眾所周知,掃描電子顯微鏡是石油地質行業必不可少的研究檢測儀器設備,可以進行沉積巖中有機質母質類型的判別、對粘土礦物的研究、對鈣質超微化石的研究、對儲集巖的研究等,在石油地質行業發揮了巨大的作用。
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但由于石油地質行業中很多樣品需要進行掃描電鏡觀察前的樣品制備工作,傳統的方法是采用普通的手動或機械研磨,但因為其內部的微小尺度結構在研磨過程中會所造成的表面的機械劃痕、污染以及形變等各種損傷,很難得到其真實的形貌,很難觀察到其內部的真實微區,比如說這幾年國家大力提倡的頁巖氣開發工作,因為頁巖,泥巖,砂巖等樣品涉及到其內部儲氣的孔隙通常都為納米甚至是埃米級別,所以在普通的手動機械拋光過程中,因為地質樣品本身的酥松性,很難得到其真實的內部孔隙的分布,觀察等結果,所以現階段國內外很多用戶都會選擇氬離子拋光裝置來對于樣品采用氬離子束拋光,從而到掃描電鏡中觀察其微區的孔隙。利用氬離子精密拋光裝置,可以獲得平滑的截面,而不會對樣品造成機械損害。巖石或微孔隙樣品經過氬離子束拋光后,結合掃描電鏡(SEM)、薄片巖相鑒定儀、X-衍射儀等可以進行礦物成分、結構及孔隙分布等分析,且可以觀察頁巖中的儲層結構、定量統計儲層孔隙,確定孔隙度等。?
氬離子拋光儀在頁巖氣行業主要用來對含有微納米級別孔隙樣品、軟硬不同材質樣品的樣品進行精密制樣,從而解決機械研磨拋光會堵塞孔隙、軟硬材質相互污染、樣品在研磨過程中產生的應力損傷等問題。
考慮到石油地質行業的樣品中會含有有機物質以及一些易揮發的物質,?并且離子束加工樣品時會使樣品表面溫度升高,有機物很容易揮發,產生一些人為的孔隙,同時不同物質的膨脹系數不一樣,因而溫度升高時,會產生熱應力,不同材料膨脹大小不一樣,因而會使孔隙發生變形甚至縮小,同時產生裂縫,從而無法獲得真實的結構信息。所以具備低溫加工能力的氬離子拋光儀成為不可或缺的工具。通過液氮冷臺,從而可以去除熱效應對樣品造成的破壞,從而從根本上解決熱效應的問題。
油頁巖?(Kerogen-rich?Oil?Shale)
機械拋光時油頁巖很容易受到損傷,利用氬離子拋光儀能完整保留原來的結構。下圖顯示用氬離子拋光儀制備的截面顯示了碳酸鹽、硅酸鹽、黃鐵礦等有機物的分布。?
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