浅谈石油勘探开发衍射物相分析

2022-09-11

石油勘探在遵循着非常合理的和经济的模式运行, 也就是说, 在能够获取最大回报的地区进行石油勘探。这意味着这些地区具备以下条件:地质条件最为有利;有机会找到最多、最便宜的石油, 并以最低的成本生产和出售;市场最大、价格最高;政治和经济条件稳定。

1 石油勘探概述

在整个的石油系统中, 分工是比较细的:物探、钻井、井下作业、采油、集输、炼油等。从寻找石油到利用石油, 大致要经过四个主要环节, 即寻找、开采、输送和加工, 这四个环节一般又分别称为“石油勘探”、“油田开发”、“油气集输”和“石油炼制”。“石油勘探”有许多方法, 但地下是否有油, 最终要靠钻井来证实。一个国家在钻井技术上的进步程度, 往往反映了这个国家石油工业的发展状况, 因此, 有的国家竞相宣布本国钻了世界上第一口油井, 以表示他们在石油工业发展上迈出了最早的一步。“油田开发”指的是用钻井的办法证实了油气的分布范围, 并且有井可以投入生产而形成一定生产规模。从这个意义上说, 1 8 2 1年四川富顺县自流井气田的开发是世界上最早的天然气田。“油气集输”技术也随着油气的开发应运而生, 公元1 8 7 5年左右, 自流井气田采用当地盛产的竹子为原料, 去节打通, 外用麻布缠绕涂以桐油, 连接成我们现在称呼的“输气管道”, 总长二、三百里, 在当时的自流井地区, 绵延交织的管线翻越丘陵, 穿过沟涧, 形成输气网络, 使天然气的应用从井的附近延伸到远距离的盐灶, 推动了气田的开发, 使当时的天然气达到年产7 0 0 0多万立方米。至于“石油炼制”, 起始的年代还要更早一些, 北魏时所著的《水经注》, 成书年代大约是公元512年至518年, 书中介绍了从石油中提炼润滑油的情况。英国科学家约瑟在有关论文中指出:“在公元1 0世纪, 中国就已经有石油而且大量使用。由此可见, 在这以前中国人就对石油进行蒸馏加工了”。说明早在公元6世纪我国就萌发了石油炼制工艺。目前, X射线衍射仪已经在油田沉积岩岩心样品的粘土矿物定量分析、间层矿物的鉴定以及粘土总量和常见非粘土矿物定量测试中得到广泛应用。X射线衍射物相分析作为一项基础技术从基本原理来看, 根据布拉格公式设计的衍射仪发出的X射线对所有以结晶质为主组成的矿物都会产生衍射效应。经处理的样品, 制片上衍射仪测试得到衍射谱图和晶面间距 (d值) 、反射线相对衍射强度 (I/I0) 等数据, 依靠直接对比、哈氏索引、计算机检索等方法, 根据某物质的d值和I/I0与标准物质数据的对比就可达到识别和鉴定该物质的目的。这种方法利用结晶物质结构差异作为鉴定依据, 具有独特的快速、准确的特点。在石油勘探和开发的生产实践中必须掌握和了解地下石油地质状况才能做出正确的决策。对所取样品的矿物相组成实施必要的识别, 获取地下地质状况的信息, 来保证地质解释的正确性, 从而进行合理周密的开发部署, 可见x射线衍射物相分析在油田科研和生产中是不可缺少的。

2 X射线衍射物相分析应用实例

2.1 实例1

以GZ1井 (1672-1678m) 样品的X射线衍射物相分析为例。此样品的岩性己定名为钙芒硝岩, 但在分离抽提粘土的过程中, 发现用蒸馏水反复多次清冼后, 在水中粘土仍不见悬浮。对该样品进行X射线衍射物相定性分析。应用计算机检索-匹配程序输入N a、C a、S、O等钙芒硝所包含的元素进行检索, 无法找到匹配的物相, 从而可以否定钙芒硝的存在。再用哈氏法重新检索, 在JCPDS#35—0816上找到3个主要衍射峰d值 (0.31546nm、0.19316nm、0.16471nm) 与样品测试值 (0.31488nm、0.19301nm、0.16462nm) 吻合, 且在20度-65度范围内可见7个峰相符, 确认该样品最主要的矿物相为萤石 (Ca F2) , 样品中萤石的发现表明该层段并非沉积成因, 而可能是变质成因的产物。这一测试成果提供的宝贵信息给G Z 1井地质状况的再认识提供了全新的解释。

2.2 实例2

以Z h 4井褐色砂砾岩样品的x射线衍射物相分析为例。该样品的非定向片x射线衍射物相分析测试表明含铁白云石、黄铁矿等, 但有一明显的d值为0.419nm的峰尚未得到解释, 从样品中抽提小于1 n m的较细颗粒再作非定向片的x射线衍射物相分析。有d值为0.4195nm、0.2453nm、0.2703nm等的衍射峰与JCPDS#8l0463吻合, 确认其是α-Fe O (OH) (针铁矿) 。该井这一特殊矿物相的发现是探区以往探井中未曾见到的, 预示该样品所处深度曾经可能发生的地质事件, 对该井油气显示状况不及其它探井这一事实提供了有力的证据, 从而对深入研究该地区油气成藏规律提供有益的启示。

2.3 实例3

以W2块W2-23和W2-45井井下含油垢样的X射线衍射物相分析为例。W 2—23井井下油泵以上数百米管线出现严重堵塞, 运转不畅, 严重影响正常产油, 对所取样品测试结果表明主要组分是F e S。很显然是原油中H 2 S造成的管道腐蚀引起的堵塞。W2-45井井下约1200m油管堵塞, 产量下降, 对其垢样测试表明由两种不同晶态的Ca CO3组成。造成2口井产量下降的起因是不同的。W2-23井是原油中H 2 S所致, 而W 2-4 5井则是C O2造成的结垢, 这样对同一区块的2口井就应采取不同措施, 才能取得相应效果, 从而避免措施的盲目性。

2.4 实例4

以C h B油田C h 3块K 2 C油藏井泵挂尾管泥浆类污染物的X射线衍射物相分析为例。CB油田Ch3块K2C油藏的Ch3-34、C h 3-2 6等井投产初期产量很低, 储层供液严重不足。随后在该块生产井泵挂尾管内陆续发现泥浆类污染物, 取样经X射线衍射物相分析表明其主要物相为石英、斜长石、方解石、菱铁矿等地层矿物并有大量的F e2O4、K M g2A1F6等存在, 从而证实是钻井泥浆颗粒对近井地带的污染, 而不是钻井液所造成的地层污染。这样就给以酸化解堵, 提高地层渗流能力, 增加油井产量的整体方案提供了扎实可靠的依据。随后的酸化作业取得了很大的成效, 增油效果明显, 单井平均日增油12.16t, 截止到2002年11月底, 9口井累计增油590867.6t, 经济效益十分明显。