2. Изучение органогенных карбонатных построек с помощью сканирующего электронного микроскопа

Материалы Уральской горнопромышленной декады 14-23 апреля 2008 года.

ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

   Изучение микростроения и состава минеральной части карбонатных пород, являющихся коллекторами нефти и газа, на микроуровне стало возможным только с появлением сканирующего электронного микроскопа (СЭМ). Возможность изучать объекты в большом диапазоне увеличений открыла новые перспективы в изучении пород - коллекторов, которые оказались за чертой возможностей методов просвечивающей электронной микроскопии.
   Большинство фотографий изучаемых образцов получено с поверхности, перпендикулярной напластованию, так как именно она несет максимальную информацию о расположении структурных элементов, характере и взаимосвязи пор, степени уплотнения породы с увеличением глубины.
   Нефтегазоносные породы обычно залегают на больших глубинах и являются прочными и маловлажными. Они могут быть доставлены в лабораторию сухими, но для помещения их в прибор обязательно должно быть проведено глубокое экстрагирование от нефтяных компонентов, так как электрозондовые приборы являются высоковакуумными.
   СЭМ обладает большой глубиной фокуса и позволяет просматривать препараты с любой геометрией поверхности. Благодаря этому появилась возможность изучать кусочек пористой породы ненарушенного строения. Ее скол несет наибольшую информацию. Коллекторы в большинстве случаев представляют собой дисперсные породы. Скол происходит по ослабленным зонам, порам, трещинам, по которым идет вторичное минералообразование. Эти поверхности являются наиболее информативными, а раскалывание не искажает формы минералов, их расположения и взаимоотношения. Скол монолитных пород не может быть использован в СЭМ из-за раскалывания кристаллов.
   Приготовленный образец приклеивается к препаратодержателю электропроводящим клеем и затем, для снятия заряда, образующегося при движении электронного луча по поверхности препарата, последовательно напыляется тонким слоем угля и затем золота. Использовалась вакуумная напылительная установка JEE-4C, а для напыления только золота Fine Coat, производства фирмы «JEOL» Япония. Приготовленные таким образом препараты готовы для просмотра в СЭМ.
  Особенно большой объем информации можно получить о вторичных процессах, происходящих в породе, об их направленности, влиянии на коллекторские свойства. Хорошо диагностируется характер и стадийность заполнения пор и трещин вторичными минералами. Сами поры могут быть заполнены частично или полностью минералами более поздней генерации. Легко устанавливается наличие вторичной доломитизации, степень разрушения отдельных кристаллов.
   Несмотря на незначительное число породообразующих карбонатных минералов, они обладают большим разнообразием морфологических форм. Для точной диагностики необходимо использование рентгеновского микрозондирования. Такие исследования необходимы при определении состава пленок и новообразований на гранях кристаллов, а также встречающихся в карбонатных породах агрегатов и глобул, состоящих из частиц, не имеющих четких кристаллографических очертаний, при определении минералов некарбонатного состава, являющимися примесями. Возможно определять присутствие глинистого минерала, приблизительное его количество, расположение в порах или в виде пленки на поверхности кристаллов.
Ввиду небольшой жесткости электронного зонда и относительно невысокого вакуума в режиме вторичной эмиссии, можно видеть тяжелые нефтяные фракции, которые не удаляются при различных видах экстракции. Большой интерес представляет изучение остаточной нефтенасыщенности карбонатных пород.
   Изучение органических остатков при помощи сканирующего электронного микроскопа проводилось как в России, так и за рубежом (Kei Mori, J.S.Jell, D.Hill). Несмотря на большие возможности электронной микроскопии в изучении пород-коллекторов, есть и трудности, возникающие при изучении пород карбонатного состава. Так органогенное происхождение карбонатных пород с помощью СЭМ в большинстве случаев установить не удается, поскольку органические остатки замещены тонко-мелкозернистым кальцитом. В редких случаях расположение кристаллов указывает на органическое происхождение исходной породы. В то же время на снимках, полученных в режиме катодолюминесценции при исследовании поверхности пришлифованных пластин органогенных разностей, такая диагностика проводиться легко. Пластинки толщиной 3-4 мм, предварительно насыщенные катодолюминофором, предназначенные для изучения особенностей пустотного пространства.
  Распространение исследования коллекторов с использованием современных оптических методов дает возможность наблюдать особенности состава и строения кристаллической матрицы, размеры и форму вторичных кристаллов, частично заполняющих пустоты.