页岩油气中钻探开发检测方案(扫描电镜)

MaipSCAN助力页岩油气开发 2020年我国原油及天然气对外依存度分别达到73.5%和42%，原油和天然气进口规模逐年增长，能源安全问题日益严峻。目前我国常规油气资源虽然丰富但分布相对分散、勘探程度总体已经较高，发现新储量的难度加大。根据自然资源部资料，我国新增探明油气地质储量已降至年来。随着高品质常规油气资源储量减少，我国油气资源开发正日益转向超深油气、页岩油气、致密砂岩气、煤层气等领域，其中岩油气开发是重点的推进方向。 我国拥有丰富的页岩油气储量，集中分布在塔里木盆地、准噶尔盆地、松辽盆地、四川盆地、扬子地台、江汉盆地和苏北盆地等地区。页岩油气作为烃源岩层系内自生自储的油气资源，由于有不同类型有机质页岩形成环境的差异，页岩油气储层在纵向上具有多重非均质性，包括岩性、储层物性、岩石力学、地应力、以及含油气特性的纵向非均质性，并且纵向非均质性明显强于横向非均质性，这对页岩油气的开发方案的设计与工程施工都带来了挑战。 在此大背景下，欧波同与中科院地质与地球物理研究所共同研发推出了全新一代 自动矿物分析系统 MaipSCAN (Mineralogyby Artificial intelligencepowered Scanning ElectronMicroscopy)。 MaipSCAN 以岩屑/岩心为分析对象，特别是岩屑样品，岩屑颗粒外径大于0.5mm 即可满足分析条件，在实际工程应用中具有广泛的适应性。此外， MaipSCAN 可作为实验室分析设备也可满足井场现场应用需求。 MaipSCAN 系统由扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、制样配套设备、多种智能分析软件组成。 系统示意图(左上：整机图像；左下：岩屑筛洗烘一体机；右：软件系统3大模块) 硬件优点： 新一代FEI 扫描电镜，自动对焦、自动消像散，降低电镜操作难度； 新一代Bruker XFlash 6-100 能谱仪，更大采样计数率和扫描面积； 岩屑筛洗烘一体机提高制样效率； 软件优点： 全中文界面，测量、矿物库、解释报告三大模块，操作设置简单； 开放的矿物库，提供自主编辑功能，精准适用于不同区域地质特征 自动生成各项扫描及演算数据，丰富的表格及图文模板； 提供数据： 1，高分辨率电镜图像：分辨率10nm-1mm， 实验室水平 不同尺度下的 BSE 图 2，元素信息：识别50多种元素，克服了 XRF 不能对 C、O、Na测量的局限性，可识别测量 GR 元素(U/Th、K) 元素含量统计图 3，矿物信息：采用谱图对比法，精准识别矿物类型、含量 常见矿物图谱示意图 背散射及矿物识别对比图 矿物信息统计表 序号 CH-H1-D4810.00 矿物名 面积百分比(%) 重量百分比(%) 总面面(um^2) 颗粒百分比(%) 等效圆直径(um) 1 石英 25.40 24.98 8566050.00 17.72 106.81 2 伊利石 21.17 21.76 7141070.00 23.52 84.65 3 高岭石 0.05 0.05 17100.00 0.07 73.78 4 微斜长石 9.85 9.50 3322939.00 9.77 89.60 5 方解石 3.49 3.54 1177455.00 4.06 82.74 6 斜长石 21.16 20.87 7137495.00 21.40 88.70 7 白云石 1.09 1.16 367416.00 1.41 78.46 8 黄铁矿 0.30 0.56 101453.00 0.26 96.06 9 磷灰石 0.09 0.10 29386.00 0.13 73.11 10 铁白云石 1.79 2.01 605394.00 2.15 81.52 11 赤铁矿 0.20 0.40 68015.00 0.19 93.06 12 重晶石 0.16 0.26 52628.00 0.20 78.05 13 钾长石 8.15 7.80 2749841.00 9.54 82.45 14 绿泥石 0.63 0.68 211084.00 0.85 76.44 15 硬石膏 0.06 0.06 21913.00 0.09 74.70 16 蒙脱石 2.08 1.82 700054.00 2.80 76.83 17 伊蒙混层 4.33 4.45 1461092.00 5.84 76.85 背散射及矿物识别对比图 4，物性参数：孔隙度、孔径分布、裂缝评价相关参数 孔缝识别对比图及孔缝信息统计表 5，岩石力学参数：纵横波速度、杨氏模量、剪切模量、体积模量，以及基于矿物结构的地层破裂压压预测 岩石力学参数预测表 序号 密度(g/cm^3) 纵波波速(m/s) 横波波速(m/s) 杨氏模量(GPa) 泊松比 体积模量(GPa) 剪切模量(GPa) 脆性指数(脆性矿物) 脆性指数(模量计算) 单轴抗压强度(MPa) 单轴抗拉强度(MPa) 破裂压力(MPa) 1 2.67 5576.46 3237.84 61.43 0.23 45.67 27.97 0.00 0.00 175.52 15.8 15.98 应用方向： ( 辅助地质导向：特征矿物快速识别，判别地层； ) 标定/补充测井数据： GR、Den、POR、纵横波速度； 井壁稳定性评价； 射孔分簇及压裂优化，为完井设计提供数据支持； 综合研究：物源、沉积环境分析；地层检测；地质建模；岩屑大数据应用； MaipSCAN， 使用连续捞取的岩屑作为分析对象，是集元素、矿物、图像、物性、脆性、弹性、岩性、甜点等重要参数为一体的平台，具有数据连续准确、作业安全确的特点，可替代部分低效实验分析和水平井测井数据，为开发井寻找储层甜点、水平井段射孔压裂优化提供数据支持。 基于岩屑的数据获取方式，使得非均质页岩储层及超深高温井的井下数据获取变得更加便捷，将极大地促进我国非常规油气资源开发工程地质一体化的应用，提高油气开发效率。 2020年我国原油及天然气对外依存度分别达到73.5%和42%，原油和天然气进口规模逐年增长，能源安全问题日益严峻。目前我国常规油气资源虽然丰富但分布相对分散、勘探程度总体已经较高，发现新储量的难度加大。根据自然资源部资料，我国新增探明油气地质储量已降至年来。随着高品质常规油气资源储量减少，我国油气资源开发正日益转向超深油气、页岩油气、致密砂岩气、煤层气等领域，其中岩油气开发是重点的推进方向。