储油气层的检测方法是什么？

1.常规分析1）薄片及铸体薄片鉴定

表2—3 岩浆岩及变质岩储油气层特征

（1）砾岩。

镜下一般只能鉴定细砾岩，鉴定时使用低倍镜。在手标本鉴定基础上进一步鉴定砾石成分与填隙物成分和结构等。

（2）砂岩。

①成分及含量。

a.碎屑颗粒，指石英、长石、岩屑（包括岩浆岩、变质岩、沉积岩）及其它如重矿物及云母等颗粒。

b.杂基，主要指泥质和细粉砂。

c.胶结物，指铁质、硅质、碳酸盐矿物（方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿等），自生的粘土矿物（高岭石、蒙皂石、绿泥石、伊/蒙混层等），其次还有石膏、硬石膏、海绿石等，判断它们含量及形成顺序。

②结构：a.颗粒结构，颗粒大小、形状、磨圆等；b.填隙物结构；c.孔隙（包括孔隙含量类型、大小、几何形状、连通性、分选性），铸体薄片可有效地统计面孔率；d.支撑型与胶结类型。

③显微构造：如微递变、微冲刷、微细层理等。

④含油及化石情况。

⑤岩石定名：颜色+构造+粒度+成分。一般砂岩类型可分为纯石英砂岩、石英砂岩、次岩屑长石砂岩或次长石岩屑砂岩、长石岩屑砂岩或岩屑长石砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩等。

⑥砂岩的成岩作用。

⑦砂岩成因分析。

应从以下几方面入手：

a.从碎屑成分看陆源区母岩性质及大地构造情况；b.从成分成熟度看风化作用强弱和搬运距离；c.从结构成熟度（分选、磨圆、杂基含量）及沉积构造看搬运介质方式，推断沉积环境；d.从化学胶结物推断成岩环境及成岩作用；e.从颜色（岩石及胶结物）推断沉积环境。

（3）火山碎屑岩。

火山碎屑岩是火山作用产生的各种碎屑物沉积后，经熔结、压结、水化学胶结等成岩作用形成的岩石。

在薄片下可确定火山碎屑物由石屑（包括岩屑、火山弹、塑性岩屑）、晶屑、玻屑（刚性及塑性岩屑）组成。

与石油储层密切相关的岩石为凝灰岩、沉凝灰岩及火山碎屑沉积岩。

在薄片鉴定中要密切注意火山碎屑岩中原生或次生孔、洞、缝发育、保存与充填情况。

（4）泥岩（粘土岩）。

在手标本基础上进一步鉴定粘土岩成分。包括机械混入物成分及含量，自生矿物种类，形状、含量，生物化石等，鉴定结构、构造次生变化、结合X衍射资料对泥岩定名。

（5）碳酸盐岩。

在手标本肉眼观察鉴定的基础上，偏光显微镜下系统描述鉴定岩石薄片：

①矿物成分。碳酸盐岩中常见矿物有：a.碳酸盐矿物主要是方解石、白云石，其次是铁白云石、铁方解石、菱铁矿、菱镁矿和菱锰矿等；b.自生的非碳酸盐矿物，如石膏、硬石膏、重晶石，天青石、石英、海绿石等；c.陆源碎屑混入物，如粘土矿物、石英、长石及一些重矿物等。

②结构组分和结构类型。

碳酸盐岩的结构在一定程度上反映了岩石的成因，它是岩石的重要鉴定标志，也是岩石分类命名的依据。

a.具颗粒结构的碳酸盐岩，颗粒类型包括内碎屑、鲕粒、生物颗粒、球粒、藻粒等；填隙物由化学沉淀物（亮晶胶结物）及泥晶基质及少量陆原杂基及渗流粉砂组成；注意它们的胶结类型。

b.具晶粒结构的碳酸盐岩，注意晶粒的大小，自形程度。

c.具生物格架的碳酸盐岩描述造礁生物种类、骨架的显微结构、矿物成分，大小分布等特点。

③沉积构造。

包括显微层理、微型冲刷、充填构造、结核构造、缝合线及成岩收缩缝等，乌眼及示底构造、生物钻孔、潜穴生物扰动等。

④成岩作用。

主要有溶解作用、矿物的转化作用和重结晶作用、胶结作用、交代作用、压实作用和压溶作用。注意观察这些成岩阶段（同生期、早成岩期、晚成岩期、表生期）、不同成岩环境（海底成岩环境和大气淡水成岩环境，浅—中埋藏成岩环境、深埋藏成岩环境、表生成岩环境）中的特点和识别标志。

⑤孔隙和裂缝。

用铸体薄片观察原生及次生孔隙，以次生孔隙发育为特征的储层还包括构造裂缝描述与观察。从孔隙结构类型来讲，主要有粒内、粒间、晶间、生物格架、遮蔽、鸟眼、铸模等孔隙，还有溶孔、溶缝、溶沟、溶洞等。

⑥岩石综合定名。

附加岩石名称（颜色+成岩作用类型+特殊矿物+特殊结构）+岩石基本名称（结构命名+矿物成分）命名，主要岩石类型有：泥晶灰岩或白云岩、粒屑泥晶灰岩或白云岩、泥晶粒屑灰岩或白云岩、亮晶粒屑灰岩或白云岩。

⑦环境分析。

a.颗粒形成环境；b.颗粒沉积环境；c.成岩研究。

（6）岩浆岩与变质岩。

①岩浆岩。我国岩浆岩储层的岩石类型以熔岩为主，最主要的是玄武岩和安山岩、次火山岩、流纹岩和脉岩类。

②变质岩。包括区域变质岩、混合岩、接触变质岩和动力变质岩。

2）孔隙度、渗透率、含油气饱和度、含水饱和度测定储层孔隙特征的研究是储层研究的一项重要内容，这是因为关系着储层的储集性能和产能。流体在储集层中的渗流不仅受限于宏观储层的几何形态而更多的受微观的孔隙特征所制约，因而研究储层的孔隙特征对储层的认识与评价，油气层产能的预测、油水在油层中的运动、水驱油效率及提高采收率均具有实际意义。

（1）孔隙度。

岩样的总孔隙度Φ=Vp/Vf是指岩样所具有的孔隙度容积Vp与岩样的外表体积Vf的比值，通常以百分数表示。

通常使用的孔隙度为有效孔隙度Φe=Vep/Vf，其中Φe为有效孔隙度（流动连通孔隙度），Vep为有效孔隙体积（除去死孔隙及微毛细管孔隙）。有效孔隙度是计算储量和评价储层特性的重要指标，在实验室常用饱和煤油法及气体法进行测定。

（2）渗透率。

在一定的压差下岩石连通的孔隙系统可以让油、气、水在其中流动。为衡量流体通过多孔介质的能力通常采用渗透率来量度。当岩石为单流体100%饱和且流体与岩石不发生任何物理化学作用时所测得的岩石渗透率为绝对渗透率。

决定渗透率的因素：①孔隙半径，K=Φr2/8（K渗透率、Φ孔隙度、r孔隙半径）；②岩石比表面，岩石比表面越大，渗透率越小；③渗透率随岩石颗粒变细而急剧下降，砂岩渗透率随着泥质含量增加而急剧下降，另外油层岩石的沉积条件及埋藏深度也影响渗透率大小。

孔隙度、渗透率资料必须绘制孔隙度直方图、渗透率直方图等。

（3）流体饱和度。

所谓饱和度系指单位体积内油、气、水所占的体积百分数。

式2—1中：Vo、Vg、Vw分别为油、气、水在油层孔隙中所占体积；So、Sg、Sw分别为油、气、水饱和度。

3）粒度分析、重矿分析（1）粒度分析。

测定碎屑沉积物中不同粗细颗粒含量的方法称粒度分析。粒度是碎屑沉积物的重要结构特征，是其分类命名（如砾、砂、粉砂、粘土等）的基础，是用来研究其储油性能的重要参数（如粒度中值、分选系数等），有时也可用粒度资料作为地层对比的辅助手段。但是粒度分析更广泛地应用于沉积学的研究，近几年来已成为沉积环境研究的重要标志。

①粒度分析方法。

a.筛析法；b.沉降法；c.薄片粒度分析。

目前已发展成用图像法及颗粒计数法来取代人工薄片颗粒计数法。

②粒度分析资料整理。

a.编制粒度分析数据表（各粒度的重量百分比及各粒级累积重量百分比），数据绘制成图（包括直方图、频率曲线图、累积曲线图、概率曲线图、C—M图）；b.粒度参数：粒度平均值（Mz）、中值（Md）、众数（Mo）、标准偏差（σ1）、偏度（SK1）、峰度（Kg）。

（2）重矿分析。

将砂岩中比重大于2.86的矿物分离出来进行专门研究的方法叫重矿分析，重矿物在碎屑岩中含量很少，一般不超过1%，主要分布在0.25～0.05mm粒级内。

重矿物资料分析及意义。

①母岩性质分析：不同类型母岩其重矿物组合不同，利用重矿物组合与含量变化来解释母岩区（表2—4）。

②物质来源方向分析：利用水平方向上重矿物种类和含量变化图，可以推测物质的几个来源方向。

③母岩侵蚀顺序确定：重矿物剖面同一侵蚀区上下层位可有不同的母岩，随时间进展，最先侵蚀的最上面层位的岩层，它们产生的物质（包括重矿物组合）在沉积区是沉积在最底层；最后受侵蚀的是最下部层位的母岩，但沉积在最上部层位中。

表2—4 不同母岩的重矿物组合

④划分和对比地层。

2.仪器分析仪器分析包括扫描电镜、电子探针波谱及能谱分析、X衍射分析、阴极发光及荧光显微镜、包裹体冷热台测定等。

1）扫描电镜和电子探针波谱及能谱分析电子束轰击在样品上能产生各种信息，包括二次电子、背散射电子、X射线、阴极发光、透射电子等（图2—1）。

接收二次电子，背散射电子成像的仪器为扫描电子显微镜—简称扫描电镜；接收X射线并检测X射线能量强度的仪器为能谱仪；接收X射线并检测X射线波长的仪器为波谱仪；接收阴极发光进行检测的仪器为阴极发光显微镜。

扫描电镜、电子探针波谱及能谱仪对储层及成岩作用研究。

（1）碎屑岩储层。各种自生胶结物分布方式。（图2—2）各种自生胶结物有孔隙衬垫式、孔隙充填式、嵌晶式及加大式四种胶结方式。

（2）碎屑岩储层。自生矿物类型、特点及成分：

①粘土矿物有伊利石、高岭石、埃洛石、蒙皂石、绿泥石、伊/蒙混层、绿/蒙混层等（见表2—5）；②碳酸盐类自生矿物包括方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿、片钠铝石等；③硅质胶结物，包括自生石英、无定型的蛋白石与玉髓；④硫化物—黄铁矿；⑤沸石胶结物—包括斜发沸石、片沸石、方沸石、钠沸石、浊沸石等。

图2—1 电子与物质的相互作用

图2—2 碎屑岩中胶结物分布方式

表2—5 粘土矿物形态特征、晶体结构及元素成分

表2—5 粘土矿物形态特征、晶体结构及元素成分（3）碎屑岩储层，石英和长石次生加大。自生石英及自生长石加大可以分为三个阶段：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。

（4）碎屑岩孔隙类型及储集性能识别标志：

碎屑岩孔隙可以分为粒间孔隙、特大孔隙、铸模孔隙、组分内孔隙及裂缝孔隙五种，可建立原生及次生粒间孔隙的识别标志。

2）X射线衍射仪X射线衍射方法被广泛地应用于结晶学及矿物学研究。在储层测试中使用多晶物质的X射线衍射，要求样品是微细的粉末状态或是微细晶粒的聚合物。

（1）制样方法及分析流程。

①粘土分离。X射线的分析方法主要侧重于粘土分离。一般来讲粘土分离包括采样、选样、称样、碎样、洗油、蒸馏水浸泡、湿磨、制备和提取悬浮液、离心沉淀烘干、研磨、称重和包装等步骤。

②制样方法。针对不同矿物、不同的分析目的以及样品量的多少采取不同方法。

a.压片法：适用于全岩分析。

b.定向片法：样品板用玻璃戴片，面积为25×27mm，样品量为40mg。

N片 把40mg粘土悬浮液均匀地铺在水平旋转的戴玻片上。

EG片 对上机分析的N片进行乙二醇饱和处理，目的区分膨胀性矿物是否存在。

550℃片 对EG片在550℃进行2.5小时加热处理，以鉴定绿泥石。

HCl片 重新称样后用HCl处理，然后制成定向片，目的去掉绿泥石而鉴定高岭石。

c.薄片法：直接用薄片做衍射分析，一般用于自生矿物鉴定。

（2）X衍射分析在沉积储层研究中应用。

①粘土矿物定性与定量分析。

对伊利石/蒙皂石混层（I/S）系列。绿泥石/蒙皂石混层（C/S）系列、高岭石、多水高岭石、坡缕石、蛭石等X衍射鉴定见表2—6。

②混层比计算：

指蒙皂石在I/S及C/S中所含比例，用以划分成岩阶段、估算地温、预测生储油层、判断生油门限等。

③全岩X射线定性及定量分析。

主要鉴定非粘土矿物：a.沸石类矿物，可用来确定沉积环境及古地温；b.盐类矿物，常见的有石盐、石膏、硬石膏、钙芒硝、无水芒硝、重晶石等；c.碳酸盐类矿物鉴定；d.其它非粘土矿物还有黄铁矿、赤铁矿、石英、长石等。

3）阴极发光显微镜（1）原理。

电子束轰击到样品上，激发样品中发光物质产生荧光，又称阴极发光。矿物产生阴极发光原因有几种：a.矿物含有能发光的杂质元素或微量元素（叫激活剂）；b.矿物内有结构缺陷。

矿物内的激活剂包括金属元素（Eu2+、Sm2+、Dy2+、Tb3+、Ea3+）以及过渡金属元素（Mn2+、Fe3+、Ca2+、V3+、Ti4+）。

与激光剂相对应能抑制矿物发光的物质叫猝灭剂，如：（Co2+、Ni2+、Fe2+、Ti2+等）。

（2）在储层研究中应用。

①石英的发光特征（表2—7）。

Zinkernagel的研究表明，各种石英颗粒的发光特征是在母岩形成过程中获得的，代表其岩石形成时的温度条件，三种不同发光类型正好反映了三种不同成因的石英（表2—7）。

②碳酸盐矿物发光特征（表2—8），还可以通过残余碳酸盐胶结物分布来判断次生孔隙。

表2—6 粘土矿物的X射线鉴定表

续表

表2—7 石英发光类型与岩石类型及温度之间的关系

（据Zinkemagel，U.，1978）

③其它应用：a.碎屑石英原始状态及成岩变化观察，石英颗粒的压碎及愈合作用研究、推断成岩顺序；b.研究晶体生长环带及胶结物世代；c.恢复原岩结构；d.对储层中微裂缝进行研究。

4）荧光显微镜（1）原理。

荧光显微镜是以紫外光为光源、紫外光激发储油岩石中能够发光的烃类物质产生荧光。观察分析这些发光物质本身的变化及其与岩石结构、构造的相互关系，从而判断有机质类型、变质程度、有效储集空间、油气运移等一系列有关石油地质问题。

（2）荧光显微镜鉴定内容。

①沥青发光颜色、波长定量与成分关系。

为解决这问题选用了标准油样测定其发光颜色与波长关系，并确定属何种沥青（表2—9）。

表2—8 各类碳酸盐矿物的元素组成及其它特征

（2）发光强度定量。

发光强度主要反映岩石中油的含量，岩石中油的含量越高，则油的荧光发光强度也越大，在荧光图像处理中，用亮度这个数值来定量表示沥青发光强度。

③含油范围定量。

a.各种沥青含量（油质、胶质、沥青质）。

b.含油面积比，此含油面积比在一定程度上反映了含油岩石中含油的范围。可近似代替孔隙含量，但该数值比孔隙含量高，因为还包括油浸染的范围。

表2—9 沥青的发光颜色、波长与成分

5）包裹体测定包裹体是矿物形成过程中被捕获的成矿介质，被称为成矿流体的样品。它相当完整地记录了矿物形成的条件和历史，是矿物最重要的标型特征。

（1）包裹体的测定流程。

矿物流体包体的测试技术方面，目前主要开展了偏光和荧光显微镜鉴定、显微冷热台测试、爆裂—色谱仪测试、多项联合装置测试等几个项目的研究，取得了包体流体的均一温度（Th）、盐度（S）、酸碱度（pH）、氧化—还原势能（Eh）和包体（群体）有机组分、包体（单体）有机组分以及包体（群体）气体无机成分等多种参数。

（2）包裹体的测定意义。

包裹体研究除用均一法及冷冻法测定包裹体流体的形成温度、压力及盐度、密度、pH、EH值，还开展了包体成分测定、同位素组成，尤其是烃类（包括液体烃类）包体成分。除用包体集合体进行成分测定以外，还用激光拉曼光谱仪连接色谱、质谱仪对单个包体成分进行测定。流体包裹体记录了烃类流体和孔隙水的性质、组分、物化条件和地球动力等条件。对储集岩成岩矿物中流体包裹体进行类型、特征、丰度、组分等对比研究，了解盆地流体（烃类和水）的动力状态和相对时间，确定烃类运移的时间、深度和运移相态、方向和通道，可为储层的孔隙演化史、油气运移史、构造运动史的研究提供最直接、最可靠的地质信息资料。对储集岩中固体烃（固体沥青）的分析可以提供油气藏被改造、破坏的信息。

各类仪器分析见表2—10。

表2—10 各类仪器原理及在储层研究中的意义

3.选择性分析1）沉积环境研究——原子光谱分析微量元素在沉积环境及古盐度研究中的应用（1）确定还原环境。

常用的微量元素指标为：还原指标（S2-）、三价及二价铁离子（Fe3+HCl、Fe2+HCl、Fe2+FeS2）以及Fe2+/Fe3+的比值和铁的还原系数（K=Fe2+HCl×0.236+Fe2+FeS2/Fe），我国陆相沉积地球化学相特征（表2—11）。

表2—11 我国陆相地球化学相分类

（2）确定古盐度。

通过测量硼的含量来计算古盐度。Y=0.0977X-7.043，Y—古盐度（%），X—硼含量。古盐度与环境关系见表2—12。

（3）确定沉积环境通过不同微量元素含量综合判断沉积环境（表2—13）。

2）综合地化指标研究在储层研究中，用于成岩阶段划分、寻找次生孔隙的地球化学测试方法有五种，即：孢粉颜色指数的测定、有机质中镜质组反射率的测定、岩石热解分析方法（用热解烃峰峰顶温度（Tmax）研究生油岩的成熟度）、储油岩油气组分的定量分析方法，油气水及干酪根中有机酸的测定等。

表2—12 威尼斯盐度分类方案（1958）

表2—13 不同沉积环境下微量元素及元素对的比值

（1）孢粉化石颜色与镜质组反射率（表2—14）。

表2—14 孢粉化石颜色及色变指数与有机质成熟度及其他指标的关系

（2）热解烃峰峰顶温度（Tmax）见表2—15。

表2—15 我国生油岩的Tmax范围

（3）储油岩油气组分的定量分析方法。

储油岩油气组分的定量分析方法是使用岩石热解仪的分析方法。此方法通过分析测定少量的（0.1g）石油钻井岩屑，可测定和区分储层岩样所含的汽油、煤油、柴油、重油以及胶质沥青质热解烃，根据在不同温度下恒温热蒸发的原理，把岩样在不同温度下恒温以达到分离各种油气组分的目的。

①区分储油岩油气组分流程：

把岩屑在不同温度下恒温并升温，热蒸发成气体的油组分以氦气或氢气作为载体，用气相色谱法加以分析鉴定，根据蒸发温度的差异，分别鉴定出天然气（S0峰），汽油馏分（S1峰）、煤油和柴油馏分（S2峰）、蜡和重油馏分（S3峰）、胶质沥青热解烃（S4峰）。以各峰的面积与标样比较就可以计算出每克（或每吨）岩样中所含的油气量（mg烃/g岩样或kg烃/t岩样），并计算出各原油馏分的比值，以这些比值作为指数用以判断岩样中的原油性质。

②指数判断岩屑含油等级。

冀东地区建立了用砂岩岩屑及岩心热解方法判断含油等级的指数（表2—16）。

表2—16 岩屑含油等级指数（以冀东油田为例）

（4）油田水及干酪根中有机酸测定。

油田水及干酪根中的有机酸在埋藏成岩次生孔隙形成中有重要的作用。这些低碳酸（C1—C6）的单、双官能团羧酸（包括甲、乙、丙、丁、戊酸及甲二酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸）能有效地络合矿物中的铝，形成易溶于水的有机盐，从而大大提高了铝硅酸盐及碳酸盐矿物的溶解度，导致孔隙度增加。因而有机酸高浓度带也就是次生孔隙发育带。

Surdam R.C.（1982）对次生孔隙形成曾作了系统的实验研究。研究结果表明，导致碳酸盐矿物，特别是硅酸盐矿物溶解的是孔隙水中的羧酸。

Carothers和Kharaba（1978）曾查明，在80～140℃的温度范围内，油田水中所含羧酸可达100～1000μg/g。

目前，测定有机酸的方法有离子色谱法、气相色谱法、液相色谱法、毛细管电泳法等多种。