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1、驱替实验过程中的低渗透岩心分析方法论证1 岩心分析的主要内容1、矿物性质，特别是敏感性矿物的类型、产状和含量；2、渗流多孔介质的性质，如孔隙度、渗透率、裂隙发育程度、孔隙及喉道的大小、形态、分布和连通性；3、矿物、渗流介质、地层流体对环境变化的敏感性及可能的损害趋势和后果。2 岩心分析的主要方法2.1X 射线衍射（ X-raydiffraction ，XRD）X 射线衍射基本概念全岩矿物和粘土矿物部分可用 X 射线衍射迅速而准确的测定。 XRD 分析借助于 X 射线衍射仪来实现， 它主要由光源、 测角仪、 X 射线检测和记录仪构成。X 射线衍射物相分析原理每一种结晶体（包括晶质矿物）都有自己独
2、特的化学组成和晶体结构。当x射线通过晶体时， 每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，它们的衍射特征可以用各个反射面网的面网间距（d 值）和反射的相对强度（I/I0 ）来表示。其中面网间距 d 值与晶胞的形状和大小有关， 相对强度则与晶体质点的种类及在晶胞中的位置有关。根据它们在衍射图谱上表现出的不同衍射角和不同的衍射峰值高（强度），可以鉴别各类结晶物质包括岩石中各种矿物的组成。粘土矿物类型鉴定和相对含量计算方法利用粘土矿物特征峰的d 值，鉴定粘土矿物的类型， 利用出现矿物对应的衍射峰的强度，定量分析粘土矿物的相对含量。常见的粘土矿物：蒙脱石、伊利石、绿泥石、高岭石。相对含量计算：对全晶质样品，
3、利用在所有样品中普遍存在的矿物- 石英作为标准，根据下列公式计算各矿物的相对含量：I iKiXII 石英X石英即X石英1I 1I 1K1K1I 石英I 石英I 1XIX石英KII石英式中，n-物相个数；I- 石英特征峰的衍射强度；Ii - 某矿物相特征峰的衍射强度；X 石英 - 样品中石英的含量；Xi - 样品中某矿物相的含量；Ki - 某矿物相特征峰相对于石英特征峰的强度因子。2.2扫描电镜（ Scanning Electron Microscope ，SEM）扫描电镜技术的基本概念扫描电镜技术即是扫描电子显微技术，它利用类似电视摄影显像的方式，用细聚焦电子束在样品表表面上逐点进行扫描成像。
4、扫描电镜的应用(1) 分析孔隙内充填物类型、产状；(2) 油气层中地层微粒的观察：微粒的类型、大小、含量等，分析地层微粒运移损害等；(3) 粘土矿物的观测：粘土矿物的类型、产状和含量，分析地层粘土水化膨胀、分散运移等损害机理；(4) 油气层孔喉的观测：孔喉形状、大小、与连通关系；(5) 含铁矿物的检测：利用扫描电镜的 x-射线能谱仪，能对矿物进行半定量分析，确定铁等敏感性矿物的种类与含量；(6) 观测岩石骨架特征：矿物颗粒的大小、产状和分布；(7) 观测孔喉特征：表面松散颗粒的大小和分布、光滑性；(8) 观测孔喉结构特征孔隙几何形态、孔隙类型（粒间孔隙、微孔隙）喉道类型（缩径喉道、点状喉道、片
5、状喉道） 、孔喉直径；(9) 观测孔隙中胶结物胶结物类型（粘土胶结、碳酸盐胶结、硫酸盐胶结、硫化物胶结）、产状 (充填式、衬垫式）2.3薄片技术（ Slice Technique of Rock ）薄片技术的基本概念应用光学显微镜观察薄片。 铸体薄片厚度为0.03mm，面积不小于 15*15mm，一般用储层岩心磨制而成。薄片技术应用直接观察储层孔喉大小、分布、连通情况、地层微粒、地层敏感性矿物、地层胶结情况等。2.4压汞法测定岩石毛管压力曲线（Mercury InjectionMethodfor Rock Capillary Pressure Curve ）毛管压力曲线概述毛细管压力曲线反映的
6、是毛细管压力与汞饱和度之间的变化关系曲线， 一定的毛细管压力对应于一定的孔喉半径。 从毛细管压力曲线形态上可以定性分析岩石的孔喉结构变化特征， 这是因为毛细管压力曲线的形态主要受孔隙喉道分选和喉道大小控制。分选性是指喉道大小的分散或集中程度。 喉道大小分布越集中，其分选越好，毛细管压力曲线的中间平缓段也就越长，且越接近于平行横坐标。孔隙喉道大小及集中程度主要影响毛细管压力曲线的歪度。 歪度就是指孔喉大小分布偏于粗孔喉或细孔喉，是毛管力曲线形态偏于粗喉道或细喉道的量度，偏于粗孔喉称为粗歪度曲线， 偏于细孔喉称为细歪度曲线。 对于油气储层， 歪度越粗越好。压汞法特点由于其仪器装置固定， 测定快速准
7、确， 并且压力可以较高， 便于更微小的孔隙测量，因而它是目前国内外测定岩石毛细管压力的主要手段。基本原理原理是汞对大多数造岩矿物为非润湿，对汞施加压力后， 当汞的压力和孔喉的毛细管压力相等时， 汞就能克服阻力进入孔隙， 根据进入汞的孔隙体积百分数和对应压力就得到毛细管压力曲线。压力和孔喉半径的关系为：Pc=0.735/r式中，Pc毛管压力， MPa；R毛管半径，m。重要特征参数三大特征参数：排驱压力Pd：最大尺寸连通孔隙所对应的毛管压力。反映了孔隙和喉道的集中程度和大小，是划分岩性好坏的重要指标之一。饱和度中值毛管压力Pc50：注汞量达到孔隙体积50时对应的毛细管压力。反映了孔隙中存在油水两相
8、时，产油能力的大小，Pc50 越小，岩石对油的渗透性越好，产能越高。最小非饱和孔隙体积百分数Smin：注汞压力达到仪器的最大压力时，未被汞饱和的孔隙体积百分数。 Smin 越大，小孔隙占的孔隙体积越多， 对油气渗透不利。孔隙结构特征参数：排驱半径 rd：排驱压力对应的最大孔喉半径；中值半径 r50：饱和中值压力对应的半径；平均孔喉半径 rc：汞所占据部分喉道的平均半径；主喉道半径 r 主 ：渗透率大于 5之后的孔喉平均半径。2.5核磁共振成象技术（Nuclear Magnetic Resonance Imaging，NMRI）技术原理岩心样品饱和油水后置于均匀分布的静磁场中，流体中的氢核会被磁
9、场极化，产生磁化矢量。 此时对样品施加一定频率的射频场，就会产生核磁共振。 撤掉射频场就会接收到氢核在孔隙中做弛豫运动幅度随时间以指数函数衰减的信号。核磁共振信号衰减的快慢可以用纵向弛豫时间T1 和横向弛豫时间T2 来描述。因 T2测量速度快，所以核磁共振测量中多采用T2 测量法。氢核做横向弛豫运动时与孔隙壁产生碰撞，造成氢核能量损失。碰撞越频繁，氢核的能量损失就越快，这样就加快了氢核的横向弛豫过程。 氢核与孔隙壁碰撞的频率由孔隙大小决定。 孔隙越小，氢核与孔隙壁碰撞的几率越大， 由此得出孔隙大小与氢核弛豫率的反比关系，这就是核磁共振谱 (T2 谱)研究岩石孔隙结构的理论基础。核磁共振 T2
10、分布与孔隙结构直接相关，因此可以利用 T2 分布来构建毛管压力曲线。实验室中， 岩心核磁共振实验具有现场快速测量、 不损坏岩心及可重复性等优点作为一种非常重要的储层分析、评价手段。测量方法从全直径岩心上钻取直径为 2.5cm 的标准岩心，标准岩心洗油后烘干， 气测标准岩心渗透率， 岩心抽真空后饱和模拟地层水， 计算岩心孔隙度使用核磁共振仪对饱和模拟地层水状态下的岩心进行核磁共振界测试。毛管压力曲线换算方法核磁共振岩心实验研究储层孔隙结构基于线性方法的转换由核磁共振弛豫机制可知，在均匀磁场中测量的横向弛豫时间T2 为：11ST22（ 1）T2BV式中，T2B 为流体的体积 (自由 )弛豫时间，单
11、位为 ms;S 为孔隙表面积 ;V 为孔隙体积 ;2 为岩石横向表面弛豫率，单位为m/ms;S/V 是孔隙的比表面。T2B 的数值通常在3000ms 以上，要比 T2 值大得多，即T2B T 2。因此，式(1)中右边第一项可忽略，即1S(2)T22 V如果假设孔隙是由理想的球体组成的， 则 S/V=3/rc;如果假设喉道是由理想的圆柱体组成的，则S/V=2/r c，其中： rc 为毛管半径，单位为 m。如果我们再假设孔隙半径与喉道半径成正比，则式(2)可改写为：1Fs(3)T22 r e式中的 Fs 姑且称之为孔隙形状因子， 对球形孔隙， Fs=3;对柱状喉道， Fs=2。由式 (3)可看出，
12、孔隙半径与T2 值成正比。由物理学可知，毛管压力与毛管孔径之间的关系为：pc2cos ?（ 4）r 2式中： pc 为毛管压力，单位为MPa;为流体界面张力 ;为润湿接触角。2pc0.735 ?(5)r 2由式 (3)和式 (5)，得0.7352 T2 Fs ?p2（ 6）于是，pc C1 ?（ 7）T2式中： C 为转换系数。基于非线性方法的转换鉴于线性方式转换效果不理想， 何雨丹等人提出了构造毛管压力曲线的新方法。该方法的理论基础与线性转换法的不同之处主要在于比表面与孔隙结构的关系上。由式（ 2）可以看出，观测的弛豫时间T2 和孔隙空间大小及形状有关。比表面与孔隙结构有关， 对可以简化成球状孔隙和柱状管道的孔隙结构，其比表面与孔径成线性关系，如式（3）所示。而实际地层中孔隙结构
