单个油气包裹体检测技术及应用

摘要

本文综述了近些年来单个包裹体探测的各种技术,包括显微荧光、显微拉曼、显微傅立叶变换红外光谱、同步辐射x射线荧光、质子诱导x射线荧光(Particle Induced X-ray Emissions)、激光剥蚀(消融)电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)。在此基础上,提出一种基于普通倒置荧光显微镜的单个油气包裹体的紫外-可见显微荧光光谱测量装置,该装置包括倒置荧光显微镜、反射式显微物镜、微透镜、光纤、紫外-可见荧光分光光度计和计算机,通过光纤基座和反射式显微物镜-微透镜-光纤适配器将所有器件结合为一个整体。通过反射式显微物镜-微透镜-光纤适配器上的三维位移台(空间分辨率2μm),反射式显微物镜与倒置荧光显微经的显微物镜很容易共焦,最小光斑12μm。利用本装置可对单个包裹体进行显微定位、显微照相、外光源激发或显微镜内置汞灯激发、紫外-可见显微荧光光谱测量、光谱分析、包裹体色度分析等。
　　 在成功建立实验系统的基础上,本文以吉林油田南部和西部斜坡区中浅层5口油井钻井取心砂岩为研究对象,通过对砂岩薄片进行偏光/荧光显微镜镜下鉴定、包裹体丰度、包裹体均-温度、盐度测量,发现5口井(白95,花5,检22,农29和伏4)均发育两期包裹体。在此基础上,实测了5口井38个典型第2期次油气包裹体在外光源及显微镜内置汞灯激发下的紫外-可见荧光光谱。测量结果表明汞灯激发下的荧光光谱明显受到包裹体周围颗粒和胶结物荧光的影响,因而该光谱不能真实地反映包裹体所含古油的信息。石英颗粒本身也会发出“背景”荧光,因而当聚焦光斑比包裹体大时,必须考滤“背景”荧光的影响。在250nm激发下,通过与标准芳烃荧光光谱的比较,可定性确定包裹体中古油芳烃主成分,油气包裹体中古油主要以中质油为主,含二环、三环、四环或二环、三环、四环、五环芳烃,并且普遍含有五环以上重质芳烃和非烃,依据古油主成分进而推测古油的成熟度和母源的性质。对365nm激发下的单个油气包裹体的荧光光谱,我们定义了一个反映油成熟度的参数-S390-455/S455-680,并建立了S390-455/S455-680与色谱-质谱分析计算的成熟度参数Rc之间的关系。
　　 除此外,我们还测量了5口井29个原油的荧光光谱,对于250nm激发下的荧光光谱,通过与标准芳烃荧光光谱比较,可知原油普遍以二环、三环芳烃为主,另有一定量的四环芳烃,五环以上重质芳烃和非烃远少于油气包裹体中的古油。但农29井泉四段列外,该层砂岩原油含一定的重质芳烃。通过荧光峰位和半高宽定性地确定原油的成熟度,通过Qi参数确定油水界面,结果表明Qi参数对于重质油含量较多或单环芳烃含量较多的原油并非是一个很好的评价参数。对365nm激发下的原油的荧光光谱,我们也建立了S390-455/S455-680与色谱-质谱分析计算的成熟度参数Rc之间的关系。
　　 依据色度学原理,对于单个油气包裹体和原油在365nm激发及包裹体在自身汞灯紫光激发下的荧光光谱进行了色坐标计算。结果表明,原油的色坐标均小于相应层位的包裹体的色坐标,这表明原油的成熟度大于包裹体中古油的成熟度;外光源365nm激发下的色坐标小于显微镜自身汞灯紫光激发下的油气包裹体的色坐标,原因是后者的荧光光谱不受胶结物和石英颗粒自身荧光的影响,其色坐标更真实地反应了油气包裹体本身的颜色;固液包裹体或液态包裹体所含烃比气液包裹体重;外光源激发下同一层位中不同油气包裹体的色坐标覆盖的较宽范围反应了第2期次充注的油气可能来自两个成熟度不同的烃源岩。
　　 本装置的最大特点是无需对显微镜做任何改造,通过普通倒置荧光显微镜和反射式显微物镜相结合,实现了昂贵的紫外显微镜在测量单个油气包裹体紫外-可见显微荧光光谱方面的功能,总体造价大大降低。该装置在透明材料微区显微荧光光谱测量方面具有潜在的应用价值,由于采用了倒置荧光显微镜,该装置还可以用于生物切片微区(细胞、生物包裹体等)紫外-可见显微荧光光谱的测量。

目录

文摘

英文文摘

0 前言

0.1 选题目的和意义

0.2 单个包裹体国内外研究现状

0.3 主要研究内容及技术路线

0.4 完成工作量

0.5 主要创新成果

1 地质背景简介

1.1 区域构造背景

1.2 盆地演化特征

1.3 地层分布特征

1.4 沉积环境与物源分析

1.5 岩石类型及特征

1.6 相层序

2 砂岩薄片偏光/荧光显微镜镜下鉴定及含油包裹体丰度测量

2.1 光致发光原理

2.2 矿物薄片偏光、荧光镜下鉴定及GOI测量

3 均一温度、盐度与成藏期次

3.1 均一法测温原理

3.2 冷冻法测量包裹体盐度的原理

3.3 实验装置

3.4 实验结果和讨论

4 单个油气包裹体紫外-可见显微荧光光谱测量

4.1 单个流体包裹体紫外-可见显微荧光光谱测量装置

4.2 测量步骤

4.3 显微镜内置汞灯经荧光滤块滤色后的准单色光光谱

4.4 标准芳烃荧光光谱

4.5 “背景”荧光与减谱因子的确定

4.6 单个油气包裹体紫外一可见显微荧光光谱测量

5 原油荧光光谱测量及分析

5.1 原油族组分分析

5.2 原油荧光光谱测量及光谱分析

6 古油和原油轻重比、色度及油气成熟度、来源

6.1 古油和原油轻重比及油气成熟度、来源

6.2 由荧光光谱反演色度的原理

6.3 包裹体和原油色度及油气成熟度、来源和充注期次

7 结论

参考文献

致谢

个人简历