[發明專利]頁巖有機質孔隙連通性分類表征的方法

有效

• 申請號: 202111264247.0
• 申請日: 2021-10-28
• 公開（公告）號: CN113706603B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 吳建國;楊繼進;李國梁
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G06T7/62
• 分類號: G06T7/62;G06T17/00;G01N15/08;G01N23/04
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

本發明屬于油氣勘探技術領域，旨在研究有機質孔隙的發育特征規律，獲得有機質孔隙連通性的可靠表征信息，具體涉及一種頁巖有機質孔隙連通性分類表征的方法，掃描電子顯微鏡對頁巖樣品進行預設成像面積的掃描，獲取頁巖樣品的二維圖像；采用Avizo軟件提取二維圖像中每個有機質的孔隙參數；根據該孔隙參數獲得有機質集合的類型數值；對各類型的有機質集合采用聚焦離子束?氦離子顯微鏡進行三維重構，獲取有機質三維重構體；采用Avizo軟件獲取孔隙連通性參數；基于該孔隙連通性參數，獲取頁巖有機質孔隙的整體連通性評價指數；本發明以有機質孔隙形貌學定量分類為基礎，可實現亞10nm級別孔隙的三維連通性表征。

技術領域

本發明屬于油氣勘探技術領域，具體涉及一種頁巖有機質孔隙連通性分類表征的方法。

背景技術

有機質孔隙是頁巖中主要的基質孔隙，有機質孔隙的連通性從根源上影響著頁巖氣的解吸-擴散流動過程。因此，定量表征有機質孔隙連通性，對于評價頁巖氣開發潛能、優化頁巖氣開發方案、提高頁巖氣采收率具有重要意義。

目前，頁巖連通性的表征主要采用壓汞法、納米CT和聚焦離子束-掃描電鏡（FIB-SEM）等。其中，壓汞法所用的汞的流體性質與氣體性質差別過大，流體與表面的相互作用不同，并且高壓會破壞頁巖孔隙結構，因此測出的連通性是否適用于頁巖氣流動存在很大疑問。納米CT和FIB-SEM三維重構技術不受流體與表面相互作用以及遮擋效應的影響，可以重建孔隙的三維影像，展示孔隙間的連通關系；配合數字巖心技術，可進一步定量分析納米孔隙的孔隙度、孔徑分布、孔體積、比表面積、孔喉配位數、迂曲度等豐富信息。然而學者們指出，納米CT 精度一般在50nm 以上，而FIB-SEM 的精度一般在10nm 以上，二者均難以重建10nm 以下的孔隙。從孔徑分布上來看，有機質孔隙中存在大量10nm 以下孔隙，它們可以作為喉道連通起更大的孔隙，如果無法精確重建，將造成連通性評價的重大誤判。聚焦離子束-氦離子顯微鏡（Focused ion beam – Helium ion microscope，FIB-HIM）是一種新的三維重構技術，其分辨率可達0.5nm，能夠有效解決10nm以下有機質孔隙的三維重構難題。

納米CT、FIB-SEM和FIB-HIM三維重構的區域一般都在微米級別，如此小的體積如何能夠代表大塊頁巖中有機質孔隙的連通性也一直是困擾研究者的難題。初步研究表明，有機質孔隙的發育情況具有形貌學的非均質性，在孔徑大小、孔密度、孔形狀、孔分布等方面存在明顯差異。這些形貌學差異反映了孔隙在三維空間的連通性也存在差異；因此根據聚類分析思想，先對有機質孔隙的形態學特征進行量化分類，再對各類型有機質孔隙的連通性進行定量表征，一方面能夠極大簡化表征的工作量，另一方面也使得表征結果更加具有代表性。目前對有機質孔隙形貌學差異的研究多局限于定性的圖像描述，尚未有根據其密度、大小、分選、形狀等參數進行定量區分的方案，這對于充分認識有機質孔隙發育特征、定量表征有機質孔隙連通性是不利的。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即為了研究有機質孔隙的發育特征規律，獲得有機質孔隙連通性的可靠表征信息，本發明提供了一種頁巖有機質孔隙連通性分類表征的方法，該方法包括以下步驟：步驟S100，掃描電子顯微鏡對頁巖樣品進行預設成像面積的掃描，獲取頁巖樣品的二維圖像。

步驟S200，采用Avizo軟件提取所述二維圖像中每個有機質的孔隙參數；所述孔隙參數包括孔隙率、孔隙中值半徑、孔隙分選系數以及有機質的孔隙形狀因數。

步驟S300，根據所述孔隙參數獲得有機質集合的類型數值。

步驟S400，對各類型的所述有機質集合采用聚焦離子束-氦離子顯微鏡進行三維重構，獲取有機質三維重構體。

步驟S500，基于所述有機質三維重構體，采用Avizo軟件獲取孔隙連通性參數。

步驟S600，基于所述孔隙連通性參數，獲取頁巖有機質孔隙的整體連通性評價指數。