分析测试在采矿和油气应用中的优化

钻井岩心剖面元素分析在油页岩和采矿业的发展中具有重要的经济意义。从页岩中获取石油依赖于找到最佳的钻井地点，并分析岩芯样品，以建立最高产的开采地点。¹

图1所示。2048 X 1600像素分辨率图像的第一个视场从10 X 10场运行，共计20 K X 1.6 K像素图像的分析。

采矿分析人员寻找一种快速、大面积且经济的技术来调查岩心样品的特征，如矿物成分和粒度，以增加他们找到最佳地点的成功率。在常规分析中，首先使用散装工具来确定岩心样品的完整元素组成，然后使用二次工具来确定特定的复合矿物颗粒及其分布。为了提高页岩定位测试的有效性，一种优化的分析方法将是一种快速分析大面积样品并识别单个颗粒的单一技术。

与现有解决方案的比较

• x射线荧光(XRF)是一种广泛应用的测定关键元素的工具，如硫(S)或铁(Fe)在页岩钻井岩心大面积发现。虽然该方法的收集区域包括大块页岩基质，但只有基质内的颗粒有助于识别最佳页岩钻井区域的特征。因此，大部分收集时间都浪费在从不首选的区域进行收集上。由于数据来自颗粒和基质，XRF数据的元素重量比只能用来推断颗粒化学信息。
• 采用后向散射电子成像(BSE)和扫描电子显微镜(SEM)对岩心页岩样品基体中的颗粒进行了观察。这种图像信号依赖于平均原子序数，随着原子质量的增加，信号强度也增加。例如，与原子序数较低的含钙颗粒相比，含铁颗粒具有更强的BSE信号。因此，可以获得单个颗粒的图像，并通过图像分析程序计算粒径和分布信息。然而，该成像方法不能对颗粒进行准确的定量或复合评价。
• x射线衍射分析提供了所需的复合组合元素，从而复合矿物如黄铁矿(FeS)₂)可以确定存在于材料中。遗憾的是，这也是一种散装方法，并产生化合物的总面积分数，但并没有对表征核心样品部分的环境有用的大小或分布信息。²

EDAX溶液-能谱色散(EDS)粒子分析与EDAX硅漂移探测器(SDDs)

利用扫描电镜的BSE信号，能谱分析创建一个图像，强调从一个样本选择的颗粒，然后直接从选择的颗粒收集数据。这种专门的分析检测存在的元素，测量光谱数据，然后使用一个特征特定的库来快速组织和分类页岩中的颗粒。

• EDAX SDD技术即使在高输入计数率下，每个颗粒或颗粒的收集时间低于一秒，也能产生高分辨率的数据。
• 无需从页岩基质中提取数据，因此可以快速覆盖大面积区域。
• 获得了光谱，确定了元素峰，并使用定量的重量百分比来与可能的化合物相对应。
• 自动化软件根据专为所选化合物生成的库以快速收集率对数据进行分类。
• 此外，该软件还提供了关于颗粒大小、形状和面积分数的信息，从而展示了颗粒或颗粒在基质页岩中的分布。
• 由于元素随岩心深度和位置的不同而不同，因此矿工可以利用这些信息来确定最佳的钻井位置。

分析方法与结果

环氧树脂安装和抛光页岩的一部分的光学图像显示存在不同颜色、大小和光泽的颗粒，这表示金属变化；然而，这无法仅通过光学分析进行验证。随后使用辛烷值超级SDD分析水蒸气渗透性（WVP）中的部分扫描电镜，产生了非常快的收集率和高品质。

图2a和2b。单视场，1.35 X 1.055毫米，颗粒小至1.2 X 1.2 um的单个例子显示金属颗粒按其关键颜色(右)。yabo214较暗的粒子是原子yabo214序数较低的非金属，不适合进行分析，仍未分类(蓝色)。

收集条件

• 存储数据中的500 kcps分析吞吐量
• 每秒120万x射线在粒子上yabo214
• 即使在高计数率下，光谱分辨率的稳定性也使分类匹配成为可能
• 收集速度为每粒0.1秒

图3a和3b。在1.2米cps和0.1秒收集时间下，光谱中铜和硫的峰值示例。定量结果证实颗粒为铜₂S、 或者更具体地说，辉铜矿。

钻探或“水力压裂”利用页岩中黄铁矿的氧化来破坏页岩，在页岩中黄铁矿浓度较高的地区，钻探变得相当容易。^3.因此，黄铁矿的精确搜索和分类是系统性能的一个关键方面。

• 图4表示确认黄铁矿（FeS）等化合物的定量准确性₂)根据定量结果，其他化合物也根据类库进行匹配：辉铜矿（Cu₂O） 和黄铜矿（CuFeS₂).
• 在面积为142毫米的样品中分析了3万多个金属颗粒yabo214²只需一个通宵。
  • 粒yabo214子数:62133
  • 粒yabo214子分析:60376
  • 承保百分比：37.13
  • 覆盖面积（平方毫米）：142.38
• 数据审查使粒子能够按照三元图中元素的贡献和yabo214关联进行组织。

图4。粒子系统的定量分析显示，在约150万cps的采集时间为0.1yabo214秒时，粒子系统表现出极高的性能质量。

图5。在这个三元视图中，我们选择了S(红色)，Cu(绿色)，Fe(蓝色)，并根据每个元素的贡献在图中显示每个粒子，相应的颜色进行混合，并显示粒子的大小。这个图是交互式的，所以当点击S和Fe之间的区域时，会选择一个FeS粒子并进行量化，从而得到FeS₂频谱和定量以上。

结论

的EDAX标准差分能够极其快速地收集颗粒数据，仅从首选区域收集，不包括从基板收集。超过1m的cps收集速率能够每秒收集10个以上的颗粒，并具有足够的信号和质量进行测量，以及对感兴趣的颗粒进行分类，快速提供大量的data，可以对其进行表征，从而使分析师能够找到最佳钻井现场位置。yabo214

参考文献

1. http://www.netl.doe.gov/file%20library/Research/oil-gas/enhanced%20oil%20recovery/FE0001243_TOR-GreenRiver.pdf
2. http://progradingrock.com/x-ray-diffraction/
3. http://www.freshpatents.com/-dt20130207ptan20130035264.php
4. http://geology.about.com/od/more_sedrocks/a/aboutsandstone.htm
5. http://www.claysandminerals.com/亚博网站下载materials/shales

本信息来源、审查和改编自EDAX Inc.提供的材料。亚博网站下载

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