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【解决方案】油气上游勘探和生产中的利器

来源:本站 发布时间:2017-9-25 13:48:58 浏览量:


引言

页岩气又称致密地层天然气,是一种存在于渗透性非常低的岩石中、需要水力压裂开采的天然气,含有大量的硅(Si)。最近的研究将对氧化还原敏感的痕量金属元素[钒(V)、铬(Cr)、铀(U)、钍(Th)、钼(Mo)和铼(Re)]的含量与有机物古生产力较高的地层联系起来。该含量能够指示页岩中的天然气潜力。可通过化学地层技术、使用主要、次要和痕量元素的含量和比率加强这些页岩单一地层序中的准确地层关联性。X射线荧光(XRF)技术可用于在几分钟内以厘米为单位快速编录岩屑和岩心的无机地球化学状况。


应用

赛默飞世尔尼通手持式XRF分析仪使用户能够分析油气上游勘探和生产行业中各种常见的样品类型,包括用于勘探烃的钻井岩屑、岩心、表面露头和活塞柱状岩心沉积物。由于无机化学和最终的岩石矿物成分为地质学家提供了有关岩石内烃分布和烃产出方式的重要信息,故对这些岩石进行元素分析是至关重要的。与金属矿产分析不同的是,手持式XRF无法分析烃流体。然而,它能够分析油气藏的常量元素化学信息,从而反映出孔隙度(胶结物类型)、渗透率(粘土、 胶结物类型)、裂隙(硅含量)、生产力(硅(Si)、镁(Mg))和痕量金属含量等属性。


研究显示赛默飞世尔尼通手持式XRF分析仪有能力编录钻井岩屑,分析含气页岩的白云石含量、取得断层系统中粘土和胶结物的分布图,并显示含气页岩和柱状岩心中痕量金属的微小但却重要的变化。由此可见,赛默飞世尔尼通手持式XRF分析仪可用于油气上游从厘米到千米级的勘探和生产应用。




图1.手持式XRF分析仪的快速元素分析和元素比率绘图适用于钻井编录和勘探


在油气上游勘探和生产中使用手持式XRF分析仪进行元素化学分析,手持式XRF分析仪提供的元素化学分析能通过以下多种方式帮助上游的勘探和生产工作:


•鉴别主要成岩元素——轻元素[硅(Si)、铝(Al)、钙(Ca)、钾(K)、钠(Na)、镁(Mg)和铁(Fe)]

•常量元素化学分析能够显示样品的矿物学性质:硅酸盐、铝硅酸盐、碳酸盐、硫化物(如硅/铝含量较低表示岩石的铝硅酸盐含量较高)

•元素比率能够指示定量矿物学:硅/铝、钙/钾、铁/硫、硅/钙(如硅/铝比率在5到22之间表示粘土、石英和长石的混合物)

•地球化学信息增加了所有钻井的岩石物理记录的价值(即伽马“热砂”等)

•常量化学和矿物相(结构)鉴别(傅里叶变换红外光谱学(FTIR)、X射线衍射(XRD)、岩相学等)的结合提供了矿物学定量

•矿物学决定烃潜力、油气藏质量、套管深度和断裂位能

•钙/镁比率能够提供碳酸盐岩的白云石含量的定量测定


方法

带有几何优化大面积电子漂移探测器(GOLDD)技术的赛默飞世尔尼通手持式XL3t系列XRF分析仪是用于分析含气页岩中轻元素和痕量金属的理想设备。对赛默飞世尔尼通手持式XL3t系列XRF分析仪与独立实验室ICP-MS在160个沉积岩样品和标准品上取得的结果进行比较,显示从镁到铀的大多数常量、微量和痕量元素具有典型关联性(R2)>0.90和重现性<5%相对标准偏差(RSD)。使用氦气吹扫系统在粉末压片上测试获得最佳的测试结果。低、主、高滤光片上的计数时间各为30秒(用于分析钛到铀),轻滤光片设置上的计数时间为60秒(用于分析镁到硫),总分析时间为150秒。对固体岩心和岩屑的研究提供了该数据质量为5-20%范围内的结果。



图2. Niton XL3t系列分析仪和ICP-MS测得的CaO数值的相关性



图3. Niton XL3t系列分析仪和ICP-MS测得的K2O数值的相性



图4. Niton XL3t系列分析仪和ICP-MS测得的SiO2数值的相关性



图5. Niton XL3t系列分析仪和ICP-MS测得的Al2O3数值的相关性



图6. Niton XL3t系列分析仪和ICP-MS测得的MgO数值的相关性


结果

图2至图6显示了钙、钾、硅、铝和镁元素XRF的结果和验室ICP结果之间的相关性。元素比率可通过分析仪的虚拟元素功能进行准确计算,并被用于确定岩石的矿物定性。


结论

使用赛默飞世尔尼通手持式XL3t系列XRF分析仪进行元素分析能够将重要信息带给勘探地质学家。元素化学能够指示可能影响油气储量的岩石特性,如孔隙度(硅和钙), 渗透率(代表粘土和白云石的硅/铝、镁、钙和钾)以及不良矿物的存在(通过硅/铝、铁/硫、镁/钙的比率指示粘土、黄铁矿和碳酸盐胶结物的存在)。将这些信息纳入钻井编录内,有助于对岩石物理数据进行解释,并为勘探项目带来更大的价值。




  朗铎科技(北京)有限公司,全球科学服务领域的领导者-赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific)中国区域战略合作伙伴。作为工业检测分析系统解决方案服务商,我们致力于为中国客户提供全球高品质的分析仪器、专业的应用技术支持、优质的售后服务等系统解决方案 朗铎科技是赛默飞世尔尼通(Niton)手持式光谱仪在合金/地矿行业的中国区总经销商,也是赛默飞世尔ARL全谱直读光谱仪中国区总经销商。目前朗铎科技主要产品包括手持式合金光谱仪、手持式矿石光谱仪、直读光谱仪等系列产品。

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