CN105137033A - 膏盐-碳酸盐岩储层表生岩溶效果定量评价方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种膏盐-碳酸盐岩储层表生岩溶效果定量评价方法及装置。该方法包括以下步骤：筛选不同石膏与石盐含量的膏盐-碳酸盐岩石组合样品、测试岩溶作用前膏盐矿物及储层特征、确定岩溶条件、表生岩溶实验、测试岩溶作用后膏盐矿物及储层特征、融合多方法测试溶蚀前后孔隙特征、以石膏、石盐标志性岩石评价表生岩溶实验前后储集特征、表生岩溶条件分析。该方法针对膏盐-碳酸盐岩特殊的岩性组合，基于真实地质环境下进行实验，利用多种实验手段表征膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶效果，并采用孔隙直径测试数据融合算法，实现了表生岩溶效果的准确定量，明确了岩溶前后孔隙直径自纳米范围至毫米范围的无缝隙定量评价。
Description
技术领域
本发明涉及一种膏盐-碳酸盐岩储层表生岩溶效果定量评价方法及装置，具体涉及一种基于真实地质环境下的以石膏与石盐作为标志矿物的膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶效果定量评价方法及装置，属于石油地质研究领域的膏盐岩-碳酸盐岩石组合储层的岩溶作用研究技术领域。
背景技术
随着全球古老碳酸盐岩油气的成功开发，膏盐岩-碳酸盐岩共生体系成为世界大油气田赋存成藏的重要储层类型，其中岩溶作用成为改善储层储集性能的重要因素。岩溶作用主要是指水流对可溶性岩石进行的以化学过程(溶解和沉淀)为主的作用，岩溶作用既可发生在地下(埋藏岩溶)，也可发生在地表(表生岩溶)。
众多学者针对不同盆地膏盐-碳酸盐岩石组合储层特征，开展了大量储层岩石学特征、成因机制、储集性能评价、有利储层预测等多方面研究工作(林良彪,等.四川盆地中寒武统膏盐岩特征与成因分析[J].吉林大学学报(地球科学版),2012,42(2):95-103；朱童,等.川中雷口坡组膏盐岩成因及对储层的影响[J].中国地质,2014,41(1):122-134；黄思静,等.碳酸盐成岩作用的研究前沿和值得思考的问题[J].成都理工大学学报(自然科学版),2008,1(1):122-134；包洪平,杨承运,黄建松.“干化蒸发”与“回灌重溶”—对鄂尔多斯盆地东部奥陶系蒸发岩成因的新认识[J].古地理学报，2004,6(3):279-288；博歇特H,缪尔RO.盐类矿床—蒸发岩的成因，变质和变形.袁见齐译，北京:地质出版社,1976,32-51；薛平.陆表海台地型蒸发岩的成因探讨[J].地质论评,1986,32(1):59-66；袁见齐,霍承禹,蔡克勤.高山深盆的成盐环境—一种新的成盐模式的剖析[J].地质论评,1983,29(2):63-69)，明确了膏盐-碳酸盐岩石组合自身储层特征，并针对典型盆地有利膏盐岩-碳酸盐岩石组合储层成因与储集性能评价进行了大量解剖，指出岩溶作用是该类储层形成有效储集空间的重要因素(陈琳,等.塔河油田奥陶系岩溶型碳酸盐岩油藏储集空间发育特征及地质模式探讨[J].现代地质,2013,27(2):356-365；罗蛰潭；王允诚；邓恂康；董继芬.我国主要碳酸盐岩油气田储层孔隙结构的研究及进展[J].石油勘探与开发,1981,5(2):63-69；康玉柱.中国古生代碳酸盐岩古岩溶储集特征与油气分布[J].天然气工业.2008年06期；杨俊杰,黄思静,张文正.表生和埋藏成岩作用的温压条件下不同组成碳酸盐岩溶蚀成岩过程的实验模拟[J].沉积学报,1995,4(2):63-69)。
但对于岩溶作用的效果，特别是表生岩溶作用对膏盐-碳酸盐岩石组合储层孔隙直径的定量评价研究较少，定性研究较多。而且，也未有报道针对不同矿物成分的膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶效果进行定量评价。
因此，研发出一种膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶效果定量评价方法及装置，仍是本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于真实地质环境下的以石膏与石盐作为标志矿物的膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶效果定量评价方法及装置。该方法是一种能够定量评价膏盐岩-碳酸盐岩石组合储层在表生岩溶作用下的微观结构特征与储集性能的实验方法。
为达到上述目的，本发明提供了一种基于真实地质环境下的以石膏与石盐作为标志矿物的膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶效果定量评价方法，其包括以下步骤：
(1)筛选样品：选取不同成分的膏盐-碳酸盐岩石组合样品，代表不同沉积环境；
(2)多方法测试岩溶作用前储集特征：采用多种方法综合评价岩溶作用前不同石膏与石盐含量的样品的孔隙特征；
(3)确定岩溶条件：根据样品所在研究区的地理位置，确定所述膏盐-碳酸盐岩石组合样品发生表生岩溶的真实地质条件，包括温度、压力、时间以及二氧化碳溶液浓度，分别作为表生岩溶实验的温度、压力、时间以及二氧化碳溶液浓度；
(4)表生岩溶实验：在步骤(3)确定的岩溶条件下，使步骤(1)中选取的膏盐-碳酸盐岩石组合样品进行表生岩溶实验；
(5)多方法测试岩溶作用后储集特征：采用多种方法综合评价岩溶作用后的样品的孔隙特征；
(6)采用融合算法对步骤(2)和(5)得到的孔隙特征进行校正，得到校正后的孔隙特征；
(7)定量评价表生岩溶实验前后储集特征：对比步骤(6)中得到的膏盐-碳酸盐岩石组合样品表生岩溶实验前后的校正后的孔隙特征，以样品中石膏与石盐作为评价表生岩溶实验效果的重要依据(也就是重点评价石膏和石盐溶蚀特征，包括孔隙直径变化、孔隙形貌变化、孔隙连通性变化等，据此标志矿物，作为定量评价膏盐-碳酸盐岩石组合岩溶效果的重要依据)，定量评价岩溶效果；
(8)表生岩溶条件分析：依据步骤(7)中的膏盐-碳酸盐岩石组合样品表生岩溶实验前后的校正后的孔隙特征以及岩溶效果，分析控制膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶效果的影响因素。
在上述的评价方法中，优选地，步骤(1)中的所述不同成分的膏盐-碳酸盐岩石组合样品包括含膏白云岩、膏云岩、含盐白云岩和白云岩中的一种或几种的组合。
在上述的评价方法中，优选地，步骤(2)和(5)中的所述多种方法包括氮气吸附测试、二氧化碳吸附测试、压汞定量测试、扫描电镜观测分析以及CT分析等中的一种或几种的组合。这些测试和分析方法都是本领域的常规测试和分析方法，例如氮气吸附测试与二氧化碳吸附测试参照国标GB/T19587-2004《气体吸附BET法测定固体物质比表面积》，压汞定量测试参照GB/T21650《压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度》。
在上述的评价方法中，优选地，步骤(2)和(5)中的所述孔隙特征包括孔隙类型、孔隙直径、面孔率、孔隙度、孔隙连通性和孔隙体积等中的一种或几种的组合。
在上述的评价方法中，温度与溶液性质是影响碳酸盐岩储层表生岩溶作用的主要因素，优选地，步骤(3)中的所述表生岩溶实验的温度和压力是根据地质历史时期，所述膏盐-碳酸盐岩石组合样品所在的研究区所处的不同地理位置确定的；步骤(3)中的所述表生岩溶实验的时间是根据膏盐-碳酸盐岩石组合样品所在的研究区的实际表生岩溶地质时间按照1小时相当0.01亿年缩小比例而确定的。
在上述的评价方法中，由于二氧化碳对碳酸盐岩储层溶蚀效果强，优选地，步骤(3)中的所述表生岩溶实验中二氧化碳溶液浓度是根据以地质历史时期大气二氧化碳含量恢复的所述膏盐-碳酸盐岩石组合样品所在的研究区地表淋滤流体中的二氧化碳含量确定的。
在上述的评价方法中，优选地，步骤(4)中的所述表生岩溶实验是按照以下步骤进行的：
依据所述膏盐-碳酸盐岩石组合样品的数量选取对应数量的密封容器，将样品分别放入所述密封容器中，并分别向所述密封容器中分别加入去离子水；
将这些密封容器用若干根导管串联，每根导管连接一个密封容器内的液面上方和与其相邻的密封容器内的液面下方；
将一盛放有碳酸钙并连接有盐酸滴管的密封容器以一导管连接于这些串联的盛放有样品的密封容器中端部的那一密封容器，该导管连接该盛放有碳酸钙并连接有盐酸滴管的密封容器内的上部，和盛放有样品的密封容器内的液面下方；
通过调节盐酸的量，将制备得到的二氧化碳依次通入盛放有样品的密封容器内的液面之下，使每个盛放有样品的密封容器内的溶液达到二氧化碳过饱和(以地质历史时期大气二氧化碳含量恢复的地表淋滤流体中的二氧化碳含量都是处于过饱和的状态，不因研究区的不同而不同)；
然后将这些盛放有样品并且其中的溶液达到二氧化碳过饱和的密封容器在步骤(3)中确定的表生岩溶实验的温度、压力下，进行表生岩溶实验，达到步骤(3)中确定的表生岩溶实验的时间后，完成表生岩溶实验。
在上述的评价方法中，优选地，步骤(6)中的所述采用融合算法对步骤(2)和(5)得到的孔隙特征进行校正是对氮气吸附测试、二氧化碳吸附测试、压汞定量测试、扫描电镜观测分析以及CT分析中的几种分别得到的孔隙直径数据进行融合算法校正，并采用校正后的孔隙直径数据计算面孔率、孔隙度数据。采用融合算法对孔隙直径进行校正，是采用CN104330343A(申请号：201410557722.7，发明名称：致密砂岩微观孔喉数据的处理方法及装置)中公开的致密砂岩微观孔喉数据的处理方法。本申请将其全文引用于此。例如，步骤(6)中的所述采用融合算法可以是对步骤(2)和(5)得到的孔隙特征进行校正是对氮气吸附测试、二氧化碳吸附测试和压汞定量测试分别得到的孔隙直径数据进行融合算法校正，并采用校正后的孔隙直径数据计算面孔率、孔隙度数据；进一步地，还可以包括采用扫描电镜观测分析得到的孔隙直径数据与采用融合算法对氮气吸附测试、二氧化碳吸附测试和压汞定量测试分别得到的孔隙直径数据进行校正后的孔隙直径数据进行比较，以对其准确性进行进一步校正；更进一步地，还可以包括采用CT分析得到的孔隙直径数据进行进一步比较与校正。采用该方法能够解决表征孔隙直径的不同实验方法存在测试范围差异的难题。
在上述的评价方法中，优选地，步骤(7)中的所述定量评价岩溶效果包括定量计算溶蚀孔隙量、溶蚀率、面孔率变化、孔隙直径变化和孔隙度变化等中的一种或几种的组合，和/或评价孔隙形貌变化、孔隙连通性变化等。其中，溶蚀孔隙量、溶蚀率、面孔率和孔隙度等的计算方法均是本领域常规的计算方法。石膏与石盐作为膏岩-碳酸盐岩石组合的重要矿物类型，具有溶蚀效果明显，溶蚀量大的特征。因此，定量评价膏盐-碳酸盐岩石组合的溶蚀效果，提出以其中的石膏与石盐溶蚀特征作为重要参数来源。
溶蚀作用是我国鄂尔多斯盆地奥陶系、塔里木盆地古生界等大型碳酸盐岩油气田有利储层发育的重要因素，尤其表生岩溶作用更易形成大面积碳酸盐岩储层溶蚀孔隙。本发明研发基于地质演化过程约束下的膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶实验，膏盐-碳酸盐岩石组合储层孔隙直径既有厘米级大孔隙、微裂缝，也有纳米级的粒内孔隙，因此利用气体吸附、压汞测试、扫描电镜及CT三维孔隙数值计算等多种方法定量计算膏盐-碳酸盐岩石组合的溶蚀孔隙量、孔隙直径、孔隙连通性、溶蚀率等参数变化量，来评价表生岩溶效果，揭示控制储层表生岩溶作用的因素，为准确评价预测有利膏盐-碳酸盐岩石组合储层提供依据。具体而言，本申请是以膏盐-碳酸盐岩石组合为对象，其对岩溶溶液性质、温度以及压力时间等控制表生岩溶作用的参数更为敏感，故必须要基于真实地质条件下进行岩溶实验，才能准确评价岩溶效果。本申请中的岩溶条件是根据真实盆地演化特征选取的溶蚀参数，考虑到了针对封盖了全球65％的油气的膏盐-碳酸盐岩石组合开展孔隙特征研究，能够评价、预测膏盐-碳酸盐岩石组合在表生岩溶作用下，对油气成藏的作用。此外，本申请在岩溶试验中采用样品浸泡于二氧化碳溶液的形式，而非其他形式，例如淋流等形式，更符合膏盐-碳酸盐岩石组合的真实溶蚀情况。而且采用孔隙直径测试数据融合算法，实现了在真实地质温压、流体条件下膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶效果的准确定量，明确了岩溶前后孔隙直径自纳米范围至毫米范围的无缝隙定量评价，实现了膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶效果的准确性
本发明还提供了一种基于真实地质环境下的以石膏与石盐作为标志矿物的膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶效果定量评价装置，其为上述的基于真实地质环境下的以石膏与石盐作为标志矿物的膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶效果定量评价方法采用的装置，该装置包括：若干密封容器、若干导管、至少一滴管，所述若干密封容器中端部的一个安装有至少一滴管，所述导管串联连接所述若干密封容器。
膏盐-碳酸盐岩石组合储层矿物成份差异较大，不同矿物类型、不同矿物含量、不同岩溶条件等众多因素均影响膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶作用结果，形成不同尺度大小的溶蚀孔隙，控制了有利储层发育特征。本发明在利用不同类型膏盐-碳酸盐岩石组合储层物理表生岩溶实验的基础上，开展基于地质条件约束下的膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶定量评价实验方法与装置研究，利用自主设计的表生岩溶实验设备实现膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶模拟，实现了多种储集性能测定实验明确孔隙直径、溶蚀率以及连通性等岩溶效果的定量参数，是全面准确评价有利膏盐-碳酸盐岩石组合储层特征的重要方法。该方法可揭示膏盐-碳酸盐岩石组合储层孔隙演化特征，明确岩溶强度的控制因素，实现定量评价表生岩溶作用对储层储集性能的变化程度，为开展我国古老碳酸盐岩储层评价优选提供重要依据，能够最终明确我国第一大油气田——鄂尔多斯盆地古生界天然气膏盐-碳酸盐岩石组合溶蚀孔隙成因机理。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式的方法流程图；
图2为地质历史时期大气二氧化碳含量分布图；
图3为实施例中各样品所处的二氧化碳过饱和后溶液pH值分布图；
图4为本发明一具体实施方式中表生岩溶实验设备结构图；
图5a为实施例中含盐白云岩样品表生岩溶实验前的扫描电镜照片；
图5b为实施例中含盐白云岩样品表生岩溶实验后的扫描电镜照片；
图5c为实施例中含云膏岩样品表生岩溶实验前的扫描电镜照片；
图5d为实施例中含云膏岩样品表生岩溶实验后的扫描电镜照片；
图5e为实施例中含膏云岩样品表生岩溶实验前的扫描电镜照片；
图5f为实施例中含膏云岩样品表生岩溶实验后的扫描电镜照片；
图5g为实施例中含盐白云岩、含云膏岩、含膏云岩样品表生岩溶实验前后的最大孔隙直径对比图；
图5h为实施例中样品的硬石膏与白云石矿物含量与溶蚀率关系图；
图6a为实施例中膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶作用后三维模拟图；
图6b为实施例中膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶作用后孔隙三维连通模拟图；
图7a为实施例中含盐白云岩、含云膏岩、含膏云岩样品孔隙度与溶蚀率关系图；
图7b为实施例中样品白云石含量与孔隙度关系图；
图7c为实施例中样品白云石含量与溶蚀率关系图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
如图1所示，本发明提供的基于真实地质环境下的以石膏与石盐作为标志矿物的膏盐碳酸盐组合岩储层表生岩溶效果定量评价方法，可以包括以下步骤：
(1)筛选样品：选取不同成分的膏盐-碳酸盐岩石组合样品，所述不同成分的膏盐-碳酸盐岩石组合样品包括含膏白云岩、膏云岩、含盐白云岩和白云岩中的一种或几种的组合；
(2)多方法测试岩溶作用前储集特征：采用氮气吸附测试、二氧化碳吸附测试、压汞定量测试、扫描电镜观测分析以及CT分析中的一种或几种的组合综合评价岩溶作用前不同石膏与石盐含量的样品的孔隙类型、孔隙直径、面孔率、孔隙度、孔隙连通性和孔隙体积中的一种或几种的组合；
(3)确定岩溶条件：根据地质历史时期，所述膏盐-碳酸盐岩石组合样品所在的研究区所处的不同地理位置确定表生岩溶实验的温度和压力，根据膏盐-碳酸盐岩石组合样品所在的研究区的实际表生岩溶地质时间按照1小时相当0.01亿年缩小比例而确定表生岩溶实验的时间，并根据以地质历史时期大气二氧化碳含量恢复的所述膏盐-碳酸盐岩石组合样品所在的研究区地表淋滤流体中的二氧化碳含量确定表生岩溶实验中二氧化碳溶液浓度，例如可以采用图2所示的地质历史时期大气二氧化碳含量分布图(R.A.Berner，2001，TheeffectoftheriseoflandplantsonatmosphericCO2duringthePaleozoic.In:GenselPG,EdwardsD(eds).PlantsInvadetheLand.NewYork:ColumbiaUniversityPress.173-178)来恢复所述膏盐-碳酸盐岩石组合样品所在的研究区地表淋滤流体中的二氧化碳含量；
(4)表生岩溶实验：在步骤(3)确定的岩溶条件下，使步骤(1)中选取的膏盐-碳酸盐岩石组合样品进行表生岩溶实验，所述表生岩溶实验是按照以下步骤进行的，该实验采用的设备如图4所示：
依据所述膏盐-碳酸盐岩石组合样品的数量选取对应数量的密封容器，将样品分别放入所述密封容器中，并分别向所述密封容器中分别加入去离子水；
将这些密封容器用若干根导管串联，每根导管连接一个密封容器内的液面上方和与其相邻的密封容器内的液面下方；
将一盛放有碳酸钙并连接有盐酸滴管的密封容器以一导管连接于这些串联的盛放有样品的密封容器中端部的那一密封容器，该导管连接该盛放有碳酸钙并连接有盐酸滴管的密封容器内的上部，和盛放有样品的密封容器内的液面下方；
通过调节盐酸的量，将制备得到的二氧化碳依次通入盛放有样品的密封容器内的液面之下，使每个盛放有样品的密封容器内的溶液达到二氧化碳过饱和；
然后将这些盛放有样品并且其中的溶液达到二氧化碳过饱和的密封容器在步骤(3)中确定的表生岩溶实验的温度、压力下，进行表生岩溶实验，达到步骤(3)中确定的表生岩溶实验的时间后，完成表生岩溶实验；
(5)多方法测试岩溶作用后储集特征：采用氮气吸附测试、二氧化碳吸附测试、压汞定量测试、扫描电镜观测分析以及CT分析中的一种或几种的组合综合评价岩溶作用后的样品的孔隙类型、孔隙直径、面孔率、孔隙度、孔隙连通性和孔隙体积中的一种或几种的组合；
(6)融合多方法测试溶蚀前后孔隙特征：针对氮气吸附测试、二氧化碳吸附测试、压汞定量测试、扫描电镜观测分析以及CT分析中的几种的组合测试结果的范围不同，或存在范围重叠，采用融合算法将多种范围测试结果融合计算，以对步骤(2)和(5)得到的孔隙特征进行校正，得到校正后的孔隙特征，反映微观孔隙特征；
(7)定量评价表生岩溶实验前后储集特征：对比步骤(6)中得到的膏盐-碳酸盐岩石组合样品表生岩溶实验前后的校正后的孔隙特征(包括孔隙类型、孔隙直径、面孔率、孔隙度、孔隙连通性和孔隙体积等中的一种或几种的组合)，以定量计算石膏与石盐溶蚀孔隙量、溶蚀率、面孔率变化、孔隙直径变化和孔隙度中的一种或几种的组合，和/或评价孔隙形貌变化、孔隙连通性变化为主，进而评价岩溶效果；
(8)表生岩溶条件分析：依据步骤(7)中的膏盐-碳酸盐岩石组合样品表生岩溶实验前后的校正后的孔隙特征以及岩溶效果，分析控制膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶效果的影响因素，为评价预测有利储层提供依据。
实施例
膏盐岩-碳酸盐岩共生体系成为世界大油气田赋存成藏的重要储层类型，其中表生岩溶作用对改善储层储集性能发挥重要作用。在鄂尔多斯盆地膏盐-碳酸盐岩石组合储层即是奥陶系气藏重要储层类型，自古生界奥陶系至石炭系约1.2亿暴露环境广泛发育表生岩溶作用，形成研究区古生界气层主要孔隙类型岩溶膏模孔，如何定量评价计算膏盐岩-碳酸盐岩石组合的岩溶效果，分析溶蚀前后孔隙直径、孔隙体积、孔隙连通性等关键参数变化，将为准确评价预测膏盐岩-碳酸盐岩石组合有利溶蚀区提供依据。
选取鄂尔多斯盆地古生界奥陶系马家沟组白云岩、含膏白云岩、含盐白云岩、膏岩4种岩性样品共7组(各样品的矿物含量见表1)，开展7组表生岩溶模拟实验，对比分析溶蚀前后不同矿物含量的膏盐-碳酸盐岩石组合储层溶蚀效果差异。
表1不同岩性膏盐-碳酸盐岩石组合样品基本情况
具体包括以下步骤：
(1)确定表生岩溶模拟实验条件：晚奥陶世-石炭世大气CO2含量普遍较高，体积浓度均大于6.5％，其中奥陶系平均达15％，是现今大气CO2含量的500倍(如图2所示)，表生岩溶作用流体性质呈现出以过饱和二氧化碳，呈弱酸性特征(如图3所示，图3为本实施例研究的各样品所处的二氧化碳过饱和后溶液pH值分布图)。晚奥陶世-石炭世期间，鄂尔多斯盆地所处地理位置基本处于南半球低纬度-赤道地区，为热带、亚热带、干旱气候带，地表温度选取30℃(鄂尔多斯盆地地质历史时期所处气候带统计如表2所示)。由于鄂尔多斯盆地马家沟组膏盐层缺失地质时间为1.2亿年左右，故将实验时间同比例压缩为120小时。因此，鄂尔多斯盆地古生界奥陶系马家沟组表生岩溶实验条件为常压、CO2饱和状态下水体二氧化碳体积浓度为15％-3％(15％是根据图2确定的，3％是其他文献以地质历史时期大气二氧化碳含量恢复的地表淋滤流体中的二氧化碳最低含量)、温度30℃、时间120小时。
表2鄂尔多斯盆地地质历史时期所处气候带统计表
(2)多方法测试岩溶作用前储集特征：采用氮气吸附测试、二氧化碳吸附测试、压汞定量测试、扫描电镜观测分析(如图5a、图5c、图5e所示)以及CT分析定量评价岩溶作用前的样品的孔隙类型、孔隙直径、面孔率、孔隙连通性和孔隙体积，其中采用融合算法获得校正后的孔隙直径数据，并采用校正后的孔隙直径数据计算面孔率、孔隙度数据；结果为：膏岩主要发育晶间孔，大小为1-1.5μm，面孔率为0.69％(面孔率测定依据中华人民共和国石油天然气行业标准：岩石薄片鉴定，SY/T5368-2000)，孔隙度多为0.75-1.12％，孔隙联通性较差，粒间孔隙不发育，局部范围连通；含盐白云岩储层孔隙类型以晶间孔、溶蚀孔为主，其中石盐发育5-10μm的微孔，最大可达17μm，白云石矿物微裂缝发育，见15-20μm微孔，面孔率为2.6％，孔隙度多为3.12％，孔隙联通性相对较好，局部范围连通；膏岩与白云岩共生组合中硬石膏发育1.5-5μm溶蚀孔或晶间孔，白云石发育1-6μm微孔，面孔率2.05％，孔隙度为1.17％，孔隙连通性较差；
(3)表生岩溶实验：该实验采用的设备如图4所示，该实验是按照以下步骤进行的：
依据所述膏盐-碳酸盐岩石组合样品的数量选取对应数量的密封容器，将重量均为50g的7块样品分别放入所述密封容器中，并分别向所述密封容器中分别加入去离子水500mL；
将这些密封容器用若干根导管串联，每根导管连接一个密封容器内的液面上方和与其相邻的密封容器内的液面下方；
将一盛放有碳酸钙并连接有盐酸滴管的密封容器以一导管连接于这些串联的盛放有样品的密封容器中端部的那一密封容器，该导管连接该盛放有碳酸钙并连接有盐酸滴管的密封容器内的上部，和盛放有样品的密封容器内的液面下方；
通过调节盐酸的量，将制备得到的二氧化碳依次通入盛放有样品的密封容器内的液面之下，使每个盛放有样品的密封容器内的溶液达到二氧化碳过饱和，溶液呈弱酸性；
然后将这些盛放有样品并且其中的溶液达到二氧化碳过饱和的密封容器放入烤箱，恒温30℃温度120个小时后，完成表生岩溶实验；
(4)多方法测试岩溶作用后储集特征：采用氮气吸附测试、二氧化碳吸附测试、压汞定量测试、扫描电镜观测分析(如图5b、图5d、图5f所示)以及CT分析定量评价岩溶作用后的样品的孔隙类型、孔隙直径、孔隙连通性和孔隙体积，其中采用融合算法获得校正后的孔隙直径数据，并采用校正后的孔隙直径数据计算面孔率、孔隙度数据；结果为：含盐白云岩溶蚀后孔隙直径为0.7-3mm，含云膏岩溶蚀后孔隙直径为6.6-21μm，含膏云岩溶蚀后孔隙直径为23μm；而且各样品的孔隙连通性也得到大大改善，在强溶蚀作用区，孔隙基本连通，如图6a和b所示；
(5)定量评价表生岩溶实验前后储集特征：对比膏盐-碳酸盐组合岩储层溶蚀前后孔隙特征(融合算法校正后)，重点定量评价石膏与石盐溶蚀效果，如图5g和图5h所示，定量计算不同矿物含量的膏盐-碳酸盐岩石组合溶蚀率相差6倍(如表3所示)，其中石盐溶蚀率最高，其次石膏，白云石与方解石最低，导致含盐白云岩溶蚀率最高，达19.8％(溶蚀率＝(溶蚀前样品质量-溶蚀后样品质量)/溶蚀前样品质量)，膏岩其次，溶蚀率为10％；含盐白云岩孔隙直径由溶蚀前2μm增大至0.7-3mm，含云膏岩孔隙直径由溶蚀前1μm增大至6.6-21μm，含膏云岩孔隙直径由582nm增大至23μm；含盐白云岩、含云膏岩和含膏云岩的孔隙度分别增加为16.8％，9.89％，4.89％，孔隙度可反映面孔率及孔隙体积；各样品的孔隙连通性也得到大大改善，在强溶蚀作用区，孔隙基本连通(如图6a和图6b所示)；
表3膏盐-碳酸盐岩石组合样品表生溶蚀实验数据表
(6)表生岩溶条件分析：鄂尔多斯马家沟组表生岩溶实验表明，常压、饱和CO2水(15％-3％)、气温30℃封闭体系下溶蚀量与膏盐含量正相关(如图7a、图7b、图7c和图5h所示)，含盐白云岩溶蚀量最大，含云膏岩次之，含膏云岩最少，溶蚀质量可提高10％以上(如图5g-h所示)，含白云石(含量7wt％-90wt％)的碳酸盐岩储层，膏盐岩层对其储集性能具有促进作用，表生岩溶作用可使面孔率增加23-56％，溶蚀率可增加31％。因此，认为含盐白云岩与含云膏岩是鄂尔多斯奥陶系表生岩溶最有利风化壳溶孔储层，孔隙直径最高可提高19.8-10.3％，为定量评价预测碳酸盐岩-蒸发岩共生体系岩溶储层提供实验依据。预测含盐白云岩或含云膏岩发育的蒸发岩沉积相带是鄂尔多斯奥陶系马五段有利储层分布区。
Claims (10)
1.一种基于真实地质环境下的以石膏与石盐作为标志矿物的膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶效果定量评价方法，其包括以下步骤：
(1)筛选样品：选取不同成分的膏盐-碳酸盐岩石组合样品，代表不同沉积环境；
(2)多方法测试岩溶作用前储集特征：采用多种方法综合评价岩溶作用前不同石膏与石盐含量的样品的孔隙特征；
(3)确定岩溶条件：根据样品所在研究区的地理位置，确定所述膏盐-碳酸盐岩石组合样品发生表生岩溶的真实地质条件，包括温度、压力、时间以及二氧化碳溶液浓度，分别作为表生岩溶实验的温度、压力、时间以及二氧化碳溶液浓度；
(4)表生岩溶实验：在步骤(3)确定的岩溶条件下，使步骤(1)中选取的膏盐-碳酸盐岩石组合样品进行表生岩溶实验；
(5)多方法测试岩溶作用后储集特征：采用多种方法综合评价岩溶作用后的样品的孔隙特征；
(6)采用融合算法对步骤(2)和(5)得到的孔隙特征进行校正，得到校正后的孔隙特征；
(7)定量评价表生岩溶实验前后储集特征：对比步骤(6)中得到的膏盐-碳酸盐岩石组合样品表生岩溶实验前后的校正后的孔隙特征，以样品中石膏与石盐作为评价表生岩溶实验效果的重要依据，定量评价岩溶效果；
(8)表生岩溶条件分析：依据步骤(7)中的膏盐-碳酸盐岩石组合样品表生岩溶实验前后的校正后的孔隙特征以及岩溶效果，分析控制膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶效果的影响因素。
2.根据权利要求1所述的评价方法，其中，步骤(1)中的所述不同成分的膏盐-碳酸盐岩石组合样品包括含膏白云岩、膏云岩、含盐白云岩和白云岩中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的评价方法，其中，步骤(2)和(5)中的所述多种方法包括氮气吸附测试、二氧化碳吸附测试、压汞定量测试、扫描电镜观测分析以及CT分析中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的评价方法，其中，步骤(2)和(5)中的所述孔隙特征包括孔隙类型、孔隙直径、面孔率、孔隙度、孔隙连通性和孔隙体积中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的评价方法，其中，步骤(3)中的所述表生岩溶实验的温度和压力是根据地质历史时期，所述膏盐-碳酸盐岩石组合样品所在的研究区所处的不同地理位置确定的；步骤(3)中的所述表生岩溶实验的时间是根据膏盐-碳酸盐岩石组合样品所在的研究区的实际表生岩溶地质时间按照1小时相当0.01亿年缩小比例而确定的。
6.根据权利要求1所述的评价方法，其中，步骤(3)中的所述表生岩溶实验中二氧化碳溶液浓度是根据以地质历史时期大气二氧化碳含量恢复的所述膏盐-碳酸盐岩石组合样品所在的研究区地表淋滤流体中的二氧化碳含量确定的。
7.根据权利要求1所述的评价方法，其中，步骤(4)中的所述表生岩溶实验是按照以下步骤进行的：
依据所述膏盐-碳酸盐岩石组合样品的数量选取对应数量的密封容器，将样品分别放入所述密封容器中，并分别向所述密封容器中分别加入去离子水；
将这些密封容器用若干根导管串联，每根导管连接一个密封容器内的液面上方和与其相邻的密封容器内的液面下方；
将一盛放有碳酸钙并连接有盐酸滴管的密封容器以一导管连接于这些串联的盛放有样品的密封容器中端部的那一密封容器，该导管连接该盛放有碳酸钙并连接有盐酸滴管的密封容器内的上部，和盛放有样品的密封容器内的液面下方；
通过调节盐酸的量，将制备得到的二氧化碳依次通入盛放有样品的密封容器内的液面之下，使每个盛放有样品的密封容器内的溶液达到二氧化碳过饱和，溶液呈现弱酸性特征；
然后将这些盛放有样品并且其中的溶液达到二氧化碳过饱和的密封容器在步骤(3)中确定的表生岩溶实验的温度、压力下，进行表生岩溶实验，达到步骤(3)中确定的表生岩溶实验的时间后，完成表生岩溶实验。
8.根据权利要求1所述的评价方法，其中，步骤(6)中的所述采用融合算法对步骤(2)和(5)得到的孔隙特征进行校正是对氮气吸附测试、二氧化碳吸附测试、压汞定量测试、扫描电镜观测分析以及CT分析中的几种分别得到的孔隙直径数据进行融合算法校正，并采用校正后的孔隙直径数据计算面孔率、孔隙度数据。
9.根据权利要求1所述的评价方法，其中，步骤(7)中的所述定量评价岩溶效果包括定量计算溶蚀孔隙量、溶蚀率、面孔率变化、孔隙直径变化和孔隙度变化中的一种或几种的组合，和/或评价孔隙形貌变化、孔隙连通性变化。
10.一种基于真实地质环境下的以石膏与石盐作为标志矿物的膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶效果定量评价装置，其为权利要求1-9任一项所述的基于真实地质环境下的以石膏与石盐作为标志矿物的膏盐-碳酸盐岩石组合储层表生岩溶效果定量评价方法采用的装置，该装置包括：若干密封容器、若干导管、至少一滴管，所述若干密封容器中端部的一个安装有至少一滴管，所述导管串联连接所述若干密封容器。
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