重庆时时彩97期为什么不开: 一种基于激光拉曼MAPPING测定流体包裹体气液比的方法.pdf

(10)申请公布号 CN 103940804 A (43)申请公布日 2014.07.23 CN 103940804 A (21)申请号 201410189449.7 (22)申请日 2014.05.07 201310513116.0 2013.10.28 CN G01N 21/65(2006.01) (71)申请人 中国科学院地质与地球物理研究所 地址 100029 北京市朝阳区北土城西路 19 号 (72)发明人 刘嘉庆 李忠 (54) 发明名称 一种基于激光拉曼 Mapping 测定流体包裹体 气液比的方法 (57) 摘要 本发明涉及一种基于激光拉曼 Mapping 测定 流体包裹体气液比的方法， 通过激光拉曼的自动 样品台 (X、 Y 和 Z 轴三个方向 ) 实现三维空间的 组分测试分析。首先分别通过对 X-Y 轴、 X-Z 轴的 Mapping 测试分析获取流体包裹体气相和液相组 分光谱在多个二维平面上的展布 ； 在此基础上， 通过以上构建的三维立体空间气相、 液相组分展 布， 得到包裹体长、 宽、 高三维度量参数 ； 进一步 利用椭球体体积计算公式， 获得单个流体包裹体 在某一温度 ( 通常为室温 ) 时气体部分和液体部 分的精确体积比， 即气液比。 该方法既可用于烃类 包裹体， 也可用于盐水包裹体， 为古流体温度、 压 力计算等研究提供了新的技术手段。 (66)本国优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103940804 A CN 103940804 A 1/2 页 2 1. 一种基于激光拉曼 Mapping 测定流体包裹体气液比的方法， 其特征在于， 包括以下 步骤 ： 步骤 1 ： 对岩石样品进行制片， 磨制两面抛光薄片， 获取常规流体包裹体薄片 ； 步骤 2 ： 进行显微镜下包裹体观察分析 ； 步骤 3 ： 对激光拉曼光谱仪进行标样校正， 首先需要用 520.7cm-1硅片标样对拉曼光谱 仪进行仪器校正， 标样校正时选择 633nm 激光器， 对硅片进行实时采谱， 通过去背底、 标峰 位得到光谱的峰位， 然后通过Setup菜单里的Instrument calibration将硅片峰位调到标 准的 520.7cm-1； 步骤 4 ： 对流体包裹体在拉曼仪器上进行气相、 液相成分的测试分析。 步骤 5 ： 选定 Mapping 范围， 设置步长， 进行 X-Y 轴方向的 Mapping 分析， 获得流体包裹 体气相和液相的光谱分布， 然后通过 Model 功能定义气相和液相这两种组分光谱， 从而得 到气相和液相组分在该二维平面上的展布 ； 步骤 6 ： 选定 Mapping 范围， 设置步长， 进行 X-Z 轴的 Mapping 分析， 获得流体包裹体气 相和液相的光谱分布， 然后通过 Model 功能定义气相和液相这两种组分光谱， 从而得到气 相和液相组分在该二维空间上的展布。 步骤7 ： 在上述步骤5、 步骤6分析的基础上构建了流体包裹体三维立体空间上气相、 液 相组分展布， 通过拉曼光谱仪读取流体包裹体气相和液相的分布情况， 得到流体包裹体气 相和液相三维空间的体积， 求得流体包裹体的气液比。 2. 根据权利要求 1 所述的一种基于激光拉曼 Mapping 测定流体包裹体气液比的方法， 其特征在于， 步骤 1 中薄片的厚度为 0.1 ～ 0.3mm。 3. 根据权利要求 1 所述的一种基于激光拉曼 Mapping 测定流体包裹体气液比的方法， 其特征在于， 步骤 4、 步骤 5 和步骤 6 的激光拉曼测定条件为 ： 473nm 激光器， 光栅 1800 线， 共焦针孔大小为400μm， 狭缝为100μm， 曝光时间为1s， 显微镜选择100X物镜， 反射柯勒照 明。 4. 根据权利要求 1 至 3 任一项所述的一种基于激光拉曼 Mapping 测定包裹体气液比 的方法， 其特征在于， 步骤 5 具体包括以下步骤 ： 首先将样品挪到做 Mapping 区域， 确认激 光光斑在样品中心位置， 然后关掉激光 ； 利用 point mapping 模式沿左上、 右下、 右上和左 下依次选择四个点， 然后在 mapping prosities 中将 X、 Y 勾选上， 选择 single window 方 式， 采谱时间设定为1秒， 参数都设置好后点击Mapping acquisition让自动平台依次沿左 上、 右下、 右上和左下四个点跑一圈 ； 用方框选定做 Mapping 范围， 设置 X 轴和 Y 轴方向的 步长， 本次实验步长均设定为 1μm， 采谱范围改为多窗口模式， 参数设置好后点击 Mapping acquisition 进行采谱测试分析， 测试结束后得到 Spim、 Point、 Map 和 Video 四个窗口， 同 时保存 Spim 和 Video 窗口， 来保存我们测得的包裹体 Mapping 原始数据 ； 在 Mapping 光谱 数据获得的基础上， 在 Spim 窗口对所有光谱进行去背底和峰位拟合， 然后通过 Model 功能 定义气相和液相这两种组分光谱， 从而得到气相和液相组分在该二维平面上展布。 5. 根据权利要求 1 至 4 任一项所述的一种基于激光拉曼 Mapping 测定包裹体气液比 的方法， 其特征在于， 步骤 6 具体包括以下步骤 ： 将样品挪到做 Mapping 区域， 确认激光光 斑在样品中心位置， 然后关掉激光 ； 利用 point mapping 模式沿左上、 右下、 右上和左下依 次选择四个点， 然后在 mapping prosities 中将 X、 Z 勾选上， 选择 single window 方式， 采 权 利 要 求 书 CN 103940804 A 2 2/2 页 3 谱时间设定为1秒， 参数都设置好后点击Mapping acquisition让自动平台依次沿左上、 右 下、 右上和左下四个点跑一圈 ； 用方框选定做Mapping范围， 设定Z轴的范围在-35～35μm 之间， X 轴和 Z 轴方向的步长均设定为 1μm， 采谱范围改为多窗口模式， 参数设置好后点 击 Mapping acquisition 进行采谱测试分析， 测试结束后得到 Spim、 Point、 Map 和 Video 四个窗口， 同时保存 Spim 和 Video 窗口， 来保存我们测得的包裹体 Mapping 原始数据 ； 在 Mapping 光谱数据获得的基础上， 在 Spim 窗口对所有光谱进行去背底和峰位拟合， 然后通 过 Model 功能定义气相和液相这两种组分光谱， 从而得到气相和液相组分在此二维平面上 的展布。 权 利 要 求 书 CN 103940804 A 3 1/3 页 4 一种基于激光拉曼 Mapping 测定流体包裹体气液比的方法 技术领域 [0001] 本发明涉及石油地质勘探开发技术领域， 具体涉及利用激光拉曼 Mapping 技术测 定流体包裹体气液比的方法。 背景技术 ： [0002] 流体包裹体是矿物在结晶生长过程中被捕获并保存在矿物晶体缺陷中的原始地 质流体， 是记录成岩、 成矿 ( 藏 ) 作用及其条件的显微古流体样品， 通过对保存在矿物中流 体包裹体分析研究， 可以揭示不同时期成岩成矿 ( 藏 ) 物化条件、 流体成分、 物质来源和地 质作用过程等。 按组成性质的不同， 流体包裹体划分为烃包裹体、 含烃盐水包裹体和无荧光 的盐水包裹体。气液比是指一个流体包裹体在某一温度 ( 通常为室温 ) 时气体部分和液体 部分的体积比， 是由特定流体体系 PVT 性质决定的。重构含油气盆地古压力历史的一项关 键技术参数就是流体包裹体的气液比， 所以流体包裹体气液比的准确性对包裹体捕获温度 和捕获压力的计算有很大的影响。 [0003] 激光拉曼光谱是一种非破坏性测定物质分子成分的微观分析技术， 是基于激光光 子与物质分子发生非弹性碰撞后， 改变原有入射频率的一种分子散射光谱。 Mapping是激光 拉曼仪一种新的成像技术， 其利用软件控制自动样品平台 (X、 Y 和 Z 轴三个方向 ) 移动， 样 品被逐点记录， 每个点会在检测器上成像， 从而可以实现空间上更精细的成像测试分析。 [0004] 目前获取流体包裹体气液比的方法都存在不足 ： ①目估法， 此方法误差大 ； ②共 聚焦激光扫描显微镜 (CLSM)， 其原理是根据包裹体液相部分和气相部分荧光特征的不同 刻画出气相、 液相的展布， 由于液相部分发出的荧光会照亮气泡边缘部分， 使气泡看起来变 小， 这会使包裹体的气液比减小， 且此方法只适用于烃类包裹体， 而对于在地质样品中大量 存在的盐水包裹体由于不发荧光， 无法应用此方法计算 ； ③透光 + 荧光联合分析， 需人工勾 画， 操作难度大， 且不精确。 发明内容 ： [0005] 本发明的目的是提供一种有效的、 具有可操作性的基于激光拉曼 Mapping 技术获 得流体包裹体精确气液比的方法， 提高了储层古温压模拟分析的有效性， 同时也解决了不 发荧光的流体包裹体 ( 如盐水包裹体 ) 的气液比无法精确求取的问题。 [0006] 为了实现上述目的， 本发明提供了以下技术方案 ： [0007] 步骤 1 ： 对岩石样品进行制片， 磨制两面抛光薄片， 获取常规流体包裹体薄片 ； [0008] 步骤 2 ： 进行显微镜下流体包裹体观察分析 ； [0009] 步骤 3 ： 对激光拉曼光谱仪进行标样校正 ； [0010] 步骤 4 ： 对流体包裹体在拉曼仪器上进行气相、 液相成分的测试分析 ； [0011] 步骤 5 ： 选定 Mapping 范围， 设置步长， 进行 X-Y 轴方向的 Mapping 分析， 获得流体 包裹体气相和液相的光谱分布， 然后通过 Model 功能定义气相和液相这两种组分光谱， 从 而得到气相和液相组分在该二维平面上的展布 ； 说 明 书 CN 103940804 A 4 2/3 页 5 [0012] 步骤 6 ： 选定 Mapping 范围， 设置步长， 进行 X-Z 轴的 Mapping 分析， 获得流体包裹 体气相和液相的光谱分布， 然后通过 Model 功能定义气相和液相这两种组分光谱， 从而得 到气相和液相组分在此二维平面上的展布 ； [0013] 步骤 7 ： 在上述步骤 5、 步骤 6 分析的基础上构建了流体包裹体三维立体空间上气 相、 液相组分展布， 通过拉曼光谱仪读取流体包裹体气相和液相的分布情况， 得到流体包裹 体气相和液相三维空间的体积， 求得流体包裹体的气液比。 [0014] 与以往获得流体包裹体气液比的目估法或者共聚焦激光扫描显微镜方法等相比， 本发明具有两个显著特点 ： 1) 立足于激光拉曼 Mapping 分析技术， 易于操作， 分析精度高， 为流体包裹体气液比的精确获取提供了一种新的技术手段 ； 2) 提出的方法不仅限于烃类 包裹体气液比的测定， 而且也可以应用到盐水包裹体， 解决了不发荧光的流体包裹体气液 比无法精确获取的科学难题。 附图说明 [0015] 图 1 是基于激光拉曼 Mapping 测定流体包裹体气液比的流程图。 [0016] 图2是流体包裹体气相、 液相部分的拉曼分析图， 其中气相组分为CO2， 液相组分为 H2O。 具体实施方式 [0017] 下面以一地质样品为例， 结合附图， 对本发明的具体实施方法作进一步的详细说 明。本实验采用的激光拉曼光谱仪型号为 LabRAM Aramis( 法国 HORIBA JobinYvon 公司制 造 )。具体步骤如下 ： [0018] 第一步 ： 样品准备 [0019] 对岩石样品进行制片， 磨制两面抛光薄片， 厚度为 0.1 ～ 0.3mm， 获取常规流体包 裹体薄片。 [0020] 第二步 ： 显微镜下观察流体包裹体 [0021] 进行显微镜下流体包裹体观察分析， 包括大小、 类型、 产状、 荧光特征等。 [0022] 第三步 ： 对仪器进行标样校正 [0023] 首先需要用硅片 (520.7cm-1) 标样对拉曼光谱仪进行仪器校正， 标样校正时选择 633nm 激光器， 对硅片进行实时采谱， 通过去背底、 标峰位得到光谱的峰位， 然后通过 Setup 菜单里的 Instrument caiibration 将硅片峰位调到标准的 520.7cm-1， 以保证以下实验数 据的准确性和高精度。 [0024] 下述步骤四、 五、 六的激光拉曼测定条件为 ： 473nm 激光器， 光栅 1800 线， 共焦针孔 大小为 400μm， 狭缝为 100μm， 曝光时间为 1s， 扫描波数范围为 100 ～ 4000cm-1， 显微镜物 镜 100X， 反射柯勒照明。 [0025] 第四步 ； 对流体包裹体在拉曼仪器上进行气相、 液相成分的测试分析 [0026] 在显微镜下找到分析的流体包裹体， 对包裹体的气相和液相部分通过拉曼仪器进 行单条谱图采集， 确定了气相峰位表现为1280cm-1和1380cm-1双峰分布特征， 由此可确定为 二氧化碳 (CO2)， 包裹体液相峰位范围在 3000 ～ 3780cm-1之间， 呈拱状， 其成分为水 (H2O) ( 见图 2)。 说 明 书 CN 103940804 A 5 3/3 页 6 [0027] 第五步 ： 进行 X-Y 轴方向的 Mapping 分析 [0028] 首先将样品挪到做 Mapping 区域， 确认激光光斑在样品中心位置， 然后关掉激 光 ； 利用 point mapping 模式沿左上、 右下、 右上和左下依次选择四个点， 然后在 mapping prosities 中将 X、 Y 勾选上， 选择 single window 方式， 采谱时间设定为 1 秒， 参数都设置 好后点击 Mapping acquisition 让自动平台依次沿左上、 右下、 右上和左下四个点跑一圈 ； 用方框选定做 Mapping 范围， 设置 X 轴和 Y 轴方向的步长， 本次实验步长均设定为 1μm， 采 谱范围改为多窗口模式， 参数设置好后点击Mapping acquisition进行采谱测试分析， 测试 结束后得到 Spim、 Point、 Map 和 Video 四个窗口， 同时保存 Spim 和 Video 窗口， 来保存我们 测得的流体包裹体 Mapping 原始数据 ； 在 Mapping 光谱数据获得的基础上， 在 Spim 窗口对 所有光谱进行去背底和峰位拟合， 然后通过 Model 功能定义气相和液相这两种组分光谱， 从而得到气相和液相组分在该二维平面上展布。 [0029] 第六步 ： 进行 X-Z 轴方向的 Mapping 分析 [0030] 将样品挪到做 Mapping 区域， 确认激光光斑在样品中心位置， 然后关掉激光 ； 利用 point mapping模式沿左上、 右下、 右上和左下依次选择四个点， 然后在mapping prosities 中将 X、 Z 勾选上， 选择 single window 方式， 采谱时间设定为 1 秒， 参数都设置好后点击 Mapping acquisition 让自动平台依次沿左上、 右下、 右上和左下四个点跑一圈 ； 用方框选 定做 Mapping 范围， 设定 Z 轴的范围在 -35 ～ 35μm 之间， X 轴和 Z 轴方向的步长均设定为 1μm， 采谱范围改为多窗口模式， 参数设置好后点击 Mapping acquisition 进行采谱测试 分析， 测试结束后得到 Spim、 Point、 Map 和 Video 四个窗口， 同时保存 Spim 和 Video 窗口， 来保存我们测得的流体包裹体 Mapping 原始数据 ； 在 Mapping 光谱数据获得的基础上， 在 Spim 窗口对所有光谱进行去背底和峰位拟合， 然后通过 Model 功能定义气相和液相这两种 组分光谱， 从而得到气相和液相组分在该二维平面上的展布。 [0031] 第七步 ： 计算流体包裹体气液比 [0032] 在上述步骤五、 步骤六分析的基础上构建了流体包裹体三维立体空间上气相、 液 相组分展布， 通过拉曼光谱仪读取流体包裹体气相和液相的分布情况， 得到流体包裹体气 相和液相三维空间的体积， 求得流体包裹体的气液比。本实施例中地质样品的流体包裹 体的气相和液相形态均近似为椭球体， 由 Mapping 分析得到， 气相长 (agas)、 宽 (bgas)、 高 (cgas) 值分别为 28.46μm、 26.71μm、 22μm， 液相长 (afluid)、 宽 (bfluid)、 高 (cfluid) 值分别 为 67.09μm、 41.09μm、 37μm， 此样品的流体包裹体的气液比为 Vgas/Vfluid＝ agas*bgas*cgas/ afluid*bfluid*cfluid＝ 28.46*26.71*22/67.09*41.09*37 ＝ 16.40％。 [0033] 通过上述实施例， 充分表明应用激光拉曼 Mapping 技术可以高精度地实现在三维 立体空间构建流体包裹体气相、 液相组分展布， 为流体包裹体气液比的获取提供了一种全 新的、 可靠的、 精确的技术手段。 说 明 书 CN 103940804 A 6 1/2 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103940804 A 7 2/2 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 103940804 A 8