范文一：页岩储层矿物成分及相关讨论

第 卷第 期33 04 煤 炭 技 术 Vol.33No.04 年 月2014 04 Apr. 2014 Coal Technology doi:10.13301/j.cnki.ct.2014.04.035

*页岩储层矿物成分及相关讨论

赵迪斐解德录臧俊超梁文鹏李利格, , , ,

中国矿业大学 资源与地球科学学院江苏 徐州 :, 221116:

摘 要运用实验技术手段综合测试分析了重庆南川泉浅一井龙马溪组下段页岩储层的矿 : ,

分析结果表明研究对象与其他页岩气有利区块的页岩相比黏土矿物含量较高脆性矿 ,:,,物组分

矿物组分对孔裂隙的发育具有重要影响成岩作用介于晚成岩作用阶段与极低级变 ,;物含量较低

基于矿物组分的脆性评价显示泉浅一井页岩脆性较低但研究区页岩分布面积;, 质作用阶段之间

广厚度大可以弥补其他性质的不足页岩矿物组分受控于沉积成岩作用通过沉积微相的分析 、,。 -,

对煤矿安全开采煤层气分布富集研究寻找页岩气压裂的有利区带,、、 确定页岩脆性矿物富集区带

等均有重要意义。

关键词页岩气矿物成分射线衍射脆性矿物: ; ; X ;

中图分类号文献标志码文章编号: P618 : A : 1008 , 8725:2014:04 , 0092 , 04

Mineral Compositions of Shale Reservoirs and Related Discussions

ZHAO Di-fei, XIE De-lu, ZANG Jun-chao, LIANG Wen-peng, LI Li-ge

:School of Resources and Earth Sciences, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China:

Abstract: Experiment has been performed to analyse the shale samples of the Longmaxi Formation

from Chongqing Nanchuan QuanqianI well. The result shows that compared the shale from favorable

block of shale gas development, these shale samples have higher level of clay and lower level of quartz.

Also the method of mineral composition analysis laboratory evaluation for the brittle of shale was used

to analyze the experimental data. Shale in this place is less brittle and thus may have some difficults in

fracturing. But its thickness, wide area can make upthis deficiency to some extent. Shale mineral

component is controlled by sedimentation and diagenesis. Through the analysis of sedimentary

microfacies to determine the brittleness mineral enrichment areas has important meaning in safety

production of mining、research of CBM distribution and the searching of the favorable area for shale gas

fracturing.

Key words: shale gas; mineral composition; X-ray diffraction; brittle mineral

射线衍射技术压汞技术扫描电镜实验等对研究区 引言、、0

泥页岩矿物组分复杂既可以作为非常规天然气 ,泥页岩进行系统测试探讨了矿物成分及与之对应的 ,

页岩气的储层同时还可以作为煤层顶底板对煤层 ,,孔裂隙变化规律并对研究区本组页岩的沉积环境, 、 气起到良好的封存作用页 陈尚斌等曾探讨煤层气。 、成熟度及储层物性等进行进一步的分析为页岩矿物 ,岩气的联合开发认为泥页岩是页岩气成藏的基础, , 组分的深入研究提供基础信息。 很多地区页岩煤层交叠发育具有形成煤层气页岩 、,、地质背景1

气煤层气和页岩气复式气藏的源岩条件存在资源 、,取样样品采集于重庆南 川三泉剖面 与綦江观 的重叠组合性矿物组分的研究是页岩矿物岩石学研 。音桥剖面并在三泉剖面获取了一口浅井本文的 ,,究的重要内容在煤层顶底板的研究中页岩脆性等 。 ,主要样品来自于泉浅一井三泉剖面志留系是三汇 。 力学性质及渗流能力具有重要的安全意义对煤层气 ,背斜西北翼的一部分地层走向东西向产状变化 ,,藏的形成具有重要的封盖意义在页岩气的研究中; , 小倾角一般为 地质构造简单整体构造表 ,30,40?;,矿物组分提供了页岩气孔隙形成演化的物质基础是 ,现为一个单斜顶底方向可靠 志留系的地层界线 ,;页岩气成藏的重要因素五峰组龙马溪组厚度大分 。 、,清楚除龙马溪组底部的地层出露不全外其余层 ,,布广是具有高演化程度的典型泥页岩本文采用 ,。 X 段均发育齐全露头上生物化石极为丰富沉积标 ;,国家重点基础研究发展计划资助项目中央 * :973::2012CB214702:;志可靠具有良好的代表性,。 国家大学生创新训练 :2012DXS02:;高校基本科研业务费专项资金实验与结果项目2 :201310290030:

赵迪斐等页岩储层矿物成分及相关讨论 第 卷第 期———,33 04 Vol.33No.04

因多变矿物成分是其控制因素之一各类矿物对 ,。 本 次 衍 射 试 验 采 用 德 国 布 鲁 克 公 司 X D8

型号的 射线衍射仪在中国矿业大学 ADVANCE孔裂隙的影响不一致 X ,黏土矿物与脆性矿物的影响 ,

矿业中心完成靶辐射射线管 尤为重要主 测试条件总结矿物成分对孔裂隙特征的影响。 :Cu ,Kα ,X ; ,电压 电流 40 kV、30 mA。 要讨论龙马溪组页岩是在特定的沉积环境中 ::1:

页岩矿物成分较为复杂 如图 所示样 品主 ,1 , 由风化后产生的碎屑物质组成的不同矿物具有不 ,要组分包括绿泥石伊利石石英长石方解石白 、、、、、同的结构与形态矿物的堆叠方式矿物形态与表 ,、云石黄铁矿高岭石蒙皂石伊蒙混层等通过其 、、、、/,面特征矿物孔裂隙矿物转化与后生变化等都会 、、

含量可知黏土矿物与石英等脆性矿物是本区龙马 ,对其所形成的孔裂隙形态大小产生影响页岩 ;:2: 溪组页岩的主要组成矿物。 经历复杂的成岩作用在压实作用中部分矿物发生 ,

对矿物成分进行定量分析个 其结果表明 定向化从而造成孔隙的定向化, 14 尤其是黏土矿物, , 样品矿物种类相差不大含量有所变化总体而言,。 , 压实作用的进行过程中孔隙率也随之下降结构也 ,黏土矿物含量最高其次为石英还含有较多的方 ,,有一定变化黏土矿物等在成岩作用中会发生 ;:3:

解石和长石与之对比取长宁兴文地区龙马溪 。 , —转化如伊蒙混层逐渐转化为伊利石或绿泥石,;:4: 组矿物成分 射线衍射分析结果与泉浅一井的 X X 烃类的生成会造成有机质内微孔隙的形成这类微 ,衍射结果进行对比发现泉浅一井黏土含量高于长 ,孔隙表面大吸附能力强多为纳米级泥页岩 ,,;:5:宁兴文地区样品黏土中各组分含量又有不同—, , 在成岩作用过程中由于一些非构造作用例如脱 ,,伊利石绿泥石明显更高高岭石略少其他大体相 、,,水作用干缩作用矿物相变作用或热力收缩等化 、、

当石英方解石平均含量略少;、。 学作用从而造成岩石体积缩小并形成与岩层面 ,,

石英/% 方向近乎一致裂隙这些裂隙在扫描电子显微镜下 ,0 100 观察泥岩层或水平泥灰岩的泥质夹层普遍存在尤 ,20 80 其对于脆性矿物石英含量较高的情况下页岩收缩 ,60 作用更为明显不同的矿物成分决定了岩层脆 ;:6: 60 40 性的不同脆性的重要作用不仅体现在压裂的效 , 80 20 果还体现在成岩过程中 成岩后孔裂隙的发育程 ,、 黏土方解石/%/% 20 40 60 80 100 度石英含量钙质含量硅质含量高的层段页岩脆 图 页岩矿物成分,、、1

泉浅一井 美国 页岩??BARNETT 性强孔裂隙更为发育但不同含量的矿物所增加 ,,

伊利石是发育最为普遍且含量最高的黏土矿物, 的孔隙或裂隙类型与机理不同在页岩的演化 ;:7: 平均达 绿泥石含量次之含量较多占近 31.3 %; , , 过程中总会经历深埋及各种构造应力的作用脆性 ,

的含量高岭石伊蒙混层蒙皂石含量不多但 23%;、、,高的层段更易形成孔隙裂隙页岩气产能更高,。 3.3样品中均占有一定组分分别为 脆 ,3%、6.3%、1.8%。 矿物组分对比

性矿物的含量对压裂效果有重要的作用若为煤层顶 ,页岩资源的评价一般包 括评价区页 岩系统展 底板可以影响煤层储集体的一系列性质在泉浅一 布面积,。 有效页岩厚度评价区页岩吸附气含量页 、、、井样品的矿物含量中脆性矿物的含量近 ,30.5%。 岩地化特征储层特征另外还需结合沉积环境构 、,、

讨论3 造演化等地质条件尤 与已知含气页岩进行对比。 ,

矿物成分所反映的沉积环境特征3.1 其是已经实现商业化开采的页岩区进行对比是一 ,

下志留统龙马溪组页岩 是一套海相 水生有机 种简便快捷有效的评价方法。 质富集层射线衍射实验扫描电 对泉浅一井的 。 X 、 表 矿 物 成 分 对 比 1 镜薄片观察结果表明本处页岩的碎屑状石英含、: 黏 土 矿 物石 英 长 石 碳 酸 盐 岩 矿 物

Barnett 24.2% 34.5% --- 21.7% 量平均约 阴极发光实验显示其物源为陆相20%, , #丁山 80.29% 9.86% 9.85% 1 长 石 含 量 约 自 生 矿 物 中 方 解 石 含 量 8%, 1.3,~ #林 1 29.92% 53.67% 16.41% #建深 1 30.56% 67.78% 1.66% 白云石 黄铁矿普遍存在矿物成分 2.5%、1,~1.5%;。 长宁兴文 约 53.39% 29.15% 4.93% 6% 所反映的沉积环境为浅海相浅水泥质陆棚微相是 ,地区综合 50.02% >3.35% 39.74% 13.34% 一种有利于页岩气富集和保存的沉积环境。 页岩的矿物组成对页岩 气的形成储 存及压裂 矿物成分与孔裂隙3.2 效果均有关键影响易于开采同时又具有较强吸附 ,龙马溪组黑色页岩孔裂隙较为发育成结构, 、 气能力的页岩矿物成分为石英含量而黏土:，35%, 93

页岩储层矿物成分及相关讨论赵迪斐等 Vol.33 No.03 ,卷第 期——第 —33 04 矿物成分一般中各地区的页岩里美在表 , 30%。 1 , 0.4 0.3 国 页岩最为优质页岩独特这也跟 Barnett , Barnett 数 指 0.2 的成因有关性 而我国四川盆地龙马溪组页岩各处矿 。 脆 0.1 物成分差异较大很多地区的页岩并不优质黏土 ,,0 井首 井中上 井中下 井尾 五峰剖 面长宁兴文 矿物含量较高脆性矿物含量低龙马溪组是海相,。 样品位置

图 页岩矿物组分脆性对比2 沉积石英碎屑长石等均来源于陆地物源区距物 ,、,

是其得以顺 美国 页岩具有良好的脆性Barnett ,沉积亚相微相不同均会造成页岩矿物成 源区远近、

利开发开采的重要原因页岩在成因上与龙 。 Barnett 分的不同距物源区远陆源的矿物组分就会减少,,; 马溪组页岩有很大不同脆性指数可到 龙马 ,50%。 龙马溪组上下段的成分含量差异亦较大现在一般 ,溪组页岩不同沉积微环境矿物组分差别很大随沉 ,将龙马溪组底部的一套海侵沉积的富含笔 石的黑 积微相变化脆性矿物组分发生较大变化对页岩的 ,色页岩作为重点研究的目标层位由于各地矿物成 。 沉积相进行研究具有重要意义有利于脆性矿物富 ,分在横向与纵向上的不同需要对各地页岩进行综 ,集区的选定脆性评价显示泉浅一井页岩脆性中 。 合评价以确定有利于开采的优选区域与层段,。 3.4等但本区龙马溪组页岩分布面积广厚度大可以 ,、,矿物组分与页岩成岩阶段 弥补其他性质的不足且这种评价方法忽略了成岩 ,文献按照伊蒙混层矿物及粘土矿物类型和,8,/ 作用的影响本区页岩脆性的评价还需要建立更加 ,伊利石结晶度的划分标准并与有机质的成熟度相 , 完善的模型。 对比对碎屑岩成岩作用阶段划分指标进行了综合,, 沉积相带与脆性矿物富集区3.6 认为成岩作用主要可以划分为早期中期晚期和 、、页岩的矿物组成及脆性 矿物含量对 泥页岩人 极低级变质作用 个阶段具体划分见表 依据此 4 ,2,工造缝能力影响显著是泥页岩渗流能力的重要控 ,标准以本次试验样品为例伊利石是含量最高的 ,,制因素在煤矿安全煤层气封闭性的研究中通过 。 、,平均达 黏土矿物处样品含量变化不大,31.3 %,14 , 沉积微相的细致研究可以评价泥页岩的封闭能 力 说明成岩作用已经历晚成岩作用阶段绿泥石含量 ;及脆性力学特征在页岩气的研究中富脆性矿物 ;,仅 次 于 伊 利 石 的 含 量 含 量 较 多 占 近 高 岭 , , 23% ; 分布区的关键应从重建古地理格局开始尤其是沉 ,石伊蒙混层蒙皂石含量不多但样品中均占有一 、、,积微相的分析页岩的矿物组分受控于沉积成岩 。 -定组分分别为 伊蒙混层高岭石,3%、6.3%、1.8%;、、 作用沉积环境是矿物组分的形成基础成岩作用 ,,伊利石和绿泥石组合也证明其经历过中成岩作 用 对矿物组分有改造作用海相过渡 我国页岩陆相。 、、阶段在井段与剖面样中均可见伊蒙混层可见尚 ;,相分布均较广陆相海陆过渡相常常与煤层相伴 ,、未达到极低级变质作用阶段。 发育对沉积相带的研究有利于寻找脆性矿物富集 ,表 成岩阶段划分及标准2 区了解页岩层横向 纵向力学性质非均质性的分,、 成 岩 阶 段黏 土 矿 物 组 合部 分 矿 物 特 征 布规律本文研究样品为海相页岩但通过沉积相。 , 成岩作用早期 蒙皂石伊蒙混层黏土矿物特征为均有大量的蒙脱石伊蒙混层中伊利石层,/, ,/ 带的研究确定脆性矿物富集区对煤矿安全开采, 、 高岭石 含量小于 60% 伊蒙混层高岭石成岩作用中期 /,, 黏土矿物主要为伊蒙型有序混层矿物高岭石伊利 煤层气分布富集研究页岩气压裂有利区带均有指 /:R=1 :、、、伊利石绿泥石 伊,/石和绿泥石伊蒙混层中伊利石层含量为,/(60~85)% 导意义。 蒙混层伊利石成岩作用晚期 ,, 黏土矿物为伊蒙有序混层矿物型伊利石和绿泥石/(R=3 )、, 绿泥石绿蒙混层,/ 混层粘土矿物中蒙脱石层?15% 结语4 极 低级 变 质 作 用 伊利 石 绿泥 石 黏土矿物主要为伊利石和绿泥石 伊 蒙混 层 矿 物 消 失 , , / 矿物成分所反映的沉积环境为浅海相浅水 :1:

基于矿物组分的脆性评价3.5 泥质陆棚微相是一种有利于页岩气富集和保存的 ,

在页岩气的研究中脆性 矿物的作用 已经得到 沉积环境页岩各处矿物成分差异较大以黏土矿 ,,了重视脆性矿物的增多可以很好的改善压裂效 , 物脆性矿物为主石英是主要的脆性矿物、,; 果增加产气量如图 所示根据矿物组成成分分 ,,2 。 本组页岩储层成岩作用已经历晚成岩作用 :2:

析法评价基于矿物组分的页岩脆度 阶段尚未达到极低级变质作用阶段页岩成熟度高,,;

根据基于矿物组成分析的页岩脆性室内评 B=:W+W:/ W:3:20qtzcardtotal

价方法认为本组页岩的脆性指数在 左右较 式中 石英含量, 20%,W———; qtz

碳酸盐岩矿物如方解石白云石等美国 页岩差龙马溪组页岩的沉积成因造成 W——,、; Bnatte ,—card

不同部位矿物组分差别较大对页岩的沉积相进行, 矿物总量W———。 total

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第 卷第 期33 04 煤 炭 技 术 Vol.33No.04 年 月2014 04 Apr. 2014 Coal Technology

doi:10.13301/j.cnki.ct.2014.04.036

利用煤层微量元素赋存丰度差异建立煤层判别函数

12李 源 苏明金 ,

煤炭开采国家工程技术研究院淮南矿业集团 地质勘探工程处安徽 淮南 安徽 淮南 :1. , 232033; 2. , 232052:

摘 要基于不同煤层微量元素丰度差异以顾桥矿 组煤下部主要可采 煤层为 : ,B 8、62、42 --

解析了在构造发育常规手段难以判明其层位的条件下利用微量元素各指标测试值在,、,SPSS 例

中建立不同煤层判别函数回判正确率达到 为满足生产要求增选煤层厚度 突出综合指 ,81.6%;,M、

个参数对原判别函数加以修正回判率提高至 并利用修正后的判别函数准确判别 K 2 ,,97.4%;,标

。 了该矿经断层错动后煤层归属

关键词煤层微量元素顾桥矿判别函数应用: ; ; ; ;

中图分类号文献标志码文章编号: P618.11 : A : 1008 , 8725:2014:04 , 0095 , 03

Establishing of Discriminant Function with Trace Elements of Coal

Seams

12LI Yuan, SU Ming-jin

:1. National Engineering and Technology Academy of Coal Mining, Huainan 232052, China; 2. Geological Exploration

and Engineering Division, Huainan Mining Industry (Group) Co., Ltd., Huainan 232052, China: Abstract: Based on the differences from abundance of trace elements between coal seams, this paper analyzes how to establish discriminant functions for different coal seams in SPSS with test results of trace elements, taking 8,6 -2,4 -2 coal seams in group B for example, which are the lower parts of primary mineable coal in Guqiao Mine, under the conditions of structural development, when it is difficult to judge coal seams ascription with conventional means, and the percent of “grouped” cases correctly classified is 81.6%; In order to meet production requirements, this paper adds two parameters, the seam thickness M and the prominent composite indicator K, to correct the original discriminant function, and the percent increases to 97.4% ; At last, it accurately distinguishs the vesting of coal seams changed by fault movements in surface boreholes of Guqiao Mine.

Key words: coal seams; trace elements; guqiao mine; discriminant functions; application

利用常规手段层间距煤 在构造比较发育条件下引言,:、0

淮南矿区 组煤层较多厚顶底板岩性组合特征标志层等难以判明其层 且煤层厚度沉积较 B , 、、:

薄间距较小煤层分布规律随沉积环境变化特别位,,, 给生产带来困惑本文拟通过利用微量元素各,。

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

郭英海李壮福李大华等四川地区早志留世岩相古地理 ,5,,,,. ,J,. 研究具有重要意义有利于优选采区块的选定,;

古地理学报,2004:1::20-29. 页岩矿物组分受控于沉积成岩作用通过 :4:-,刘树根马文辛等四川盆地东部地区下志留统龙 ,6,,,LUBA Jansa,. 沉积微相的分析确定页岩脆性矿物富集区带对煤 ,马溪组页岩储层特征岩石学报,J,. ,2011,27:8::2 239-2 252. 矿安全开采煤层气分布富集研究寻找页岩气压 、、王兰生邹春艳郑平等四川盆地下古生界存在页岩气的地球 ,7,,,,.裂的有利区带等均有重要意义。 天然气工业,J,. ,2009,29:5::59-62,138. 化学依据参考文献: 刘伟新王延斌秦建中川北阿坝地区三叠系粘土矿物特征及 ,8,,,. 陈尚斌朱炎铭李伍等扬子区页岩气和煤层气联合开发的地 ,1,,,,. 地质意义地质科学,J,. ,2007:3::469-482. 辽宁工程技术大学学报自然科学版,J,. : ,2011,30:5:: 质优选李庆辉陈勉金衍等页岩脆性的室内评价方法及改进岩 ,9,,,,. ,J,. 672-676. ,2012,31:8::1 680-1 685. 石力学与工程学报陈尚斌朱炎铭王红岩等四川盆地南缘下志留统龙马溪组页岩 ,2,,,,. 刘伟余谦闫剑飞等上扬子地区志留系龙马溪组富有机质 ,10,,,,. 石油学报,J,. ,2011,32:5::775-782. 气储层矿物成分特征及意义 泥岩 储 层 特 征 石油与天然气地质,J,. ,2012,33:3::346-352. 王清晨严德天李双建中国南方志留系底部优质烃源岩发育的 ,3,,,.

作者简介赵迪斐山东淄博人中国矿业大学资源与 ::1991, :,,构造环境模式地质学报-,J,. ,2008,82:3::289-297.

陈尚斌朱炎铭王红岩等川南龙马溪组页岩气储层纳米孔隙 地球科学学院硕士研究生在读研究 方 向 沉积 岩 石 学 ,4,,,,. ,:.

煤炭学报责任编辑赵 勤 收稿日期,J,. ,2012,37:3::438-444. ::2013,11,20 结构特征及其成藏意义

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范文二：[精品]页岩气储层脆性评价及其与矿物成分、微观结构的关系

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页岩气储层脆性评价及其与矿物成分、微观结构的关系 页岩气储层脆性评价及其与矿物成分、微观结构的关系

[摘 要] 矿物成分与微观结构对岩石储层的力学性质具有控制性的影响，利用X射线衍射实验、扫描电镜及能谱实验、力学测试实验及薄片观测，分析测试了重庆南川三泉剖面泉浅一井龙马溪组下段页岩储层、五峰组页岩储层等样品，基于矿物组分脆性评价法与力学性质评价法对页岩储层脆性进行了评价，并结合扫描电镜观测结果、矿物成分等信息，展开矿物组分和微观结构对与页岩气储层脆性关系、沉积环境与成岩作用控制机理、夹层对储层脆性影响的讨论。 [关键词] 页岩气储层; 脆性评价; 矿物组分; 微观结构; 沉积环境 页岩气储层的岩石力学性质对页岩气的开发具有重要影响。页岩气资源具有自生自储、低孔低渗的特点，压裂效果的优劣极大的影响着页岩气开发的产能和实效。页岩储层的脆性越高，则越容易形成网络型的裂缝，也就造成了更高的页岩气产能，而脆性越差，岩石的塑性特征越明显，压裂时会吸收更多的能量，岩石易形成简单形态的裂缝，压裂的效果受到不利影响[1，2]。页岩脆性矿物含量是影响页岩基质孔隙和微裂缝发育程度、含气性及压裂改造方式等的重要因素[3]。 研究页岩气储层的脆性不仅仅需要探究储层脆性评价的方法，还需要探究页岩气储层脆性的控制因素与影响因素。前人常常以矿物成分和微观结构为重点，以确定力学性质与矿物成分、微观结构的相互关系为方式展开岩石力学性质的研究[4]。前人成果中，对页岩气储层力学性质及其控因的研究较少，肖贤明等(2013)在文中指出，页岩气远景区带的页岩储层特征中脆性矿物的含量需要适度，适度的脆性有利于页岩气储集和开发，并以石英/(石英+碳酸盐+黏土)为指标，认为该指标与开采中的可压裂性有关，关系到其可开采性;当石英含量超过20%时，页岩气产量明显增加[5];但笔者认为这种基于矿物组分的评价指标可能存在误差，忽略了成岩作用、构造作用、风化作用所可能产生的影响。赵斌[4]曾以岩浆岩、化学沉积岩、碎屑沉积岩等九种岩样为研究对象，探究岩石材料力学性质与矿

更多专业、稀缺文档请访问——搜索此文档，访问上传用户主页～ 物组分、细观结构的关系;但其并未以页岩气储层为研究背景，所用的碎屑沉积岩岩样也并非取自我国页岩气资源潜力区域。李庆辉(2012)等曾总结改进页岩脆性的室内评价方法，具有较大的参考意义，但内容主要以评价方式为研究对象，并不涉及其控制因素。 本文以重庆南川三泉剖面、泉浅一井和綦江观音桥剖面龙马溪组样品为例，基于X射线衍射、力学测试实验及扫描电镜及能谱分析、薄片观测，进行页岩气储层脆性评价并讨论其与矿物成分、微观结构的关系。 1 测试与结果 1.1 页岩储层矿物成分测试 X衍射试验方法在储层研究中有广泛的应用。本次试验采用德国布鲁克(BRUKER)公司D8 ADVANCE型号的X射线衍射仪，在中国矿业大学矿业中心完成。测试条件:Cu靶，Kα辐射(Cu Target， Kαradiation)，X射线管:电压:40kV 电流:30mA。物相分析标准:利用粉末衍射联合会国际数据中心(JCPDS-ICDD)提供的物质标准粉末衍射资料(PDF)，并按照其标准分析方法和衍射判定标准(晶面间距吻合，衍射强度基本吻合)进行对照分析。 样品采自重庆南川三泉剖面、泉浅一井与观音桥剖面龙马溪组，从上至下间隔取样，共取样14份。取样品约50,100g，粉碎缩分后取约5g样品，放入研磨钵中研磨至300目，并将研磨好的样品分为两份，一份实验(0.5,1g)用，一份备用。 通过对7个样品的XRD分析测试(见表1)，研究区页岩的主要矿物类型为粘土矿物，其次为粉砂级石英碎屑，伊蒙混层矿物普遍存在。7个样品在矿物种类和含量上相差不大，没有明显的差异性，反映了该段纵向上岩性较为稳定;主要粘土矿物为伊利石和绿泥石，脆性矿物主要为刚性的石英粉砂以及碳酸盐类矿物。伊利石含量范围32%-36%，均值34%，纵向上含量变化小;绿泥石含量范围21%-27%，均值24%。石英作为脆性矿物的主要组分，含量相对方解石和白云石，达到92%以上，矿物含量16%-20%，均值18.3%。黄铁矿在7个样品中普遍存在，含量1.3%-2.1%，均值1.7%。菱铁矿只在4号样品中出现，而且含量很低，只有0.5%，而且不具有特殊指示意义，故不作考虑。 由测试结果可知，伊利石是研究区发育最为普遍且含量最高的黏土矿物;绿泥石含量仅次于伊利石，高岭石、伊蒙混层、蒙皂石含量不多，也均占有一定组分。在泉浅一井样品的矿

更多专业、稀缺文档请访问——搜索此文档，访问上传用户主页～ 物含量中，脆性矿物的含量近30.5%。 矿物成分对脆性的控制作用直观的体现在通过改变矿物组分，可以改变其脆性。一般来说，石英、长石、方解石等脆性矿物的增加会增加地层的可压裂性。国外在计算脆性时常常只把石英作为脆度计算的分子，龙马溪组矿物组分复杂多变，在脆性矿物中(表1)，以石英含量最高，占60%以上，长石次之，也占到了30%左右。 1.2 微观结构 页岩气储层的气体存在于一个三级系统中，即孔隙-微裂隙-裂隙。在压裂中，气体主要自孔隙、微裂隙中释放，并经由微裂隙-裂隙运移，微裂隙的存在对页岩气储层非常重要。在压裂中，微裂隙发育处常常具有更大的产能;而微裂隙发育因素多种多样，大体可以将原因分为构造作用与非构造作用。构造微裂隙常常发育在脆性矿物富集位置或脆性矿物附近;在成岩作用过程中，由于一些非构造作用，例如脱水作用、干缩作用、矿物相变作用或热力收缩等化学作用，从而造成岩石体积缩小，并形成与岩层面方向近乎一致裂隙，这些裂隙在扫描电子显微镜下观察泥岩层或水平泥灰岩的泥质夹层也普遍存在。若脆性矿物含量增大，会使得构造作用形成的微裂隙容易延伸且页岩更容易破碎，则使半封闭孔及封闭孔成为开放孔[7]。 1.3 页岩储层力学性质测试 为了统脆性评价结果相对比，在泉浅一井岩心中钻取了两个高度为10cm、直径为5cm的样品，并取五峰组样品一份实验。测试得出了应力-时间、应力-应变曲线图(图2)及基本力学性质参数(表2)。由应力应变曲线图可知，应变0.04之前为压密阶段，0.04到0.08为弹性变形阶段，0.08到峰值阶段为屈服变形阶段，峰值强度以后为残余变形阶段，峰值应力值35到40，值较小说明样品为软岩;样品的峰值应变参数约0.085，应力应变关系曲线表现出了较强的脆性特征。峰值应变反映脆性破坏的难易[1]，与其他地区，尤其是已经成功开发的页岩气储层样品的峰值应变相对比，可以表征本区页岩脆性是否良好。 1.4 脆性评价 分别基于矿物组分脆性评价法与力学性质评价法进行对比评价。 但在基于力学测试的脆性评价中，北美 Barnett 页岩的最大、最小峰值应变参数分别为2.10%，0.40%，泉浅一井页岩的峰值应变为0.8,0.85%。力学测试结果显示其值位于北美 Barnett 页岩中值偏

更多专业、稀缺文档请访问——搜索此文档，访问上传用户主页～ 小位置，与矿物组分法结果有较大差异。 2 讨论 2.1 评价结果差异的来源 研究样品两种脆性评价方法的结果有较大差异，其原因可能在于，矿物组分法纯粹考虑矿物成分的影响，忽略了其他作用的影响，如成岩作用、构造作用、异常压力等。在这些影响作用中，成岩作用的影响最为重要，聂海宽(2009)曾指出石英含量、钙质含量、硅质含量高的层段页岩脆性强，孔裂隙更为发育，但不同含量的矿物所增加的孔隙或裂隙类型与机理不同。赵斌(2013)等也指出，碎屑沉积岩的力学性质与岩石的胶结类型、胶结物成分均有关。 页岩的脆性是一种综合性质的表征，是矿物组分和胶结(物)类型、构造等多原因综合作用的结果。脆性的重要作用不仅体现在页岩压裂的效果，还体现在成岩过程中、成岩后孔裂隙的发育程度。 2.2 沉积环境的控制作用 龙马溪组早期即鲁丹期，处于冈瓦纳大陆冰川消融期，全球海平面迅速上升，在沉积区域形成深水陆棚环境，沉积了富含有机质的黑色、深灰色含炭质泥页岩。随后相对海平面开始下降，沉积水体变浅，沉积主要为灰色、灰绿色粉砂质泥页岩及泥质粉砂岩。粉砂质含量的相对变化，是龙马溪组页岩储层脆性变化的最主要控制因素。 2.3 现有评价方式的不足 陈吉等(2013)曾依据矿物组分评价法针对南方古生界3套富有机质页岩进行了脆性评价，并展开了关于矿物组分的讨论，认为南方下寒武统、上奥陶―下志留统、上二叠统页岩的脆性指数均值较高，3套页岩具备良好的可压裂性[8]。这项工作证明我国南方部分海相页岩具有良好的脆性，为页岩气开采开发的可能性提供了有力佐证。 笔者对下寒武统、上二叠统页岩并未展开研究工作，但对上奥陶―下志留统五峰组、龙马溪组曾展开系统研究，尤其是龙马溪组下段页岩，有机碳含量较高，被认为是重要的潜力层位，本文所取样品即位于此层位。龙马溪组上部砂质较多，下段较少，故在评价时应注意所取样品的层位，龙马溪组的纵向成分变化会造成其压裂效果的纵向变化，不能以上部层位的脆性指数代表下部层位或整个龙马溪组的脆性指数，需针对不同矿物组分与含量的层段进行综合脆性评价，才能反映本组的脆性特征。 结论 (1)基于矿物组分的脆性评价结果与基于力学测试的脆性评价结果显示了较大的差异，差异显示了储层成岩作用等其他因素的

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影响，龙马溪组下部页岩储层的成岩作用有利于提高储层脆性; (2)沉积环境与沉积作用控制着矿物组分的变化，粉砂质含量的相对变化，是龙马溪组页岩储层脆性变化的最主要控制因素; (3)常用的矿物组分评价法具有局限性，龙马溪组页岩矿物组分复杂，含量变化显著，需针对不同矿物组分与含量的层段进行综合脆性评价，才能反映本组的脆性特征。 [参考文献] [1]李庆辉，陈勉，金衍，侯冰，张保卫. 页岩脆性的室内评价方法及改进[J]. 岩石力学与工程学报，2012，08:1680-1685. [2]李庆辉，陈勉，金衍，侯冰，张家振. 页岩气储层岩石力学特性及脆性评价[J]. 石油钻探技术，2012，04:17-22. [3]孟召平，刘翠丽，纪懿明. 煤层气/页岩气开发地质条件及其对比分析[J]. 煤炭学报，2013，05:728-736. [4]赵斌，王芝银，伍锦鹏. 矿物成分和细观结构与岩石材料力学性质的关系[J]. 煤田地质与勘探，2013，03:59-63+67. [5]肖贤明，宋之光，朱炎铭，田辉，尹宏伟. 北美页岩气研究及对我国下古生界页岩气开发的启示[J]. 煤炭学报，2013，05:721-727. [6]陈吉，肖贤明. 南方古生界3套富有机质页岩矿物组成与脆性分析[J]. 煤炭学报，2013，05:822-826. [7]陈尚斌，夏筱红，秦勇，付常青，胡琳. 川南富集区龙马溪组页岩气储层孔隙结构分类[J]. 煤炭学报，2013，05:760-765. [8]张春明，张维生，郭英海. 川东南―黔北地区龙马溪组沉积环境及对烃源岩的影响[J]. 地学前缘，2012，01:136-145. [9] Ying Hai Guo， Zhuang Fu Li， Palaeogeography of the Early Silurian in Sichuan Area. In:Wang Yuehan，Ge Shirong & Guo Guangli. Mining Science and

Technology[C]. Netherlands: A.A. Balkema， Holland， 2004， 299-302.

范文三：基于元素含量的页岩矿物成分及脆性评价方法

基于元素含量的页岩矿物成分及脆性评价方法

中国石油勘探

第19卷 第2期CHINA PETROLEUM EXPLORATION2014年3月DOI: 10.3969/j.issn.1672-7703.2014.02.012

黄 锐1 张新华1 秦黎明2

(1中国石化石油工程技术服务有限公司测录井事业部，北京100101;2中国石化石油工程技术研究院，

北京100101)

摘 要:以四川某地区页岩气井的页岩段为例，充分利用X射线荧光测量的元素含量及X射线衍射测量的矿物含量，建立了由元素向矿物转化的数学计算方法，可以计算岩石中的7种矿物，包括黏土矿物(高岭石、绿泥石、蒙皂石、伊利石)及石英、长石、方解石常见矿物，矿物含量计算值与实测值对比一致性较好。此外，利用元素的含量，划分了岩石中3种组分泥质、砂质及灰质，并以此利用砂质/(泥质+砂质+灰质)评价了页岩脆性，对于指导页岩的储层改造具有重要的参考价值。

关键词:元素含量;矿物转化模型;X射线荧光;X射线衍射;脆性评价;页岩段

中图分类号:TE125.6 文献标识码:A

Method for Evaluation of Shale Mineral Components and Brittleness

on Basis of

———————————————————————————————————————————————

Element Content

Huang Rui1, Zhang Xinhua1, Qin Liming2

(1 Well & Mud Logging Division, Sinopec Oil? eld Service Corporation, Beijing 100101; 2 Sinopec Petroleum Engineering Research

Institute, Beijing 100101)

Abstract: Take the shale section from a shale gas well in Sichuan Basin for instance. The XRF-measured element content and

XRD-measured mineral content are used to establish the math calculation method for transformation from elements to minerals. It can calculate seven kinds of mineral in the rock, including clay mineral (kaolinite, chlorite, montmorillonite and illite), quartzes, feldspar and calcite. The calculated value of mineral content is compatible with the actually-calculated value. In addition, the content of elements is used to divide three components of the rock – muddy, sandy and ashy matters.

Use of sandy/(muddy + sandy + ashy) matter appraisal of brittleness of shale is of great reference to implement transformation of shale reservoir.

Key Words: element content, mineral transformation model, XRF, XRD, evaluation of brittleness shale section

页岩内部成分极其复杂，不仅含有游离气、吸附

气及干酪根等，还有复杂的矿物成分，仅黏土矿物类

型有十几种[1,7]。目前，对于页岩的矿物成分往往采

———————————————————————————————————————————————

用X射线衍射(以下简称XRD)分析，而在钻井现

场并不具备此实验条件，一般采用X射线荧光(以

下简称XRF)分析页岩元素含量来进行地层界线划

分、沉积环境变化及脆性描述[8,10]。但仅仅依据元

素含量进行页岩岩石学性质的表征还存在缺陷，三大

服务公司(斯伦贝谢公司的ECSTM、哈里伯顿公司GEMTM和贝克休斯公司的FLeXTM)采用元素测井技术获取地层元素含量，并建立了通过元素转为矿物的数学模型，与实验室对比一致性较好。本文在此基础之上，采用元素录井分析数据建立页岩元素向矿物转化的数学模型，以获取页岩的矿物含量及脆性指数。1 元素向矿物转化的数学模型本方法以四川某地区建×井页岩段为例，该井是四川地区一口以页岩气为目的的评价井，用于评价该

第一作者简介:黄锐，男，1985年毕业于西南石油学院，高级工程师，现主要从事测录井新技术应用、页岩气方面的研究工作。E-mail:huangr.os@sinopec.com

收稿日期:2014-01-10;修改日期:2014-02-15

86中国石油勘探2014年 第19卷

井区侏罗系自流井组东岳庙段资源潜力、落实水平井产气能力及获取该区侏罗系页岩气评价参数，为整体评价该区页岩气勘探潜力提供地质依据。目的层段为侏罗系下统自流井组东岳庙段，此井分别进行了导眼井与水平井的钻进，导眼井完钻井深668.00m，水平井完钻井深1777m。本方法以东岳庙页岩段为基础，首先采用实验室分析元———————————————————————————————————————————————

素与矿物含量建立数学模型，再进行XRF录井元素分析并转化为矿物

含量，实现页岩垂向的脆性指数与矿物含量的评价。

1.1 矿物含量的实验室分析

岩石成分中含有多种矿物组成，页岩矿物组成多为黏土矿物、石

英、长石等十几种常见矿物及微量矿物，一般采用XRD对其进行实

验室测量。对建×井东岳庙段样品进行XRD矿物分析，确定此层位

的矿物组合特征，岩心样品的测量结果如表1、表2。从表1、表2

分析表明，页岩段矿物组成包括黏土、石英、长石、方解石、白云石，

黏土矿物主要由伊/蒙混层、绿泥石、

表1 建×井东岳庙段页岩的基本矿物组成

Table 1 Basic mineral components of Dongyuemiao shale section from Jian x Well

深度(m)

564.2567568.65572.42576579.82582.18583.02586.6588.4590.4592.7594.54596.74598.29599.14601.04603.04605.7607.04607.84609.6610.6613.54614.4616618.82621.5623.32626.32627.12629.12632.37633.6636.3638.66641.46642.76645.8

黏土矿物(%)

232423363333412524293330363229301514173840373835411336434847323833114237202718

石英(%)

———————————————————————————————————————————————

3241514941484337323436424743474554341737343136274213253538

25394240532646555367

钾长石(%)

4

3 5 5 4

4 3 4

斜长石(%)

118912107776767677776599811810478991186191011131512

方解石(%)

24279 6 4162124141888111117425468151118 585

14106131211

铁白云石(%)

4 234 2443321 32333 3

2 4242

2 24

合计(%)

9810094100949197948797979998949795969996909491969493959792

9595929494959096929597

———————————————————————————————————————————————

表2 建×井东岳庙段页岩黏土矿物组成

Table 2 Clay mineral components of Dongyuemiao shale section

from Jian x Well

井深(m)

564.2568.65572.42579.82582.18586.6592.7596.74599.14603.04607.046

10.6613.54621.5627.12633.6636.3641.46645.8

蒙皂石———————————————————

黏土矿物相对含量 (%)

伊/蒙混层

423442404145424143363836384011—10——

伊利石18211619221817161715232324194342434848

高岭石16171614131517171528151715181737201931

绿泥石24282627242224262521242423232921273321

绿/蒙混层

———————————————————

252520202020202525252020202020—20——

混层比(%)

伊/蒙混层

绿/蒙混层

———————————————————

伊利石、高岭石构成。因此本文选择以上矿物来进行模型的计算。

1.2 元素含量的实验室分析

———————————————————————————————————————————————

依据岩石矿物学和矿物元素标准构成网站Mineralogy Database

中公开发表的内容[11]，可以确定常见沉积岩矿物的标准元素组成。由于矿物形成时，某种元素的晶格位置可以被类似的元素所替代，所以矿物的元素组成在一定范围内变动，但是有些矿物的元素组成实际上因形成环境差异，可能会有较大变化(比如黏土矿物)。然而XRF仪器不能测量原子序数在10之前的元素(或者测量不准)，所以未测量沉积岩中常见的氧、碳，可以依据这些元素与氧、碳的配比关系来获得氧、碳含量。基于实验数据(鉴于表格限制，仅列举部分样品数据)，对元素含量进行了分析，发现页岩段的元素组成集中在Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、O、C9种常量元素及U、Th、P、S4种微量元素(表3)，由于O、C实际上未参与矿物计算，所以矿物计算过程中选取Si、

Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Th、S、P、U11种元素。伊利石:IL=-12.7005+0.1244×Th-2.6169×K+3.317×Al 1.3 黏土矿物计算

用上述的元素与矿物含量进行模型的建立，计算

蒙皂石:S=-1.0835-0.2068×Th+0.5824×Al

高岭石:Kao=-2.1113+0.1273×Th-2.9745×K+1.3089×Al

绿泥石:Ch=-4.2355+0.2575×Th+0.3312×K+0.7884×Al

过程相对复杂，由于黏土矿物存在4种类型，并且矿

物自身与某些特定元素具有较好的线性相关性，因此，将黏土矿物单独计算，建立相关的模型，一方面可以减少其余矿物计算时的未知数，另一方面可以提高模型的精度[12]。鉴于此，考虑用其他方法———————————————————————————————————————————————

先求出黏土矿物，未知数减少后再计算剩余矿物含量。通过元素与矿

物的实验数据对比发现，黏土矿物含量与Th、K、Al含量具有较好的

相关性，这是因为自然界中Th只有+4一种化合价，较稳定，溶解性

差，它被黏土矿物吸附后迁移能力较弱，在黏土矿物中稳定存在;钾

盐易于溶解，在地层水中保持溶液状态，并在沉积过程中被大量吸附。

钾的来源一是黏土，二是其他的含钾矿物(钾长石、钾蒸发岩等含钾

矿物)，由于页岩一般情况还是以黏土为主(尤其是陆相地层)，所以

与K有良好的相关性。鉴于黏土矿物与Th、K、Al的良好相关性，选

取这3种元素对高岭石、蒙皂石、伊利石及绿泥石进行了建模。应用

Matlab软件进行了多项式拟合，选取了最优结果。具体拟合结果见下

组公式:

88中国石油勘探2014年 第19卷

表3 建×井东岳庙段页岩元素含量实验室分析

Table 3 Laboratory analysis on element content of Dongyuemiao shale section from Jian x Well

深度

(m)564.2567572.42576579.82590.4592.7598.29599.14607.04607.84610.6613.54616618.82621.5627.12629.12636.3638.66641.46642.76645.8

Si(%)16.32 18.08 22.29 20.11 19.98 19.26 19.28 19.52 17.96 19.36 17.03 18.15 17.25 8.75 18.81 18.48 21.22 19.68 16.91 19.83 23.06 20.51 27.77

Al(%)5.86 5.69 6.66 6.31 6.98 6.74 6.67 6.64 5.83 7.63 7.47 7.92 ———————————————————————————————————————————————

7.06 2.50 7.60 7.14 6.60 6.95 7.54 7.11 6.45 6.78 5.44

Fe(%)3.53 3.39 3.53 3.55 4.02 3.86 3.30 3.29 3.09 3.14 3.90 4.49 2.66 1.65 3.79 3.12 3.79 3.90 4.23 3.86 4.56 5.24 1.90

Ca(%)10.60 9.29 0.58 4.14 1.38 5.64 4.82 4.36 9.22 0.97 3.20 1.58 6.54 33.01 0.45 4.38 2.14 1.22 3.15 0.47 0.94 0.72 1.56

Mg(%)0.16 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.80 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

K(%)1.25 1.30 1.51 1.32 1.69 1.65 1.51 1.38 1.18 1.97 1.67 2.00 1.69 0.75 1.95 1.58 1.70 1.86 1.95 1.82 1.56 1.76 0.74

Na(%)0.42 0.46 0.57 0.61 0.47 0.45 0.44 0.41 0.40 0.56 0.53 0.56 0.53 0.10 0.53 0.56 0.54 0.48 0.51 0.52 0.61 0.57 0.79

P(10-6)300.1617.7588.6636.8554.2555.1671.9685.3492.41076.8604.9685.5801.7465.35141049.2439.7420.2832.2797.4676.3664.6455.1

S(10-6)2199.11831.7347.51486.1692.91603.13567.810650.511080.85731.47812.71426.91995.56218.45668.82197.2666.8528.41022.4570.5386.1376.4160.4

U(10-6)4.34.96.95.576.77.78.57.47.58.87.67.71.18.27.15.56.8765.15.93

Th(10-6)9.812.616.414.414.910.711.811.78.914.914.511.611.82.414.614———————————————————————————————————————————————

15.917.416.318.813.916.79.5

利用该组公式对黏土矿物进行了计算，结果与实验测量结果进行了对比(图1)，符合程度较好。1.4 其余矿物计算

计算出黏土矿物含量后，对表3中的黏土矿物所含元素进行剔除，得出剩余矿物的元素含量，再依据各矿物的标准元素组成来计算模型中的剩余矿物含量。计算公式如下:

[E]=[C]?[M]

式中，[E]为实测元素含量的列矩阵;[C] 为不同矿物中元素丰度的列矩阵;[M]为待解矿物含量的列矩阵。其中，E、M的单位为百分数，C为系数，无量纲。利用该公式计算结果与实验测量对比情况见图2。在应用上述模型计算时必须保证被确定的矿物数目不能超过被测量的元素数目，并且所选取元素在矿物中比较稳定的存在。

2 脆性特征评价

页岩中主要的无机矿物成分是黏土、石英、长石及方解石，其相对组成的变化影响了页岩的岩石力学性质、孔隙结构和对气体的吸附能力，同时也反映了

岩石脆性特征的变化。石英含量的增加将提高岩石的脆性，而碳酸盐矿物含量增加有利于后期页岩改造，富含石英或者碳酸盐等脆性物质的储层有利于产生复杂缝网，而黏土矿物含量高的塑性地层则不易形成复杂缝网[11]。因此，可以矿物组分含量的变化反映脆性指数的变化，通过元素组成的泥质、灰质及钙质含量的变化反映脆性指数的变化。通过了解研究区的区域资料及单井岩性组合特征，确定研究———————————————————————————————————————————————

区块页岩段以泥质、砂质、灰质为主，以此思路为主来进行页岩岩性定量解释方法探讨。

(1)建立解释模型:泥质+砂质+灰质=100%。将本井具有特殊岩性(煤、石膏、火成岩等)的井段挑出，其他页岩段默认为泥质+砂质+灰质=100%的形式来进行解释。

(2)选择与所要解释的物质含量呈正相关的元素解释该物质含量，即用Si元素含量解释砂质含量，用K、Al、Fe、Ti元素含量解释泥质含量，用Ca元素解释灰质含量等。

Si-Simin

砂质含量Si-Simaxmin

第2

图1 黏土矿物计算与实验测量结果对比图

Fig.1 Comparison of clay mineral calculation with actual inspection

图2 建×井矿物计算与实验测量对比图

Fig.2 Comparison of calculated minerals from Jian x Well with actual

inspection

K-Kmin泥质含量Kmax-Kmin

Ca-Camin灰质含量Camax-Camin

式中 Si——硅元素测量值;

Simin——纯泥岩硅元素平均值与纯石灰岩中硅

元素平均值的最小值;

Simax——纯砂岩硅元素平均值; K——钾元素测量值; ———————————————————————————————————————————————

Kmin——纯砂岩钾元素平均值与纯石灰岩中钾

元素平均值的最小值; Kmax——纯泥岩钾元素平均值; Ca——钙元素测量值; Camin——纯砂岩钙元素平均值与纯泥岩中钙

元素平均值的最小值; Camax——纯石灰岩钙元素平均值;

90中国石油勘探2014年 第19

卷

。结合油气显示等资料，确定了有利压裂层段，计算的泥质、灰质及砂质含量(含量小于零时均(图3)

按零处理)可进行归一化处理，之后利用下式进行脆试气获得工业气流，达到了预期效果。性指数BI的计算:

3 结论

BI=砂质/(泥质+砂质+灰质)

(1)采用XRF建立的元素向矿物转化的计算

依据以上方法对建×井页岩段进行了脆性计算模型可靠，与实测值对比，准确度较高，可以计算出

图3 建×井地层元素(矿物)及脆性评价综合图

Fig.3 Comprehensive evaluation of elements (minerals) from Jian x

Well and brittleness

高岭石、蒙皂石、绿泥石、伊利石、石英、长石及方解石等7种矿物组分。

(2)利用元素含量构成的灰质、砂质及钙质建立的脆性评价方———————————————————————————————————————————————

法，能够为页岩段压裂提供参考依据。

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范文四：翡翠的矿物成分

原文地址http://www.xgfszy.com 翡翠的矿物成分主要是单斜辉石此外常含有钠长石和角闪石类矿物以及铬铁矿、氧化铁质Fe2O3等。 单斜辉石 辉石族矿物是链状结构的硅酸盐按照所属晶系分为单斜辉石和斜方辉石两个亚族每个亚族可按化学成分出类质同像系列每一系列包含若干种矿物。 辉石族矿物的一般化学式可以用W1-pXY1pZ2O6表示式中WCa2、NaXMg2、Fe2、Mn2、Ni2、LiYAl3、Fe 3、Cr3、Ti3ZSi4、Al3。 辉石族矿物的类质同像普遍存在尤其是单斜辉石亚族类质同像十分广泛。从类质同像关系上分析可把辉石族矿物大体上划分为九个端员组分 Mg2Si2O6顽辉石或斜顽辉石 Fe2Si2O6铁辉石或斜铁辉石 CaMgSi2O6透辉石 CaMnSi2 O6钙锰辉石 CaFeSi2O6钙铁辉石 LiAlSi2O6锂辉石 NaAlSi2O6硬玉 NaFeSi2O6霓石 NaCrSi2O6钠铬辉石。 斜方辉石亚族是由顽辉石Mg2Si2O6—铁辉石Fe2Si2O6两个端员组分构成的完全类质同像系列。 上述九个端员组分都可结晶成单斜晶系多数端员与端员之间又可形成类质同像。单斜辉石亚族可划分为以下类质同像系列斜顽辉石Mg2Si2O6—透辉石CaMgSi2O6系列透辉石CaMgSi2O6—钙铁辉石CaFeSi2O6系列以及透辉石CaMgSi2O6—霓石NaFeSi2O6—硬玉NaAlSi2O6 系列或透辉石CaMgSi2O6—钠铬辉石NaCrSi2O6系列。 翡翠中的单斜辉石主要有以下几种 硬玉 硬玉是九个端员组分之一作为一种矿物硬玉很少是纯净的NaAlSi2O6常含有Ca、Mg、Fe、Cr即含有透辉石CaMgSi2O6分子、霓石NaFeSi2O6分子和钠铬辉石NaCrSi2O6分子。 在翡翠中硬玉常呈柱状、纤维状和细粒状具有辉石式解理解理夹角87 。。摩氏硬度6.57密度3.243.43g/cm3。二轴晶正光性折射率1.6551.688双折射率0.0120.023。颜色为无色、绿色、紫色、蓝紫色等。 绿辉石 绿辉石是透辉石的变种成分中含有硬玉分子、钠铬辉石分子、霓石分子、其化学式为CaNaMgCrFeAlSi2O6。 在翡翠中绿辉石呈短柱状、粒状具有辉石式解理。摩氏硬度约6密度3.273.88g/cm3。二轴晶正光性折射率1.6641.729双折射率0.0200.024。颜色为翠绿色、蓝绿色、暗绿色。 钠铬辉石 钠铬辉石也是九个端员组分之一作为一种矿物称为钠铬辉石并非是纯净的NaCrSi2O 6只是成分中的NaCrSi2O6分子占50以上其余主要是硬玉NaAlSi2O6分子、霓石NaFeSi2O6分子、透辉石CaMgSi2O6分子。在翡翠中钠铬辉石呈柱状、纤维状或粒状具有辉石式解理。二轴晶负光性折射率1.7201.745。颜色为翠绿色、暗绿色。 透辉石 透辉石的类质同像非常广泛翡翠中的透辉石其成分以CaMgSi2O6分子为主其次是硬玉NaAlSi2O6分子、钙铁辉石CaFeSi2O6分子此外尚含有少量其他单斜辉石分子。透辉石的物理性质与上述的绿辉石基本相同。颜色为无色、浅绿色、暗绿色等。在翡翠中呈柱状、粒状、纤维状。 霓石、锥辉石和霓辉石 霓石是一种端员组分作为一种矿物并不是纯净的NaFeSi2O6万分中含有透辉石CaMgSi2O6分子、钙铁辉石CaFeSi2O6分子、硬玉NaAlSi2O6分子等。 锥辉石是霓石的变质万分与霓石相似但含较多的Mn。主要区别在晶形上锥辉石因具有锥状尖顶而得名。作为翡翠中的矿物成分可将锥辉石并入霓石。 霓石常呈沿C轴延伸的长柱状至针状有时也呈板状具有辉石式解理。摩氏硬度66.5密度3.43.6g/cm3。二轴晶负光性折射率1.7451.814双折射率0.0370.060。颜色为深绿色、暗绿色锥辉石除绿色外也呈黄色、褐色。 霓辉石是霓石与透辉石类质同像系列中的过渡矿物其化学式为NaCa FeMgAlSi2O6。常呈柱状、针状具有辉石式解理。摩氏硬度约为6密度3.5g/cm3左右。二轴晶正光性折射率1.6801.782双折射率0.0290.037。颜色为深绿色、暗绿色。 近几年来不少专家学者通过偏光显微镜下薄片观察并结合电

子探针分析、X射线衍射分析、红外光谱分析等手断对翡翠中的单斜辉石进行了深入详细的研究查明了单斜辉石的具体种属或变种。从科学研究的角度出发借助大型仪器设备甚至破坏样品都是必要的也是有效的。但是将由此得出矿物成分用于翡翠的分类和命名并按相应的矿物成分分别称为硬玉、绿辉石玉、钠铬辉石玉、透辉石玉、霓石玉、霓辉石玉等这种分类和命名虽然有其科学性却难以操作不实用。 在宝石的常规鉴定工作中这种分类和命名是无法实施的。单斜辉石广泛发育的类质同像决定了它们具有非常近似的物理性质和相同的结晶习性即使将翡翠磨制成薄片在偏光显微镜下也不易将它们区别开来何况是无损鉴定也不可能对每件翡翠制品都用大型瞧鹘胁馐浴,凸鄣亟渤,婕ㄎ薹鸪鲷浯渲惺悄囊恢只蚰募钢值バ被允

豢赡苋范ㄆ渚咛搴俊,バ被允哂薪频奈锢硇灾拭挥斜匾腥绱讼晗傅幕忠蛭跋祠浯淦芳兜闹饕蛩厥茄丈?该鞫取?峁购图庸すひ罩劣谟赡囊恢值バ被允槌刹皇怯跋祠浯淦芳兜闹饕蛩于,晕蘼垡阅囊恢值バ被允饕笪?a id="sogousnap0_8">成分只要符合工艺要求都可称其为翡翠。 再则翡翠一词早已为广大消费者熟知如果改称为硬玉玉、绿辉石玉、钠铬辉石玉等反而使消费者不知所云。 另一个问题是以单斜辉石为主其含量至少应在50以上具体是多少各说不一有待进一步探讨。能否将单斜辉石含量?70者称为翡翠含量在5070之间者称为××翡翠如钠长翡翠含量在50以下者名称中不应再出现翡翠字样。 翡翠的其他矿物成分 钠长石 钠长石是斜长石亚族中的一种化学式为NaAlSi3O8成分中的NaAlSi3O8分子占90100。属三斜晶系晶体常呈板状、叶片状在集合体中多呈糖粒状具有010和001中等解理。摩氏硬度66.5密度2.61g/cm3左右。二轴晶正光性折射率1.5281.524双折射率0.0090.010。颜色为白色、灰白色、浅红色、浅绿色等。 有些学者认为钠长石NaAlSi3O8通过去硅SiO2作用可形成硬玉NaAlSi2O6。 角闪石类矿物 角闪石类矿物也是链状结构的硅酸盐。辉石类矿物是单链结构的典型代表角闪石类矿物是双链结构的典型代表。在翡翠中角闪石类矿物作为次要矿物或微量矿物普遍存在主要有透闪石、阳起石、钠铁闪石、浅闪石、氟镁钠闪石等。角闪石类矿物的化学成分复杂成分之间的类质同像置换现象极其复杂多样使得本类矿物在晶体结构、化学成分以及物理性质等方面均有许多相似之处。 透闪石CaMg5Si4O112OH2和阳起石Ca2MgFe5Si4O112OH2是类质同像矿物。透闪石和阳起石多呈长柱状、针状、纤维状透闪石为白色、灰白色阳起石为浅绿至鲜绿色。

范文五：油页岩的主要成分

油页岩的主要成分是什么？

定义

有一种石头叫油页岩，它同石油一样，是由生物的残体混同泥沙变成的，所以可以用来炼油。又称油母页岩，一种高矿物质的腐泥煤，为低热值固态化石燃料。色浅灰至深褐，含有机质和矿物质；有机质的绝大部分不溶于溶剂，称油母。油页岩是人造石油的重要原料。经低温干馏可得页岩油、干馏气和页岩半焦。

资源

油页岩产油率低于6％者属贫矿,高于10％的属富矿。世界已探明的产油率在 4％以上的油页岩储量，折合页岩油约470Gt,超过已探明的石油储量。美国西部格林河流域拥有世界上储量最大的油页岩矿藏；中国的油页岩资源也较丰富, 仅次于美国、巴西、苏联等国,其中最负盛名的为抚顺矿区，与煤共生，探明油页岩储量3.6Gt，平均产油率约5.5％；茂名油页岩矿，可采储量4Gt，平均产油率6.0％。

制法

大块的油页岩经过破碎、筛选,送到一种巨大的炉子里；在隔绝空气的条件下加热,使有机质分解生成油气；油气再进入一个冷却装置，被冷却凝结成油状的液体，这就是页岩油。

开发

实际上，把油页岩从地底下开采出来再炼油非常麻烦。科学家已想出一个好办法：在地面打一些钻孔通到地下，用带孔的钢管插进油页岩里，然后对它发射一种频率很高的电磁波，依靠高频电产生的热，

把油页岩中的有质分解成页岩油和气体，使它沿着生产钻井跑到地面上来为人类服务。

原生物质

油页岩主要是由藻类等低等浮游生物经腐化作用和煤化作用而生成。一些微小动物、高等水生或陆生植物的残体，如孢子、花粉、角质等植物组织碎片，也参与油页岩的生成。

性质:

页岩油很像石油,除了液态的碳、氢物质外，还含有少量氧、氮和硫的化和物。页岩油经过进一步加工提炼，可以制得汽油、煤油、柴油等液体燃料，具有与石油相同的作用。

作用:

在油页岩炼油过成中还能得到许许多多副产品:硫酸铵可作肥料；酚类和吡啶可用作生产合成纤维、塑料、染料、药物的化工原料；排出的气体，如同煤气一样，可作气体燃料；留下的页岩灰渣，可用来制造水泥熟料、陶瓷纤维、陶粒等建筑用材。油页岩可谓“全身是宝”。

储量：

据调查，全世界油页岩的储量要比煤、石油或天然气多得多。我国是世界上油页岩储量最丰富的国家之一。以吉林的农安、广东的茂名和辽宁的抚顺为最多，广东茂名地区已探明的油页岩储量就有70多亿吨。

物理性状

油页岩外观多呈褐色泥岩状，其相对密度为1.4～2.7。油页岩中的矿物质常与有机质均匀细密地混合，难以用一般选煤的方法进行选矿。含有大量粘土矿物的油页岩，往往形成明显的片理。

组成

主要包括油母、水分和矿物质。①油母。含量约10％～50％（干基），是复杂的高分子有机化合物，富含脂肪烃结构，而较少芳烃结构。油母的元素组成主要为碳、氢，以及少量的氧、氮、硫；其氢碳原子比为1.25～1.75。油母含量高，氢碳原子比大，则油页岩产油率高。②水分。为4％～25％不等,与矿物质颗粒间的微孔结构有关。茂名油页岩的水分含量较高，热加工过程中消耗较多的热量，且在干燥时易崩碎。③矿物质。主要有石英、高岭土、粘土、云母、碳酸盐岩以及硫铁矿等。含量通常高于有机质。

加工利用

主要有两方面：①干馏制取页岩油，进一步加工成轻质油品以及多种化工产品；②直接用作锅炉燃料，产生蒸汽，并进一步用于发电。油页岩干馏和燃烧后的页岩灰可用于生产水泥等建筑材料。

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