氩离子抛光—场发射扫描电镜分析方法在识别有机显微组分中的应用

高凤琳; 王成锡; 宋岩; 陈振宏; 刘庆新; 李卓; 姜振学; 张欣欣

doi:10.11781/sysydz202102360

氩离子抛光—场发射扫描电镜分析方法在识别有机显微组分中的应用

doi: 10.11781/sysydz202102360

高凤琳^{1, 2,},
王成锡^1, ,,
宋岩^{2, 3},
陈振宏³,
刘庆新⁴,
李卓²,
姜振学²,
张欣欣⁵

1.
中国地质调查局发展研究中心, 北京 100037
2.
中国石油大学(北京) 油气资源与探测国家重点实验室, 北京 102249
3.
中国石油勘探开发研究院, 北京 100083
4.
东北石油大学非常规油气研究院, 黑龙江大庆 163318
5.
中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029

基金项目:

中国地质调查局项目“地学信息产品开发与社会化服务” DD20190405

国家科技重大专项 2016ZX05034001-005

详细信息

作者简介:
高凤琳(1988—), 女, 博士, 工程师, 从事非常规天然气成藏和油气地质资料综合服务利用研究。E-mail: 471568216@qq.com

通讯作者:
王成锡(1977—), 男, 研究员, 从事地质资料服务信息化研究。E-mail: wchx2000@qq.com

中图分类号: TE135
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出版历程
- 收稿日期: 2020-04-10
- 修回日期: 2020-12-01
- 刊出日期: 2021-03-28

Ar-ion polishing FE-SEM analysis of organic maceral identification

1.
Development and Research Center, China Geological Survey, Beijing 100037, China
2.
State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102249, China
3.
Research Institute of Petroleum Exploration & Development, PetroChina, Beijing 100083, China
4.
Institute of Unconventional Oil & Gas, Northeast Petroleum University, Daqing, Heilongjiang 163318, China
5.
Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China

摘要

摘要: 氩离子抛光—场发射扫描电镜是页岩储层微观孔隙结构表征的常用手段，但单独依靠扫描电镜观察无法直接识别有机质类型，而荧光显微镜是鉴定显微组分的主要方法。通过大量场发射扫描电镜与荧光显微镜相结合的定位观察技术，实现对扫描电镜下特定显微组分的鉴定和观察，并总结出扫描电镜下有机显微组分鉴定的方法和特征。氩离子抛光—场发射扫描电镜下，可通过有机质的外部形态、硬度、亮度、颜色、突起、有机质孔隙发育特征以及裂隙发育特征等综合判断出结构镜质体、无结构镜质体、镜屑体、丝质体、半丝质体、菌类分泌体、惰屑体、油沥青以及焦沥青。
- 氩离子抛光 /
- 场发射扫描电镜 /
- 有机显微组分
Abstract: Argon-ion polishing field emission-scanning electron microscopy (FE-SEM) is a common method to characterize the microscopic pore structure characteristics of shale reservoirs, but organic macerals cannot be directly identified by FE-SEM alone. Fluorescence microscopy is the main method for identifying macerals. Through a large number of localized FE-SEM and fluorescence microscopy observations, the microscopic characteristics of specific macerals under FE-SEM were summarized. The macerals visualized using FE-SEM can be interpreted based on features such as the external shape, hardness, brightness, color, relief, organic pore development characteristics and fissure development characteristics of the organic matter. Telinite, collotelinite, vitrodetrinite, fusinite, semifusinite, funginite, inertodetrinite, oil bitumen and pyrobitumen were identified.
- argon-ion polishing /
- FE-SEM /
- organic macerals

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图 1 有机质观察定位方法示意图

Figure 1. Schematic diagram of organic matter location observation method

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图 2 氩离子抛光扫描电镜下典型显微组分识别标志

Figure 2. Identification of different macerals under Ar-ion polishing FE-SEM

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图 3 扫描电镜和光学显微镜下镜质体的识别特征

a.具有胞腔结构的结构镜质体，可见细胞壁和细胞腔，SL2-N06井，3 430.1 m，SEM；b.a的反射光照片；c.可见胞腔结构的结构镜质体，SL2-N06井，3 430.1 m，SEM；d.c的反射光照片；e.结构镜质体，SL2-N09井，3 433.9 m，SEM；f.e的反射光照片；g.无结构镜质体，B2-N10井，3 938.2 m，SEM；h.g的反射光照片；i.“工”字形镜屑体，B2-N10井，3 938.2 m，SEM；j.i的反射光照片；k.三叉状镜屑体，B2-N10井，3 938.2 m，SEM；l.k的反射光照片

Figure 3. Identification characteristics of vitrinites under FE-SEM and OM

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图 4 扫描电镜和光学显微镜下惰质体的识别特征

a.网状结构丝质体，细胞壁和细胞腔清晰可见，SL2-N06井，3 430.1 m，SEM；b.a的反射光照片；c.丝质体，细胞壁破碎，SL2-N06井，3 430.1 m，SEM；d.c的反射光照片；e.半丝质体，S103-N05井，266.7 m；f.e的反射光照片；g.环形菌孢体，SL2-N11井，3 435.2 m，SEM；h.g的反射光照片；i.圆形菌类体，B2-N10井，3 938.2 m，SEM；j.i的反射光照片；k.粗粒体，B2-N10井，3 938.2 m；l.k的反射光照片；m.枝杈状惰屑体，B2-N10井，3 938.2 m，SEM；n.m的反射光照片；o.惰屑体，B2-N10井，3 938.2 m，SEM；p.o的反射光照片；q.惰屑体，SL2-N06井，3 430.1 m，SEM；r.q的反射光照片

Figure 4. Identification characteristics of inertinites under FE-SEM and OM

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图 5 扫描电镜和光学显微镜下固体沥青的识别特征

a.油沥青和焦沥青，B2-N10井，3 938.2 m，SEM；b.a的反射光照片；c.油沥青，S103-N05井，2 663.7 m，SEM；d.c的反射光照片；e.油沥青，发育不规则孔隙，SL2-N06井，3 430.1 m，SEM；f.e的反射光照片；g.油沥青，B2-N10井，3 938.2 m，SEM；h.焦沥青，孔隙发育，N2-N04井，3 896.1 m，SEM；i.h的反射光照片；j.k和l的反射光照片；k.焦沥青，蜂窝状孔隙发育，B2-N04井，3 896.1 m，SEM；l.焦沥青，蜂窝状孔隙发育，B2-N04井，3 896.1 m，SEM

Figure 5. Identification characteristics of solid bitumen under FE-SEM and OM

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表 1 氩离子抛光扫描电镜下显微组分鉴定标志

Table 1. Maceral identification marks under Ar-ion scanning electron microscopy

显微组分	亚组分	形态及质地	颜色	亮度	与周围物质接触关系	突起	孔隙及裂缝发育情况
镜质体	结构镜质体	显微状，网络状，具细胞壁和细胞腔，细胞壁致密均匀	80%~90%黑色，灰黑色	暗	会有轻微变形，颗粒边界明显且平直	较高	无孔隙
	无结构镜质体	质地均匀致密	80%~90%黑色，灰黑色	暗	胶结形式，顺层分布，会受周围物质影响而轻微变形	较高，略低于结构镜质体	大多数无孔隙，或边缘见少量孔隙，可见垂直裂隙
	镜屑体	各种碎屑形态，质地均匀致密	80%~90%黑色，灰黑色	暗	受周围物质影响小，颗粒边界明显，拱形边界	较高	无孔隙发育，偶尔见圆形椭圆形孔隙
惰质体	丝质体	与结构镜质体相似，细胞壁一般比结构镜质体细，胞腔大	70%黑色，黑灰色，深灰色	较暗	受压变形，颗粒边界明显且平直	高	一般无孔隙，偶见细密孔隙发育
	半丝质体	残留丝质体结构，但细胞壁模糊不清	70%黑色，黑灰色，深灰色	较暗	顺层分布，受压变形褶曲	高	少量残余孔隙，多呈不规则状
	惰屑体	和镜屑体相似	70%黑色，灰色	较暗	与镜屑体相似	高	可见零星孔隙
固体沥青	油沥青	没有固定形状，形似胶结物，均质	40%~50%黑色，浅灰色	亮	充填状，形似胶结物	低，比周围矿物质低	不规则干裂纹，收缩孔
固体沥青	焦沥青	没有固定形状，多呈粒状结构	40%~50%黑色，浅灰色	亮	充填状，形似胶结物	低，比周围矿物质低	蜂窝状孔隙
注：颜色的百分比数值参考CorelDraw图版颜色。

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