CN104428661A - 多能量计算机断层钻屑分析的方法和系统 - Google Patents

多能量计算机断层钻屑分析的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104428661A
CN104428661A CN201380036962.6A CN201380036962A CN104428661A CN 104428661 A CN104428661 A CN 104428661A CN 201380036962 A CN201380036962 A CN 201380036962A CN 104428661 A CN104428661 A CN 104428661A
Authority
CN
China
Prior art keywords
channery
rock
carrier
energy
ray
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201380036962.6A
Other languages
English (en)
Inventor
阿夫拉米·格瑞德
瑙姆·德尔吉
布赖恩·古兹曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ingrain Inc
Original Assignee
Ingrain Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ingrain Inc filed Critical Ingrain Inc
Publication of CN104428661A publication Critical patent/CN104428661A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/06—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
    • G01N23/083—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption the radiation being X-rays
    • G01N23/087—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption the radiation being X-rays using polyenergetic X-rays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/36—Embedding or analogous mounting of samples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/40—Imaging
    • G01N2223/419—Imaging computed tomograph
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/60—Specific applications or type of materials
    • G01N2223/616—Specific applications or type of materials earth materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/60—Specific applications or type of materials
    • G01N2223/649—Specific applications or type of materials porosity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/06—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
    • G01N23/083—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption the radiation being X-rays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/06—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
    • G01N23/10—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption the material being confined in a container, e.g. in a luggage X-ray scanners

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

提供制备多个钻屑或其它岩石碎片或其它多孔介质，如来自钻井区间或多个区间的钻屑以用于同时计算机断层扫描的方法和系统。还提供一种方法和系统，其使得可以组织从井的区间获得的大量的钻屑或其它岩石碎片以将钻屑更精确地分类以如使用SEM和FIB-SEM系统辅助用于进一步详细数字岩石分析的选择。还提供用于使用钻屑或其它岩石碎片表征深度区间的岩相出现频率的方法和系统。还提供用于进行所述方法的计算系统、计算机可读介质和程序。

Description

多能量计算机断层钻屑分析的方法和系统
技术领域
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2012年5月11日提交的在先美国临时专利申请61/646,045，和2012年5月29日提交的在先美国临时专利申请61/652,567的权益，通过参考将其整体并入本文中。
背景技术
本发明涉及数字岩石物理领域，更特别地是，涉及选择用于进一步分析的钻屑或其它岩石碎片以及使用钻屑或其它岩石碎片表征深度区间的岩相出现频率的方法。
评估如孔隙率、总有机质含量、渗透率和组成等岩石性质，具有如用于表征储集岩地层的经济价值等实质性意义。岩石试样的实验室分析可能困难并且耗费时间。由于钻屑的尺寸和形状使得难以进行物理实验室实验。用于产生岩石试样的数字图像的装置变得可获得。这些装置包括，例如，计算机断层(CT)装置，扫描电子显微镜(SEM)装置和FIB-SEM(与SEM结合的聚焦离子束)装置。
伴随着帮助分析地质特征的技术进展，引起了工作流的进展。例如，示出具有以下三个基本步骤的工作流：(a)3D CT成像和/或FIB-SEM(与SEM结合的聚焦离子束)成像；(b)用于定量鉴别包括矿物相、有机物填充孔和游离气体夹杂物等组分的数字体的分解；和(c)沿三个轴的TOC(总有机质含量)、孔隙率、孔隙连通度(pore connectivity)和渗透率的计算。Sisk等人，SPE134582，“气页岩中孔结构和孔填充的3D可视化和分类(3D Visualization andClassification of Pore Structure and Pore Filling in Gas Shales)”2010。使用FIB-SEM技术，通过创建多个二维图像来三维地分析试样。可通过给特征分配灰度范围来进行分解处理，并且可构建示出这些特征的三维分布的体。Curtis等人，SPE 137693，“微米和纳米范围的气页岩的结构特征(StructuralCharacterization of Gas Shales on the Micro-and nano-Scales)”，2010。存在于岩石内的特征可包括孔、有机质和岩石基质，但不限于此。
为了获得如渗透率、孔隙率、总有机质含量、弹性和其它性质等岩石性质的评估，需要大的多孔岩石试样，所述多孔岩石试样为整个地下岩层或岩相的代表。用于评估岩石性质的一种普通试样为井取芯。井取芯与整个地层相比非常小，因此典型地取多个井芯分析，并内推在井取芯的地理位置之间的岩石性质。当使用数字岩石物理评估岩石性质时，试样尺寸对地层或岩相尺寸的问题是更为极端的。用于评估岩石性质的数字岩石物理技术具有它们可以精确地扫描并且产生非常精细的孔结构的数字图像并且它们可以鉴别存在于岩石的孔结构中的小体积的有机材料的优势。然而，数字扫描非常大的试样以评估岩石性质是非常耗时和昂贵的。例如，页岩可具有约0.005-1.0μm的平均孔径并且井取芯典型地可以为直径约100,000μm且长度1,000,000μm以上。此类井取芯的体积约为8×1015μm3，而在推测直径约为0.1μm的球形孔的情况下，页岩中单个孔的体积约为5×10-4μm3。因此，整个试样(芯)的体积比典型孔的体积大几乎20个数量级(即，1020倍)。试样(芯)与包含于试样中的孔之间的尺寸差可使其孔分析复杂化。在足以鉴别全部孔的高分辨率下扫描整个试样可使得完整评估试样的孔结构。然而，由于进行全部扫描所需的时间和费用，使得在足以鉴别全部孔的高分辨率下扫描整个试样是不实际的。
此外，如页岩等一些地下地层可具有许多非常薄的岩相，有时只有几毫米或几厘米厚。芯深度评估的精度为3米的等级。钻孔可在表面上水平分隔几百米或几千米。各钻孔提供关于特定的表面位置的地下地层的信息点。地质学家必须在钻孔位置之间内推来评估钻孔位置之间的兴趣点的岩相的位置。地下岩相典型地不遵循直线并且因此，可能在评估岩相的位置时发生显著的错误。此外，随着水平钻头的出现，对具有关于岩相的精确位置和岩相性质的更详细的信息的需要变得更重要。从井眼提取水平的岩心可能不实际并且竖的岩心可能只提供有限数据。实时或近实时岩心分析是不实际的。必须提取岩心并用船运到用于分析的实验室并且这可能需要很多天或很多周来完成。结果，对于在钻井时引起的问题，岩心分析可能具有降低的价值。因此，依靠岩心评估地下地层的性质可具有几个缺点。
本发明人认识到存在可以与岩石试样的高分辨率分析的方法组合的可靠且精确的钻屑制备、分类和试样选择特征的需要。
发明内容
本发明的特征为辅助如钻屑或其它多孔介质试样等多种岩石碎片的制备以用于同时计算机断层扫描的方法和系统。
本发明的进一步特征为使用多能量X射线数字扫描和由此产生的数字图像的改进处理和分析将一个以上的钻井区间(drilling interval)的岩石碎片分类以选择用于进一步数字分析的岩石碎片的方法和系统。
本发明的另一特征为辅助从由相同钻井区间获得的较大的岩石碎片组中选择最佳的岩石碎片以用于进一步详细分析的方法和系统。
本发明的进一步特征为如使用SEM和FIB-SEM系统使将井的多个区间获得的大量岩石碎片组织以将岩石碎片更精确地分类以辅助用于更详细的数字岩石分析的岩石碎片的选择的方法和系统。
本发明的进一步特征为进行进一步详细分析时从由相同区间获得的较大的岩石碎片组中选择岩石碎片以表征在从其获得岩石碎片的区间处岩石地层或岩石岩相的方法和系统。
本发明的另一特征为使用多能量X射线数字扫描和由此产生的输出的改进处理和分析来表征钻井区间的岩石碎片的方法，其中可鉴别具有类似密度和原子序数的在给定深度区间内单个岩石碎片的岩簇(岩族)(clusters(families))，并且从单个岩石碎片的分析得到的数据值可以与岩簇的岩石碎片频率分布相结合以提供给定深度区间内性质值的频率分布(直方图)。
本发明的进一步特征为通过井的全部深度区间重复该分析以提供显示沿整个井的岩相的频率分布的日志(log)。
本发明的另一进一步特征为实施这些方法并且输出结果例如，显示结果、打印结果、在存储装置内存储结果等，或者将结果传输至下游处理器使得可将它们进一步利用的系统。
本发明的进一步特征为在足够短的持续时间的时限内评估岩石性质，使得在钻井期间或完成后能够使用评估的岩石性质作出决定的方法和系统。
本发明的进一步特征和优势将部分阐明于以下的描述中，并且从描述中部分将显而易见，或者通过本发明的实践可以了解。将通过说明书和权利要求中特别指出的因素和组合认识并获得本发明的目的和其它优势。
为了实现这些和其它优势，并且根据本发明的目的，如此处体现和广泛地描述的，本发明部分地涉及处理用于计算机断层扫描的岩石碎片的方法，包括在稳定化材料中以间隔位置放置多个岩石碎片以提供岩石碎片嵌入载体，并且进行包含多个岩石碎片的岩石碎片嵌入载体与至少3个参照物的多能量X射线CT扫描。
本发明进一步涉及用于计算机断层扫描的岩石碎片的制备方法，其包括以下步骤：(a)将如钻屑等多个岩石碎片以间隔位置放置在铸造容器中，(b)将可流动的聚合物导入铸造容器中以封装岩石碎片，(c)使聚合物硬化以形成岩石碎片嵌入载体，和(d)从铸造容器中移去岩石碎片嵌入载体。
本发明进一步部分地涉及在用于选择用于进一步数字分析的岩石碎片的X射线数字扫描内分类岩石碎片的方法，其包括以下步骤：(a)进行包含多个岩石碎片的岩石碎片嵌入载体与至少3个参照物的多能量X射线CT扫描，(b)由多能量X射线CT扫描产生岩石碎片的数字图像，其中在两个以上的不同能级下扫描的各岩石碎片返回其各三维像素的CT值，(c)基于岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，其包括将每个不同能量扫描的各整个岩石碎片的三维像素平均并且处理各岩石碎片的平均值以提供数据对，(d)将体积密度RhoB和有效原子序数Zeff数据对分类为对于单个岩石碎片嵌入载体的单个组，或者如果步骤(a)中扫描不同区间的多于一个岩石碎片嵌入载体则分类为分开的亚组，和(e)从组或亚组中选择作为可用于进一步数字分析的至少一个岩石碎片。
本发明进一步部分地涉及将X射线数字扫描内的岩石碎片组织并分类以选择用于进一步数字分析的岩石碎片的方法，其包括所示步骤(a)-(d)，其中在步骤(a)中，岩石碎片包含从相同的第一区间获得的第一多个岩石碎片。岩石碎片嵌入载体任选地可进一步包含从相同的第二区间获得的第二多个岩石碎片，其中第一和第二区间不同。多能量X射线CT扫描可进一步包括扫描与第一岩石碎片嵌入载体堆叠的第二岩石碎片嵌入载体，其中第二岩石碎片嵌入载体可包含从不同于第一区间的第二区间获得的第二多个岩石碎片，并且对于第二岩石碎片嵌入载体还可进行所示步骤(b)、(c)和(d)。
本发明进一步部分地涉及将X射线数字扫描内的岩石碎片组织并分类以选择用于进一步数字分析的岩石碎片的方法，其包括以下步骤：(a)将多个岩石碎片以间隔位置放置在稳定化材料中以提供岩石碎片嵌入载体，(b)进行包含岩石碎片的岩石碎片嵌入载体与至少3个参照物的多能量X射线CT扫描，(c)由多能量X射线CT扫描产生岩石碎片的数字图像，其中在两个以上的不同能级下扫描的各岩石碎片返回其各三维像素的CT值，(d)基于岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，其包括将每个不同能量扫描的整个岩石碎片的三维像素平均并且处理各岩石碎片的平均值以提供数据对，(e)将体积密度RhoB和有效原子序数Zeff数据对分类为对于单个岩石碎片嵌入载体的单个组，或者如果步骤(e)中扫描不同区间的多于一个岩石碎片嵌入载体则分类为分开的亚组，和(f)从组或亚组中选择作为可用于进一步数字分析的至少一个岩石碎片。
本发明进一步部分地涉及将X射线数字扫描内的岩石碎片组织并分类以选择用于进一步数字分析的岩石碎片的方法，其包括以下步骤(a)将相同钻井区间的岩石碎片以间隔位置放置在铸造容器中，(b)将可流动的聚合物导入铸造容器中以封装岩石碎片，(c)使聚合物硬化以形成岩石碎片嵌入载体，(d)从铸造容器中移去岩石碎片嵌入载体，(e)进行岩石碎片嵌入载体与至少3个参照物的多能量X射线CT扫描，(f)由多能量X射线CT扫描产生岩石碎片的数字图像，(g)基于所述的岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，(h)将体积密度RhoB和有效原子序数Zeff数据对，对于单个岩石碎片嵌入载体分类为单个组，对于、全部载体，或者如果步骤(e)中扫描不同区间的多于一个岩石碎片嵌入载体则分类为分开的亚组，和(i)从组或亚组中选择适用于进一步数字分析的至少一个岩石碎片。
本发明进一步部分地涉及评估岩石试样的选择的物理性质的方法，其包括所示步骤(a)-(i)和额外的以下步骤：(j)从载体中提取至少一个选择的岩石碎片或其它岩石试样，(k)使用SEM产生选择的岩石碎片的2D数字图像，(l)从步骤(k)中产生的图像评估孔隙率、有机质含量和矿物成分的至少之一，(m)选择步骤(k)中产生的图像的分区，其可包括相对高孔隙率和高有机质或其它关注的特征的至少之一，(n)用FIB-SEM将步骤(m)的选择的分区成像，(o)由步骤(n)中的成像产生3D数字图像，(p)将步骤(o)的3D数字图像分解以鉴别作为如孔、岩石或有机质的三维像素，和(q)由分解的图像评估岩石性质。
本发明进一步部分地涉及使用岩石碎片表征深度区间的岩相出现频率的方法，其包括下述步骤(a)-(e)。在步骤(a)中，进行在两个以上的不同能级下深度区间的多个岩石碎片与至少3个参照物的多能量X射线CT扫描。在步骤(b)中，由多能量X射线CT扫描产生岩石碎片的数字图像，其中在两个以上的不同能级下扫描的各岩石碎片返回其各三维像素和各能级的CT值。在步骤(c)中，基于岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，其包括将每个不同能量扫描下各整个岩石碎片的三维像素平均并且处理各岩石碎片的平均值以提供数据对。在步骤(d)中，将体积密度RhoB和有效原子序数Zeff数据对分类并且鉴别岩簇，其中岩簇鉴别深度区间的岩石的各不同的岩相。在步骤(e)中，基于(i)各岩簇的岩石碎片数和(ii)岩石碎片的总数来确定关于岩簇的岩石碎片的出现频率分布。岩石碎片的出现频率分布与鉴别的深度区间的岩相的出现频率分布相关。
本发明进一步涉及岩石地层的深度区间的整体性质的测定方法，其包括下述步骤(a)-(g)。在步骤(a)中，获得岩石地层的深度区间的试样，其中试样包括多个岩石碎片。在步骤(b)中，使用双能量X射线CT扫描使来自深度区间的多个岩石碎片和至少三个参照物成像。在步骤(c)中，基于岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，其包括将每个不同能量扫描下各整个岩石碎片的三维像素平均并且处理各岩石碎片的平均值以提供数据对。在步骤(d)中，将体积密度RhoB和有效原子序数Zeff数据对分类并且鉴别岩簇，其中岩簇鉴别深度区间的岩石的各不同岩相。在步骤(e)中，测定各不同岩相的至少一个岩石碎片的物理或化学性质，其中对于不同岩相的至少一个岩石碎片的各岩石碎片测定的物理或化学性质相同。在步骤(f)中，基于以下计算各不同岩相的频率分布：(i)多个岩石碎片的岩石碎片的总数，和(ii)多个不同岩相中的各不同岩相的岩石碎片的总数。在步骤(g)中，基于以下测定深度区间的整体性质：(i)不同岩相的岩石碎片的测定的物理或化学性质，和(ii)各不同岩相的频率分布。
本发明进一步部分地涉及将X射线数字扫描内的岩石碎片组织并分类以选择用于进一步分析的岩石碎片的系统，其包括(a)准备站，其包括将相同钻井区间的多个岩石碎片位于铸造容器内的间隔的分开位置，其中岩石碎片嵌入硬化聚合物中以提供岩石碎片嵌入载体，(b)具有能够保持堆叠排列的一个以上的岩石碎片嵌入载体和多个参照物的实验台的多能量X射线CT扫描器，其在扫描期间任选地可由用于图像质量提高的圆筒状衰减套筒环绕，和(c)一个以上的计算机系统，其可操作以评估由扫描岩石碎片获得的数字图像中每个单个岩石碎片(每个岩石碎片的全部切片)的作为数据对的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，并且将结果输出至至少一个装置以显示、打印或储存计算的结果。套筒的材料基于体积密度和有效原子序数来选择使得x射线衰减在与岩石碎片相同的范围内。
还提供计算系统、计算机可读介质和进行该方法的程序。
应该理解的是，以上概括的描述和以下详细描述二者为示例性方案，并且仅说明性的，并且仅为了提供请求保护的本发明的进一步解释。
并入并且构成本申请一部分的附图与说明书一起示出本发明的一些实施方案，用于解释本发明的原理。图不必画出刻度。附图中的编号指各图中的要素。
附图说明
图1为描述根据本申请的实例的方法的流程图。
图2为根据本申请实例的可用于以间隔的分开位置保持钻屑的网状物的顶视图。
图3为包含根据本申请实例的钻屑嵌入载体的铸造容器的照片。
图4为根据本申请实例的钻屑嵌入载体的堆叠体的照片。
图5A为根据本发明实例的位于其中的具有钻屑嵌入载体的堆叠体和参照物的双能量(DE)CT扫描器的扫描器实验台的照片。
图5B为根据本申请实例的可以与如图5A所示的实验台一起使用的衰减套筒的照片。
图6为根据本发明实例的在由其计算密度和原子序数图的图5A参考的DE CT扫描器上扫描的钻屑的CT图像。
图7为根据本发明实例的从图6参考的钻屑嵌入载体的DE CT显微扫描的钻屑的有效原子序数(Zeff)图。
图8为根据本发明实例的从图6参考的钻屑嵌入载体的DE CT显微扫描的钻屑的密度(RhoB)图。
图9为根据本发明实例的不同钻屑嵌入载体(“岩相”)中钻屑的体积密度与有效原子序数的曲线，其用于鉴别各岩相的钻屑的亚组以用于选择进一步详细分析的钻屑。
图10为根据本发明实例的图6-9所示的试样B3的SEM 2D图像。
图11为根据本发明实例的图6-9所示的试样D2的SEM 2D图像。
图12为根据本发明实例的从对所示的选择的试样B3和D2的2D图像分析评估的孔隙率与总有机质含量(TOC)的曲线。
图13为根据本发明实例的通过FIB-SEM的图11中的正方形鉴别的分区的每个三维像素15nm下的3D FIB-SEM扫描图像。
图14为根据本发明实例的通过FIB-SEM的图11中的正方形鉴别的分区的选择的内容的每个三维像素15nm下的3D FIB-SEM扫描图像。
图15为根据本发明实例的从对图12所示的选择的钻屑的分区进行的SCAL计算的孔隙率、材料、连通孔隙率和渗透率的图表。
图16A和16B为描述根据本申请的实例的方法的流程图。
图17为根据本申请的实例的系统。
具体实施方式
本发明部分地涉及使得可以组织如从井的一个以上的区间获得的钻屑等大量岩石碎片以将钻屑更精确地分类从而辅助选择用于更详细地数字岩石分析的钻屑的方法。本发明的方法使得可以例如，从由单个井区间或多个井区间获得的大量的岩石碎片试样中筛选，来鉴别出将作为在用于获得地层或岩相的岩石性质的评估的更详细分析中使用的更好候选的各区间的一个或多个试样，由此获得岩石碎片。例如，可使用本发明的方法来选择岩石碎片，本发明的方法可更好地反映或者另外具有如SEM、FIB-SEM或高分辨率CT等更详细的成像系统中使用的更相关的特征或内容，其生成可用于计算并放大关注物的岩石性质的成像数据。由此本发明的方法可减少或避免由使用更随机地选择的用于该详细分析的岩石碎片可能引起的缺陷和不精确。
本发明的方法，例如，基于岩石碎片的多能量X射线CT扫描，基于从一个以上区间获得的岩石碎片产生的体积密度(RhoB)与有效原子序数(Zeff)数据曲线，使得可以组织大量岩石碎片。提供独特的岩石碎片试样制备技术和系统，其可使对来自相同井的分离区间的岩石碎片同时实施上述方法。从不同区间获得的岩石碎片生成的体积密度与原子序数数据曲线可作为不同岩族或亚组显示在相同的体积密度对有效原子序数曲线上以示出各体系或亚组内的数据对的分布和量。输出和显示结果的该集成方式可便于各区间中岩石碎片的选择，如例如通过SEM/FIB-SEM鉴别更好的或更期望的用于更详细分析的候选。
本发明部分地涉及用于计算机断层扫描的岩石碎片的处理方法，其中如钻屑等多个岩石碎片可位于稳定化材料的间隔位置以提供岩石碎片嵌入载体。可对包含多个岩石碎片的岩石碎片嵌入载体与至少3个参照物进行多能量X射线CT扫描。稳定化材料可以为在预扫描处理和其扫描期间在相对于彼此的固定位置保持岩石碎片的预形成的材料或原位形成的材料。稳定化材料可以为可提供稳定的整个块体(unitary mass)或其中岩石碎片可位于彼此相对的位置的结构的材料。稳定化材料可以为对于对在放置在稳定化材料中时的岩石碎片进行的多能级扫描的结果可进行数字化地区分或去除的材料。
本发明进一步部分地涉及一种方法，其使岩石碎片的多能量计算机断层(CT)扫描的输出提供有价值的信息，至少因为如从双能量CT扫描看到的，可鉴别具有类似的密度和原子序数的给定深度区间内的单个岩石碎片的岩簇(岩族)。对于从基于岩石碎片的双能量X射线CT扫描的深度区间获得的岩石碎片可生成体积密度(RhoB)与有效原子序数(Zeff)数据曲线。岩石碎片生成的体积密度与原子序数数据曲线中画出的数据可分类为不同的岩簇或岩族。此类岩簇可表示不同的岩石岩相。岩簇的岩石碎片的出现频率分布可描述给定深度区间中鉴别的岩相的出现频率分布。对全部深度区间重复该分析可提供显示沿整个井的岩相的该频率分布的钻井纪录。该钻井纪录可辅助井下地层的解释并且允许解释者将深度区间内的岩石碎片与相邻区间内的岩石碎片关联。此处涉及的“出现频率分布”还可以表征为群体(population)频率分布，并且“出现频率”还可以表征为群体频率。
本发明进一步部分地涉及通过使用深度区间的不同岩相的如钻屑等岩石碎片的测定的物理或化学性质，和深度区间的各不同岩相的频率分布测定岩石地层的深度区间的整体性质的方法。该方法可包括获得岩石地层的深度区间的试样，例如，由多个如钻屑等岩石碎片构成的试样。然后将多个岩石碎片分离为多个岩簇，并且来自试样的各岩石碎片可以分类为多个岩簇(岩族)中的一个的成员。如所指出的，所述岩簇可表示岩石的不同岩相。此处的讨论在该方面中是指岩相。多个岩石碎片可构成多个不同岩相例如，两个以上、三个以上或四个以上不同岩相。然后可测定各多个不同岩相的至少一个示例性或代表性的岩石碎片的物理或化学性质。对用于产生表示的体积密度与有效原子序数数据曲线的多个扫描的岩簇，为了该目的，可分析每个岩相的一个以上岩石碎片，并且不是每个岩簇必须需要分析其性质测定。对于岩簇的一个以上的代表性岩石碎片，可测定相同的物理或化学性质。在一些情况下，测定可包括测定各不同岩相的多个岩石碎片的物理或化学性质并将物理或化学性质的值平均以求得各不同岩相的平均性质。
可验证不期望的数据，并且如果测定的性质不符合值的期望范围，例如，如果其不符合基于相同岩石地层的较深或较浅的深度区间测定的值的范围，和/或基于相邻岩石地层相同或类似的深度区间测定的值的范围，则可消除如图上的外围数据点等异常数据。相邻，意味着例如在50码以内、100码以内、1000码以内、或半英里以内。
对于试样中的各不同岩相，基于试样中岩石碎片的总数和试样中各不同岩相的岩石碎片的总数可计算该岩相的岩石碎片的频率分布。然后基于不同岩相的岩石碎片的测定的物理或化学性质和各不同岩相的频率可测定深度区间的整体性质。
岩石地层可以为地下岩石地层，例如，可向其中钻油井或气井。在一些情况下，待测定的整体性质可以为体积密度、平均孔隙率、平均总有机质含量和/或与总有机质含量相关的平均孔隙率。在一些情况下，该方法可进一步包括获得岩石地层的不同深度区间的试样和使用相同或不同方法以测定不同深度区间的整体性质。像在从第一深度区间移去的试样的情况，对于相邻岩石地层的相同深度区间，测定的整体性质可以与之前测定的整体性质相比较，并且如果与相邻岩石地层之前测定的整体性质相同，则可验证测定的整体性质。
可使用例如，扫描电子显微镜(SEM)、聚焦离子束-SEM(FIB-SEM)、CT-扫描、数字岩石物理(DRP)技术、岩相学技术或这些的组合或者适用于单个岩石碎片的任何方法进行选自给定深度区间内关注的各岩簇的如钻屑等一个以上岩石碎片的分析。如所指出的，于是可认为从所述分析获得的数据为从其选择岩石碎片的整个岩簇的代表。例如，如果测定岩簇的选择的代表性岩石碎片具有特定的性质值，则选择的岩石碎片的特定的性质值可用作适用于在给定深度区间的平均性质值的计算时相同岩簇的全部其它岩石碎片的性质值。或者，如所指出的，可测定给定岩簇的多个(例如，2、3、4、5个以上)不同岩石碎片的性质，并且可计算其平均值并用作整个岩簇的代表。将岩簇中由各岩石碎片的分析得到的数据值与岩石碎片频率分布相结合可提供给定深度区间内的性质值的频率分布(直方图)。从该分布，可计算各种统计测量，其可提供岩石性质的统计放大(statistical upscaling)。例如，如果基于所述分析的岩簇可分类为“含矿的”或“非含矿的”，则含矿的岩簇的频率的总和变为净毛比的测量。
一个实例可以为获得单个岩石碎片的孔隙率(例如，平均孔隙率)、总有机质含量(TOC)、密度和/或与TOC值相关的孔隙率。对选自给定深度区间鉴别的各岩簇的代表性岩石碎片进行该分析，并且将值与岩石碎片频率分布相结合后，可获得深度区间或范围内的这些值的频率分布(直方图)。可计算深度范围的平均孔隙率及其平均TOC等。可根据一个以上选择的标准值将如具有高孔隙率和/或高TOC的那些岩簇分类为“含矿的”，并且可将不满足选择的标准值的其它岩簇分类为“非含矿的”，并且可计算深度区间的净毛比作为含矿的岩簇的频率的总和。
为了本发明的目的，“岩石碎片”可以为如井场内或井场附近或潜在的井场或者其它位置在钻井或其它开采活动期间获得的岩石试样。为了本发明的目的，“钻屑”可以指井筒通过地下地层的钻井期间获得的钻屑。一般已知如何可从井中获得或回收数字岩石物理中使用的钻屑的信息。例如，受让人的美国专利号8,081,796和8,155,377，和作为美国专利申请公开号2013/0073207A1公开的受让人的美国临时专利申请61/535,601(Ganz)，提供这方面的信息，其中该专利和专利申请通过参考整体并入于此。例如，可通过振动网状物或类似的装置从钻井液中提取钻屑。钻屑可基于其到达表面的时间来分类并分组。可将钻屑分组以评估产生钻屑的井下坐标。分组的钻屑可贮存在包、罐或用于进一步加工的类似装置内。任选地，然后可进一步将钻屑以尺寸来分类。从其收集钻屑并贮存在袋中或其它容器内用于进一步加工的深度区间或钻井区间可以为，例如，约10英尺，约10英尺至约50英尺，或约20英尺至约30英尺，或者其它距离或距离的范围。
应当理解的是，钻屑仅为可用于本发明的岩石地层的一个实例。岩石地层试样的任何其它来源，例如，微岩心，压碎或破坏的岩心片，井壁芯和露头开采等可使用根据本发明的方法提供用于分析的合适的岩石碎片试样。因此，本发明不限于钻屑分析的范围。使用钻屑以阐述此处提供的实例。如所指出的，微岩心可用作岩石碎片试样。在用工业上可使用的钻头钻井期间可连续生成微岩心，其中通过钻头破坏的微岩心可与钻屑一起输送至环形向上的表面。微岩心尺寸可具有具有可通过钻头部分地确定，并且可以为约5mm至约25mm直径且约6mm至约50mm长度或其它尺寸的尺寸的形状。然而，将理解由于本文所述的原因，使得将本发明的方法和系统施用于钻屑的能力可以特别地有利。例如，可从得不到井心或容易地得到井心的很多井获得钻屑。此外，当从用于本发明方法中的处理的相同钻井区间获得多个岩石碎片时，岩石碎片可以为相同类型，如全部为钻屑，或全部为微岩心等，或者可使用从相同钻井区间获得的不同类型的岩石碎片的组合。
参考图1，示出工艺流程，其包括来自钻井区间的钻屑试样的初始选择(101)，钻屑制备的相关步骤或多能量X射线CT扫描步骤(102A(或102B)、103和104；或120)，涉及CT扫描器实验台中钻屑嵌入载体的放置或所述载体的堆叠的步骤(105)，多能量X射线CT扫描相关步骤(106-107)，基于其扫描图像的钻屑评估的体积密度(RhoB)和有效原子序数(Zeff)的钻屑分类和选择步骤(108-110)，从其聚合物载体选择的钻屑提取(分离)(111)，以及对提取的钻屑进一步详细的分析和岩石性质计算和放大(112-117)。本发明的方法可基于不需要全部这些步骤的这些步骤亚组。例如，进行达到体积密度与有效原子序数数据对的分类和为了更详细的分析进行基于其的提高的钻屑选择的能力的步骤(109-110)对于本发明的特征是有利的并且是有用的。
关于图1中的步骤101，可目视选择尺寸等大并且看起来相对丰富地准确地描述区间内全部钻屑的整个试样的钻屑。为了本文的目的，“等大”指例如非片状或刨花形状等最大尺寸不显著大于形状的最小尺寸的三维形状。例如，钻屑可具有1至约5或不涉及片状或刨花形状的其它值的最大形状尺寸/最小形状尺寸比。与非等大形状的试样相比，等大试样在CT扫描器内可提供更好的成像。此外，用于本发明的方法的钻屑可以为从井获得的原始钻屑或从原始钻屑获得的次级样品。钻屑可具有，例如，约0.5mm至约5mm，或约0.7mm至约4mm，或约0.8mm至约3mm，或约1mm至约2mm或者其它尺寸的最大直径。如本文更详细的讨论，钻屑的尺寸可以与可用于本发明的方法中的钻屑的任选的网状物式支架的1网状物开孔尺寸相协调。
在步骤102A中，如本文所述，将钻屑放置在容器的内底上相对于彼此间隔的分开位置的铸造容器内，如用于CT扫描的它们的准备的部分等。可分别进行钻屑在间隔的分开位置的容器内的该放置。钻屑在容器内的放置可以钻屑以间隔的方式进行放置，或者可通过将钻屑沉积在容器的底部可彼此接触，然后将它们移动至间隔的分开位置来进行。如通过使用如可硬化聚合物材料等可硬化材料作为封装材料可在容器内沉积钻屑后原位形成用于钻屑的稳定化材料。在其它步骤102B-步骤101A中，如本文所述，可使用聚合物网状物或网状物状材料以辅助容器内的钻屑的试样保持、分类和间隔，作为它们的用于CT扫描的准备的部分。网状物的实例显示在图2中。网状物200为具有限定具有基本上均匀的间隙尺寸的孔203的规则图案交叉设置的聚合物纤维、股线，或者其它小直径延长的构件201和202的聚合物材料。可商购获得，例如，可以解卷以提供基本上平面的长度或可将网状物片切割或穿孔的材料的带的卷形物210的聚合物网状物。网状物可切割成具有例如，圆形状但不限于该形状的散片。圆可具有，例如，约5mm至约50mm，或约10mm至约45mm，或约15mm至约35mm，或约20mm至约30mm，或约25mm的尺寸，或其它尺寸。作为的实际问题，该尺寸可仅由使用的扫描器的限度限定。如果物镜允许扫描较大的视场(FOV)，可使用具有较大直径网状物状插入物的较大直径杯。网状物状聚合物可以为，例如，热固性或热塑性材料。网状物状聚合物可以为，例如，环氧树脂、聚丙烯、聚乙烯或其它聚合物材料。如将更详细讨论的，使用在该方法随后的步骤中与用于嵌入和封装钻屑的树脂相同或类似的网状物状聚合物可以是有利的，因为类似的聚合物材料可以以类似的速度使x射线衰减。此外，来自钻屑和网状物的多能量X射线CT扫描的图像可具有以使计算前环氧树脂与网状物二者从图像中数字化去除仅留下钻屑的方式设定的它们的动态范围(例如，这可能是由于网状物与来自其中封装的试样的环氧(类似物)二者的密度与原子序数的大的差)。这可导致钻屑更好的成像，因为聚合物网状物和封装树脂将不会干扰钻屑的CT值。来自试样区间的单个钻屑可单独地放置在塑料网状物内的单个分离的框架中。如所指出的，钻屑的尺寸可与用于保持它们的网状物的网状物孔尺寸协调。例如，已知待分析的钻屑的尺寸，可选择限定具有使钻屑在通过限定网状物孔的周围网状物格夹持的同时手动楔入单个网状物孔的尺寸的网状物孔的网状物。网状物孔可具有比楔入其中并且夹持的钻屑的尺寸更小的尺寸。如可在图2中看出，网状物可限定孔的规则组织的网状物格并且这些网状物格孔可具有分配给它们的x-y坐标，其可用于在钻屑保持在网状物中的同时通过该方法跟踪特定钻屑的各位置。如果使用，则可放置在网状物中的钻屑数除了网状物孔数或由使用的网状物提供的框架以外，没有特别地限定。例如，具有约1mm至约2mm的尺寸的约1个至约50个钻屑、或约5个至约40个钻屑、或约10个至约30个钻屑、或其它数的钻屑，可装配在25mm(1英寸)圆形网状物片的孔中。可使用网状物中其它数的钻屑。用于定向的已知材料的添加可帮助改进多能量CT扫描处理后的试样选择。
如图1的步骤103所示，以间隔分开排列放置在没有网状物或具有将钻屑用于放置其中的网状物的铸造容器中的钻屑，可进一步稳定化并且以间隔分开排列如放置在没有网状物的罐中或如果使用放置在网状物中的同时形成为在通过将钻屑封装并将钻屑嵌入聚合物中的本发明的方法中方便处理和分析的等大形状。如所指出的，在导入封装材料之前，钻屑可以单独地以间隔的分开位置放置在铸造容器的底部，或具有保持在其中的位置中的钻屑的网状物可放置在铸造容器内部。铸造容器可以为圆筒状杯或其它孔容器。例如，如果使用，网状物和钻屑可放置在罐的内底。为了装配在圆筒状铸造容器内，网状物可以切成相对于由铸造容器限定的孔等于或更小直径的圆形以装配在试样杯内。如果使用，将钻屑放入网状物中前或后，可切割网状物，只要裁剪的片包括待分析的钻屑即可。可硬化聚合物可以以充分包围并嵌入钻屑的量倒入铸筒内，并且使用任意的网状物。可控制封装聚合物的流动以降低或避免当通过聚合物接触时移动周围的钻屑使得通过聚合物覆盖后钻屑仍保持间隔分开。可硬化聚合物可以为可固化的热固性树脂或热塑性树脂。可固化环氧树脂可用作可硬化聚合物，或其它可硬化树脂。例如，可使用可流动的环氧树脂，并且当需要使其固化时，在环氧树脂内添加并混合使得化学反应开始的催化剂，使其经过对于给定环氧指定时间而固化。可使用UV-可固化树脂。可使用异氰酸酯树脂。如果使用热塑性树脂，则可用加热使材料软化使得其充分可倒出且可流动，并且将其冷却时可原地硬化。一旦浇铸的树脂硬化，形成可从铸筒移去并且用于根据本发明的方法的进一步处理的钻屑嵌入载体。
如图3所示，例如，示出包含具有多个嵌入环氧树脂302中的钻屑301的钻屑嵌入载体300的圆筒状杯303。如果存在，网状物在此图中不可见。环氧/树脂已倒入圆筒状杯中遍及钻屑和任意网状物上并且安装钻屑。钻屑的安装可以在真空下或者不在真空下进行。该选择可以根据使用的环氧/树脂的类型和试样岩性。例如，在期望使用也渗透入钻屑的孔中的树脂的情况下，可使用真空。如果不期望或不需要孔渗透，则可使用更多的粘性树脂，只要其可流动足以完全包围钻屑和任意网状物，并且置换全部或基本上全部空气即可。然后环氧/树脂固化或使其固化。固化时间可根据使用的环氧的类型、温度、UV光曝光和催化剂负载等。一旦固化，从试样杯中移去钻屑嵌入载体。浇铸杯材料没有限定，只要其可使钻屑嵌入载体脱模以移去即可，例如，环氧杯或将使环氧封装的钻屑和任意网状物脱模的其它材料。还可使用脱模剂，其可在将钻屑和任意网状物放置在杯内前和倒入环氧树脂前擦拭杯的内部。可以以该所示的方式从圆筒状浇铸杯移去的钻屑嵌入载体可具有圆盘形状或圆筒状岩心片形状。圆筒形状物可提供更好的CT扫描结果，所以该形状可以为钻屑嵌入载体期望的，但不限于此。钻屑嵌入载体，如圆盘形状的载体可具有，例如，约2mm至约5mm，或约2mm至约4mm，或约2mm至约3mm的厚度或其它厚度。嵌入的树脂或塑料提供将一个钻屑嵌入载体的钻屑与其它钻屑分离的均匀的物理厚度，所述钻屑如本文所述，在本发明的方法中可同时堆叠在一起用于扫描和其结果的一体化分析。
钻屑的另一制备(例如，预扫描)方法可包括，例如，在更难以将封装树脂倒入钻屑中并且将它们保持在固放置置的鉴别的情况下，排除网状物的使用。可使用具有环氧或例如可改进x射线CT的其它聚合封装材料的X射线可吸收的填料。作为另一制备方法，预形成的稳定化材料可用于将多个钻屑或其它岩石碎片保持在相对于彼此间隔的分开位置。如图1(和图16A)所示，作为另一选择，步骤101(或分别步骤601)中钻井区间的选择的钻屑或其它岩石碎片可在步骤120(或步骤625，分别地)中一起放置于预形成的稳定化材料中，而不是经由所示步骤102A或102B，103和104(或分别经由步骤602A或602B，603和604)围绕岩石碎片原位形成稳定化材料。所得钻屑嵌入载体，如经由步骤120(或步骤625)形成的圆盘形状的载体或其它形状的载体可用于步骤105(或步骤605)。钻屑的间隔的分开位置在稳定化材料中可以为二维或三维。以该方式使用的预形成的稳定化材料可以为油灰、骨状物、泡沫体或其它稳定化材料。用于保持岩石碎片的预形成的稳定化材料的使用可以消除使用本文的实例中所示的铸造容器的需要。
如图1的步骤105所示，井的相同或不同区间获得的不同的多个钻屑可以以类似的方式形成多个钻屑嵌入载体。然后，具有类似几何形状但不同组的钻屑的这些不同载体可以堆叠以放置在CT扫描器的扫描实验台上。例如，图4a示出四个不同钻屑嵌入载体400A、400B、400C和400D的堆叠体400。载体的其它成员，例如，约2个至约25个，或约5个至约20个，或约10个至约15个，或其它成员可堆叠在一起。虽然当将堆叠在一起的多个钻屑嵌入载体同时应用于CT扫描和后CT扫描分析时本发明的方法可以提供额外的优势，但如果期望，该方法也可以应用于单个钻屑嵌入载体。该方法使每个多能量X射线CT扫描的试样尺寸(钻屑的总数)增加。这可给予挠性以既扫描单个扫描中多个区间的钻屑，也扫描每个多能量X射线CT扫描的单个区间的钻屑的较大分布。可将本发明的独一无二的钻屑试样制备技术和系统用于，例如，将从相同区间获得的钻屑以在如多能量X射线扫描等CT扫描的圆筒状载体中相对于彼此横向(例如，x-y)等距位置放置。当单独的载体堆叠成放置在如多能量X射线扫描器等CT扫描器的实验台的总的圆筒形状时，制备方法进一步使从相同井的不同区间获得的钻屑放置于相对于彼此等距地垂直(例如，z方向)的位置。圆筒形状可降低噪音，这可提供更好的图像和更少的人工制品。除了网状物以外的多个载体增加尺寸以将钻屑分类。
钻屑嵌入载体或载体的堆叠体可放置在CT扫描器的实验台中(105)。参照物可包括于具有载体的实验台内(106)。图5A，例如，示出具有钻屑嵌入载体501的堆叠体和至少三个参照物505A、505B和505C的双能量(DE)CT扫描器的扫描器实验台500。关于三个以上的参照物，这些参照物可以为液体或固体材料如聚合物、金属、矿物质或化学化合物。各参照物可具有不同于各其它参照物的有效原子序数和/或体积密度。参照物一般为均匀的并且由具有已知且不同的密度和有效原子序数的材料制成。参照物的密度和原子序数值应该覆盖所研究的目标物的密度和原子序数的期望范围。例如，在作为美国专利申请公开号2013/0028371A1公开的受让人的美国临时专利申请61/511,600(Derzhi等人)(将其通过参考整体并入本文中)中进一步描述材料的类型、使用和校准材料的排列。组件503A和503B，如玻璃圆筒(或用于试样浸渍的相同环氧的环氧圆筒)，可用于将载体501的堆叠体夹在实验台之间。另外，整个实验台可具有位于试样周围的衰减套筒、刻度杆和夹子(上部和底部圆筒)。在该方面的衰减套筒510显示在图5B中。该套筒可提供可改进多能量X射线CT扫描本身内的图像质量的试样内的加入衰减。图5A中所示的其它组件涉及对于本发明方法的讨论和系统不重要的实验台的结构组件。
然后位于扫描器的实验台中的钻屑嵌入载体的堆叠体或单个载体可使用多能量X射线CT扫描器扫描(107)。可以在，例如，约10μm至约50μm，或约10μm至约45μm，或约10μm至约25μm，或约10μm至约15μm，或其它值的标称分辨率下使用CT扫描器。对于分辨率的下限尺寸没有具体的理论限定。钻屑嵌入载体用使用双能量或大于双能量的X射线来扫描。
对于各能量扫描重建通过扫描器生成的CT值。钻屑的CT值使用阈值和其它分解技术彼此分离并体现载体。对于各能量扫描下的各钻屑可将CT值平均。对于各钻屑嵌入载体(108)的各钻屑，处理各能量扫描的平均CT值以评估体积密度RhoB和有效原子序数Zeff。例如，通过采用如作为美国专利申请公开号2013/0028371A1公开的受让人的美国临时专利申请61/511,600(Derzhi等人)(其通过参考整体并入本文)所述的方法，对于钻屑，重建数据组并评估体积密度RhoB与有效原子序数Zeff的方法，描述了本文可使用以由例如，高和低能量等多能量CT值计算RhoB和Zeff的方法。例如，类似于并入本文的申请中所述的方法，可运行试样的扫描，获得具有各三维像素的CT值的3D图像，然后可移去与各钻屑相关的全部三维像素并且对其计算平均值。因此，各钻屑可具有平均值。对各不同能量扫描(例如，高和低能量扫描)进行此操作。因此如果进行双能量扫描，各钻屑具有平均的高和低CT值。各钻屑和各参照物的这些两个值可用于处理并计算体积密度和有效原子序数。
图6示出从其计算体积密度和原子序数图的钻屑的CT图像，所述CT图像基于如本文所述从四个井区间获得的并且同时制备成用于扫描的载体的堆叠体的钻屑的DE CT显微扫描。图7示出从钻屑嵌入载体的DE CT显微扫描的钻屑的有效原子序数(Zeff)图。图8示出从钻屑嵌入载体的DE CT显微扫描的钻屑的密度(RhoB)图。使用从DE显微扫描获得的结果，可产生基于全部钻屑的矿物成分和密度二者的岩相列表。
例如，图9为不同钻屑嵌入载体(“岩族”)中的钻屑的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff的图。在图9中，体积密度RhoB的值沿y轴从上至下增大。该图使得在扫描内将全部钻屑分类。该图可使得如使用SEM、FIB-SEM或二者(例如，图1的步骤112-117)选择用于进一步分析(例如，图1的步骤110)的代表性或示例性的适当钻屑。不同的岩簇在该说明中具有编号1、2、3和4的相应的数据点(数据对)。这些不同的岩簇表示该说明中的各“岩相”，如图中所示。在图9中，不同岩簇的数据点已用与它们邻接的鉴别数字标注使得可理解相应岩相1、2、3或4。该体积密度RhoB和有效原子序数Zeff数据对分类为岩簇可基于类似的密度和有效原子序数值进行。对于可指定的岩相数没有理论限定，只要其不超过钻屑的总数并且可区别于图9中的图即可。例如，岩相1亚组倾向于显示较高的密度和较低的Zeff，岩相2亚组(其包括钻屑B3)倾向于显示较高的密度和较高的Zeff，岩相3亚组(其包括钻屑D2)倾向于显示较低的密度和较低的Zeff，并且岩相4亚组倾向于显示相对于至少岩相3较高的密度和较高的Zeff。
此外，虽然图1的步骤108-109(和图6A的步骤608-609)示出使用原子序数(Zeff值)的方法，但原子序数可转换为光电吸收截面(Pe)，并且Pe可用于本申请的方法中。光电吸收可选地可称为光电效应指数(“PEF”)。Pe(或PEF)可通过等式：Pe＝(ZEff/10)3.6由原子序数(Zeff)来计算。笛卡尔坐标上的RhoB与Pe(或PEF)的交会图，例如，可以如以与RhoB与Zeff的交会图在本文中所示的类似方式生成并用于本申请的方法。
微X射线CT分析后，可对选择的试样(例如，本文中提供的上述实例中的钻屑B3和D2)(112)开始2D SEM分析。可进行SEM扫描前，从载体中移出选择的钻屑。例如，选择的钻屑可通过激光钻屑暴露并拉出。在这些步骤中扫描分离的钻屑。基于SEM分析的图10和11中所示的2D图像，和图12中所示的孔隙率对总有机质含量图，提供如图9所示的验证基于体积密度对有效原子序数的图使用的选择方法的信息，返回关于从井中拉出的钻屑的有用的数据。例如，可清楚地看出，钻屑D2是比钻屑(B3)更好的用于详细分析的候选。钻屑B3显示诱导断裂(图10)，如人制/钻制的断裂，并且将不会推荐用于岩石性质的计算。钻屑D2不显示诱导断裂，并且将推荐用于计算。图12示出在钻屑B3和D2的相同深度处取得的约20个SEM图像的数据点。图13和14示出对于通过图11的正方形鉴别的分区使用FIB-SEM获得的3D三维像素图像。图15提供由钻屑D2的所示分区的分析计算的岩石性质图表。用于3D扫描的设备可以为，例如，聚焦离子束-扫描电子显微镜(FIB-SEM)。如通过参考整体并入本文的作为美国专利申请公开号2013/0094716A1公开的美国临时专利申请号61/547,090中Carpio等人所述的方法和系统，或者类似的方法和系统可用于分解3D图像。至少可部分使用分解以鉴别图像中的孔、颗粒、有机质含量和与有机质含量相关的孔隙率。一旦产生分解图像，可计算岩石性质。
在本发明的方法中，钻屑或其它多孔介质的评估的性质可任选地放大以进一步评估如岩石岩相或地下储层等更大体积的多孔介质的性质。专项岩心分析(SCAL)计算，例如，可对选择的钻屑进行以产生如渗透率、相对渗透率和毛细管压力等岩石性质。也可进行RCAL(常规岩心分析)计算。从储层质量的角度，这些类型的值对于理解完成井的最好方式是非常重要的。例如，钻屑的SEM/FIBSEM性质可以放大至钻屑所来自的测量的选择的深度区间内的岩相。
可施用于本发明的方法的岩石的类型没有必须的限定。岩石试样可以为例如，有机泥岩、页岩、碳酸盐、砂岩、石灰石、白云岩或其它多孔岩石或其任意组合。
如所指出的，作为美国专利申请公开号2013/0028371A1公开的、通过参考整体并入本文的美国专利申请号61/511,600，描述了可用于本文中由例如，高和低能量等多能量CT值计算RhoB和Zeff的方法。目标物的体积密度和/或有效原子序数的评估方法可包括，例如，可进行一次或多次的以下步骤的一个以上：
i.进行两个以上的参照物和三个以上的校准物的扫描，
ii.使用来自参照物和校准物的扫描值获得体积密度误差与有效原子序数之间的函数关系，
iii.进行目标物和三个以上的校准物的扫描，
iv.获得目标物的未校正的密度和有效原子序数，
v.使用来自参照物的体积密度误差与有效原子序数之间的函数关系，和目标物的有效原子序数获得体积密度校正，和
vi.使用体积密度校正获得校正的体积密度。该方法另外的细节包含于所示的本文导入的专利申请公开中。
参考图16A-16B，在根据本申请的另一方法中，示出包括步骤601-623和625的工艺流程。作为这些图中所示的工艺流程包括来自深度(钻井)区间的钻屑试样的初始选择(步骤601)，多能量X射线CT扫描的钻屑制备相关的步骤(步骤602A(或602B)、603、604和605；或步骤625和605)，多能量X射线CT扫描相关的步骤(步骤606-607)，RhoB与Zeff数据对的分类和岩簇或岩族的鉴别(步骤609)，岩簇和岩相中的钻屑的出现频率分布的测定(步骤610)，基于从扫描图像对钻屑评估的体积密度(RhoB)与有效原子序数(Zeff)从各岩簇中选择代表性钻屑的步骤(步骤611)，从其聚合物载体选择的钻屑提取(分离)(步骤612)，对提取的钻屑进一步详细分析和岩石性质计算(步骤613-617)，如深度区间内的加权平均性质值的计算等岩石性质的统计放大(步骤618)，含矿的岩簇的鉴别和深度区间的净毛比的计算(619)，对于沿井的不同深度区间，如遍及其全部深度区间，在步骤610后重复步骤601-610的分析(步骤620)，和提供显示沿井如整个井的岩相的频率分布的日志(步骤621)，对沿井如通过其全部深度区间的不同深度区间重复步骤601-618(步骤618后)或步骤601-619(步骤619后)的分析(步骤622)，和提供显示沿井如整个井的岩相的频率分布的日志(步骤623)。本发明的方法可基于这些步骤的亚组，并且不需要所示步骤的全部。
关于图16A中的步骤601，可目视选择尺寸等距并且看起来精确描述区间全部钻屑的整个试样的丰度的钻屑。钻屑可具有约0.2-1，或不涉及片状或刨花形状的其它值的长宽比。钻屑可具有所示的最大直径。在图16B的步骤602A中，如本文所述，将钻屑放置在容器的内底上相对于彼此间隔的分开位置的铸造容器内，如用于CT扫描的它们的制备的部分。在步骤602B中，作为选择，如本文所述，所示的聚合物网状物或网状物状材料可用于辅助试样保持、分类，和作为用于CT扫描的制备的部分的钻屑的间隔。如图16A的步骤603-604中所示，可以使放置在铸造容器内的钻屑稳定化并且形成在通过将钻屑封装并嵌入聚合物中，然后使聚合物固化，而没有网状物或同时保留在网状物中的本发明的方法中容易处理和分析的等大形状。圆筒状杯303，如图3所示，可用于形成具有嵌入树脂302内的多个钻屑301的钻屑嵌入载体300。用于该实施方案的树脂封装和固化步骤可以与图1所示的方法的步骤103和104所述的相似。如图16A的步骤605所示，并且类似于图1所示的方法的步骤105，对于井的相同区间，或不同区间，或二者获得的不同的多个钻屑可以该类似的方式形成多个钻屑嵌入载体。然后，具有类似几何形状但不同组的钻屑的这些不同载体可以堆叠以放置在CT扫描器的扫描实验台中。钻屑嵌入载体或载体的堆叠体可以放置在CT扫描器的实验台(步骤605)中。所示的参照物可以包括于具有载体的实验台内(步骤606)。所示的图5A示出具有钻屑嵌入载体501的堆叠体和至少三个参照物505A、505B和505C的双能量(DE)CT扫描器的扫描器实验台500，其可用于根据本申请的方法的该实例。如位于扫描器的实验台中的钻屑嵌入载体的堆叠体或单个载体，然后可使用多能量X射线CT扫描器扫描(步骤607)。可以在与图1的步骤107所述类似的分辨率下使用CT扫描器。如图1的步骤107所示，可使用双能量或大于双能量的X射线扫描钻屑嵌入载体。可处理各能量扫描生成的平均CT值以评估各钻屑嵌入载体中的各钻屑的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff(步骤608)，其可与图1所示的方法的步骤108所示类似。
图6-9可具有与如图1所示的方法所示的本申请的方法的该实例类似的关联。此外，分类为岩相1-4的岩簇可用于鉴别获得钻屑的深度区间的不同的各岩石的岩相。可测定岩簇和所示出的岩相的钻屑的出现频率分布(步骤610)。例如，通过基于多种岩簇的各岩簇的钻屑的频率和钻屑的总数来确定关于岩簇的钻屑的出现频率分布，可以说钻屑的出现频率分布与深度区间中所示岩相的出现频率分布相关。如所指出的，对于沿井的不同深度区间，如遍及其全部深度区间或不同区间范围，可重复步骤601-610的分析(步骤620)。可提供显示沿井如整个井或井的区间的其它范围的岩相的频率分布的日志(步骤621)。
如所示的，岩簇的鉴别后可计算深度区间的各不同岩簇或岩相的至少一个示例性或代表性钻屑的物理或化学性质。微X射线CT分析后，例如，为该目的，对岩簇的选择的钻屑可开始2D SEM分析。至少一个代表性钻屑可选自用于与性质计算相关的分析的各岩簇(步骤611)。在一些情况下，还可以选择岩簇的多个或全部钻屑作为给定岩簇的代表性钻屑。如果选择来自岩簇的多个钻屑，则性质测定可包括将对相同岩簇的各选择的钻屑测定的物理或化学性质的值平均以求得岩簇的平均性质值。
例如，关于用于性质评估的钻屑选择和进一步分析，本文鉴别并使用上述实例中两个不同岩簇的钻屑，特别是，岩相2的钻屑B3和岩相3的钻屑D2以说明。其它岩簇的其它选择的钻屑可以与如对于钻屑B3和D2本文中所述岩相类似地处理。在可进行SEM扫描前，从载体中移出选择的钻屑(步骤612)。例如，选择的钻屑可通过激光钻屑曝光并拉出。分离的选择的钻屑可通过SEM扫描以生成选择的钻屑的2D SEM图像(步骤613)。所示的说明性钻屑B3和D2生成的2D SEM图像分别显示在图10和11中。图12示出在说明性钻屑B3和D2的相同深度处取得的约20个SEM图像的数据点。图13和14示出对于通过图11中的正方形鉴别的分区使用FIB-SEM获得的3D三维像素图像(步骤614-615)。图15提供由钻屑D2的所示分区的分析计算的岩石性质的图表。可以与对于钻屑D2本文所示的类似地处理其它岩簇的其它选择的钻屑以测定其岩石性质。用于3D扫描的装置可以为，例如，聚焦离子束-扫描电子显微镜(FIB-SEM)。所示的方法和系统，或类似的方法和系统，可用于使3D图像分解。可至少部分地使用分解以鉴别图像中的孔、颗粒、有机质含量和与有机质含量相关的孔隙率(步骤616)。例如，一旦生成分解图像，则可计算各选择的钻屑的岩石性质(步骤617)。如所指出的，钻屑的岩石性质的测定可包括可包括例如，SEM扫描、FIB-SEM扫描、数字图像处理和操纵的多个不同类型的步骤，和计算(例如，计算和评估等)。
可认为计算的岩石性质和各岩簇的选择的钻屑的性质为相同岩簇或岩相的其它钻屑的代表。使用岩簇的出现频率分布，可进行岩石性质的统计放大(步骤618)，例如，深度区间的加权平均性质值可使用以下等式来计算：
( Σ i = 1 n F i P i ) / m
其中i为岩簇个数，n为岩簇的总数，F为岩簇i内的钻屑的个数，P为岩簇的代表性钻屑的性质值，和m为全部岩簇的钻屑的总数。
对于深度区间的平均性质值计算的假设实例
参照图9中的岩相1、2、3和4示出的数据对，如下提供用于计算从其获得钻屑的深度区间的平均孔隙率(mean porosity)(例如，平均孔隙率(averageorosity))的该等式的应用的非限制性假设实例。
岩相1:3个钻屑＝F1
岩相2:6个钻屑＝F2
岩相3:11个钻屑＝F3
岩相4:2个钻屑＝F4
研究每个岩相(岩簇)的一个选择的钻屑的相同选择的性质，如该说明中的孔隙率：
岩相1选择的钻屑孔隙率:＝2％＝0.02＝P1
岩相2选择的钻屑孔隙率:＝1％＝0.01＝P2
岩相1选择的钻屑孔隙率:＝7％＝0.07＝P3
岩相1选择的钻屑孔隙率:＝3％＝0.03＝P4
用于计算深度区间的平均孔隙率的上述等式的使用提供以下比率：
平均孔隙率＝(F1P1+F2P2+F3P3+F4P4)/(钻屑的总数)
平均孔隙率＝[(3×0.02)+(6×0.01)+(11×0.07)+(2×0.03)]/22
平均孔隙率＝(0.06+0.06+0.77+0.06)/22＝0.95/22＝0.04318(或4.318％)。
如所示的，使用所示的等式计算深度区间的平均孔隙率为4.318％。类似的计算方案可应用于评估深度区间的其它平均性质，如总有机质含量和密度等。
还可利用岩石性质的统计放大的其它方法。从深度区间内的性质值的所示的测定的频率分布，可计算各种统计测量。例如，如果基于此分析的岩簇可分类为“含矿的”或“非含矿的”，则含矿的岩簇的频率的总和变为净毛比的测量。如上所述，在单个钻屑中，其它实例可获得孔隙率(例如，平均孔隙率)、总有机质含量(TOC)、密度和/或与TOC值相关的孔隙率。对选自在给定深度区间中鉴别的各岩簇的代表性钻屑进行该分析，并且将值与钻屑频率分布结合后，在深度范围或区间内可获得这些值的频率分布(直方图)。可计算深度范围的平均孔隙率和其平均TOC等。与TOC相关的孔隙率可以为从其获得钻屑的岩石的壮年的指标，并且可用作地层或岩相评价标准。如具有高孔隙率和/或高TOC的岩簇，根据一个以上选择的标准值可分类为“含矿的”，并且不满足标准值的其它岩簇可分类为“非含矿的”，并且深度区间的净毛比可以计算为含矿的岩簇的频率的总和(步骤619)。如所示的，等沿井的不同深度区间，如通过其全部深度区间或不同区间的范围，可重复步骤601-618或601-619的分析(步骤622)。可提供显示如整个井或井的区间的其它范围等沿井的岩相的频率分布的日志(步骤623)。
本发明进一步包括实施一种以上如上所述的方法的系统。如图17所示，例如，系统1000可包括用于制备本文所述的钻屑嵌入载体的钻屑试样制备站1001。通过多能量CT扫描器1002生成载体或堆叠的载体中嵌入的钻屑的三维(3D)图像。扫描器1002的3D图像输出1003可输送至具有用于进行所述3D图像分析以将钻屑组织为基于体积密度与有效原子序数的数据对的类别的程序指令的计算机1004并且使用产生各图像输出1007和1008的SEM 1005和FIB-SEM 1006选择用于进一步详细分析的一个或多个钻屑，所述图像输出在计算机1004或其它计算机中分析以进行所示数据和模拟分析，从而生成可发送至一个以上的装置1009，如显示器、打印机、数据存储介质或这些的任意组合的试样模型输出/结果。
系统进一步可包括一个以上的用于处理图像和计算岩石性质的计算机系统。例如，系统可包括一个以上的可包括软件以捕获图像、处理图像、分解图像、评估岩石性质及其任意组合的计算机系统。图像处理可，例如，用适用于本申请的数据可视化和分析软件来进行。数据可视化和分析软件可用于处理图像，从而进行计算以裁剪图像矩阵。裁剪矩阵后，可分解图像。数据可视化和分析软件使用各种图像处理技术，包括(a)噪音降低；(b)基于在原始图像中遇到的灰度级的3D表面梯度鉴别颗粒的边界；和(c)基于该图像增强和聚焦锐化而阈值化。还可使用其它分解技术，如通过参考整体并入本文的美国专利6,516,080(Nur)和美国专利申请公开号2009/0288880(Wojcik等人)的实例中所述的那些。还可使用以上导入的作为美国专利申请公开号2013/0094716A1公开的美国临时申请61/547,090(Carpio等人)中所述的分解方法。
本发明的系统可位于相对于获得试样的位置的非现场或现场并使用。如果非现场使用，则可将试样输送至位于系统的位置。如果现场使用，则系统任选地可用于如拖车、货车、电动客车或类似装置等移动封闭物；从而其可输送至井场并分析现场运行。
应该理解的是，本文所述的方法可以以硬件、软件、固件、专用处理器或其任意组合的各种形式实施。例如，X射线多能量扫描器的3D图像输出和SEM和/或FIB-SEM的2D图像输出可输送至具有用于进行本文所述的可应用的3D或2D图像分析以生成可发送至如显示装置、打印机、数据存储介质或这些的任意组合等一个以上的装置的输出/结果的程序指令的各计算机。用于3D图像分析和计算的计算机程序作为程序产品可储存于适于运行程序的与至少一个处理器(例如，CPU)相关的至少一个计算机可使用的存储介质(例如，硬盘、快闪存储器装置、光盘、磁带/磁盘或其它介质)上，或可储存于可访问计算机处理器的外部计算机可用的存储介质上。计算机可包括可作为单独个人计算机或作为计算机的网状物络实施的一个以上的系统计算机。然而，本领域技术人员理解本文所述的各种技术的实施可在各种计算机系统配置中实践，所述计算机系统配置包括超文本传输协议(HTTP)服务器、手持装置、多处理器系统、微处理器系或可编程消费电子产品、网状物络PC、小型计算机和主计算机等。包括扫描器、计算机和输出显示和/或外部数据存储的系统的单元可经由任意的硬连线、射频通信、电信、因特网状物连接或其它通信方式而彼此连接用于通信(例如，数据传送等)。
本发明还以任意顺序和/或以任意组合包括以下方面/实施方案/特征：
1.本发明涉及用于计算机断层扫描的岩石碎片的处理方法，其包括将多个岩石碎片以间隔位置放置在稳定化材料中以提供岩石碎片嵌入载体，并且进行包含多个岩石碎片的岩石碎片嵌入载体与至少3个参照物的多能量X射线CT扫描。
2.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，稳定化材料为可硬化聚合物、骨状物、油灰或泡沫体。
3.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，岩石碎片为钻屑、微岩心、压碎或破坏的岩心片、井壁岩心或露头石矿。
4.本发明还涉及用于计算机断层扫描的岩石碎片的制备方法，其包括以下步骤：
(a)将以间隔位置保持的多个岩石碎片放置在铸造容器内，
(b)将可流动的聚合物导入铸造容器中以封装岩石碎片，
(c)使聚合物硬化以形成岩石碎片嵌入载体，和
(d)从铸造容器中移去岩石碎片嵌入载体。
5.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，步骤(a)的放置进一步包括将岩石碎片保持性地装配在网状物中，和步骤(b)包括将可流动的聚合物导入铸造容器中以封装岩石碎片和网状物。
6.本发明还涉及将X射线数字扫描内的岩石碎片分类以选择用于进一步数字分析的岩石碎片的方法，其包括以下步骤：
(a)进行包含第一多个岩石碎片的第一岩石碎片嵌入载体的多能量X射线CT扫描，
(b)由多能量X射线CT扫描产生岩石碎片的数字图像，其中在两个以上的不同能级下扫描的第一多个岩石碎片的每一碎片返回其各三维像素的CT值，
(c)基于岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各第一多个岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，其包括将每个不同能量扫描的各整个岩石碎片的三维像素平均并且处理各岩石碎片的平均值以提供数据对，
(d)将体积密度RhoB和有效原子序数Zeff数据对分类为对于单个岩石碎片嵌入载体的单个组或者如果在步骤(a)中扫描不同区间的多于一个岩石碎片嵌入载体，则分类为分开的亚组，和
(e)从组或亚组中选择作为可用于进一步数字分析的至少一个岩石碎片。
7.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，从相同第一区间获得第一多个岩石碎片。
8.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，岩石碎片嵌入载体进一步包括从相同第二区间获得的第二多个岩石碎片，其中第一和第二区间不同。
9.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，步骤(a)的多能量X射线CT扫描的进行进一步包括扫描与第一岩石碎片嵌入载体堆叠的第二岩石碎片嵌入载体，其中第二岩石碎片嵌入载体包含从不同于第一区间的第二区间获得的第二多个岩石碎片，并且第二岩石碎片嵌入载体也进行步骤(b)、(c)和(d)。
10.本发明还涉及将X射线数字扫描内的岩石碎片组织并分类以选择用于进一步数字分析的岩石碎片的方法，其包括以下步骤：
(a)将多个岩石碎片以间隔位置放置在稳定化材料中以提供岩石碎片嵌入载体，
(b)进行包含岩石碎片的岩石碎片嵌入载体与至少3个参照物的多能量X射线CT扫描，
(c)由多能量X射线CT扫描产生岩石碎片的数字图像，其中在两个以上的不同能级下扫描的各岩石碎片返回其各三维像素的CT值，
(d)基于岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，其包括将每个不同能量扫描的整个岩石碎片的三维像素平均并且处理各岩石碎片的平均值以提供数据对，
(e)将体积密度RhoB和有效原子序数Zeff数据对分类为对于单个岩石碎片嵌入载体的单个组，或者如果在步骤(e)中扫描不同区间的多于一个岩石碎片嵌入载体，则分类为分开的亚组，和
(f)从组或亚组中选择作为可用于进一步数字分析的至少一个岩石碎片。
11.本发明还涉及将X射线数字扫描内的岩石碎片组织并分类以选择用于进一步数字分析的岩石碎片的方法，其包括以下步骤：
(a)将相同钻井区间的岩石碎片以间隔位置放置在铸造容器中，
(b)将可流动的聚合物导入铸造容器中以封装岩石碎片，
(c)使聚合物硬化以形成岩石碎片嵌入载体，
(d)从铸造容器中移去岩石碎片嵌入载体，
(e)进行包含岩石碎片的岩石碎片嵌入载体与至少3个参照物的多能量X射线CT扫描，
(f)由多能量X射线CT扫描产生岩石碎片的数字图像，
(g)基于如所述的岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，
(h)将体积密度RhoB与有效原子序数Zeff数据对分类为对于单个岩石碎片嵌入载体的单个组，或者如果步骤(e)中扫描不同区间的多于一个岩石碎片嵌入载体则分类为分开的亚组，和
(i)从组或亚组中选择作为可用于进一步数字分析的至少一个岩石碎片。
12.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，岩石碎片包含具有约0.5mm至约5mm的最大直径的岩石碎片。
13.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，岩石碎片具有0.2-1的长宽比。
14.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，岩石碎片包含页岩岩石碎片。
15.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，放置包括将岩石碎片保持性地配置在网状物中。
16.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，聚合物包括可固化的环氧。
17.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，多能量X射线CT扫描包括双能量X射线CT扫描。
18.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其进一步包括：
(i)在步骤(e)之前对来自多个不同钻井区间的岩石碎片重复步骤(a)-(d)以提供多个岩石碎片嵌入载体，
(ii)将多个岩石碎片嵌入载体堆叠在多能量X射线CT扫描器的扫描实验台中，并且通过x射线衰减套筒任选地包围扫描器实验台，
(iii)进行岩石碎片嵌入载体的堆叠体的多能量X射线CT扫描，
(iv)对至少两个岩石碎片嵌入载体进行步骤(f)-(i)。
19.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，铸造容器具有圆筒形状。
20.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中在步骤(a)中将约10个至约15个岩石碎片放置在铸造容器中。
21.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，岩石碎片嵌入载体为圆盘形状。
22.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，岩石碎片嵌入载体为圆盘形状并且具有约2mm至约5mm的厚度。
23.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，在至少三种校准材料的存在下，进行岩石碎片嵌入载体的多能量X射线CT扫描的进行。
24.本发明还涉及岩石试样的选择的物理性质的评估方法，其包括以下步骤：
(a)将相同钻井区间的岩石碎片以间隔位置放置在铸造容器中，
(b)将可流动的聚合物导入铸造容器中以封装岩石碎片，
(c)使聚合物硬化以形成岩石碎片嵌入载体，
(d)从铸造容器移去岩石碎片嵌入载体，
(e)进行岩石碎片嵌入载体与至少3个参照物的多能量X射线CT扫描，
(f)由多能量X射线CT扫描产生岩石碎片的数字图像，
(g)基于如所述的岩石碎片的数字图像评估作为数据对的岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，
(h)将体积密度RhoB与有效原子序数Zeff数据对分类为对于单个岩石碎片嵌入载体的单个组，或者如果步骤(e)中扫描不同区间的多于一个岩石碎片嵌入载体则分类为分开的亚组，
(i)从组或亚组中选择作为可用于进一步数字分析的至少一个岩石碎片，
(j)从载体中提取至少一个选择的岩石碎片，
(k)使用SEM产生选择的岩石碎片的2D数字图像，
(l)从步骤(k)中产生的图像评估孔隙率、有机质含量和矿物成分的至少之一，
(m)选择步骤(k)中产生的图像的分区，其包括相对高孔隙率和高有机质或其它关注的特征的至少之一，
(n)用FIB-SEM使步骤(m)的所择的分区成像，
(o)由步骤(n)中的成像产生3D数字图像，
(p)分解步骤(o)的3D数字图像以鉴别作为孔、岩石或有机质的三维像素，和
(q)由分解的图像评估岩石性质。
25.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，步骤(a)中岩石碎片的放置包括将岩石碎片放置在具有安装在由铸造容器限定的内孔中的圆形的聚合物网状物的间隔的分开位置。
26.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，聚合物包括可固化的环氧。
27.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其进一步包括：
(i)在步骤(e)之前对来自多个不同钻井区间的岩石碎片重复步骤(a)-(d)以提供多个岩石碎片嵌入载体，
(ii)将多个岩石碎片嵌入载体堆叠在多能量X射线CT扫描器的扫描实验台中，
(iii)进行岩石碎片嵌入载体的堆叠体的多能量X射线CT扫描，
(iv)对至少两个岩石碎片嵌入载体进行步骤(f)-(q)。
28.本发明涉及使用岩石碎片表征深度区间的岩相出现频率的方法，其包括：
(a)在两个以上的不同能级下进行深度区间的多个岩石碎片与至少3个参照物的多能量X射线CT扫描；
(b)由多能量X射线CT扫描产生岩石碎片的数字图像，其中在两个以上的不同能级下扫描的各岩石碎片对于各能量返回其各三维像素的CT值；
(c)基于岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，其包括将每个不同能量扫描的各整个岩石碎片的三维像素平均并且处理各岩石碎片的平均值以提供数据对；
(d)将体积密度RhoB和有效原子序数Zeff数据对分类并鉴别岩簇，其中岩簇鉴别深度区间的岩石的不同的各岩相；和
(e)基于各岩簇中的岩石碎片数和岩石碎片的总数确定岩石碎片相对于岩簇的出现频率分布，其中岩石碎片的出现频率分布与深度区间中所鉴别的岩相的出现频率分布相关。
29.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其进一步包括以下步骤：
(i)对沿整个井的多个另外不同的深度区间重复步骤(a)-(e)；和
(ii)形成显示多个或全部沿井的不同深度区间的岩相的频率分布的日志。
30.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，将体积密度RhoB与有效原子序数Zeff数据对分类为岩簇，包括将具有类似体积密度RhoB与有效原子序数Zeff的数据对分组为各个岩簇。
31.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其进一步包括以下步骤：
(f)从各岩簇选择岩石碎片；
(g)测定选自各岩簇的代表性岩石碎片的同一岩石性质的岩石性质值以提供各测定的岩石性质值；和
(h)基于测定的岩石性质值和岩簇的出现频率计算深度区间的岩石性质的加权平均值。
32.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其进一步包括以下步骤：
(f)从各岩簇选择岩石碎片；
(g)测定选自各岩簇的岩石碎片的同一岩石性质的岩石性质值以提供测定的岩石性质值；和
(h)测定深度区间内的性质值的频率分布。
33.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，同一岩石性质为总孔隙率、总有机质含量、与总有机质含量相关的孔隙率或渗透率。
34.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其进一步包括将具有(i)满足预定标准的孔隙率的值、(ii)满足预定标准的总有机质含量的值或(iii)二者的岩簇分类为含矿的，并且计算深度区间的净毛比作为含矿的岩簇的频率总和。
35.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其进一步包括，步骤(a)之前，
(i)将深度区间的多个岩石碎片的至少一部分放置在由铸造容器限定的内孔的范围内的间隔的分开位置，
(ii)将可流动的聚合物导入铸造容器以封装岩石碎片，
(iii)使聚合物硬化以形成X射线CT可扫描的岩石碎片嵌入载体，
(iv)从铸造容器中移去X射线CT可扫描的岩石碎片嵌入载体，和
(v)对于不包含在步骤(i)的多个岩石碎片的部分的多个岩石碎片的任意残留岩石碎片，重复步骤(i)-(iv)一次以上，直到所有多个岩石碎片设置在X射线CT可扫描的岩石碎片嵌入载体中。
36.本发明还涉及岩石地层的深度区间的整体性质的测定方法，其包括：
(a)获得岩石地层的深度区间的试样，所述试样包含多个岩石碎片；
(b)使用双能量X射线CT扫描使来自深度区间的多个岩石碎片与至少3个参照物成像；
(c)基于岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，其包括将每个不同能量扫描的各整个岩石碎片的三维像素平均并且处理各岩石碎片的平均值以提供数据对；
(d)将体积密度RhoB和有效原子序数Zeff数据对分类并鉴别岩簇，其中岩簇鉴别深度区间的岩石的不同的各岩相；
(e)测定各不同岩相的至少一个岩石碎片的物理或化学性质，测定的物理或化学性质与至少一个岩石碎片的不同岩相的各岩石碎片相同；
(f)基于多个岩石碎片中岩石碎片的总数和多个不同岩相的各不同岩相的岩石碎片的总数计算各不同岩相的频率分布；和
(g)基于不同岩相的岩石碎片的测定的物理或化学性质和各不同岩相的频率分布确定深度区间的整体性质。
37.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，岩石地层包含地下岩石地层。
38.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，整体性质包括体积密度、平均孔隙率、平均总有机质含量、与总有机质含量相关的平均孔隙率之一。
39.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其中，步骤(e)包括测定各不同岩相的多个岩石碎片的物理或化学性质并且将物理或化学性质的值平均以求得各不同岩相的平均性质。
40.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其进一步包括获得岩石地层的不同深度区间的试样并且测定不同深度区间的整体性质。
41.任一前述或以下实施方案/特征/方面所述的方法，其进一步包括将深度区间处测定的整体性质与相邻岩石地层的相同深度区间预先测定的整体性质比较，并且如果与相邻岩石地层预先测定的整体性质相同，则验证测定的整体性质。
42.本发明还涉及将X射线数字扫描内的岩石碎片组织并分类以选择用于进一步分析的岩石碎片的系统，其包括：
(a)制备站，其包括将具有相同钻井区间的多个岩石碎片放置在可安装于由铸造容器限定的内孔中的形状的聚合物网状物的间隔的分开位置，其中岩石碎片嵌入硬化的聚合物中以提供岩石碎片嵌入载体，
(b)多能量X射线CT扫描器，其具有在其扫描期间能够保持堆叠排列的一个以上的岩石碎片嵌入载体和多个参照物的实验台，并且任选地包括包围扫描器实验台的衰减套筒，和
(c)一个以上的计算机系统，其可操作以对于从如所述的扫描岩石碎片获得的数字图像中的三维像素的层(切片)评估作为数据对的体积密度RhoB与有效原子序数Zeff，并且将结果输出至至少一个装置以显示、打印或存储计算的结果。
43.本发明还涉及使用岩石碎片表征深度区间的岩相出现频率的系统，其包括：
(a)制备站，其包括将相同深度区间的多个岩石碎片放置在由铸造容器限定的内孔中的间隔的分开位置，其中岩石碎片嵌入硬化的聚合物中以提供岩石碎片嵌入载体，
(b)多能量X射线CT扫描器，其具有在其扫描期间能够保持堆叠排列的保持多个岩石碎片的一个以上的岩石碎片嵌入载体和多个参照物的实验台，并且任选地包括包围扫描器实验台的衰减套筒，，和
(c)一个以上的计算机系统，其可操作以：(i)基于岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各岩石碎片的体积密度RhoB与有效原子序数Zeff，其包括将每个不同能量扫描的各整个岩石碎片的三维像素平均并且处理各岩石碎片的平均值以提供数据对，(ii)绘制用于岩簇的分类和鉴别的体积密度RhoB与有效原子序数Zeff数据对的图，其中分类的岩簇鉴别深度区间的岩石的不同的各岩相，(iii)基于各岩簇中的岩石碎片数和岩石碎片的总数确定岩石碎片相对于岩簇的出现频率分布，其中岩石碎片的出现频率分布与深度区间的所鉴别岩相的出现频率分布相关，和(iv)将结果输出至至少一个装置以显示、打印或存储计算的结果。
44.本发明还涉及在计算机可读介质上的计算机程序产品，当在计算装置中的处理器上进行时，其提供进行一个以上或全部本文所述的方法的任意步骤的计算的方法。
本发明可包括如句子和/或段落所述的以上和/或以下这些各种特征或实施方案的任意组合。认为本文公开的特征的任意组合为本发明的一部分并且关于可组合的特征没有限定。
申请人具体导入该公开中所有引用文献的全部内容。此外，当量、浓度或其它值或者参数给出任意范围，优选范围，或一系列上限优选值和下限优选值时，这可理解为具体公开由任意上限范围界限或优选值与任意下限范围界限或优选值的任意对形成的全部范围，无论范围是否分别公开。在本文叙述数值范围的情况下，除非另有说明，该范围旨在包括其端点和范围内的全部整数以及分数。无意将本发明的范围现定于当限定范围时所述的具体值。
本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神或范围的情况下，可对本发明的实施方案进行各种改变和变化。因此，旨在本发明涵盖它们在权利要求和它们的等同的范围内提供的该发明的其它改变和变化。

Claims (44)

1.一种用于计算机断层扫描的岩石碎片的处理方法，其包括将多个岩石碎片以间隔位置放置在稳定化材料中以提供岩石碎片嵌入载体，并且进行包含所述多个岩石碎片的岩石碎片嵌入载体与至少3个参照物的多能量X射线CT扫描。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述稳定化材料为可硬化聚合物、骨状物、油灰或泡沫体。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述岩石碎片为钻屑、微岩心、压碎或破坏的岩心片、井壁岩心或露头石矿。
4.一种用于计算机断层扫描的岩石碎片的制备方法，其包括：
(a)将以间隔位置保持的多个岩石碎片放置在铸造容器内，
(b)将可流动的聚合物导入所述铸造容器中以封装所述岩石碎片，
(c)使所述聚合物硬化以形成岩石碎片嵌入载体，和
(d)从所述铸造容器中移去所述岩石碎片嵌入载体。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤(a)的所述放置进一步包括将所述岩石碎片保持性地装配在网状物中，和步骤(b)包括将所述可流动的聚合物导入铸造容器中以封装岩石碎片和网状物。
6.一种将X射线数字扫描内的岩石碎片分类以选择用于进一步数字分析的岩石碎片的方法，其包括：
(a)进行包含第一多个岩石碎片的第一岩石碎片嵌入载体和至少3个参照物的多能量X射线CT扫描，
(b)由多能量X射线CT扫描产生所述岩石碎片的数字图像，其中在两个以上的不同能级下扫描的所述第一多个岩石碎片的每一碎片返回其各三维像素的CT值，
(c)基于所述岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各个所述第一多个岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，其包括将每个不同能量扫描的各整个岩石碎片的三维像素平均并且处理各岩石碎片的平均值以提供数据对，
(d)将体积密度RhoB和有效原子序数Zeff数据对分类为对于单个岩石碎片嵌入载体的单个组或者如果在步骤(a)中扫描不同区间的多于一个岩石碎片嵌入载体，则分类为分开的亚组，和
(e)从所述组或所述亚组中选择作为可用于进一步数字分析的至少一个岩石碎片。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，从相同第一区间获得所述第一多个岩石碎片。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述岩石碎片嵌入载体进一步包括从相同第二区间获得的第二多个岩石碎片，其中所述第一和第二区间不同。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(a)的多能量X射线CT扫描的进行进一步包括扫描与所述第一岩石碎片嵌入载体堆叠的第二岩石碎片嵌入载体，其中所述第二岩石碎片嵌入载体包含从不同于所述第一区间的第二区间获得的第二多个岩石碎片，并且所述第二岩石碎片嵌入载体也进行步骤(b)、(c)和(d)。
10.一种将X射线数字扫描内的岩石碎片组织并分类以选择用于进一步数字分析的岩石碎片的方法，其包括以下步骤：
(a)将多个岩石碎片以间隔位置放置在稳定化材料中以提供岩石碎片嵌入载体，
(b)进行所述包含岩石碎片的岩石碎片嵌入载体与至少3个参照物的多能量X射线CT扫描，
(c)由多能量X射线CT扫描产生所述岩石碎片的数字图像，其中在两个以上的不同能级下扫描的各岩石碎片返回其各三维像素的CT值，
(d)基于所述岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，其包括将每个不同能量扫描的整个岩石碎片的三维像素平均并且处理各岩石碎片的平均值以提供数据对，
(e)将体积密度RhoB和有效原子序数Zeff数据对分类为对于单个岩石碎片嵌入载体的单个组，或者如果在步骤(e)中扫描不同区间的多于一个岩石碎片嵌入载体，则分类为分开的亚组，和
(f)从所述组或所述亚组中选择作为可用于进一步数字分析的至少一个岩石碎片。
11.一种将X射线数字扫描内的钻屑组织并分类以选择用于进一步数字分析的岩石碎片的方法，其包括以下步骤：
(a)将相同钻井区间的岩石碎片以间隔位置放置在铸造容器中，
(b)将可流动的聚合物导入所述铸造容器中以封装所述岩石碎片，
(c)使所述聚合物硬化以形成岩石碎片嵌入载体，
(d)从所述铸造容器中移去所述岩石碎片嵌入载体，
(e)进行所述包含岩石碎片的岩石碎片嵌入载体与至少3个参照物的多能量X射线CT扫描，
(f)由多能量X射线CT扫描产生所述岩石碎片的数字图像，其中在两个以上的不同能级下扫描的各所述岩石碎片返回其各三维像素的CT值，
(g)基于岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，其包括将每个不同能量扫描的整个岩石碎片的三维像素平均并且处理各岩石碎片的平均值以提供数据对，
(h)将体积密度RhoB与有效原子序数Zeff数据对分类为对于单个岩石碎片嵌入载体的单个组，或者如果步骤(e)中扫描不同区间的多于一个岩石碎片嵌入载体则分类为分开的亚组，和
(i)从所述组或所述亚组中选择作为可用于进一步数字分析的至少一个岩石碎片。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述岩石碎片包含具有约0.5mm至约5mm的最大直径的岩石钻屑。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述岩石碎片具有0.2-1的长宽比。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述岩石碎片包含页岩钻屑。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述放置包括将钻屑保持性地配置在网状物中。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述聚合物包括可固化的环氧。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述多能量X射线CT扫描包括双能量X射线CT扫描。
18.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：
(i)在步骤(e)之前对来自多个不同钻井区间的钻屑重复步骤(a)-(d)以提供多个岩石碎片嵌入载体，
(ii)将所述多个岩石碎片嵌入载体堆叠在多能量X射线CT扫描器的扫描实验台中，
(iii)进行岩石碎片嵌入载体的堆叠体的多能量X射线CT扫描，
(iv)对至少两个岩石碎片嵌入载体进行步骤(f)-(i)。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述铸造容器具有圆筒形状。
20.根据权利要求11所述的方法，其中在步骤(a)中将约10个至约15个钻屑放置在所述铸造容器中。
21.根据权利要求11所述的方法，其中，所述岩石碎片嵌入载体为圆盘形状。
22.根据权利要求11所述的方法，其中，所述岩石碎片嵌入载体为圆盘形状并且具有约2mm至约5mm的厚度。
23.根据权利要求11所述的方法，其中，在至少三种校准材料的存在下，进行岩石碎片嵌入载体的多能量X射线CT扫描的进行。
24.一种岩石试样的选择的物理性质的评估方法，其包括以下步骤：
(a)将相同钻井区间的岩石碎片以间隔位置放置在铸造容器中，
(b)将可流动的聚合物导入所述铸造容器中以封装所述岩石碎片，
(c)使所述聚合物硬化以形成岩石碎片嵌入载体，
(d)从所述铸造容器移去所述岩石碎片嵌入载体，
(e)进行所述岩石碎片嵌入载体与至少3个参照物的多能量X射线CT扫描，
(f)由所述多能量X射线CT扫描产生所述岩石碎片的数字图像，其中在两个以上的不同能级下扫描的各所述岩石碎片返回其各三维像素的CT值，
(g)基于所述岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，其包括将每个不同能量扫描的各整个岩石碎片的三维像素平均并且处理各岩石碎片的平均值以提供数据对，
(h)将体积密度RhoB与有效原子序数Zeff数据对分类为对于单个岩石碎片嵌入载体的单个组，或者如果步骤(e)中扫描不同区间的多于一个岩石碎片嵌入载体则分类为分开的亚组，
(i)从所述组或所述亚组中选择作为可用于进一步数字分析的至少一个岩石碎片，
(j)从载体中提取所述至少一个选择的岩石碎片，
(k)使用SEM制作所选择的岩石碎片的2D数字图像，
(l)从步骤(k)中产生的图像评估孔隙率、有机质含量和矿物成分的至少之一，
(m)选择步骤(k)中产生的图像的分区，其包括相对高孔隙率和高有机质或其它关注的特征的至少之一，
(n)用FIB-SEM使步骤(m)的所选择的分区成像，
(o)由步骤(n)中的成像产生3D数字图像，
(p)分解步骤(o)的3D数字图像以鉴别作为孔、岩石或有机质的三维像素，和
(q)由所述分解的图像评估岩石性质。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，步骤(a)中岩石碎片的放置包括将岩石碎片放置在具有安装在由铸造容器限定的内孔中的圆形的聚合物网状物的间隔的分开位置。
26.根据权利要求24所述的方法，其中，所述聚合物包括可固化的环氧。
27.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括：
(i)在步骤(e)之前对来自多个不同钻井区间的岩石碎片重复步骤(a)-(d)以提供多个岩石碎片嵌入载体，
(ii)将所述多个岩石碎片嵌入载体堆叠在多能量X射线CT扫描器的扫描实验台中，
(iii)进行岩石碎片嵌入载体的堆叠体的多能量X射线CT扫描，
(iv)对至少两个岩石碎片嵌入载体进行步骤(f)-(q)。
28.一种使用岩石碎片表征深度区间的岩相出现频率的方法，其包括：
(a)在两个以上的不同能级下进行深度区间的多个岩石碎片与至少3个参照物的多能量X射线CT扫描；
(b)由多能量X射线CT扫描产生所述岩石碎片的数字图像，其中在两个以上的不同能级下扫描的各岩石碎片对于各能量返回其各三维像素的CT值；
(c)基于岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，其包括将每个不同能量扫描的各整个岩石碎片的三维像素平均并且处理各岩石碎片的平均值以提供数据对；
(d)将体积密度RhoB和有效原子序数Zeff数据对分类并鉴别岩簇，其中所述岩簇鉴别深度区间的岩石的不同的各岩相；和
(e)基于各岩簇的岩石碎片数和岩石碎片的总数确定对于所述岩簇岩石碎片的出现频率分布，其中岩石碎片的出现频率分布与深度区间中所鉴别的岩相的出现频率分布相关。
29.根据权利要求28所述的方法，其进一步包括以下步骤：
(i)对沿整个井的多个另外不同的深度区间重复步骤(a)-(e)；和
(ii)形成显示多个或全部沿井的不同深度区间的岩相的频率分布的日志。
30.根据权利要求28所述的方法，其中，将体积密度RhoB与有效原子序数Zeff数据对分类为岩簇，包括将具有类似体积密度RhoB与有效原子序数Zeff的数据对分组为各个岩簇。
31.根据权利要求28所述的方法，其进一步包括以下步骤：
(f)从各岩簇选择岩石碎片；
(g)测定选自各岩簇的代表性钻屑的同一岩石性质的岩石性质值以提供各测定的岩石性质值；和
(h)基于所述测定的岩石性质值和所述岩簇的出现频率计算深度区间的岩石性质的加权平均值。
32.根据权利要求28所述的方法，其进一步包括以下步骤：
(f)从各岩簇选择岩石碎片；
(g)测定选自各岩簇的岩石碎片的同一岩石性质的岩石性质值以提供测定的岩石性质值；和
(h)测定深度区间内的性质值的频率分布。
33.根据权利要求31所述的方法，其中，所述同一岩石性质为总孔隙率、总有机质含量、与总有机质含量相关的孔隙率或渗透率。
34.根据权利要求31所述的方法，其进一步包括将具有(i)满足预定标准的孔隙率的值、(ii)满足预定标准的总有机质含量的值或(iii)满足二者的岩簇分类为含矿的，并且计算深度区间的净毛比作为含矿的岩簇的频率总和。
35.根据权利要求28所述的方法，其进一步包括，步骤(a)之前，
(i)将深度区间的多个岩石碎片的至少一部分放置在由铸造容器限定的内孔中的间隔的分开位置，
(ii)将可流动的聚合物导入铸造容器以封装岩石碎片，
(iii)使聚合物硬化以形成X射线CT可扫描的岩石碎片嵌入载体，
(iv)从铸造容器中移去X射线CT可扫描的岩石碎片嵌入载体，和
(v)对于不包含在步骤(i)的多个岩石碎片的部分中的多个钻屑的任意残留岩石碎片，重复步骤(i)-(iv)一次以上，直到所有多个岩石碎片设置在X射线CT可扫描的岩石碎片嵌入载体中。
36.一种岩石地层的深度区间的整体性质的测定方法，其包括：
(a)获得岩石地层的深度区间的试样，所述试样包含多个岩石碎片；
(b)使用双能量X射线CT扫描使来自所述深度区间的多个岩石碎片与至少3个参照物成像；
(c)基于岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各岩石碎片的体积密度RhoB和有效原子序数Zeff，其包括将每个不同能量扫描的各整个钻屑的三维像素平均并且处理各钻屑的平均值以提供数据对；
(d)将体积密度RhoB和有效原子序数Zeff数据对分类并鉴别岩簇，其中所述岩簇鉴别深度区间的岩石的不同的各岩相；
(e)测定各不同岩相的至少一个岩石碎片的物理或化学性质，测定的物理或化学性质对于所述至少一个岩石碎片的不同岩相的各岩石碎片相同；
(f)基于所述多个岩石碎片中岩石碎片的总数和所述多个不同岩相的各不同岩相的岩石碎片的总数计算各不同岩相的频率分布；和
(g)基于所述不同岩相的岩石碎片的测定的物理或化学性质和各不同岩相的频率分布确定深度区间的整体性质。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述岩石地层包含地下岩石地层。
38.根据权利要求36所述的方法，其中，所述整体性质包括体积密度、平均孔隙率、平均总有机质含量、与总有机质含量相关的平均孔隙率之一。
39.根据权利要求36所述的方法，其中，步骤(e)包括测定各不同岩相的多个岩石碎片的物理或化学性质并且将物理或化学性质的值平均以求得各不同岩相的平均性质。
40.根据权利要求36所述的方法，其进一步包括获得岩石地层的不同深度区间的试样并且测定所述不同深度区间的整体性质。
41.根据权利要求36所述的方法，其进一步包括将所述深度区间处测定的整体性质与相邻岩石地层的相同深度区间预先测定的整体性质比较，并且如果与相邻岩石地层预先测定的整体性质相同，则验证测定的整体性质。
42.一种将X射线数字扫描内的岩石碎片组织并分类以选择用于进一步分析的岩石碎片的系统，其包括：
(a)制备站，其包括将相同钻井区间的多个岩石碎片具有可安装于由铸造容器限定的内孔中的形状的聚合物网状物的间隔的分开位置，其中所述岩石碎片嵌入硬化的聚合物中以提供岩石碎片嵌入载体，
(b)多能量X射线CT扫描器，其具有在其扫描期间能够保持堆叠排列的一个以上的岩石碎片嵌入载体和多个参照物的实验台，并且任选地包括包围扫描器实验台的衰减套筒，和
(c)一个以上的计算机系统，其可操作以对于从扫描岩石碎片获得的数字图像中的三维像素的层(切片)评估作为数据对的体积密度RhoB与有效原子序数Zeff，并且将结果输出至至少一个装置以显示、打印或存储计算的结果。
43.一种使用岩石碎片表征深度区间的岩相出现频率的系统，其包括：
(a)制备站，其包括将相同深度区间的多个岩石碎片放置于由铸造容器限定的内孔中的间隔的分开位置，其中钻屑嵌入硬化的聚合物中以提供岩石碎片嵌入载体，
(b)多能量X射线CT扫描器，其具有在其扫描期间能够保持堆叠排列的保持多个岩石碎片的一个以上的岩石碎片嵌入载体和多个参照物的实验台，并且任选地包括包围扫描器实验台的衰减套筒，和
(c)一个以上的计算机系统，其可操作以：(i)基于岩石碎片的数字图像评估作为数据对的各岩石碎片的体积密度RhoB与有效原子序数Zeff，其包括将每个不同能量扫描的各整个岩石碎片的三维像素平均并且处理各岩石碎片的平均值以提供数据对，(ii)绘制用于岩簇的分类和鉴别的体积密度RhoB与有效原子序数Zeff数据对的图，其中分类的岩簇鉴别深度区间的岩石的不同的各岩相，(iii)基于各岩簇的岩石碎片数和岩石碎片的总数确定对于岩簇岩石碎片的出现频率分布，其中岩石碎片的出现频率分布与深度区间的所鉴别岩相的出现频率分布相关，和(iv)将结果输出至至少一个装置以显示、打印或存储计算的结果。
44.一种在计算机可读介质上的计算机程序产品，当在计算装置中的处理器上进行时，其提供进行根据权利要求1所述的方法的一个或多个或全部所示步骤的计算的方法。
CN201380036962.6A 2012-05-11 2013-05-09 多能量计算机断层钻屑分析的方法和系统 Pending CN104428661A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261646045P 2012-05-11 2012-05-11
US61/646,045 2012-05-11
US201261652567P 2012-05-29 2012-05-29
US61/652,567 2012-05-29
PCT/US2013/040259 WO2013169973A1 (en) 2012-05-11 2013-05-09 A method and system for multi-energy computer tomographic cuttings analysis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104428661A true CN104428661A (zh) 2015-03-18

Family

ID=48626585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380036962.6A Pending CN104428661A (zh) 2012-05-11 2013-05-09 多能量计算机断层钻屑分析的方法和系统

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9746431B2 (zh)
EP (1) EP2847580A1 (zh)
CN (1) CN104428661A (zh)
AU (1) AU2013259470A1 (zh)
BR (1) BR112014029563B1 (zh)
CA (1) CA2872067C (zh)
CO (1) CO7121321A2 (zh)
WO (1) WO2013169973A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106153413A (zh) * 2015-04-23 2016-11-23 中国石油天然气股份有限公司 碳酸盐岩岩屑微观孔隙铸模方法
CN106950231A (zh) * 2017-03-29 2017-07-14 中国科学院地质与地球物理研究所 一种用双能微米ct定量识别岩石矿物的岩样装置和方法
CN114235862A (zh) * 2022-02-21 2022-03-25 中国科学院地质与地球物理研究所 一种基于双能ct对烃源岩的评估方法

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2011001035A (es) * 2011-01-27 2012-07-27 Mexicano Inst Petrol Procedimiento para determinar la porosidad efectiva y total de rocas sedimentarias carbonatadas, y caracterizacion morfologica de sus micro nanoporos.
CN103620437B (zh) * 2011-06-27 2017-10-27 皇家飞利浦有限公司 使用具有fid和多梯度回波采集的超短回波时间脉冲序列以及水‑脂肪分离处理的骨mri
EP2604996A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-19 Geoservices Equipements Method for preparing a sample of rock cuttings extracted from a subsoil and associated analysis assembly
US9746431B2 (en) * 2012-05-11 2017-08-29 Ingrain, Inc. Method and system for multi-energy computer tomographic cuttings analysis
WO2014070564A1 (en) 2012-11-01 2014-05-08 Ingrain Inc. Characterization of rock and other samples by means of a process and system for the preparation of samples using castable mounting materials
US9128584B2 (en) 2013-02-15 2015-09-08 Carl Zeiss X-ray Microscopy, Inc. Multi energy X-ray microscope data acquisition and image reconstruction system and method
US10239229B2 (en) 2014-02-18 2019-03-26 Halliburton Energy Services, Inc. System and method for generating formation cores with realistic geological composition and geometry
US10588589B2 (en) 2014-07-21 2020-03-17 Zebra Medical Vision Ltd. Systems and methods for prediction of osteoporotic fracture risk
US10039513B2 (en) 2014-07-21 2018-08-07 Zebra Medical Vision Ltd. Systems and methods for emulating DEXA scores based on CT images
US9970888B2 (en) * 2014-11-07 2018-05-15 Ge Energy Oilfield Technology, Inc. System and method for wellsite core sample analysis
US10001446B2 (en) 2014-11-07 2018-06-19 Ge Energy Oilfield Technology, Inc. Core sample analysis
US10261204B2 (en) 2014-12-31 2019-04-16 Ge Energy Oilfield Technology, Inc. Methods and systems for scan analysis of a core sample
US10031148B2 (en) 2014-12-31 2018-07-24 Ge Energy Oilfield Technology, Inc. System for handling a core sample
DE112015005392T5 (de) * 2015-01-23 2017-08-24 Halliburton Energy Services, Inc. Verwendung von 3D-Computertomografie zur Analyse von Hohlladungssprengstoffen
US20170039735A1 (en) * 2015-08-06 2017-02-09 General Electric Company Computed tomography self-calibration without calibration targets
BR112018003885B1 (pt) * 2015-09-16 2022-08-09 Ingrain, Inc Método e sistema para estimar a porosidade associada à matéria orgânica, método para avaliar o potencial de produção de um poço ou formação, e, meio de armazenamento legível por computador não transitório
GB2542406B (en) 2015-09-18 2018-04-11 Schlumberger Holdings Determining properties of porous material by NMR
EP3570295A1 (en) 2015-10-18 2019-11-20 Carl Zeiss X-Ray Microscopy, Inc. Method for combining tomographic volume data sets and image analysis tool of an x-ray imaging microscopy system
MA50347A (fr) * 2017-05-15 2020-08-19 Saudi Arabian Oil Co Analyse d'un échantillon de roche
US11519868B2 (en) * 2018-02-07 2022-12-06 Sorterra Global Pty Ltd Apparatus and method for analysing and processing granular material
US11009497B2 (en) 2018-06-22 2021-05-18 Bp Corporation North America Inc. Systems and methods for estimating mechanical properties of rocks using grain contact models
CN109164973A (zh) * 2018-08-16 2019-01-08 中国地震局地质研究所 一种采集与评估扫描数据的方法及系统
CN109598014B (zh) * 2018-10-08 2023-05-26 成都理工大学 基于线裂线段的碎裂结构岩体碎裂程度量化方法
US11977037B2 (en) 2018-10-22 2024-05-07 Rapiscan Holdings, Inc. Insert for screening tray
AU2019373096B2 (en) * 2018-10-31 2023-07-20 Technological Resources Pty. Limited A method and system for sample classification
WO2020167297A1 (en) 2019-02-12 2020-08-20 Halliburton Energy Services, Inc. Managing wellbore cement compositions based on material characteristics
US20200312611A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-01 Fei Company Artificial intelligence enabled volume reconstruction
US11649723B2 (en) * 2019-04-24 2023-05-16 Cgg Services Sas Method and system for estimating in-situ porosity using machine learning applied to cutting analysis
US11885752B2 (en) * 2021-06-30 2024-01-30 Rapiscan Holdings, Inc. Calibration method and device therefor
CN113706603B (zh) * 2021-10-28 2022-02-22 中国科学院地质与地球物理研究所 页岩有机质孔隙连通性分类表征的方法
CN114359569B (zh) * 2022-03-09 2022-06-03 中国科学院地质与地球物理研究所 岩石的层理识别方法、装置、设备及存储介质
WO2024039260A1 (en) * 2022-08-16 2024-02-22 Saudi Arabian Oil Company Method for determining physical properties of rocks and rock matrix

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4542648A (en) * 1983-12-29 1985-09-24 Shell Oil Company Method of correlating a core sample with its original position in a borehole
US4571491A (en) * 1983-12-29 1986-02-18 Shell Oil Company Method of imaging the atomic number of a sample
US4884455A (en) 1987-06-25 1989-12-05 Shell Oil Company Method for analysis of failure of material employing imaging
US4856341A (en) 1987-06-25 1989-08-15 Shell Oil Company Apparatus for analysis of failure of material
US5164590A (en) * 1990-01-26 1992-11-17 Mobil Oil Corporation Method for evaluating core samples from x-ray energy attenuation measurements
US5063509A (en) * 1990-01-26 1991-11-05 Mobil Oil Corporation Method for determining density of samples of materials employing X-ray energy attenuation measurements
US6516080B1 (en) 2000-04-05 2003-02-04 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Numerical method of estimating physical properties of three-dimensional porous media
US6393906B1 (en) * 2001-01-31 2002-05-28 Exxonmobil Upstream Research Company Method to evaluate the hydrocarbon potential of sedimentary basins from fluid inclusions
US6876721B2 (en) * 2003-01-22 2005-04-05 Saudi Arabian Oil Company Method for depth-matching using computerized tomography
GB0709223D0 (en) * 2007-05-14 2007-06-20 Kirk Petrophysics Ltd Improvements in or relating to core stabilization
US8331626B2 (en) 2008-05-21 2012-12-11 Ingrain, Inc. Method for estimating material properties of porous media using computer tomographic images thereof
BRPI0908632A2 (pt) * 2008-05-23 2017-09-19 Univ Australian National Processamento de dados de imagem
US8170799B2 (en) * 2008-11-24 2012-05-01 Ingrain, Inc. Method for determining in-situ relationships between physical properties of a porous medium from a sample thereof
US8081796B2 (en) 2008-11-24 2011-12-20 Ingrain, Inc. Method for determining properties of fractured rock formations using computer tomograpic images thereof
US8085974B2 (en) * 2008-11-24 2011-12-27 Ingrain, Inc. Method for determining elastic-wave attenuation of rock formations using computer tomograpic images thereof
US8155377B2 (en) 2008-11-24 2012-04-10 Ingrain, Inc. Method for determining rock physics relationships using computer tomographic images thereof
US8081802B2 (en) * 2008-11-29 2011-12-20 Ingrain, Inc. Method for determining permeability of rock formation using computer tomograpic images thereof
PL2198983T3 (pl) 2008-12-19 2012-04-30 Omya Int Ag Sposób oddzielania towarzyszących zanieczyszczeń mineralnych ze skał węglanu wapnia pochodzenia osadowego i metamorficznych
US8590382B2 (en) * 2009-07-22 2013-11-26 Ingrain, Inc. Method for evaluating shaped charge perforation test cores using computer tomographic images thereof
US8583410B2 (en) * 2010-05-28 2013-11-12 Ingrain, Inc. Method for obtaining consistent and integrated physical properties of porous media
ES2655170T3 (es) * 2011-07-26 2018-02-19 Ingrain, Inc. Procedimiento para estimar la densidad aparente de muestras de roca utilizando tomografía computarizada por rayos X de doble energía
US9372162B2 (en) * 2011-09-16 2016-06-21 Ingrain, Inc. Characterization of subterranean formation properties derived from quantitative X-Ray CT scans of drill cuttings
EP2748793B1 (en) * 2011-10-14 2017-10-11 Ingrain, Inc. Dual image method and system for generating a multi-dimensional image of a sample
US8716673B2 (en) * 2011-11-29 2014-05-06 Fei Company Inductively coupled plasma source as an electron beam source for spectroscopic analysis
EP2604996A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-19 Geoservices Equipements Method for preparing a sample of rock cuttings extracted from a subsoil and associated analysis assembly
MX2014008345A (es) * 2012-01-13 2014-11-10 Ingrain Inc Metodo para la determinacion de propiedades y calidad de deposito con formacion de imagenes por rayos x de energia multiple.
US9201026B2 (en) * 2012-03-29 2015-12-01 Ingrain, Inc. Method and system for estimating properties of porous media such as fine pore or tight rocks
US9746431B2 (en) * 2012-05-11 2017-08-29 Ingrain, Inc. Method and system for multi-energy computer tomographic cuttings analysis
US9778215B2 (en) * 2012-10-26 2017-10-03 Fei Company Automated mineral classification
WO2014070564A1 (en) * 2012-11-01 2014-05-08 Ingrain Inc. Characterization of rock and other samples by means of a process and system for the preparation of samples using castable mounting materials

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106153413A (zh) * 2015-04-23 2016-11-23 中国石油天然气股份有限公司 碳酸盐岩岩屑微观孔隙铸模方法
CN106153413B (zh) * 2015-04-23 2019-08-02 中国石油天然气股份有限公司 碳酸盐岩岩屑微观孔隙铸模方法
CN106950231A (zh) * 2017-03-29 2017-07-14 中国科学院地质与地球物理研究所 一种用双能微米ct定量识别岩石矿物的岩样装置和方法
CN106950231B (zh) * 2017-03-29 2018-07-20 中国科学院地质与地球物理研究所 一种用双能微米ct定量识别岩石矿物的岩样装置和方法
CN114235862A (zh) * 2022-02-21 2022-03-25 中国科学院地质与地球物理研究所 一种基于双能ct对烃源岩的评估方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA2872067A1 (en) 2013-11-14
EP2847580A1 (en) 2015-03-18
BR112014029563A2 (pt) 2017-06-27
WO2013169973A1 (en) 2013-11-14
CA2872067C (en) 2018-09-11
AU2013259470A1 (en) 2014-11-27
CO7121321A2 (es) 2014-11-20
US9746431B2 (en) 2017-08-29
US20130301794A1 (en) 2013-11-14
BR112014029563B1 (pt) 2021-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104428661A (zh) 多能量计算机断层钻屑分析的方法和系统
US8938045B2 (en) Method of determining reservoir properties and quality with multiple energy X-ray imaging
Pierret et al. X-ray computed tomography to quantify tree rooting spatial distributions
AU2013338264B2 (en) Characterization of rock and other samples by process and system for the preparation of samples using castable mounting materials
AU2012225649B2 (en) Systems and methods for determining fluid mobility in rock samples
Ketcham et al. Acquisition, optimization and interpretation of X-ray computed tomographic imagery: applications to the geosciences
Mooney Three‐dimensional visualization and quantification of soil macroporosity and water flow patterns using computed tomography
Christe et al. An X-ray computed tomography-based index to characterize the quality of cataclastic carbonate rock samples
US20130259190A1 (en) Method And System For Estimating Properties Of Porous Media Such As Fine Pore Or Tight Rocks
Robinet et al. Upscaling the porosity of the Callovo-Oxfordian mudstone from the pore scale to the formation scale; insights from the 3H-PMMA autoradiography technique and SEM BSE imaging
Alshibli et al. Advances in computed tomography for geomaterials: GeoX 2010
Kettridge et al. X‐ray computed tomography of peat soils: Measuring gas content and peat structure
Čeru et al. Application of ground penetrating radar supported by mineralogical-geochemical methods for mapping unroofed cave sediments
Solano et al. Quantification of cm-Scale Heterogeneities in Tight-Oil Intervals of the Cardium Formation at Pembina, WCSB, Alberta, Canada.
Hu et al. An Integrated Imaging Study of the Pore Structure of the Cobourg Limestone—A Potential Nuclear Waste Host Rock in Canada
Mucha Application of Rock Abrasiveness and Rock Abrasivity Test Methods—A Review
Wesolowski Application of computed tomography for visualizing three-dimensional fabric and microstructure of Fraser River Delta silt
Crandall et al. Characterization of the Martinsburg Formation using Computed Tomography and Geophysical Logging Techniques
Le Roux et al. MicroCT-based bulk density measurement method for soils
Grigg Macroscopic and microscopic controls on mechanical properties of mudstones
Brock-Hon et al. Three‐Dimensional Investigation of Petrocalcic Materials: Insight into Pedogenic Processes and Future Applications
Del Fabbro et al. Geotechnical Characterisation of Flysch-Derived Colluvial Soils from a Pre-Alpine Slope Affected by Recurrent Landslides
Core nao0003@ mix. wvu. edu Timothy R. Carr1: tim. carr@ mail. wvu. edu
Valverde Image-based characterization of low-plastic silt matrix for fabric quantification using x-ray micro computed tomography
Paronish et al. Core Characterization: Computer Tomography, Geochemical, and Core Petrophysical Workflows for Emerging Critical Mineral Plays

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150318

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication