礦物X衍射全巖分析在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用

前言

石油鉆井過程中的巖屑錄井無論對油氣勘探還是鉆井工程都是極為重要的關(guān)鍵技術(shù)，巖屑錄井所獲得的實物信息是目前任何其它地質(zhì)方法都難于取代的，隨著石油鉆井新工藝技術(shù)的飛速發(fā)展，如PDC鉆頭的應(yīng)用以及氣體鉆井、大位移井、水平井等，由井底返出的巖屑已經(jīng)十分細碎，甚至成粉末狀，使得巖屑錄井對地層巖性難于識辨，層位難于判斷。因此，在鉆探施工中，特別是在目的層段，往往要限制這些鉆井新技術(shù)的使用，以方便巖屑錄井識別巖性和層位，否則將可能導(dǎo)致分層、卡層失準、套管下錯、取心漏失等地質(zhì)事故發(fā)生。細微巖屑難以辨認還將使得大位移井、水平井的鉆井失去了地質(zhì)導(dǎo)向的參考。因此，巖屑錄井已經(jīng)成為石油工程中最受困擾的瓶頸之一。當前1頁，總共30頁。

多年來石油地質(zhì)工作者都在探索新的錄井方法，石油錄井行業(yè)對于粉塵狀巖屑的分析做了許多嘗試，其中包括電子探針分析、掃描電鏡分析、X衍射室內(nèi)分析等，但這些方法無法瞞住野外隨鉆作業(yè)。但近年來，出現(xiàn)了采用巖屑圖像采集分析、X射線熒光分析技術(shù)（XRF）。而這兩種分析方法有比較突出的缺點。前言當前2頁，總共30頁。巖屑圖像采集分析技術(shù)巖屑圖像采集分析技術(shù)：采用樣品成像的方法對巖屑的巖性進行識別，但對粉末狀巖屑的巖性識別沒有得到很好的解決。僅適用于大顆粒巖屑。當前3頁，總共30頁。X射線熒光分析技術(shù)X射線熒光分析技術(shù)（XRF）：利用X射線熒光分析技術(shù)判斷巖性的原理是：對樣品進行分析獲得樣品的化學(xué)元素組成（只能分析出陽離子），然后將獲得的測試數(shù)據(jù)與標準的或者是已知的各類巖性的化學(xué)元素組成數(shù)據(jù)進行比較，從而獲得測試樣品的巖性。當前4頁，總共30頁。X射線熒光分析技術(shù)當前5頁，總共30頁。X射線熒光分析技術(shù)當前6頁，總共30頁。X射線熒光分析技術(shù)當前7頁，總共30頁。X射線熒光分析技術(shù)當前8頁，總共30頁。結(jié)論：利用X射線熒光分析技術(shù)（XRF）判斷巖性不是一個很好的辦法。我們知道：巖石是由各種礦物組成的，各種礦物是由化學(xué)元素按照一定的結(jié)構(gòu)排列而成，因此最準確的判定巖性首先要知道礦物組成。這也是目前在石油地質(zhì)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的一項技術(shù)標準。而X射線熒光分析技術(shù)（XRF）判斷巖性是由獲得樣品的化學(xué)元素組成直接判斷巖性。這一流程是有問題的。而正確的方法是：由化學(xué)元素組成----礦物組成-----鑒定出巖石名稱，目前三大巖石中只有火成巖（沒有蝕變）才能應(yīng)用上述流程來鑒定巖性，而其它兩類巖石是無法應(yīng)用上述流程進行巖性鑒定的。巖石礦物化學(xué)元素換算X射線熒光分析技術(shù)當前9頁，總共30頁。思考：

上述兩種方法都不能很好的解決目前粉末巖屑定名問題，為了解決這一問題，我們通過探索，找到了一種分析儀器，它既能分析出巖石的礦物組成，又能適用于野外分析，再輔以分析軟件，很好的解決了粉末巖屑巖性定名問題。這項技術(shù)就是--X射線衍射全巖分析技術(shù)鑰匙當前10頁，總共30頁。X射線衍射全巖分析技術(shù)（XRD）：利用X射線衍射全巖分析技術(shù)判斷巖性的原理是：對樣品進行X衍射全巖分析獲得樣品的礦物組成，根據(jù)礦物組合從而獲得測試樣品的巖石名稱，即巖屑的巖性。X射線衍射全巖分析技術(shù)

YST-I型X射線衍射儀

--用于礦物識別和定量分析當前11頁，總共30頁。X射線衍射全巖分析技術(shù)技術(shù)特點目前實驗室大型XRD儀器不能應(yīng)用現(xiàn)場有以下缺點：■體積龐大、重量大于500KG，環(huán)境要求高■高能耗■需要冷卻系統(tǒng)■旋轉(zhuǎn)電子器件來觀察到不同角度■樣品需磨到1-2um形成顆粒，晶體晶面取向擇優(yōu)選取?！鰳悠分苽鋸?fù)雜，需壓片成型后才能分析，耗費大量的時間和精力■不能及時為現(xiàn)場地質(zhì)人員提供準確巖性，不能指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)當前12頁，總共30頁。X射線衍射全巖分析技術(shù)技術(shù)特點YST-I型小型X射線衍射儀具有以下優(yōu)點：便攜式-小型化機體小、重量輕、方便攜帶。無需專業(yè)的實驗室，無需水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，維護方便。自動化-無需測角儀使用樣品震動裝置（專利技術(shù)），省去傳統(tǒng)臺式機測角儀。樣品制備更簡單，測試無需轉(zhuǎn)動測角儀等機械部件，無需專業(yè)人員操作，自動化程度高。集成性-XRD/XRF同步進行XRD及XRF監(jiān)測，在提供檢測物質(zhì)結(jié)構(gòu)信息的同時，同時提供元素檢測信息。當前13頁，總共30頁。微量化檢測-15mg檢測樣品僅需15mg的樣品裝入震動樣品池中，由此我們可以得到極好射線譜圖，可在實際上避免定向影響帶來的問題。無線傳輸-WIFI采用WIFI實現(xiàn)儀器與筆記本或手機無線連接，可遠程操控及傳輸采集的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的現(xiàn)場性和數(shù)據(jù)處理的及時性。操作簡便、功能強大的分析軟件它能直接測定出巖石中的各種礦物組成(粘土含量、石英、鉀長石、斜石、方解石、白云石、黃鐵礦等），并通過軟件計算出各種礦物的相對含量，同時給出巖性定名。X射線衍射全巖分析技術(shù)技術(shù)特點當前14頁，總共30頁?；鸪蓭r：基性火成巖：玄武巖（不含石英，含沸石，泥質(zhì)很低），如變質(zhì)厲害，可能形成油藏。我們鉆井如遇到火成巖就不打了，因為一般認為火成巖比較致密，不具備成油條件，但也有例外經(jīng)變質(zhì)后（如吐哈油田）酸性火成巖：以花崗巖為代表，富含石英和鉀長石，含黑云母，泥質(zhì)很低X射線衍射全巖分析技術(shù)礦物、巖石分類基礎(chǔ)介紹幾種常見巖性當前15頁，總共30頁?；?guī)r：以方解石、白云石為主要成分的碳酸鹽巖。砂巖：主要是石英成分、含鉀長石和斜長石和粘土等成分。泥巖:泥巖主要指由粘土礦物組成，石英、長石次之。X射線衍射全巖分析技術(shù)礦物、巖石分類基礎(chǔ)當前16頁，總共30頁。CII/S石英鉀長石斜長石方解石白云石黃鐵礦

方沸石角閃石全巖礦物分析D值是衍射中晶胞參數(shù)，每一種礦物d值唯一,根據(jù)衍射的角度算出來的。將汽與標準物質(zhì)對比完全一致，既能定義檢測礦物。X射線衍射全巖分析技術(shù)當前17頁，總共30頁。

常見非粘土礦物特征峰礦物名稱特征峰d（A）礦物名稱特征峰d（A）石英4.263.34濁沸石9.45鉀長石3.256.502.16（Na,K長石）方沸石3.43斜長石3.204.046.40（Na,Ca長石）片沸石9.0（斜發(fā)沸石）方解石3.03-3.04（高Mg方解石）重晶石3.443.58白云石2.88-2.91（白云石類）角閃石8.45文石3.40普通輝石2.99菱鐵礦2.79-2.80（含Mg,含Mn問題）石膏7.61菱鎂礦2.74（含F(xiàn)e問題）硬石膏3.50碳鈉鋁石5.69銳鈦礦3.52石鹽2.82方英石4.05（Opal-CT）黃鐵礦2.713.13鱗石英4.11（Opal-CT）針鐵礦4.18勃母石6.11赤鐵礦2.69三水鋁石4.85磁鐵礦2.53硬水鋁石3.99X射線衍射全巖分析技術(shù)當前18頁，總共30頁。

Ｘ-射線衍射全巖分析報告

序號樣號井號井段（m）巖性全巖定量分析(%)粘土總量石英鉀長石斜長石方解石白云石黃鐵礦濁沸石方沸石1380AC1井3386.06-3386.21泥巖5237

92

2101GP1井1122.18-1122.30泥巖5732

56

31k286井

910.50～910.64

石英砂巖8.075.08.09.01

2

42k286井

911.03～911.17

石英砂巖8.076.06.010.0

53k286井

911.45～911.59

石英砂巖4.080.07.09.0

610ND103井

2711.82～2711.95

玄武巖

10.0

--53.0

3.0

11.0

23.0

X射線衍射全巖分析技術(shù)當前19頁，總共30頁。

巖石定名

樣品號巖性礦物含量（%）石英鉀長石斜長石方解石白云石菱鐵礦粘土礦物總量NL52-6泥灰?guī)r9.20.43.147.826.0

13.5NL52-7泥灰?guī)r11.30.44.330.633.6

19.8X射線衍射全巖分析技術(shù)當前20頁，總共30頁。

1分析依據(jù)及適用范圍1.1分析依據(jù)是中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準----SY/T6210—1996《沉積巖中粘土礦物總量和常見非粘土礦物X射線衍射定量分析方法》。1.2本實施細則適用于用X射線衍射儀進行全巖礦物定量分析。2樣品2.1質(zhì)量要求：取心要干凈，避免污染，樣品如需含油，需洗油至熒光四級以下。2.2取樣量：不少于2g。3檢測參數(shù)及檢測范圍3.1檢測參數(shù)：粘土礦物總量和石英、方解石、白云石、鐵白云石、菱鐵礦、硬石膏、石膏、無水芒硝、重晶石、黃鐵礦、石鹽、斜長石、鉀長石、鈣芒硝、濁沸石、方沸石等常見非粘土礦物。3.2檢測范圍：粘土礦物總量和常見非粘土礦物的百分含量，0～100%。4檢測儀器設(shè)備a.X射線衍射儀：測角儀測角準確度優(yōu)于0.02°(2θ)，儀器分辨率優(yōu)于60%，綜合穩(wěn)定度優(yōu)于1%。5材料a.銅研缽：內(nèi)徑12cm；b.瑪瑙研缽：內(nèi)徑10cm；c.鋁質(zhì)樣品框：20mm×18mm；d.樣品勺。6工作條件a.電源：AC220±10V，AC380±10V；b.分析間防塵、防震。X射線衍射分析方法

X射線衍射全巖分析技術(shù)當前21頁，總共30頁。樣品簡單制備YST-I型X射線衍射儀需要僅15mg的樣品裝入震動樣品池中，這樣就能夠?qū)悠返慕Y(jié)晶結(jié)構(gòu)的所有方向呈現(xiàn)在儀器的光學(xué)系統(tǒng)中。由此我們可以得到極好的X射線譜圖，可在實際上避免定向影響帶來的問題，以區(qū)別于傳統(tǒng)樣品的制備方法。X射線衍射分析方法

X射線衍射全巖分析技術(shù)當前22頁，總共30頁。X射線衍射分析方法

數(shù)據(jù)采集簡明的操作界面，一鍵式按鈕，自動測定，操作方便。無需對儀器進行參數(shù)和程序設(shè)置，簡化了操作、縮短了檢測時間。保證了儀器使用安全性，提高了檢測可靠性。實時的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，動態(tài)提供XRD光譜圖。便于隨時掌握儀器工作狀況和數(shù)據(jù)采集情況。X射線衍射全巖分析技術(shù)當前23頁，總共30頁。X射線衍射分析方法

強大的分析處理軟件簡明完備的處理界面：全中文操作，簡單、方便。分析軟件界面中，選項欄、快捷按鈕欄依次排列。包括原始數(shù)據(jù)顯示、曲線處理、D值尋峰、定量計算并顯示計算結(jié)果等主要工具。X射線衍射全巖分析技術(shù)當前24頁，總共30頁。X射線衍射分析方法

強大的分析處理軟件科學(xué)完善的樣品組成設(shè)置：樣品組成模塊囊括了常用的各種標準巖石巖性的礦物質(zhì)。選項化操作，可針對不同的巖性樣品進行相對性選擇，以提高檢測精準度。X射線衍射全巖分析技術(shù)當前25頁，總共30頁。X射線衍射分析方法

強大的分析處理軟件標準化巖石樣品定名礦物含量界限：樣品組成模塊的標準巖石樣品定名礦物含量界限，是通過大量的原始數(shù)據(jù)綜合計算出的標準化參數(shù)，同時提供了更改選項，以滿足特殊巖性的需求。X射線衍射全巖分析技術(shù)當前26頁，總共30頁。X射線衍射分析方法

強大的分析處理軟件完備的標樣數(shù)據(jù)庫：軟件囊括了常用標準巖石樣品礦物的原始圖譜，能夠滿足常用各種巖性樣品的分析檢測。具有顯示標樣曲線功能，方便與測定譜圖對比。X射線衍射全巖分析技術(shù)當前27頁，總共30頁。強大的分析處理軟件詳細的軟件分析報告：分析報告信息詳細、全面。能夠給出標準化巖性定名信息及各種礦物質(zhì)相對含量信息。X射線衍射全巖分析技術(shù)X射線衍射分析方法

當前28頁，總共30頁。檢測結(jié)果比較便攜式XRD系統(tǒng)圖譜實驗室用大功率XRD圖譜光譜圖是X射線衍射技術(shù)最直觀也是最重要的結(jié)果表征，在光譜圖中，峰位、峰高、峰寬、峰形、封背比是最重要的參數(shù)，峰位決定物質(zhì)形態(tài)，峰高（相對高度）決定含量，峰形反應(yīng)晶體結(jié)構(gòu)，封背比反應(yīng)儀器性能及樣品雜質(zhì)狀態(tài)，通過實驗光譜對比，檢測結(jié)果與大型臺式機具有基本一致的圖譜。并且，對一些樣品的測試還可以發(fā)現(xiàn)，便攜