[發明專利]一種頁巖油儲層有機孔隙和無機孔隙的劃分與表征方法

有效

• 申請號: 202011210949.6
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112414917B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 趙建鵬;陳惠;文曉峰;陳木銀;徐文遠;趙延靜;梁梅
• 申請（專利權）人: 西安石油大學;中國石油集團測井有限公司長慶分公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N23/2251;G06T5/00;G06T5/50;G06T7/136;G06T7/38;G06T17/00
• 代理公司: 西安瀚匯專利代理事務所(普通合伙) 61279
• 代理人: 汪重慶

本發明提供了一種頁巖油儲層有機孔隙和無機孔隙的劃分與表征方法；包括以下步驟：步驟一、巖心圖像序列采集；步驟二、圖像對齊；步驟三、幾何校正；步驟四、圖像分割；步驟五、孔隙結構定量表征。本發明涉及的頁巖油儲層劃分有機孔隙和無機孔隙的定量表征方法，當有機質與無機孔隙灰度值相近時，仍可直觀準確的獲取頁巖油儲層巖心有機孔隙和無機孔隙三維空間分布特征；孔隙分布特征既包含連通孔隙又包含孤立孔隙；表征結果也為頁巖油儲層的巖石物理屬性模擬研究提供了媒介，在研究頁巖油儲層巖石物理性質方面具有較高的應用價值。

技術領域

本發明涉及油氣儲層評價領域，特別涉及一種頁巖油儲層有機孔隙和無機孔隙的劃分與表征方法。

背景技術

在儲層評價過程中，孔隙結構的表征和定量分析是儲層巖石微觀性質的核心內容之一。與傳統的砂巖油藏相比，頁巖中的大多數孔隙主要是亞微米級和納米級的，并且其孔隙結構更為復雜，所以對孔隙結構的研究一直是頁巖油氣資源評價的核心工作。泥頁巖儲層孔隙類型多樣，從成因上可分為有機孔隙和無機孔隙，孔隙類型影響巖石的潤濕性，進而影響流體在孔隙空間中的分布狀態和巖石的導電性質。鑒于頁巖不同孔隙類型對巖石物理屬性的影響差異，對頁巖中有機孔隙和無機孔隙的微觀結構進行定量表征具有重要意義。

常用的研究孔隙結構的實驗方法包括高壓壓汞法、氣體吸附法、核磁共振、掃描電子顯微鏡等。但這些方法存在著不足，如高壓壓汞法和氣體吸附法是獲得孔結構和形態信息的間接方法，主要針對微孔隙發育個數及孔徑大小進行整體評價，沒有對有機孔和無機孔單獨進行表征。《利用核磁共振技術確定有機孔與無機孔孔徑分布——以四川盆地涪陵地區志留系龍馬溪組頁巖氣儲層為例》通過測定橫向弛豫時間來測定有機孔隙和無機孔隙孔徑分布范圍，但該方法是表征孔隙結構的間接方法，并且表面弛豫率確定困難且無法確定孔隙的連通性。

中國專利申請201910497261.1公開了一種“一種泥頁巖有機孔隙與無機孔隙自動識別方法及系統”，該方法利用泥頁巖掃描電鏡灰度圖中像素點格式隨灰度值變化的關系曲線，確定不同組分的灰度截止值，進而進行閾值分割得到有機孔隙和無機孔隙，但該方法僅反映巖心孔隙的二維分布信息，不能反應孔隙在三維空間中的分布信息，并且當無機孔隙與有機孔隙灰度值相近或者無機孔隙與有機質灰度值相近時，不能有效劃分有機孔隙和無機孔隙。

發明內容

本發明的目的是提供了一種頁巖油儲層有機孔隙和無機孔隙的劃分與表征方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種頁巖油儲層有機孔隙和無機孔隙的劃分與表征方法，包括以下步驟：

步驟一、巖心圖像序列采集：對目標頁巖油儲層段進行取心，鉆取直徑為1英寸的巖樣，表面用砂紙及氬離子束拋光，利用聚焦離子束-掃描電鏡儀器對巖樣進行連續切割掃描，采集不少于700張圖像；

步驟二、圖像對齊：巖樣在連續的切割掃描過程中，由掃描電鏡生成的圖像序列中相鄰兩片圖像之間會產生微小的偏移，需要通過圖像之間的全局平移和旋轉進行圖像對齊處理，二維圖像中，坐標點(x,y)經剛體變換到點(x',y')的變換公式為：

其中為旋轉角度，Δx、Δy為平移距離；

步驟三、幾何校正：在切割掃描過程中，電子束與樣品截面并不是垂直關系，因此，掃描電鏡實際掃描的尺寸是樣品截面在水平面上的投影，而不是樣品截面的實際尺寸，通過對SEM圖像乘以校正因子將SEM圖像尺寸變換為樣品截面的實際尺寸；

步驟四、圖像分割：根據孔隙灰度分布特征，采用雙閾值對巖心數據進行兩次分割，通過邏輯運算與代數運算實現有機孔隙和無機孔隙的精細劃分；

步驟五、孔隙結構定量表征：假設喉道為管狀，孔隙為球狀，則步驟四中孔隙空間可轉化為“球管”模型，進一步分析得到有機孔隙和無機孔隙孔徑分布，從而實現頁巖油儲層有機孔隙和無機孔隙的定量表征。