[發明專利]應用計算機斷層成像技術測定巖心孔隙參數的方法和裝置

無效

• 申請號: 201310356275.4
• 申請日: 2013-08-15
• 公開（公告）號: CN103454200A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 高建;馬德勝;劉慶杰;楊司玉;呂靜;康浩
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 田勇

技術領域

本發明實施例涉及一種測定巖心孔隙分布的方法，具體涉及一種應用計算機斷層成像技術(CT，Computed?Tomography)測試巖心孔隙參數的方法和裝置。

背景技術

儲集層的孔隙結構是指巖石所具有的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關系，即儲集層孔隙與喉道發育總貌。砂巖儲集性能的好壞，主要取決于孔隙結構，也就是孔隙類型、分布、大小及喉道的連通性等。流體沿著儲集層孔隙系統流動時，要經歷一系列交替的孔隙和喉道。喉道的大小和分布以及它們的幾何形狀是影響儲集層的儲集能力和滲透特征的主要因素，故確定喉道大小分布是研究儲集層孔隙結構的核心問題。儲層巖石的孔隙結構不僅對油氣儲量、孔隙流體的滲流規律，而且對油氣井的產能和最終采收率都有重要影響。

目前研究巖石孔隙結構主要是用測定毛管壓力曲線方法，主要有半滲透隔板法、離心法和壓汞法。壓汞法研究巖石孔隙結構是石油行業研究巖石物性的一種重要手段之一，但這種方法存在以下缺點：汞對環境的污染，測試的巖心樣品因殘留汞而無法再利用，只能得到測試巖心宏觀的孔隙分布性質，無法精細研究孔隙分布特征。其它方法如χ射線衍射、薄片鑒定、掃描電鏡等分析技術，雖然都能較清楚地識別巖心的孔隙結構特征，但測試過程中通常破壞了巖心結構，無法對巖心孔隙度分布特征進行有效表征。

計算機斷層成像技術(Computed?Tomography)，簡稱CT，是1972年由英國Hounsfield最早提出，并設計出第一臺醫用CT，可產生極其精確的人體斷面圖像，給醫學放射診斷帶來了革命性的進展。到了70年代后期，CT技術開始擴展到土壤物理、機械工程、建筑工程、考古學、核科學、金屬分析等許多領域，成為應用日益廣泛的一種無損傷探測技術。在石油研究領域中，發達國家早在20世紀80年代工業CT技術就被應用于油氣藏研究，并發展成為研究儲層多孔介質特性的重要工具。

圖1是現有的CT掃描成像系統的結構示意圖。CT應用χ射線束對物體一定厚度的斷面進行掃描，由探測器接收透過該斷面的χ線，轉變為可見光后，由光電轉換器轉變為電信號，數據采集系統對探測器單元取樣，同時放大并量化已有電流，然后將生成的數據傳送到圖像生成器。再經模擬/數字轉換器（Analog/digital?converter）轉為數字，數據采集系統（DAS）完成的每個完整取樣稱為一個視圖，重建系統將所有視圖轉換為矩陣圖像。顯示處理器獲取數字矩陣數據的副本，將其轉換為電視灰階圖像在CRT監視器顯示。生成的圖像以DICOM（Digital?Imaging?and?Communications?in?Medicine）文件格式存儲，經網絡傳輸給數據處理計算機，應用圖像處理軟件進行圖像后處理。

應用CT研究巖心孔隙度分布特征是在以下基本假設的基礎上：

①應用CT掃描確定巖心孔隙參數是建立在射線線性衰減的基礎上，對于單能量χ射線符合Beer定律；

②巖石骨架和孔隙均為剛性體，抽真空飽和地層水后孔隙完全被地層水飽和，孔隙結構與骨架顆粒形狀不發生變化；

③水驅油過程中，忽略巖心孔隙流體壓力變化產生的應力敏感特性，巖心的孔隙結構不發生變化，只是孔隙內含油飽和度發生變化。

可應用CT掃描成像技術獲得巖心孔隙度Φ數值。具體方法是進行干巖心掃描，得到的干巖心CT值等于巖石的骨架CT值和孔隙中的空氣CT值之和，見公式（1）。對飽和地層水后飽和巖心進行掃描，得到飽和地層水巖心CT值等于巖石的骨架和孔隙中飽和的地層水CT值之和，見公式（2）。

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