CN108956673A - 原位跟踪表征储层矿物转化的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种原位跟踪表征储层矿物转化的方法及装置。其中，所述原位跟踪表征储层矿物转化的方法，包括：在储层样本上设置标记区域；获取所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；对所述储层样本热处理；获取热处理后所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；将所述标记区域热处理前后的矿物组成、矿物含量和矿物分布对比获取差异信息。所述原位跟踪表征储层矿物转化的方法及装置用于研究反推成岩时的地质环境，从而对成岩、胶结、溶蚀、孔隙形成等环节提供更多的信息。

Description

原位跟踪表征储层矿物转化的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种原位跟踪表征储层矿物转化的方法，该方法适用于矿物转化规律的模拟研究，为原位追踪表征储层演化过程中矿物转化规律提供研究方法。

背景技术

储层的一系列成岩过程中所发生的各种化学、物理及生物等变化，对储层孔隙形成、保存及破坏均起着极为重要的作用，对储层物性有着决定性的影响。

储层的岩性包括碎屑颗粒、填隙物(胶结物与杂基)的成分、结构和组构等，它主要受控于储层形成的沉积环境和沉积后所发生的各种成岩变化。如岩石中的自生矿物就是由于岩石孔隙流体中某些离子过饱和，在一定的温度和压力条件下沉淀所致。因此，自生矿物的成分、结构和组构可直接反映成岩作用的环境。

系统而又准确地观测与分析岩石的成分在不同条件下的转化规律，尤其是原位的观测比较矿物组成、矿物含量和矿物分布(如粘土矿物转化、自生矿物分布等)等变化与环境处理条件的关系，可以分析和判断曾经发生过的各种成岩环境变化。

但是，现在还没有一种能够跟踪表征储层矿物转化规律的研究方法，影响分析和判断曾经发生过的各种成岩环境变化。因此，急需开发原位跟踪表征储层矿物转化规律的研究方法，用于研究反推成岩时的地质环境，从而对成岩、胶结、溶蚀、孔隙形成等环节提供更多的信息。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本申请的目的是提供一种原位跟踪表征储层矿物转化的方法，以用于研究反推成岩时的地质环境，从而对成岩、胶结、溶蚀、孔隙形成等环节提供更多的信息。

本申请的技术方案如下：

一种原位跟踪表征储层矿物转化的方法，包括：

在储层样本上设置标记区域；

获取所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；

对所述储层样本热处理；

获取热处理后所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；

将所述标记区域热处理前后的矿物组成、矿物含量和矿物分布对比获取差异信息。

作为一种优选的实施方式，所述在储层样本上设置标记区域包括以下步骤：

制备至少部分表面为平整表面的储层样本；

在所述储层样本的平整表面上设置标记区域。

作为一种优选的实施方式，获取所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布，包括：

测试所述储层样本的平整表面的元素分布和元素含量，以计算所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布。

作为一种优选的实施方式，获取热处理后所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布包括：测试热处理后的所述储层样本平整表面的元素分布和元素含量，以计算所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布。

作为一种优选的实施方式，所述制备至少部分表面为平整表面的储层样本包括：

将储层样本进行洗油；

将所述洗油后的储层样本裁切成长方体状的块状样品；

将所述储层样本的至少一个侧表面进行抛光处理，获得微米级或纳米级平整度的平整表面。

作为一种优选的实施方式，所述标记区域的形状包括点、线、十字、圆圈、多边形中的一种或者几种方式的组合。

作为一种优选的实施方式，所述测试所述储层样本的平整表面的元素分布和元素含量，以计算所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布的步骤包括：

在所述标记区域中选定多个测试点；

采用EDX能谱仪或者XRF荧光光谱仪逐个测试点测试所述储层样本的平整表面，以获得各测试点的元素及元素含量；

通过各测试点获得的元素及各元素所占的百分含量计算各测试点元素的原子个数比；

通过各测试点元素的原子个数比与矿物的标准谱图中元素的原子个数比进行比较，计算各测试点的矿物组成；

将所述各测试点获得的矿物组成进行拼接，得到所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布。

作为一种优选的实施方式，相邻两个所述测试点的间距为1微米至20微米。

作为一种优选的实施方式，相邻两个所述测试点的间距为2微米至10微米。

作为一种优选的实施方式，所述热处理为水热处理和/或加热处理。

作为一种优选的实施方式，所述水热处理的温度为100摄氏度至350摄氏度；所述水热处理时间为1小时至20天。

作为一种优选的实施方式，所述加热处理的温度为250摄氏度至650摄氏度；所述加热处理时间为1小时至48小时。

作为一种优选的实施方式，所述水热处理的条件可以为中性水、酸性水、碱性水、含盐水中的一种或者组合。

作为一种优选的实施方式，所述测试热处理后的储层样本平整表面的元素分布和元素含量，计算标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布的步骤包括：

采用EDX能谱仪或者XRF荧光光谱仪逐个测试点测试热处理后的储层样本平整表面，获得各测试点的元素及元素含量；

通过各测试点获得的元素及各元素所占的百分含量计算各测试点元素的原子个数比；

通过各测试点元素的原子个数比与矿物的标准谱图中元素的原子个数比进行比较，计算各测试点的矿物组成；

将所述各测试点获得的矿物组成进行拼接，得到热处理后的标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布。

一种原位跟踪表征储层矿物转化的装置，包括：

划分模块，用于在储层样本上设置标记区域；

第一获取模块，用于获取所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；

处理模块，用于对所述储层样本热处理；

第二获取模块，用于获取热处理后所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；

对比获取模块，用于将所述标记区域热处理前后的矿物组成、矿物含量和矿物分布对比获取差异信息。

有益效果：

本申请所提供的原位跟踪表征储层矿物转化的方法通过在储层样本上设置标记区域；获取所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；对所述储层样本热处理；获取热处理后所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；以及，将所述标记区域热处理前后的矿物组成、矿物含量和矿物分布对比获取差异信息，利用所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布在热处理前后的差异信息，能够表征储层矿物转化，从而研究反推成岩时的地质环境，从而对成岩、胶结、溶蚀、孔隙形成等环节提供更多的信息。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施方式中提供一种原位跟踪表征储层矿物转化的方法流程图；

图2是本申请实施方式中提供一种原位跟踪表征储层矿物转化的装置示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参阅图1。本申请实施方式中提供一种原位跟踪表征储层矿物转化的方法，包括以下步骤：

S100、在储层样本上设置标记区域。

S200、获取所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；

S300、对所述储层样本热处理；

S400、获取热处理后所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；

S500、将所述标记区域热处理前后的矿物组成、矿物含量和矿物分布对比获取差异信息。

本实施方式所提供的原位跟踪表征储层矿物转化的方法通过在储层样本上设置标记区域；获取所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；对所述储层样本热处理；获取热处理后所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；以及，将所述标记区域热处理前后的矿物组成、矿物含量和矿物分布对比获取差异信息，利用所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布在热处理前后的差异信息，能够表征储层矿物转化，从而研究反推成岩时的地质环境，从而对成岩、胶结、溶蚀、孔隙形成等环节提供更多的信息。同时，本实施方式所提供的原位跟踪表征储层矿物转化的方法提供的矿物分析精度高，分辨率高达0.5微米。

在本申请实施方式中，所述标记区域用于标识研究目标区域，以便于研究原位跟踪目标区域中的储层矿物转化表征。标记区域的形状可以有多种，比如：所述标记区域的形状包括点、线、十字、圆圈、多边形中的一种或者几种方式的组合。本申请对于标记区域具体的形状并不限制。

为便于电镜观测，可以将标记区域设置在平整表面。具体的，所述在储层样本上设置标记区域包括以下步骤：S101、制备至少部分表面为平整表面的储层样本；S102、在所述储层样本的平整表面上设置标记区域。

其中，步骤S101具体可以这样实现：首先，将储层样本进行洗油；然后，将所述洗油后的储层样本裁切成长方体状的块状样品；最后，将所述储层样本的至少一个侧表面进行抛光处理，获得微米级或纳米级平整度的平整表面。在步骤S102中，可以通过标记笔通过标记线在平整表面上将标记区域圈出。

在本实施方式中，制备含有至少一面为平整表面的储层样本。平整表面为平面。储层样本可以是页岩、砂岩、泥岩、火山岩、碳酸盐岩，还可以是岩心块体、岩屑块体或者露头块体样品。考虑到储层样本一般内部孔隙存在石油等杂质，因此需要进行清洗，进而可以对储层样本进行洗油处理。

在将所述储层样本内部孔隙石油等杂质清洗之后将所述储层样本切割、砂纸打磨等制作方式得到含有至少一面为平整表面的储层样本。将所述制得的含有至少一面为平整表面的储层样本进行精细抛光，获得微米级的平整度。或者，将所述制得的含有至少一面为平整表面的储层样本进行精细抛光，获得纳米级的平整度。

在本申请实施方式中，所述步骤S200可以包括：测试所述储层样本的平整表面的元素分布和元素含量，以计算所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布。其中，通过平整表面的元素分布和元素含量，计算获得所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布。

具体的，所述步骤S200可以包括以下子步骤：

S210、采用EDX能谱仪或者XRF荧光光谱仪逐个测试点测试所述储层样本的平整表面，以获得各测试点的元素及元素含量；

S220、通过各测试点获得的元素及各元素所占的百分含量计算各测试点元素的原子个数比；

S230、通过各测试点元素的原子个数比与矿物的标准谱图中元素的原子个数比进行比较，计算各测试点的矿物组成；

S240、将所述各测试点获得的矿物组成进行拼接，得到所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布。

其中，可以在所述标记区域中选定多个测试点。测试点可以通过标记示出。为具有较佳的矿物分析精度。在步骤S210中，相邻两个所述测试点的间距为1微米至20微米。进一步地，为提高测试精度，获得更精确的结果，相邻两个所述测试点的间距为2微米至10微米。通过设置更多的测试点，以更全面地反映标记区域。

在所述步骤S300中，所述热处理可以为水热处理和/或加热处理。其中，所述水热处理的温度为100摄氏度至350摄氏度；所述水热处理时间为1小时至20天。所述水热处理的条件可以为中性水、酸性水、碱性水、含盐水中的一种或者多种的组合。

所述加热处理的温度为250摄氏度至650摄氏度。所述加热处理时间为1小时至48小时。

在本申请实施方式中，所述步骤S400可以包括：测试热处理后的所述储层样本平整表面的元素分布和元素含量，以计算所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布。其中，通过热处理后的平整表面的元素分布和元素含量，计算获得热处理后所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布。

具体的，所述步骤S400可以包括以下子步骤：

S410、采用EDX能谱仪或者XRF荧光光谱仪逐个测试点测试热处理后的储层样本平整表面，获得各测试点的元素及元素含量；

S420、通过各测试点获得的元素及各元素所占的百分含量计算各测试点元素的原子个数比；

S430、通过各测试点元素的原子个数比与矿物的标准谱图中元素的原子个数比进行比较，计算各测试点的矿物组成；

S440、将所述各测试点获得的矿物组成进行拼接，得到热处理后的标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布。

步骤S400中的测试点可以沿用步骤S200中的测试点，以保证测试点的一致性。在步骤S430中，通过各测试点元素的原子个数比与矿物的标准谱图中元素的原子个数比进行比较，得到各测试点的矿物含量。步骤S440中将各测试点的矿物组成、矿物含量拼接，获得整个标记区域中所有测试点的矿物组成、矿物含量，并由于各个测试点的位置不同，能够反映真个标记区域的矿物分布。

在步骤S500中，将所述标记区域热处理前后的矿物组成、矿物含量和矿物分布对比获取差异信息。差异信息包括矿物组成在热处理前后的差异信息，矿物含量在热处理前后的差异信息，矿物分布在热处理前后的差异信息，通过差异信息可以表征储层矿物转化的过程。

请参阅图2。本申请实施方式中还提供一种原位跟踪表征储层矿物转化的装置，包括：划分模块10，用于在储层样本上设置标记区域；第一获取模块20，用于获取所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；处理模块30，用于对所述储层样本热处理；第二获取模块40，用于获取热处理后所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；对比获取模块50，用于将所述标记区域热处理前后的矿物组成、矿物含量和矿物分布对比获取差异信息。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来。在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。该计算机软件产品可以包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。该计算机软件产品可以存储在内存中，内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其它数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其它类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其它内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其它光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其它磁性存储设备或任何其它非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括短暂电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

本申请实施方式中还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下方法步骤：在储层样本上设置标记区域；获取所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；对所述储层样本热处理；获取热处理后所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；将所述标记区域热处理前后的矿物组成、矿物含量和矿物分布对比获取差异信息。

在本实施方式中，处理器可以按任何适当的方式实现。具体的，例如，处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该微处理器或处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)和嵌入微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)的形式，上述模块的例子包括但不限于以下微控制单元：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320。本领域技术人员也应当知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现所述处理器的功能以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制单元等形式来实现相同功能。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (15)

1.一种原位跟踪表征储层矿物转化的方法，其特征在于，包括：

在储层样本上设置标记区域；

获取所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；

对所述储层样本热处理；

获取热处理后所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；

将所述标记区域热处理前后的矿物组成、矿物含量和矿物分布对比获取差异信息。

2.如权利要求1所述的原位跟踪表征储层矿物转化的方法，其特征在于，所述在储层样本上设置标记区域包括以下步骤：

制备至少部分表面为平整表面的储层样本；

在所述储层样本的平整表面上设置标记区域。

3.如权利要求2所述的原位跟踪表征储层矿物转化的方法，其特征在于，获取所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布，包括：

测试所述储层样本的平整表面的元素分布和元素含量，以计算所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布。

4.如权利要求3所述的原位跟踪表征储层矿物转化的方法，其特征在于，获取热处理后所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布包括：测试热处理后的所述储层样本平整表面的元素分布和元素含量，以计算所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布。

5.如权利要求2所述的原位跟踪表征储层矿物转化的方法，其特征在于，所述制备至少部分表面为平整表面的储层样本包括：

将储层样本进行洗油；

将所述洗油后的储层样本裁切成长方体状的块状样品；

将所述储层样本的至少一个侧表面进行抛光处理，获得微米级或纳米级平整度的平整表面。

6.如权利要求1所述的原位跟踪表征储层矿物转化的方法，其特征在于，所述标记区域的形状包括点、线、十字、圆圈、多边形中的一种或者几种方式的组合。

7.如权利要求4所述的原位跟踪表征储层矿物转化的方法，其特征在于，所述测试所述储层样本的平整表面的元素分布和元素含量，以计算所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布的步骤包括：

采用EDX能谱仪或者XRF荧光光谱仪逐个测试点测试所述储层样本的平整表面，以获得各测试点的元素及元素含量；

通过各测试点获得的元素及各元素所占的百分含量计算各测试点元素的原子个数比；

通过各测试点元素的原子个数比与矿物的标准谱图中元素的原子个数比进行比较，计算各测试点的矿物组成；

将所述各测试点获得的矿物组成进行拼接，得到所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布。

8.如权利要求7所述的原位跟踪表征储层矿物转化的方法，其特征在于，相邻两个所述测试点的间距为1微米至20微米。

9.如权利要求8所述的原位跟踪表征储层矿物转化的方法，其特征在于，相邻两个所述测试点的间距为2微米至10微米。

10.如权利要求1所述的原位跟踪表征储层矿物转化的方法，其特征在于，所述热处理为水热处理和/或加热处理。

11.如权利要求10所述的原位跟踪表征储层矿物转化的方法，其特征在于，所述水热处理的温度为100摄氏度至350摄氏度；所述水热处理时间为1小时至20天。

12.如权利要求10所述的原位跟踪表征储层矿物转化的方法，其特征在于，所述加热处理的温度为250摄氏度至650摄氏度；所述加热处理时间为1小时至48小时。

13.如权利要求11所述的原位跟踪表征储层矿物转化的方法，其特征在于，所述水热处理的条件可以为中性水、酸性水、碱性水、含盐水中的一种或者组合。

14.如权利要求7所述的原位跟踪表征储层矿物转化的方法，其特征在于，所述测试热处理后的储层样本平整表面的元素分布和元素含量，计算标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布的步骤包括：

采用EDX能谱仪或者XRF荧光光谱仪逐个测试点测试热处理后的储层样本平整表面，获得各测试点的元素及元素含量；

通过各测试点获得的元素及各元素所占的百分含量计算各测试点元素的原子个数比；

通过各测试点元素的原子个数比与矿物的标准谱图中元素的原子个数比进行比较，计算各测试点的矿物组成；

将所述各测试点获得的矿物组成进行拼接，得到热处理后的标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布。

15.一种原位跟踪表征储层矿物转化的装置，其特征在于，包括：

划分模块，用于在储层样本上设置标记区域；

第一获取模块，用于获取所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；

处理模块，用于对所述储层样本热处理；

第二获取模块，用于获取热处理后所述标记区域的矿物组成、矿物含量和矿物分布；

对比获取模块，用于将所述标记区域热处理前后的矿物组成、矿物含量和矿物分布对比获取差异信息。