低温氮、磁化综合处理钻头使用性能提高的X射线 和电子显微技术分析研究

在地质钻探和石油钻井中,钻头都是非常重要的钻进工具。其技术特性,特别是硬度和耐磨性与钻探的技术经济指标,即与机械钻速、钻头进尺和每米钻探成本直接相关。为了提高钻头的工作性能,俄罗斯南方国立技术大学提出了综合低温淬火、磁化回火处理钻头的方法。经过综合处理后,钻头体、复合片底座和钎焊层的硬度分别提高了30%、3%和22%。野外钻进试验结果表明,经过低温液态氮和磁化综合处理的与未经综合处理的钻头相比,每次试验钻头进尺都有提高,总体上钻头进尺提高了222%,取得了很好的钻进效果。并对取得的效果进行了X射线和显微技术分析。     

致密砂岩高围压和高孔隙水压下渗透率演化规律及微观机制

深部岩石工程具有高地应力和高水头压力的特点。为了研究岩石在高围压和高孔隙水压条件下渗透率演化规律,选取致密砂岩开展不同围压条件下变孔隙水压的渗流试验。研究结果表明:(1)在所研究的围压范围内(0~50 MPa),随孔隙压力增加,渗透率依次呈现3种不同的变化趋势,即快速增长阶段(围压为10~20 MPa)、缓慢增长阶段(围压为30~40 MPa)和保持恒定阶段(围压为50 MPa);在围压卸载时,由于高围压作用使试样内部产生不可逆变形,导致渗透率具有明显的不可恢复现象,且随围压降低,渗透率恢复存在滞后效应。(2)渗流试验过程中,体积应变和渗透率演化具有较好的一致性。(3)在围压加卸载过程中,高孔隙水压力条件下渗透率对应力的敏感程度和恢复程度均大于低孔隙水压力。(4)偏光显微镜图像从微观角度揭示了试样在围压加卸载过程中产生不可逆变形的内在机制:骨架颗粒相互挤压、错动导致原有微裂隙压缩、孔隙减小甚至坍塌,引起渗透率不可恢复。渗流试验后,纵波波速增大,说明岩石致密性提高,与试样内部微观结构变化具有较好的一致性。     

南华北盆地偃龙地区二叠系泥页岩微观孔隙特征及其影响因素分析

运用氩离子抛光—场发射环境扫描电子显微成像测试技术,对南华北盆地偃龙地区ZK1614井二叠系海陆交互相—陆相的泥页岩样品进行观察并获取二次电子及背散射信息。结合X射线能谱信息和JMicro Vision软件灰度识别功能,对样品矿物组成及微观孔隙特征进行定性分析和定量表征,并探讨了孔隙发育分布的影响因素。研究发现:样品主要发育的孔隙以无机矿物孔为主,孔隙类型有粒内孔、粒间孔、少量有机质孔及微裂隙;样品面孔率介于0.92%~5.53%之间,整体来看,面孔率大小与孔隙数量正相关;孔径大小介于50~2000 nm间,不同区段的孔面积对数指标与单位面积孔数量对数指标呈两段式线性关系,孔径较小时两者负相关,孔径较大时两者正相关。不同矿物对孔隙的发育有不同的控制作用,脆性矿物主要影响裂隙的发育,对孔隙的发育有一定的抑制作用;粘土矿物因构造应力、矿物相变及脱水等作用形成大量孔隙,对孔隙的发育起一定的促进作用。研究区燕山期、喜山期因构造活动形成了大量尺度较大的裂隙,裂隙的发育使岩层的渗流性能增加,促进了有机酸和地层水对矿物的溶蚀作用,相应的促进了孔隙的发育。此外,随着埋藏深度的增加,孔隙体积随着压实作用的增大而逐渐减小。     

郯庐断裂带泗县徐井段晚第四纪新活动的宏微观现象初步研究

探槽揭示,郯庐断裂带安徽泗县徐井一带第四纪以来的新活动表现为逆断型崩积楔、张裂楔、碎裂流和地震断层。根据现场分析初步认为,中更新统沉积后,探槽所在部位先遭受挤压,晚白垩世砖红色砂岩自西向东上冲垮塌到中更新世沉积之上,形成逆断型崩积楔-1;接着发生张性断裂活动,形成开口向上的张裂楔;随后,所在部位又遭受挤压,沿张裂楔的东边界断面挤压逆冲活动产生碎屑物质上抛流动,形成逆断型崩积楔-2;其上逐步形成更新沉积,当黑土层堆积以后,再次遭受挤压,使得断面上下黑土层堆积厚度显现差异。这表明中更新统沉积以后,断裂曾先后发生挤压-引张-挤压-挤压共4次活动,最新活动在全新世早期。根据逆断型崩积楔、张裂楔和地震断层等的成因,这几次活动应属高速粘滑活动,对应几次强烈的史前地震活动事件。上述认识部分得到原态微观观测分析结果的证实。     

河南南阳独山玉矿物碎裂成玉过程研究

独山玉是迄今为止世界上唯一发现的达到宝石工艺要求的黝帘石化斜长岩质玉种, 目前, 有关独山玉的成玉过程研究还比较薄弱, 本文在独山玉矿的野外考察和实验室标本观察的基础上, 结合薄片的镜下鉴定研究发现: 独山玉以脉状和多期多阶段产出; 主要组成矿物有斜长石、黝帘石、角闪石,另有云母类矿物、榍石、葡萄石、方解石、电气石等次要矿物; 独山玉常具有粒状结构、碎裂结构、残斑结构、熔蚀交代结构, 似斑状结构, 偶见针状变晶结构和糜棱结构; 成玉的物理过程表现为辉长岩(独山玉的母岩)在韧性剪切应力下破裂和糜棱化, 特别是由于剪切作用, 斜长石脆塑性变形——细粒化, 并遭受黝帘石化等作用形成玉脉。     

南堡凹陷高南地区东三段低渗储层敏感性特征的微观机制研究

南堡凹陷高南地区东三段(Ed3)储层中速敏性的产生主要是分布于孔隙中的高岭石微粒发生迁移的结果;在粘土含量较低的样品中速敏性较弱,由于高岭石晶粒的长度及直径均多数大于喉道直径,因此随粘土杂基含量的增加,速敏性会随之增加.由于方解石胶结物主要分布于粒间孔隙中,喉道中胶结物及粘土杂基均较少,盐酸酸化对改善储层渗透性意义不大,只有采用土酸酸化处理才能起到应有的效果.由于喉道中石英的加大现象常见,而其他填隙物较少见,强碱性钻井液的浸入有助于改善储层渗透性.但因碱敏性实验测得pH值的临界值为7.7,以及大量强碱性钻井液浸入储层会造成大量碱不稳定组分的溶解,具有形成大量二次沉淀的潜在因素,加上钻井液难于及时返排,在钻井过程中还是要特别注意钻井液碱度的选择.由于蒙托石及伊/蒙混层粘土在不同位置含量的差别,导致了研究区储层的盐敏性程度相差较大.     

鄂尔多斯盆地东北部直罗组砂岩岩石学特征与铀矿化关系研究

该文通过薄片鉴定、扫描电镜等手段,结合分析化验数据,分别对鄂尔多斯盆地纳岭沟地段和大营地段直罗组下段 砂岩碎屑及填隙物的成分、含量及微观结构特征进行对比研究,确定微观特征差异并初步探讨差异原因,建立其与铀矿化 的关系。研究表明,纳岭沟地段与大营地段,在碎屑成分和填隙物方面均存在一定的差异。纳岭沟地段碎屑含量高,而胶 结物及粘土含量较低,这一方面表明纳岭沟地段相比大营地段更靠近物源,长石风化程度相对较低;另一方面,由于目的 层埋深不同而导致的成岩强度的差异也是造成岩石微观特征差异的重要原因。基于对含矿砂岩微观特征的研究,笔者认为 纳岭沟和大营地段与东胜皂火壕地段经历了基本相同的铀成矿作用,大致可分为早期主成矿和后期再改造两个阶段。造成 绿色调砂岩的主要原因是由于后期油气还原蚀变而形成的绿泥石。在成矿过程中,方解石与铀矿物的沉淀有着密切的联 系。这为下一阶段东胜西北部地区铀矿勘查预测提供了理论依据。     

鄂尔多斯盆地延长组特低渗透储层微观地质成因

特低渗透储层开发潜力大,孔隙结构复杂。为明确该类储层的微观地质成因,以鄂尔多斯盆地典型特低渗透储层为例,综合运用常规薄片、铸体薄片、扫描电镜、X-衍射、高压压汞、恒速压汞、核磁共振等常规和先进的实验测试手段,从微观上探讨了该类储层的地质成因。研究结果表明,胶结物含量高、绿泥石含量较高且赋存形态复杂、岩盐含量及铁方解石含量较高、伊利石胶结物发育、浊沸石胶结物溶蚀效果差是导致特低渗透储层物性较差、孔隙结构复杂的关键因素,进而使特低渗透储层表现出面孔率低、排驱压力高、小喉道发育、可动流体饱和度低等特点。     

川北上三叠统须家河组砾岩物源的多源性探讨:来自阴极发光的约束

针对四川盆地北部上三叠统须家河组硅质砾岩外表单调的物理特性和物源难以明确区分的问题,利用阴极发光技术对米仓山—大巴山前缘9条须家河组砾岩剖面中采集的砂砾岩和胶结物共计36块样品,127片薄片进行砾石和砂级碎屑组分详细的对比分析。结果表明须家河组硅质砾岩中石英质砾石主要有两种阴极发光类型:1以紫光、蓝光为主,变化于蓝-紫、红-紫之间,占40.2%~84.5%,平均为67.97%,其中紫色光占3.2%~13.04%,红色光占3.8%~13%,蓝色光占16.7%~33.3%,蓝紫色光占8.7%~37.5%,紫红色光占17.5%~22.6%,主要来自于岩浆岩(1%~15%),变质岩(40%~80%),主要分布于万源-南江一带;2不发光,占15.49%~59.79%,平均为32.03%,主要来自于沉积-成岩成因的石英(燧石),主要分布于旺苍-金溪,呈现出由东到西递减的趋势。揭示须家河组硅质砾石尽管成分单一,但其硅质来源具有明显的差异,来源于岩浆岩、变质岩、沉积岩等不同的母源。综合分析认为四川盆地北部须家河组砾岩沉积时期存在三大源岩体系,具有明显的多源性。秦岭造山带是川北地区须家河组的主要物源供给区。研究结果亦证明,阴极发光分析方法可作为沉积岩物源分析的一种有效手段。     

X射线粉晶衍射仪在千枚岩鉴定与分类中的应用

以往千枚岩是依据显微镜下观察岩石结构构造及矿物成分进行分类定名.实际上千枚岩中鳞片状绿泥石和黑云母以及微粒石英、钾长石和斜长石在岩石薄片中区分十分困难.为了准确鉴定千枚岩中鳞片状和微粒状造岩矿物种类及其相对含量,利用X射线粉晶衍射半定量技术对19件千枚岩岩石进行分析测试.研究结果显示：利用云母、绿泥石、石英、钾长石和斜长石等造岩矿物X射线衍射峰的明显差异,结合X射线衍射全谱拟合半定量分析测试技术,能快速检测云母、绿泥石、石英、钾长石和斜长石等造岩矿物种类与含量.实践证明,将千枚岩岩石野外观察、岩石薄片鉴定和X射线粉晶衍射技术紧密结合起来,才能准确定出千枚岩岩石的名称.