[發明專利]用于掃描巖石面孔率的設備及方法

在審

• 申請號: 201310192414.4
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN104181089A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 康志江;李彤;趙艷艷;張允;崔書岳
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

技術領域

本發明涉及一種用于掃描巖石面孔率的設備，屬于石油鉆井領域。本發明還涉及一種用于掃描巖石面孔率的方法。

背景技術

在現有技術中，在測試巖石面孔率時，通常采用普通光學顯微鏡觀察巖石薄片，再通過普通相機成像或者肉眼觀察的方式，在劃定區域范圍內確定孔隙的面積，再經過計算得到觀測巖樣的面孔率。

這種方法得到的結果受儀器和人的影響，誤差較大；同時，巖石儲層中的孔喉特征參數的測定只能采用間接測量的方式進行，無法得到巖石中真實的孔喉特征參數。

發明內容

本發明的目的是解決現有的巖石面孔率測量誤差大以及無法得到巖石中真實的孔喉特征參數的問題。本發明提供了設備和相關的方法。

為了實現本發明的目的，本發明提出了一種專用于巖石樣本觀測的設備，該設備利用激光光源激發置于巖石內部孔隙中的熒光物質，通過使得該設備的物鏡與會聚透鏡的共焦點處于巖樣內部，實現巖樣內部點的清晰成像；通過設計激光光源的平面掃描，即可完成巖樣內部一個切平面的完整圖像，圖像數據經過計算機軟件的處理，可以完成面孔率的準確計算。

本發明提出了一種用于掃描巖石面孔率的設備，其中所述巖石的孔隙中填充有熒光物質，所述設備包括：能夠沿豎直方向上下移動的載物臺，用于放置巖石樣品；在載物臺的上方依次從下至上布置的物鏡透鏡、偏光鏡和聚焦透鏡，物鏡透鏡的一個焦平面處于巖石樣品內部的觀測剖面中；布置在偏光鏡一側的能夠移動的激光掃描單元，激光掃描單元發射的激光能夠經偏光鏡和物鏡透鏡投射到巖石樣品的觀測剖面上；在聚焦透鏡的上方依次從下至上布置的熒光入射孔板和光電信號放大器，聚焦透鏡的一個焦點位于熒光入射孔板的孔中，光電信號放大器能夠接收來自被激光激活的熒光物質的熒光信號并將其轉換為電信號；控制處理單元，其能夠控制載物臺的上下移動，控制激光掃描單元的工作，接收并處理來自光電信號放大器的電信號。

在一個實施例中，載物臺的移動距離處于10^-1微米量級。如此能夠保證測量的精度。

在一個實施例中，激光掃描單元能夠移動并使激光對巖石樣品的整個觀測剖面進行掃描。

在一個實施例中，來自光電信號放大器的電信號轉換成數字信號存儲在控制處理單元中。

在一個實施例中，控制處理單元能夠通過繪制巖石樣品的觀測剖面的圖像來計算巖石面孔率的值。

其中，通過設計巖樣載物臺的上下方向的微動機構，可以改變激光掃描的層面，得到巖樣不同層面的完整圖像，之后通過計算機三維成像軟件的組合實現三維成像，再通過分析軟件對得到的三維成像進行分析，就可以得到真實的巖樣中孔喉特征參數。

本發明的另一方面，提出了一種掃描巖石面孔率的方法，包括：步驟1：將熒光物質置于巖石樣品的孔隙中；步驟2：將巖石樣品置于根據本發明的設備的載物臺上，通過控制處理單元調節巖石樣品到物鏡透鏡的距離，使物鏡透鏡的焦平面處于所期望的巖石樣品的觀測剖面中；步驟3：通過控制處理單元控制激光掃描單元工作，使激光經偏光鏡、物鏡透鏡聚焦到所述物鏡透鏡的位于巖石樣品的觀測剖面中的焦點處；步驟:4：若所述焦點處的巖石樣品為孔隙，則入射激光激發熒光物質發出熒光信號，通過所述光電信號放大器接收所述熒光信號，所述光電信號放大器將所獲得的熒光信號轉換成電信號傳遞到控制處理單元；步驟5：通過所述激光掃描單元的運動使入射激光掃描巖石樣品的整個觀測剖面；步驟6：經控制處理單元處理后得到所需要的面孔率數據和巖石儲層孔喉特征參數。

在一個實施例中，在步驟1中，將熒光物質溶解到環氧樹脂中后放入容器中，然后把待測巖石樣品放入所述容器中使其完全浸入環氧樹脂中，把容器密封后通過改變容器的內容積實現內部壓力升高，將溶有熒光劑的環氧樹脂灌注到巖石樣品的孔隙中，然后取出巖石樣品用于成像測試。

在一個實施例中，熒光物質為玫瑰紅色。

在一個實施例中，通過在豎直方向上上下移動載物臺，獲得巖石樣品的不同的觀測剖面的圖像，通過控制處理單元將不同的觀測剖面的圖像組合以得到巖石樣品的三維成像。

在一個實施例中，在步驟4中，來自熒光物質的熒光透過物鏡透鏡、偏光鏡后經聚焦透鏡聚集到熒光入射孔板的孔中，并通過熒光入射孔板的孔進入光電信號放大器。

根據本發明的發明方法和設備與現有的巖石面孔率測試方法和設備相比，測量準確、操作簡單。載物臺、激光發射器以及光電信號放大器三個機構通過控制處理單元相互配合，可以精確地進行巖樣三維成像，并準確描述巖石儲層孔喉特征。