中國石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所實(shí)驗地質(zhì)技術(shù)之原子力顯微鏡分析技術(shù)

頁巖具有巖性致密、礦物組成差異大、孔隙類型多樣、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特征，難以使用常規(guī)油氣儲層分析方法開展研究。目前，頁巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)表征通常采用多種技術(shù)的聯(lián)用，主要通過以高分辨率掃描電鏡成像為代表的圖像分析技術(shù)來定性觀察，并結(jié)合以氣體吸附、計算機(jī)斷層掃描為代表的流體或非流體注入技術(shù)來定量分析。

無錫石油地質(zhì)研究所近年引進(jìn)美國布魯克公司Dimension Icon原子力顯微鏡。該儀器具有90 μm×90 μm×10 μm掃描范圍；具有輕敲、接觸、非接觸、扭轉(zhuǎn)共振和峰值力等多種成像模式。原子力顯微鏡(AFM)主要利用物質(zhì)原子間的相互作用力進(jìn)行檢測，通過探針和導(dǎo)電介質(zhì)之間隨距離成指數(shù)變化的隧穿電流來進(jìn)行成像，是一種新型超高分辨率的近場探針顯微儀器(圖1)。其特點(diǎn)是可以實(shí)時原位成像，在獲取樣品表面真實(shí)的高分辨率圖像的同時，能夠分析樣品表面三維結(jié)構(gòu)屬性和提取定量化的孔隙結(jié)構(gòu)信息。與目前其他表面分析技術(shù)相比，原子力顯微鏡分析具有工作環(huán)境要求低、對樣品無特殊要求、能夠定量獲取頁巖微區(qū)三維結(jié)構(gòu)和巖石力學(xué)參數(shù)等技術(shù)優(yōu)勢。該儀器在頁巖巖石結(jié)構(gòu)微區(qū)分析方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖1 布魯克Dimension Icon原子力顯微鏡及其工作原理