RU2756667C1 - Method for determining the mineral component composition of rocks of black shale oil-bearing formations - Google Patents
Method for determining the mineral component composition of rocks of black shale oil-bearing formations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2756667C1 RU2756667C1 RU2020142581A RU2020142581A RU2756667C1 RU 2756667 C1 RU2756667 C1 RU 2756667C1 RU 2020142581 A RU2020142581 A RU 2020142581A RU 2020142581 A RU2020142581 A RU 2020142581A RU 2756667 C1 RU2756667 C1 RU 2756667C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rock
- rocks
- composition
- mineral
- black shale
- Prior art date
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 title claims abstract description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 25
- 239000010428 baryte Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002367 phosphate rock Substances 0.000 claims abstract description 7
- OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N phosphorous acid Chemical compound OP(O)O OJMIONKXNSYLSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims description 32
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 27
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 8
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L manganese(ii) carbonate Chemical compound [Mn+2].[O-]C([O-])=O XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011656 manganese carbonate Substances 0.000 claims description 5
- 235000006748 manganese carbonate Nutrition 0.000 claims description 5
- 229940093474 manganese carbonate Drugs 0.000 claims description 5
- 229910000016 manganese(II) carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 claims description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000035 biogenic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 22
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 20
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 17
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 8
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 7
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 7
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 235000015076 Shorea robusta Nutrition 0.000 description 4
- 244000166071 Shorea robusta Species 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 4
- 125000001741 organic sulfur group Chemical group 0.000 description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101100513612 Microdochium nivale MnCO gene Proteins 0.000 description 3
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 3
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 229910001748 carbonate mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N chlorous acid Chemical class OCl=O QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 2
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical group [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004277 Ferrous carbonate Substances 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910001579 aluminosilicate mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 125000005587 carbonate group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011045 chalcedony Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 235000019268 ferrous carbonate Nutrition 0.000 description 1
- RAQDACVRFCEPDA-UHFFFAOYSA-L ferrous carbonate Chemical compound [Fe+2].[O-]C([O-])=O RAQDACVRFCEPDA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229960004652 ferrous carbonate Drugs 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910001608 iron mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000015 iron(II) carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical class [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 229910021646 siderite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- -1 titanomagnetite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/223—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
- G01V5/04—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
- G01V5/04—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging
- G01V5/06—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging for detecting naturally radioactive minerals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
- G01V5/20—Detecting prohibited goods, e.g. weapons, explosives, hazardous substances, contraband or smuggled objects
- G01V5/22—Active interrogation, i.e. by irradiating objects or goods using external radiation sources, e.g. using gamma rays or cosmic rays
- G01V5/222—Active interrogation, i.e. by irradiating objects or goods using external radiation sources, e.g. using gamma rays or cosmic rays measuring scattered radiation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V9/00—Prospecting or detecting by methods not provided for in groups G01V1/00 - G01V8/00
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geophysics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазовой геологии и применяется для оперативного получения данных по химическому составу пород на керне скважин и повышения информативности этих данных путем пересчета химического состава горных пород черносланцевых нефтеносных формаций в минерально-компонентный.The invention relates to oil and gas geology and is used to quickly obtain data on the chemical composition of rocks on the core of wells and to increase the information content of these data by recalculating the chemical composition of rocks of black shale oil-bearing formations into the mineral-component.
Способ применим для черносланцевых нефтеносных формаций, таких как абалакская и баженовская свиты Западно-Сибирской плиты, доманиковая формация Русской плиты, хадумский надгоризонт Предкавказья и их аналогов, для которых характерны тонкослоистость строения и высокая изменчивость состава пород по вертикали разреза, что требует высокой детализации данных; основывается на оперативном определении химического состава пород посредством использования портативного рентгенофлуоресцентного анализатора на продольно распиленном керне с последующим пересчетом химического состава в содержания минералов и компонентов пород.The method is applicable for black shale oil-bearing formations, such as the Abalak and Bazhenov formations of the West Siberian plate, the Domanik formation of the Russian plate, the Khadum superhorizon of the Ciscaucasia and their analogs, which are characterized by a thin-layered structure and high variability of the composition of rocks along the vertical section, which requires high data detail; It is based on the on-line determination of the chemical composition of rocks by using a portable X-ray fluorescence analyzer on a longitudinally sawn core with subsequent recalculation of the chemical composition in the content of minerals and rock components.
Базовыми данными служат результаты определений химического состава пород, полученные методом рентгенофлуоресцентного анализа (общепринятые сокращенные обозначения метода - XRF, РФА, РФлА). Основной задачей способа является изучение содержаний в породе элементов, наиболее значимых для черносланцевых формаций, среди которых: Mg, Са, K, Al, Si, Р, Ti, Fe, Mn, S, As, Se, Zn, Cu, Ni, V, Rb, Sr, Zr, Mo, Th, U. Определение химического состава по основной вмещающей массе пород и по включениям в породе (конкрециям, линзам, контрастным прослойкам и прочее) проводятся отдельно. На основе химического состава рассчитывается содержание минерально-компонентных составляющих, определяющих наиболее важные минерально-геохимические характеристики черносланцевого нефтеносного разреза: биогенного кремнезема, кальцита, доломита, пирита, терригенной примеси и глин (алюмосиликатов), фосфорита, барита. Экспрессность метода позволяет производить большое число определений состава по керну скважины, тем самым добиться максимальной детализации результата изучения геологического разреза (с шагом точек определения состава до 0,01 м), что превышает детальность высокоразрешающих методов геофизического каротажа, используемых в скважинах.The basic data are the results of determining the chemical composition of rocks, obtained by the method of X-ray fluorescence analysis (generally accepted abbreviations of the method - XRF, XRF, RFlA). The main objective of the method is to study the contents in the rock of the elements most significant for black shale formations, including: Mg, Ca, K, Al, Si, P, Ti, Fe, Mn, S, As, Se, Zn, Cu, Ni, V , Rb, Sr, Zr, Mo, Th, U. Determination of the chemical composition by the main enclosing mass of rocks and by inclusions in the rock (nodules, lenses, contrasting layers, etc.) are carried out separately. Based on the chemical composition, the content of mineral-component components is calculated, which determine the most important mineral and geochemical characteristics of the black shale oil-bearing section: biogenic silica, calcite, dolomite, pyrite, terrigenous admixtures and clays (aluminosilicates), phosphorite, barite. The expressiveness of the method makes it possible to make a large number of composition determinations from the borehole core, thereby achieving maximum detailing of the result of studying the geological section (with a step of composition determination points up to 0.01 m), which exceeds the detail of high-resolution geophysical logging methods used in wells.
В сегодняшней нефтяной геологической практике для оценки минерально-компонентного состава пород используется целый комплекс методов, в числе которых наиболее распространены XRF и метод рентгеновской дифракции (XRD). Предлагаемый способ расчета минерально-компонентного состава отчасти является альтернативой методу XRD, при этом для нефтеносных черных сланцев претендует на большую точность при меньших время- и трудо-затратах. Использование в мировой практике метода XRD для определения минерального состава хорошо зарекомендовало себя на самых разных геологических объектах. Однако, метод трудоемок в пробоподготовке (требуется однородная порошковая навеска), не оперативен, и относительно дорогостоящий. Результат XRD является полуколичественным. В случае низких концентраций отдельных минералов их диагностика может быть некорректна. Таким образом, содержание некоторых ключевых и диагностических минералов, служащих индикаторами той или иной геологической ситуации, методом XRD может быть определено некорректно. Поэтому для нефтеносных черносланцевых формаций возникает необходимость применения способа, который позволит с должной степенью детальности в условиях тонкослоистости геологического разреза определить минерально компонентный состав.In today's petroleum geological practice, a number of methods are used to assess the mineral-component composition of rocks, among which the most common are XRF and X-ray diffraction (XRD). The proposed method for calculating the mineral-component composition is partly an alternative to the XRD method, while for oil-bearing black shales it claims to be more accurate with less time and labor costs. The use in world practice of the XRD method for determining the mineral composition has proven itself well at a variety of geological objects. However, the method is laborious in sample preparation (a homogeneous powder sample is required), is not operative, and relatively expensive. The XRD result is semi-quantitative. In the case of low concentrations of individual minerals, their diagnosis may be incorrect. Thus, the content of some key and diagnostic minerals that serve as indicators of a particular geological situation may be incorrectly determined by XRD. Therefore, for oil-bearing black shale formations, it becomes necessary to apply a method that will make it possible to determine the mineral component composition with an appropriate degree of detail in the conditions of a thin-layered geological section.
Известен способ определения содержания отдельных минералов или компонентов в горных породах по данным геофизических каротажных методов на основе расчетных значений концентраций радиоактивных элементов (RU 2149428 С1, 20.05.2019). Технический результат выражен в повышении точности определения содержания минералов или компонент в горной породе с учетом специфики исследуемого геологического объекта. В способе используются результаты определения содержаний концентраций естественных радиоактивных элементов и отдельных минералов или компонент в горных породах на образцах керна. Расчет минерально-компонентной модели объекта производится по данным интерпретации материалов геофизического каротажа.A known method for determining the content of individual minerals or components in rocks according to the data of geophysical logging methods based on the calculated values of the concentrations of radioactive elements (RU 2149428 C1, 20.05.2019). The technical result is expressed in increasing the accuracy of determining the content of minerals or components in the rock, taking into account the specifics of the investigated geological object. The method uses the results of determining the concentrations of natural radioactive elements and individual minerals or components in rocks on core samples. The calculation of the mineral-component model of the object is carried out according to the interpretation of the geophysical logging materials.
Недостатком известного способа является необходимость предварительного изучения образцов керна из опорных скважин с последующей эталлонировкой по данным гамма-спектрометрических (получение содержаний урана, калия, тория) и XRD исследований (полуколичественный минеральный состав). Расчет минерально-компонентного состава производится по косвенным методам, исходит из соотношения концентраций естественно радиоактивных элементов, выявленных в эталонных образцах с приуроченностью к определенным минералам и компонентам породы. Известный способ не позволяет разделять карбонатные минералы - кальцит и доломит. Кроме того, применяемый подход выдаст малоинформативный результат при работе с таким специфическим объектом, как нефтеносные черные сланцы, в которых детальная дифференциация состава трудноуловима методами дифрактометрии (XRD), на которых основывается способ, а тонкослоистость разреза вносит неопределенность в интерпретацию данных естественной радиоактивности, за счет неоднозначности влияния каждого конкретного агента на составляющие радиоактивности.The disadvantage of this method is the need for a preliminary study of core samples from reference wells, followed by etalloning according to gamma-spectrometric data (obtaining the contents of uranium, potassium, thorium) and XRD studies (semi-quantitative mineral composition). The calculation of the mineral-component composition is carried out by indirect methods, based on the ratio of the concentrations of naturally radioactive elements identified in the reference samples with reference to certain minerals and rock components. The known method does not allow the separation of carbonate minerals - calcite and dolomite. In addition, the applied approach will give an uninformative result when working with such a specific object as oil-bearing black shales, in which detailed differentiation of the composition is difficult to detect by diffractometry (XRD) methods, on which the method is based, and the thin layering of the section introduces uncertainty in the interpretation of natural radioactivity data, due to ambiguity of the influence of each specific agent on the components of radioactivity.
Техническим результатом предлагаемого нами способа является повышение детальности, точности, оперативности исследований состава пород черносланцевых нефтеносных формаций при снижении стоимости их проведения.The technical result of our proposed method is to increase the detail, accuracy, and efficiency of studies of the composition of rocks in black shale oil-bearing formations while reducing the cost of their implementation.
Технический результат достигается тем, что способ определения минерально-компонентного состава пород черносланцевых нефтеносных формаций заключается в том, что посредством использования портативных рентгенофлуоресцентных анализаторов химического состава на продольно распиленном керне определяют химический состав пород, с детальной привязкой к геологическому разрезу и типу горной породы, при этом по результатам обработки этих данных производят расчет главных породообразующих минералов и компонентов породы, отдельно по основной вмещающей массе пород и по включениям в породе, и в результате получают максимально детальную характеристику химического состава породы по Mg, Са, K, Al, Si, Р, Ti, Fe, Mn, S, As, Se, Zn, Cu, Ni, V, Rb, Sr, Zr, Mo, Th, U, с расчетным содержанием наиболее важных параметров минерально-компонентного состава черносланцевых нефтеносных формаций: биогенного кремнезема, кальцита, доломита, пирита, терригенной примеси и глин (алюмосиликатов), фосфорита, барита, причем частота производимых определений состава по разрезу превышает детальность высокоразрешающих методов геофизического каротажа. Химический состав пород определяют на продольно распиленном керне с максимально частым шагом 0,01-0,3 м.The technical result is achieved by the fact that the method for determining the mineral-component composition of the rocks of black shale oil-bearing formations consists in the fact that by using portable X-ray fluorescence analyzers of the chemical composition on a longitudinally sawn core, the chemical composition of rocks is determined, with a detailed reference to the geological section and the type of rock, while based on the results of processing these data, the main rock-forming minerals and rock components are calculated, separately for the main enclosing mass of rocks and for inclusions in the rock, and as a result, the most detailed characteristic of the chemical composition of the rock is obtained by Mg, Ca, K, Al, Si, P, Ti , Fe, Mn, S, As, Se, Zn, Cu, Ni, V, Rb, Sr, Zr, Mo, Th, U, with the calculated content of the most important parameters of the mineral-component composition of black shale oil-bearing formations: biogenic silica, calcite, dolomite, pyrite, terrigenous admixtures and clays (aluminosilicates), phosphorite, barite, and an hour The amount of compositional determinations made along the section exceeds the detail of high-resolution geophysical logging methods. The chemical composition of rocks is determined on a longitudinally sawn core with the most frequent step of 0.01-0.3 m.
В настоящем способе предложен подход, который позволяет максимально оперативно получить количественные данные химического состава пород по большому количеству образцов (проб, анализируемых точек). Точка, в которой определяется состав, получает надежную метрическую привязку к разрезу и геологическую привязку к типу породы или включению в породе. Результат XRF в процентах и известных погрешностях (определяется конкретным используемым портативным XRF-анализатором) является базовым массивом данных для определения минерально-компонентного состава породы в массовых и объемных процентах, кроме того, рассчитывается минералогическая плотность породы. В основе формульного расчета содержаний минеральных компонентов лежат константы и ограничения, подобранные под специфику черносланцевых пород; учтены их типовые геохимические особенности в распределении химических элементов в минеральных фазах. Таким образом, для получения химического и минерального состава породы возникает необходимость в проведении только одного вида анализа - XRF, который осуществляется без пробоподготовки, непосредственно на горной породе без ее разрушения, с детализацией вплоть до 1 см. В качестве приборного оснащения применяется портативный XRF-анализатор. Рекомендуется использовать приборы серии X-Met 7500 и 8000 компании Oxford Instruments Analytical и Hitachi, либо другие, аналогичные по техническим характеристикам. При работе прибора выставляются настройки, предназначенные для определения легких (по молярной массе) химических элементов. Длительность замера выставляется в пределах 60 секунд. Учитывая специфику состава наиболее распространенных нефтеносных черных сланцев и опираясь на их априорную среднестатистическую минерально-компонентную модель, для расчета фактического минерально-компонентного состава необходимы данные по следующим элементам: Mg, Са, K, Al, Si, Р, Ti, Fe, Mn, S, As, Se, Zn, Cu, Ni, V, Rb, Sr, Zr, Mo, Th, U.This method proposes an approach that allows you to quickly obtain quantitative data on the chemical composition of rocks for a large number of samples (samples, analyzed points). The point at which the composition is determined is reliably referenced to the section metric and geologically referenced to the rock type or inclusion in the rock. The XRF result in percent and known uncertainties (determined by the specific handheld XRF analyzer used) is the basic dataset for determining the mineral composition of the rock in mass and volume percent, in addition, the mineralogical density of the rock is calculated. The formula calculation of the contents of mineral components is based on constants and constraints selected for the specifics of black shale rocks; their typical geochemical features in the distribution of chemical elements in mineral phases are taken into account. Thus, to obtain the chemical and mineral composition of the rock, it becomes necessary to carry out only one type of analysis - XRF, which is carried out without sample preparation, directly on the rock without destroying it, with detailing up to 1 cm.A portable XRF analyzer is used as instrumentation ... It is recommended to use the X-Met 7500 and 8000 series from Oxford Instruments Analytical and Hitachi, or others with similar specifications. During the operation of the device, settings are set for the determination of light (by molar mass) chemical elements. The duration of the measurement is set within 60 seconds. Taking into account the specifics of the composition of the most common oil-bearing black shales and relying on their a priori average statistical mineral-component model, to calculate the actual mineral-component composition, data on the following elements are required: Mg, Ca, K, Al, Si, P, Ti, Fe, Mn, S, As, Se, Zn, Cu, Ni, V, Rb, Sr, Zr, Mo, Th, U.
Для работы используется только продольно распиленный вдоль оси керн. Спил должен быть ровным, без существенных неровностей. Несоответствие этому требованию приводит к неконтролируемым погрешностям в результатах определения состава, искажает качество визуального наблюдения участка породы, на котором определяется химический состав. Коробки или ящики с керном выкладываются на столы так, чтобы специалист мог изучать геологический разрез последовательно снизу вверх или сверху вниз. Далее в разрезе скважины выделяют и помечают реперные лито логические и стратиграфические границы, необходимые для геологической привязки точек определения химического состава (образцов пород); в качестве меток используют клеящиеся цветные стакеры. На стикерах стрелочкой помечают направление вверх по разрезу и делают подпись слоя, пачки, типа породы. Отдельно размечают включения в породе (конкреции, линзы, остатки фауны, крупные литокласты и прочее). В пределах каждого литологического слоя цветным мелом одного определенного цвета (или другим видом цветного стакера) точками или короткими штрихами помечают участки породы для анализа, с учетом требуемого шага (0,01-0,3 м). При работе с керном, а именно в процессе изымания керна из коробки и возвращения его на прежнее место, во избежание путаницы кусков керна и их правильной ориентировки верх-низ, цветные пометки на керне мелом / стикерами необходимо делать с одной стороны относительно оси керна (все с правой или все с левой стороны). После нанесения цветных меток на всем изучаемом интервале керна скважины, при помощи рулетки или длинной линейки с известной глубины по бурению делают измерение глубины каждой точки породы, помеченной цветным мелом/цветным стикером для анализа состава. Точность разметки точек составляет 0,5 см. Результаты измерений рулеткой для каждой точки заносят в сопроводительную таблицу. В эту же таблицу заносят необходимые комментарии и заметки о наблюдаемых особенностях в данной точке породы: цвет, предполагаемый состав, неоднородность поверхности и прочее. Таким образом, точки привязываются к глубине происхождения керна и получают геологические сопроводительные комментарии. На каждый слой породы, даже визуально однородный, производят определения состава в нескольких точках так, чтобы соблюсти средний шаг таких точек по разрезу (по длине керна) в пределах 0,01-0,3 м.For work, only a core cut longitudinally along the axis is used. The cut should be smooth, without significant irregularities. Failure to comply with this requirement leads to uncontrollable errors in the results of determining the composition, distorts the quality of visual observation of the rock area where the chemical composition is determined. Core boxes or boxes are laid out on the tables so that a specialist can study the geological section sequentially from bottom to top or top to bottom. Further, in the section of the well, the reference lithological and stratigraphic boundaries are selected and marked, which are necessary for the geological referencing of the points of determination of the chemical composition (rock samples); adhesive colored stackers are used as labels. On the stickers, an arrow is used to mark the direction upward along the cut and the signature of the layer, pack, type of rock is made. Inclusions in the rock (nodules, lenses, fauna remains, large lithoclasts, etc.) are marked separately. Within each lithological layer, with colored chalk of one specific color (or another type of colored stacker), the rock areas for analysis are marked with dots or short strokes, taking into account the required step (0.01-0.3 m). When working with the core, namely in the process of removing the core from the box and returning it to its original place, in order to avoid confusion of the pieces of core and their correct orientation top-bottom, colored marks on the core with chalk / stickers must be made on one side relative to the axis of the core (all on the right or all on the left). After applying colored marks on the entire studied interval of the borehole core, using a tape measure or a long ruler from a known drilling depth, measure the depth of each rock point marked with colored chalk / colored sticker for composition analysis. The accuracy of marking the points is 0.5 cm. The results of measurements with a tape measure for each point are entered in the accompanying table. The necessary comments and notes about the observed features at a given point in the rock are entered into the same table: color, estimated composition, surface heterogeneity, etc. Thus, the points are tied to the depth of origin of the core and receive geological accompanying comments. For each layer of rock, even visually homogeneous, the composition is determined at several points so as to observe the average step of such points along the section (along the core length) within 0.01-0.3 m.
Определение состава производиться на ровной однородной поверхности керна без выраженных неровностей. Лучше всего использовать поверхности спилов кусков керна, при этом ровный спил породы помещается на окно с датчиками XRF-анализатора, либо, напротив, анализатор фиксируется сверху на выбранном спиле породы. Специалисту необходимо убедиться, что на окно анализатора попал необходимый участок породы и только после этого запустить на анализаторе процесс определения состава. Отдельно производятся определения состава разного рода включений и неоднородностей; эти соответствующие примечания заносятся в память портативного анализатора вместе с указанием глубины и порядкового номера анализируемой точки, кроме того, они заносятся в сопроводительную таблицу. Общее время на выполнение одного определения состава в одной точке занимает от 1,5 до 2 минут с учетом времени работы анализатора (около 1 минуты) и сопровождающие примечания к анализируемым точкам.Determination of the composition is carried out on a flat, homogeneous core surface without pronounced irregularities. It is best to use the surface of the cuts of the core pieces, while the even cut of the rock is placed on the window with the XRF analyzer sensors, or, on the contrary, the analyzer is fixed from above on the selected cut of the rock. The specialist needs to make sure that the required section of the rock has hit the analyzer window and only after that start the process of determining the composition on the analyzer. Determinations of the composition of various kinds of inclusions and inhomogeneities are made separately; these corresponding notes are entered into the memory of the portable analyzer together with the indication of the depth and the serial number of the analyzed point, in addition, they are entered into the accompanying table. The total time to perform one composition determination at one point takes from 1.5 to 2 minutes, taking into account the analyzer operation time (about 1 minute) and accompanying notes to the analyzed points.
Последующие обработка и анализ химического состава вмещающей основной массы и включений в породе производится отдельно. Результатом определения химического состава пород служат таблицы со значениями элементного состава пород по каждой анализируемой точке (образцу), с погрешностями определений состава для каждого химического элемента, а также графики с содержаниями всех определяемых химических элементов в геологическом разрезе. Графики концентраций химических элементов или соотношений выбранных элементов используются для отображения состава геологического разреза вместе с лито логической колонкой, каротажными данными и прочими результатами исследований. Численные значения используются для расчета минерально-компонентной модели.Subsequent processing and analysis of the chemical composition of the host groundmass and inclusions in the rock is carried out separately. The results of determining the chemical composition of rocks are tables with the values of the elemental composition of rocks for each analyzed point (sample), with errors in determining the composition for each chemical element, as well as graphs with the contents of all determined chemical elements in the geological section. Element concentration plots or selected element ratios are used to display the composition of a geological section along with a litho logical column, well log data and other survey results. Numerical values are used to calculate the mineral component model.
По содержанию полученных химических элементов рассчитываются следующие минералы и неорганические компоненты породы: кремнезем (свободный, в том числе, биогенного происхождения), кальцит, доломит, фосфорит (апатит), терригенные компоненты и глины (алюмосиликаты: глины+полевые шпаты+слюды), пирит, органическая сера, компонент оксидного железа, барит, компонент карбоната марганца.Based on the content of the obtained chemical elements, the following minerals and inorganic components of the rock are calculated: silica (free, including biogenic origin), calcite, dolomite, phosphorite (apatite), terrigenous components and clays (aluminosilicates: clays + feldspars + mica), pyrite , organic sulfur, iron oxide component, barite, manganese carbonate component.
Принятый нами перечень минерально-компонентных составляющих для работы с черносланцевыми нефтеносными формациями объясняется ниже.The list of mineral-component components adopted by us for working with black shale oil-bearing formations is explained below.
Большинство черносланцевых формаций, например, таких как баженовская свита и доманиковая формация, имеют существенно биогенное (биохемогенное) происхождение, то есть, осадки, ставшие породами, образовывались в результате осаждения на дно водоема умерших организмов, сопутствующего и дальнейшего их преобразования. Преобладающий тип минерального скелета организмов, живущих в палеобассейне, определяет преимущественный состав образующихся пород: кремневый, карбонатный, фосфатный или их смесь. Другие компоненты привносились в морской бассейн извне (течениями и ветрами). Таким образом, в черносланцевых нефтеносных формациях выделяются биохемогенные (сформировавшиеся в морском палеобассейне) и терригенные (привнесенные в морской палеобассейн) компоненты, и эти две группы при анализе состава необходимо отделять в первую очередь.Most of the black shale formations, for example, such as the Bazhenov Formation and the Domanik Formation, are essentially biogenic (biochemogenic) in origin, that is, sediments that have become rocks were formed as a result of the deposition of dead organisms to the bottom of the reservoir, their accompanying and further transformation. The predominant type of the mineral skeleton of organisms living in the paleobasin determines the predominant composition of the formed rocks: flint, carbonate, phosphate, or their mixture. Other components were brought into the sea basin from the outside (currents and winds). Thus, in black shale oil-bearing formations, biochemogenic (formed in the marine paleobasin) and terrigenous (introduced into the marine paleobasin) components are distinguished, and these two groups should be separated in the first place when analyzing the composition.
К биохемогенным компонентам относятся: кремнезем биогенного происхождения и вторично хемогенного (по первично биогенным остаткам), карбонатные минералы (кальцит, доломит, сидерит), пирит, фосфорит (апатит).Biochemogenic components include: silica of biogenic origin and secondary chemogenic (based on primary biogenic residues), carbonate minerals (calcite, dolomite, siderite), pyrite, phosphorite (apatite).
К терригенным компонентам в черносланцевых формациях относят: слюды, полевые шпаты, хлориты, обломочные зерна кварца и глинистые минералы. При этом, одни глинистые минералы поставляются в осадочные бассейны как тонкодисперсная примесь в комплексе терригенного вещества, а другие образуются аутигенно, прежде всего по вышеназванным терригенным компонентам. Для упрощенного понимания геологии черных сланцев все слюды, полевые шпаты, хлориты, обломочные зерна кварца и глинистые минералы отнесены к единой генетической группе - алюмосиликаты.Terrigenous components in black shale formations include: micas, feldspars, chlorites, detrital grains of quartz and clay minerals. At the same time, some clay minerals are supplied to sedimentary basins as a finely dispersed admixture in a complex of terrigenous matter, while others are formed authigenically, primarily according to the above terrigenous components. For a simplified understanding of the geology of black shales, all micas, feldspars, chlorites, detrital grains of quartz and clay minerals are assigned to a single genetic group - aluminosilicates.
Кроме того, некоторая доля оксидного железа поставляется в черносланцевые осадочные бассейны в виде терригенной примеси (минералы железа, такие как, магнетит, титаномагнетит, гематит и пр.). Как правило, содержание такого привнесенного компонента железа крайне мало, и в большинстве случаев им можно пренебречь.In addition, some fraction of iron oxide is supplied to black shale sedimentary basins in the form of terrigenous admixtures (iron minerals such as magnetite, titanomagnetite, hematite, etc.). As a rule, the content of such an added iron component is extremely small and in most cases it can be neglected.
В образцах пород черносланцевых нефтеносных формаций характерны также барий (Ва) и марганец (Mn). Наиболее распространенным минералом, содержащим Ва, является барит. Присутствие барита в черносланцевых формациях подтверждается петрографическими исследованиями шлифов, электронной микроскопией и результатами XRD. Другие минералы бария крайне редки и поэтому исключены из рассмотрения, по этим соображениям весь барий в составе породы пересчитывается на барит (BaSO4). Концентрация Мп увеличивается в карбонатных разностях, что указывает на его преимущественную принадлежность к карбонатам, поэтому весь Мп пересчитывается на MnCO3.Barium (Ba) and manganese (Mn) are also characteristic in rock samples of black shale oil-bearing formations. The most common mineral containing Ba is barite. The presence of barite in black shale formations is confirmed by petrographic studies of thin sections, electron microscopy and XRD results. Other barium minerals are extremely rare and therefore excluded from consideration; for these reasons, all barium in the rock composition is converted to barite (BaSO 4 ). The concentration of Mn increases in carbonate varieties, which indicates that it predominantly belongs to carbonates; therefore, the entire Mn is recalculated to MnCO 3 .
Сера и железо в черносланцевых формациях чаще всего ассоциируют, кроме того контролируются преимущественно пиритом, в меньшей степени другими сульфидами. Реже встречаются органическая сера и железо в оксидной форме. Кроме того, железо в черносланцевых формациях, помимо сульфидного (FeS2 - пирит) может быть в карбонатной форме (FeCO3), а также в виде примеси рудных минералов (магнетит Fe3O4, гематит Fe2O3 и др.). Поскольку несульфидное железо может представлять самые разнообразные минералы, где оно представлено, главным образом, оксидной формой, то в данном способе оно пересчитывается на оксид двухвалентного железа (FeO). Двухвалентная форма железа обусловлена бескислородными условиями во время формирования черносланцевых формаций. В карбонатных разностях несульфидное железо корректнее пересчитывать на карбонат двухвалентного железа (FeCO3).Sulfur and iron in black shale formations are most often associated; in addition, they are controlled mainly by pyrite, to a lesser extent by other sulfides. Organic sulfur and iron in oxide form are less common. In addition, iron in black shale formations, in addition to sulfide (FeS 2 - pyrite), can be in carbonate form (FeCO 3 ), as well as an admixture of ore minerals (magnetite Fe 3 O 4 , hematite Fe 2 O 3 , etc.). Since non-sulfide iron can represent a wide variety of minerals, where it is represented mainly in the oxide form, in this method it is converted to ferrous oxide (FeO). The ferrous form of iron is due to the anoxic conditions during the formation of black shale formations. In carbonate varieties, it is more correct to recalculate non-sulfide iron as ferrous carbonate (FeCO 3 ).
Методика расчетаCalculation method
Определение содержания минералов и компонент породы производится в следующей последовательности.Determination of the content of minerals and the component of the rock is carried out in the following sequence.
1. Барит1. Barite
Теоретическая формула минерала барита - BaSO4. Сера присутствует в нескольких минералах, а барий только в барите, поэтому на первом этапе расчета определяется содержание серы, связанной барием в барите. Атомное соотношение Ва и S в барите 1:1, весовое соотношение вычисляется через атомные массы и равно 137,33:32,06. По этому соотношению вычисляется сера, содержащаяся в барите (S(Ba)):The theoretical formula of the mineral barite is BaSO 4 . Sulfur is present in several minerals, and barium only in barite, therefore, at the first stage of the calculation, the content of sulfur bound by barium in barite is determined. The atomic ratio of Ba and S in barite is 1: 1, the weight ratio is calculated through the atomic masses and is equal to 137.33: 32.06. This ratio is used to calculate the sulfur contained in barite (S (Ba) ):
Получившаяся баритовая сера сравнивается с исходным содержанием серы в породе (Sобщая). Если содержание исходной серы больше или равно содержанию баритовой серы, то баритовая сера принимается за фактическое содержание серы в барите (Sбаритовая) и рассчитывается оставшаяся в породе сера, представленная в пирите и в органическом веществе (S(Пирит+OB)). Если рассчитанная баритовая сера получилась больше общего содержания серы в породе, то за фактическое содержание серы в барите принимается общая сера.The resulting barite sulfur is compared with the initial sulfur content in the rock ( total S). If the content of the original sulfur is greater than or equal to the content of barite sulfur, then barite sulfur is taken as the actual sulfur content in barite (S barite ) and the remaining sulfur in the rock is calculated, represented in pyrite and in organic matter (S (Pyrite + OB) ). If the calculated barite sulfur is higher than the total sulfur content in the rock, then the total sulfur is taken as the actual sulfur content in barite.
Из фактической баритовой серы рассчитывается кислотный остаток серной кислоты (SO4 2-) образующий барит и по сумме бария и кислотного остатка серной кислоты определяется содержание минерала барита.From the actual barite sulfur, the acid residue of sulfuric acid (SO 4 2- ) forming barite is calculated and the content of the mineral barite is determined from the sum of barium and acid residue of sulfuric acid.
2. Фосфорит (Апатит)2. Phosphorite (Apatite)
Осредненная формула апатита Ca10P5CO23F2(ОН). Принимается, что весь фосфор в породе представлен апатитом, поэтому по содержанию фосфора рассчитываем анионы (РО4 3-, СО3 2-, F- и ОН-) и кальций, который содержится в апатите (Са(P)).The averaged formula of apatite Ca 10 P 5 CO 23 F 2 (OH). It is assumed that all phosphorus in the rock is represented by apatite, therefore, based on the phosphorus content, we calculate the anions (PO 4 3- , CO 3 2- , F - and OH - ) and calcium, which is contained in apatite (Ca (P) ).
PO4 3-=94.97 * Р/30.974PO 4 3- = 94.97 * P / 30.974
CO3 2-=60.008 * Р/154.87CO 3 2- = 60.008 * P / 154.87
F-=37.996 * Р/154.87F - = 37.996 * P / 154.87
ОН-=17.007 * Р/154.87OH - = 17.007 * R / 154.87
Са(Р)=400.78 * Р/154.87Ca (P) = 400.78 * P / 154.87
По аналогии с серой, сравнивается рассчитанный кальций (Са(P)) с исходным (Caoбщuй).By analogy with sulfur, the calculated calcium (Ca (P) ) is compared with the initial one (Ca total ).
Содержание апатита определяется суммой его компонентов:The content of apatite is determined by the sum of its components:
3. Кальцит и доломит3. Calcite and dolomite
Теоретическая формула кальцита - СаСО3, но в природе очень редко встречается такой чистый кальцит, обычно в нем присутствуют примеси других двухвалентных металлов, в основном магния. Доломит с теоретической формулой CaMg(CO3)2 представляет собой изоморфный ряд между кальцитом (СаСО3) и магнезитом (MgCO3), при этом соотношения магния и кальция колеблется в больших пределах. Также, очень часто, эти минералы присутствуют в породе одновременно.The theoretical formula of calcite is CaCO 3 , but such pure calcite is very rarely found in nature; it usually contains impurities of other divalent metals, mainly magnesium. Dolomite with the theoretical formula CaMg (CO 3 ) 2 is an isomorphic series between calcite (CaCO 3 ) and magnesite (MgCO 3 ), with the ratio of magnesium and calcium fluctuating within wide limits. Also, very often, these minerals are present in the rock at the same time.
Разделение кальцита и доломита основано на соотношении магния и кальция в породе. Эмпирическим путем на большой представительной выборке образцов с заведомо известными содержаниями кальцита и доломита были получены граничные значения по Mg/Ca: значения меньше 0,085 - встречены в кальците; значения больше 0,34 - соответствуют доломиту. При соотношении Mg/Ca от 0,085 до 0,34 в породе присутствуют и кальцит и доломит. Стоит отметить, что для вычисления соотношения Ca/Mg берется кальций и магний содержащиеся только в карбонатах. Карбонатный кальций рассчитывался выше, а карбонатный магний (Mgкapбонатный) в нашем случае соответствует всему исходному магнию (Mgобщий).The separation of calcite and dolomite is based on the ratio of magnesium to calcium in the rock. Empirically, on a large representative sample of samples with known contents of calcite and dolomite, boundary values for Mg / Ca were obtained: values less than 0.085 - found in calcite; values greater than 0.34 correspond to dolomite. With a Mg / Ca ratio of 0.085 to 0.34, both calcite and dolomite are present in the rock. It should be noted that calcium and magnesium, which are contained only in carbonates, are taken to calculate the Ca / Mg ratio. Carbonate calcium was calculated above, and carbonate magnesium (Mg carbonate ) in our case corresponds to all of the original magnesium ( total Mg).
При наличии в породе обоих минералов, содержащиеся в пробе карбонатные Са и Mg делятся на кальцитовые и доломитовые Са и Mg. При этом в кальците соотношение Mg/Ca должно быть равно 0,085, а в доломите - 0,34. Получается следующая система уравнений:If both minerals are present in the rock, the carbonate Ca and Mg contained in the sample are divided into calcite and dolomite Ca and Mg. At the same time, in calcite, the Mg / Ca ratio should be equal to 0.085, and in dolomite - 0.34. It turns out the following system of equations:
Результат решения системы уравнений:The result of solving the system of equations:
После этого Са и Mg пересчитываются в СаСО3 и MgCO3 и считается содержание кальцита и доломита в пробе.After that, Ca and Mg are converted into CaCO 3 and MgCO 3 and the content of calcite and dolomite in the sample is calculated.
илиor
илиor
4. Алюмосиликаты4. Aluminosilicates
В состав алюмосиликатов входят оксиды алюминия, кремния, калия, натрия и других элементов, содержание которых в алюмосиликатных минералах черносланцевых пород значительно ниже, поэтому в методике учитываются только перечисленные выше.The composition of aluminosilicates includes oxides of aluminum, silicon, potassium, sodium and other elements, the content of which in aluminosilicate minerals of black shale rocks is much lower, therefore, only those listed above are taken into account in the method.
Оксиды алюминия и калия рассчитываются из исходных содержаний элементов в породе:Aluminum and potassium oxides are calculated from the initial contents of elements in the rock:
Al2O3=102 * Al/54Al 2 O 3 = 102 * Al / 54
K2O=94 * K/78K 2 O = 94 * K / 78
Кремний, входящий в состав алюмосиликатов (Si(Al)) рассчитывается через алюминий. Среднее соотношение алюминия и кремния в глинах и полевых шпатах 1:1. Таким образом:Silicon contained in aluminosilicates (Si (Al) ) is calculated through aluminum. The average ratio of aluminum to silicon in clays and feldspars is 1: 1. Thus:
В глинах, которые составляют большую часть алюмосиликатов в черносланцевых формациях, очень много кристаллически связанной воды, в среднем больше 10%, этот факт тоже учитывается в расчетах:In clays, which make up the majority of aluminosilicates in black shale formations, there is a lot of crystalline bound water, on average more than 10%, this fact is also taken into account in the calculations:
5. Кремнезем5. Silica
Теоретическая формула кристобалита, халцедона и кварца - SiO2. Для определения содержания кремнезема рассчитывается кремний входящий в состав кремнеземаThe theoretical formula for cristobalite, chalcedony and quartz is SiO 2 . To determine the silica content, the silicon included in the silica is calculated
(Si кремнезем).(Si silica).
И полученный кремний пересчитывается в кремнезем:And the resulting silicon is converted into silica:
6. Пирит6. Pyrite
Теоретическая формула пирита FeS2, соответственно теоретическое соотношение Fe/S равно 0.875. Но на практике соотношение железа к сере в пирите колеблется от 0,6 до 0,95. Именно этот диапазон значений и используется для расчета пирита. Для вычисления соотношения Fe/S берутся сходное железо (Feобщее) и сера, оставшаяся после расчета барита (SПирит+ОВ).The theoretical formula of pyrite is FeS 2 , respectively, the theoretical Fe / S ratio is 0.875. But in practice, the ratio of iron to sulfur in pyrite ranges from 0.6 to 0.95. It is this range of values that is used to calculate pyrite. To calculate the Fe / S ratio, similar iron ( total Fe) and sulfur remaining after calculating barite (S Pyrite + OM ) are taken.
Если соотношение железа и серы от 0,6 до 0,95, то пирит рассчитывается как сумма железа и серы:If the ratio of iron and sulfur is from 0.6 to 0.95, then pyrite is calculated as the sum of iron and sulfur:
Если отношение меньше 0,6, то помимо пирита в породе присутствует органическая сера (Sopг). В таком случае сера, содержащаяся в пирите (SПирит), рассчитывается через соотношение 0,6 и, затем, рассчитываются пирит и органическая сера:If the ratio is less than 0.6, then, in addition to pyrite, the rock contains organic sulfur (S opg ). In this case, the sulfur contained in pyrite (S Pyrite ) is calculated using the ratio 0.6 and, then, pyrite and organic sulfur are calculated:
Если отношение больше 0,95, то в породе присутствует оксидное железо, которое рассчитывается как оксид двухвалентного железа (FeO). В таком случае железо, содержащееся в пирите (FeПирит), рассчитывается через соотношение 0,95 и, затем, рассчитываются пирит и оксидное железо:If the ratio is greater than 0.95, then iron oxide is present in the rock, which is calculated as ferrous oxide (FeO). In this case, the iron contained in pyrite (Fe Pyrite ) is calculated through the ratio 0.95 and, then, pyrite and oxide iron are calculated:
7. MnCO3 7. MnCO 3
Карбонат марганца может содержаться в виде примеси в кальците или доломите. Высокие содержания MnCO3 указывают на присутствие в породе минерала кутногорита или родохрозита. Рассчитывается карбонат марганца по содержанию марганца через соотношение атомных весов марганца и карбоната марганца:Manganese carbonate can be found as an impurity in calcite or dolomite. High contents of MnCO 3 indicate the presence of the mineral kutnoorite or rhodochrosite in the rock. Manganese carbonate is calculated by the manganese content through the ratio of the atomic weights of manganese and manganese carbonate:
После расчета всех компонент получившиеся результаты нормируются на 100%.After calculating all the components, the resulting results are normalized to 100%.
Исходными данными являются содержания элементов в пробе в массовых процентах, поэтому результат пересчета в минералогию получается также в массовых процентах. Далее массовые проценты пересчитываются в объемные проценты.The initial data are the contents of elements in the sample in mass percent, therefore the result of conversion to mineralogy is also obtained in mass percent. Further, the mass percentages are converted to volume percentages.
Пересчет в объемные процентыConversion to volume percent
Через массовые проценты и плотность рассчитывается объем компонента в пробе массой 100 г. Плотности компонент представлены в таблице 1.The volume of a component in a sample with a mass of 100 g is calculated through mass percent and density. The densities of the components are presented in Table 1.
Vкомп=Смасс, %/δкомп V comp = C mass,% / δ comp
По сумме объемов всех компонентов вычисляется суммарный объем (Vсумм) и рассчитывается содержание в объемных процентах:By the sum of the volumes of all components, the total volume (V sum ) is calculated and the content in volume percent is calculated:
Расчет минералогической плотности породы:Calculation of the mineralogical density of the rock:
На сегодняшний день скорость получения информации, объем получаемых данных, а также снижение стоимости затрат носят приоритетный характер в нефтегазовой геологии. Предлагаемый способ позволяет обеспечить прирост геологических данных (детализация состава горных пород) при низких затратах и в оперативном режиме. Комбинация использования портативного XRF анализатора и предложенного способа расчета минеральных и неорганических компонентов позволяет быстро и детально оценивать состав пород, находясь в полевых условиях, на буровой или в кернохранилище. Полученные результаты позволяют дополнять и контролировать литологическое описание керна, помогают классифицировать горные породы и их литологические типы, нормировать данные геофизического каротажа и прочее.Today, the speed of obtaining information, the amount of data received, as well as reducing the cost of costs are of top priority in oil and gas geology. The proposed method makes it possible to provide an increase in geological data (detailing the composition of rocks) at low costs and on-line. The combination of the use of a portable XRF analyzer and the proposed method for calculating mineral and inorganic components allows for a quick and detailed assessment of the composition of rocks, being in the field, at the rig or in the core storage. The results obtained make it possible to supplement and control the lithological description of the core, help classify rocks and their lithological types, normalize geophysical logging data, and so on.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020142581A RU2756667C1 (en) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | Method for determining the mineral component composition of rocks of black shale oil-bearing formations |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020142581A RU2756667C1 (en) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | Method for determining the mineral component composition of rocks of black shale oil-bearing formations |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2756667C1 true RU2756667C1 (en) | 2021-10-04 |
Family
ID=77999934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020142581A RU2756667C1 (en) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | Method for determining the mineral component composition of rocks of black shale oil-bearing formations |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2756667C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4769541A (en) * | 1985-04-02 | 1988-09-06 | Commissariat A L'energie Atomique | Spectrometric gamma diagraphy system for the determination of the geological parameters of a rock |
| RU2115111C1 (en) * | 1997-03-28 | 1998-07-10 | Сибирский химический комбинат | Process of x-ray/fluorescent determination of element composition of analyzed material |
| RU2133957C1 (en) * | 1997-07-16 | 1999-07-27 | Институт химии Дальневосточного отделения РАН | Process of multielement x-ray/radiometric analysis in thin layers |
| RU2149428C1 (en) * | 1999-10-14 | 2000-05-20 | Миллер Виталий Викторович | Procedure determining content of scattered minerals or components in rocks |
| CN106124545A (en) * | 2016-08-31 | 2016-11-16 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | Utilize the method that landwaste X-ray fluorescence spectra feature carries out being layered card layer |
-
2020
- 2020-12-23 RU RU2020142581A patent/RU2756667C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4769541A (en) * | 1985-04-02 | 1988-09-06 | Commissariat A L'energie Atomique | Spectrometric gamma diagraphy system for the determination of the geological parameters of a rock |
| RU2115111C1 (en) * | 1997-03-28 | 1998-07-10 | Сибирский химический комбинат | Process of x-ray/fluorescent determination of element composition of analyzed material |
| RU2133957C1 (en) * | 1997-07-16 | 1999-07-27 | Институт химии Дальневосточного отделения РАН | Process of multielement x-ray/radiometric analysis in thin layers |
| RU2149428C1 (en) * | 1999-10-14 | 2000-05-20 | Миллер Виталий Викторович | Procedure determining content of scattered minerals or components in rocks |
| CN106124545A (en) * | 2016-08-31 | 2016-11-16 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | Utilize the method that landwaste X-ray fluorescence spectra feature carries out being layered card layer |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КАРПУЗОВ А.Ф., КАРПУНИН А.М., СОБОЛЕВ Н.Н., МОЗОЛЕВА И.Н., "МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ ПОТЕНЦИАЛ ЧЕРНОСЛАНЦЕВЫХ ФОРМАЦИЙ ПЛАТФОРМЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ РОССИИ", ж-л МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ РОССИИ. ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ, номер 2, 2008, С.12-20. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rao et al. | Occurrence and distribution of minerals in Illinois coals | |
| Mozley et al. | Elemental and isotopic composition of siderite in the Kuparuk Formation, Alaska; effect of microbial activity and water sediment interaction on early pore-water chemistry | |
| Cathelineau et al. | A chlorite solid solution geothermometer the Los Azufres (Mexico) geothermal system | |
| Xu et al. | Digestion methods for trace element measurements in shales: Paleoredox proxies examined | |
| Tavakoli | Geological core analysis: Application to reservoir characterization | |
| CN107180302B (en) | Method for evaluating drillability of rock by using element content of rock debris | |
| McDonald et al. | Cu-Ni-PGE mineralisation at the Aurora Project and potential for a new PGE province in the Northern Bushveld Main Zone | |
| CN107367520A (en) | A kind of method based on XRF identification pulveryte lithology | |
| US20230105649A1 (en) | Determining weathering indices by x-ray diffraction | |
| RU2756667C1 (en) | Method for determining the mineral component composition of rocks of black shale oil-bearing formations | |
| R. Varga et al. | Chemical composition, provenance and early diagenetic processes of playa lake deposits from the Boda Siltstone Formation (Upper Permian), SW Hungary | |
| Kiipli et al. | Correlation of Telychian sections from shallow to deep sea facies in Estonia and Latvia based on the sanidine composition of bentonites | |
| Becerra-Rondon | Integrated geological characterization at the bed scale of the Woodford Shale at the I-35 outcrop, southern Oklahoma | |
| Kiipli et al. | Wenlock and uppermost Llandovery bentonites as stratigraphic markers in Estonia, Latvia and Sweden | |
| US3343917A (en) | Obtaining paleoenvironmental information | |
| Aquilina et al. | Cored section of the Balazuc well (Southeastern Basin of France): geologic and geochemical approach (Deep Geology of France Programme) | |
| Mabrouk et al. | An integrated chemostratigraphic study of the Campanian-Early Maastrichtian deposits of the Offshore Miskar Field in southeastern Tunisia: SIS, δ13C and δ18O isotopes, and elemental geochemistry | |
| Herron et al. | Geochemical logging of a Middle East carbonate reservoir | |
| Kawachi et al. | Sugilite in manganese silicate rocks from the Hoskins mine and Woods mine, New South Wales, Australia | |
| Knight | Chemostratigraphy of the late Pleistocene Dashwood Drift to Capilano Sediment succession using portable XRF spectrometry, Nanaimo, British Columbia, Canada | |
| binti Yussibnosh et al. | Geochemical evaluation of mud volcanic sediment and water in Northern Borneo: A baseline study | |
| CN118033771A (en) | Shale stratum partitioning method based on sedimentary environment | |
| Mwenze et al. | Geochemical controls on the distribution of PGE mineralisation in skarns formed during emplacement of the Platreef in the Northern limb of the Bushveld Complex, South Africa | |
| Levitan et al. | Geochemical Peculiarities of the Atlantic Pleistocene Sediments | |
| CN118011520A (en) | Method for analyzing carbonate rock diagenetic fluid environment by using non-carbonate minerals |