屑样品，用碳素笔在滤纸上编号，准备好相应大小的天然云母片，并记录每个深度段岩屑样品的井号、井深及层位，使每张滤纸对应一个深度段的一组岩屑样品，然后一组岩屑样品、一层编号滤纸+云母片依次装填进铸样试管中；编号可以保证后期岩屑样品的有序管理。
步骤3）岩屑样品胶铸：采用“胶-铸一体化”技术对多组碳酸盐岩岩屑样品进行一次性胶铸。
步骤4）岩屑样品铸体分离。
步骤5）对岩屑样品铸体进行制片。
本实施例实现了岩屑样品的铸体，可以同时对多个岩屑样品同时铸体制片，节约制片时间，为非取心段的地层岩石微观孔隙结构观察及成因分析提供了基础资料，这样可以更便捷、系统地取得地质资料，大大提高了地质录井资料的使用率，克服了传统岩屑片只能观察岩性特征的单一性，从而，将不再需要为获取样品而进行取心，不影响钻井速度，节约了钻井成本。
实施例2：
在实施例1的基础上，提供了一种碳酸盐岩岩屑微观孔隙铸体薄片的制作方法，包括如下步骤：
步骤1) 选样：每个深度段选取300～500颗碳酸盐岩岩屑作为岩屑样品，岩屑大小为0.2cm×0.2cm×0.1cm以上。
步骤2）对照每个深度段的岩屑样品，用碳素笔在滤纸上编号，准备好相应大小的天然云母片，并记录每个深度段岩屑样品的井号、井深及层位，使每张滤纸对应一个深度段的一组岩屑样品，然后一组岩屑样品、一层编号滤纸+云母片依次装填进铸样试管中。
步骤3）岩屑样品胶铸：采用“胶-铸一体化”技术对多组碳酸盐岩岩屑样品进行一次性胶铸；
（1）配制孔隙铸模用水玻璃单体：将E-51(618)型环氧树脂、环氧稀释剂、三乙醇胺及玫瑰红颜料按 100:18:12:1.5的质量比称量后放人烧杯，在60℃的恒温水浴锅内加热40分钟，并不断搅拌，使各类化学试剂充分溶解稀释并混合均匀；
（2）胶固剂与水玻璃单体融合：在步骤（1）配制好的水玻璃单体中分3次加入502胶并搅拌2分钟，每次间隔5分钟，水玻璃单体与502胶的质量比例为9:1，最终形成用于胶铸的混合液；
（3）放样：取一试管，在试管底部放置云母片，其上放已编号的滤纸，滤纸编号的一面朝云母片，随后在滤纸上放置已挑选好的对应深度段碳酸盐岩岩屑颗粒样品，并轻摇使之铺放平整；然后继续在该试管重复该步骤依次叠置放入云母片、其他已编号滤纸及相应深度段的碳酸盐岩岩屑样品；
（4）负压抽空：塞上试管，并对其进行抽真空处理，要求真空度<0.01托，抽真空时间>24h；
（5）样品胶铸：将步骤（2）的胶铸混合液注入试管样品中，静置24h；
（6）阶段式升温、恒温水浴聚合凝固：将试管至于水浴中，分阶段逐步升温至40℃（保持12小时）、60℃（保持9小时）、80℃（保持6小时），使水玻璃单体充分聚合、并与岩屑颗粒稳定胶结，逐步固化成为可用于岩石薄片磨制的胶铸模块。
步骤4）所述岩屑样品铸体分离具体如下：取出样品，沿云母片剥离不同深度段的碳酸盐岩岩屑样品，使之成为单个小铸体。
步骤5）对岩屑样品铸体进行制片，具体步骤如下：①粘片： 用W20号金刚砂与水混合在磨片机上，将载物片的一面磨成毛面备用；用防臭布将载物片和已铸好的岩屑样品平面擦干净；将冷杉胶涂在载物片的中央部位和岩屑样品平面上，使载物片和岩屑样品胶合，用一用镊子对载物片前后左右挤压，使胶层薄而均匀、无气泡；
②磨片: 将粘好的岩屑样品在磨片机上用100号、120号金刚石与水混合粗磨，厚度磨至0.28-0.4mm，岩片不脱胶；将粗磨好的岩片用W28号金刚砂与水混合，在磨片机上磨至0.12-0.18mm，岩片保持完整；将细磨好的岩片，分别用W20号、W10号金刚砂与水混合，在磨片机上逐级磨至0.04-0.05mm，然后用7W金刚砂与水混合在玻璃板上磨至0.04mm，偏光显微镜下结构清晰，干涉色为高级白；
③盖片: 将粘好的岩屑样品在磨片机上用100号、120号金刚石与水混合粗磨，厚度磨至0.28-0.4mm，岩片不脱胶；将粗磨好的岩片用W28号金刚砂与水混合，在磨片机上磨至0.12-0.18mm，岩片保持完整；将细磨好的岩片，分别用W20号、W10号金刚砂与水混合，在磨片机上逐级磨至0.04-0.05mm，然后用7W金刚砂与水混合在玻璃板上磨至0.04mm，偏光显微镜下结构清晰，干涉色为高级白；
④贴标签: 在薄片正面上下两端分别贴样品号、编号、井号、井深。
综上所述，本发明通过本“胶-铸一体化”技术，可使采于某一钻井深度段的原本细碎的数百粒碳酸盐岩钻井岩屑颗粒，能在较短时间内形成岩屑内部微观孔隙的铸模，并使岩屑颗粒相互胶结在一起形成便于磨制岩石薄片的胶铸模块，从而可实现多个碳酸盐岩岩屑颗粒的一次性孔隙铸模和岩石薄片制作。实现了岩屑样品的铸体，不局限于岩石样品； 具有“一样多屑，一次多样”的优势，碳酸盐岩岩屑样品孔隙铸体方法的实现，为非取心段的地层岩石微观孔隙结构观察及成因分析提供了基础资料，这样可以更便捷、系统地取得地质资料，同时也大大提高了地质录井资料的使用率，将不再需要为获取样品而进行取心，不影响钻井速度，节约了钻井成本。
本实施例没有详细叙述的技术和测定方法属本行业的公知技术和常用技术手段，这里不一一叙述。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.碳酸盐岩岩屑微观孔隙铸模方法，其特征在于，包括以下步骤：
a) 选样：在需要取样分析的各钻井深度段选取300～500颗碳酸盐岩岩屑颗粒，作为代表这一井深段岩石特征的一组岩屑样品；如岩屑细小，不易挑选，可称取3-5g岩屑样品，也可用过筛法剔除掉过细的岩屑颗粒及上部岩层掉块；
b）编号：对照每个深度段的岩屑样品，用碳素笔在滤纸上编号，准备好相应大小的天然云母片，并记录每个深度段岩屑样品的井号、井深及层位，使每张滤纸对应一个深度段的一组岩屑样品，然后一组岩屑样品、一层编号滤纸+云母片依次装填进铸样试管中；
c）岩屑样品胶铸：采用“胶-铸一体化”技术对多组碳酸盐岩岩屑样品进行一次性胶铸；
d）铸样分离及薄片磨制。
2.根据权利要求1所述的碳酸盐岩岩屑微观孔隙铸模方法，其所述“胶-铸一体化”技术具体过程如下：
（1）配制孔隙铸模用水玻璃单体：将二甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈、油溶红按
100: 12:1.5的质量比称量后放人烧杯，在60℃的恒温水浴锅内加热40分钟，并不断搅拌，使各类化学试剂充分溶解稀释并混合均匀，过滤待用；
（2）放样：取一试管，在试管底部放置云母片，其上放已编号的滤纸，滤纸编号的一面朝云母片，随后在滤纸上放置已挑选好的对应深度段碳酸盐岩岩屑颗粒样品，并使用镊子使之铺放平整；然后继续在该试管重复该步骤依次叠置放入云母片、其他已编号滤纸及相应深度段的碳酸盐岩岩屑样品；
（3）负压抽空：塞上试管，并对其进行抽真空处理，要求真空度<0.01托，抽真空时间>24h；
（4）样品胶铸：将步骤（2）的胶铸混合液注入试管样品中，静置24h；
（5）阶段式升温、恒温水浴聚合凝固：将试管至于水浴中，分阶段逐步升温至40℃（保持12小时）、60℃（保持9小时）、80℃（保持6小时），使水玻璃单体充分聚合、并与岩屑颗粒稳定胶结，逐步固化成为可用于岩石薄片磨制的胶铸模块；
（6）铸样分离：取出样品，沿云母片剥离不同深度段的碳酸盐岩岩屑样品，使之成为单个铸样，然后送交磨片岗用于制作岩屑微观孔隙观察及结构分析用的铸体岩石薄片。
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