CN109490165A - 表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法，包括：步骤1，对样品进行全岩心X射线三维扫描测试，形成二维灰度图像；步骤2，对扫描的样品的二维灰度切片进行分析处理，利用阈值分割的方法识别样品中的裂缝及孔隙发育特征；步骤3，基于灰度图像直接构建和基于孔隙网络模型构建的方法，进行多尺度融合后，实现可视化，建立三维空间模型；步骤4，对碳酸盐岩非组构选择性储集空间进行表征，对孔隙结构进行分析；步骤5，对样品的储集空间进行定量的表征，完成图表、图件、数据的输出。该表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法可以让岩心的多尺度、连续性研究成为现实，为地质工作人员提供更加详尽的地层认知资料。
Description
技术领域
本发明涉及油田勘探开发技术领域，特别是涉及到一种表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法。
背景技术
碳酸盐岩等特殊储集体储集空间结构复杂，具有孔隙分布不均，类型多样、连续性特征尺度大等特点，是重要的油藏储集类型，但是对碳酸盐岩储层，尤其是对非组构选择性储集空间的测试和描述一直以来是个困扰地质人的难题。由于碳酸盐岩连续性尺度较大(常达到1米至数米)，实验室岩心柱塞样品尺寸较小，分析结果代表性差，样品分析出的数据不能真实地反映岩石的孔隙信息，这给该类油藏的储层评价和储量计算带来了很大困难，而岩心是反映地层性质和储集空间的最直观的资料，特殊储层储集空间参数的计算和描述只有建立在全岩心的尺度上才能获得更加可靠的储层参数。因此有必要借助现今更先进的技术，寻找和建立一种适合于碳酸盐岩非组构选择性储集空间全岩心室内分析方法。
近年来随着CT技术的发展，其无损、高分辨的特性，也被应用到了岩心分析中，它不仅在三维空间上可直接表达岩心孔隙结构，还可以利用其数字岩心分析技术对岩石样品内部的孔隙做定量的统计分析。为此我们发明了一种新的表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种综合表征和定量描述储集空间结构和形态，为碳酸盐岩非组构选择性储集空间评价及研究提供分析依据的表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法，该表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法包括：步骤1，对样品进行全岩心X射线三维扫描测试，形成二维灰度图像；步骤2，对扫描的样品的二维灰度切片进行分析处理，利用阈值分割的方法识别样品中的裂缝及孔隙发育特征；步骤3，基于灰度图像直接构建和基于孔隙网络模型构建的方法，进行多尺度融合后，实现可视化，建立三维空间模型；步骤4，对碳酸盐岩非组构选择性储集空间进行表征，对孔隙结构进行分析；步骤5，对样品的储集空间进行定量的表征，完成图表、图件、数据的输出。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
在步骤1中，利用CT扫描检测设备对选取的样品进行扫描，把样品放入测试筒内部，利用X射线穿透样品，照射到探测器上,利用X射线的成像的原理，得到样品在一个方面的灰度切片，样品旋转后，在不同角度和不同方向形成无数个切片，通过X射线的穿透，完成在不同角度上采集投影图，得到各个方向的二维的灰度图片。
在步骤2中，通过扫描测试形成二维灰度切片以后，对二维图像进行处理，通过阈值分割的方法找出一个灰度值，来对孔隙和基质进行区分；采用同样的方法对裂缝进行识别，利用宽度比长度比值，进行裂缝筛选。
在步骤2中，根据各个方向的切面，计算出面孔率，制作各方向面孔率分布图，为了分析延各方向的孔隙分布情况，引入了参数σ，用它来表征孔隙分布是否均匀，σ值越小，代表越均匀；面孔率的计算公式为：ρ＝S孔隙/S样品×100％
ρ：面孔率；
S孔隙：样品中孔隙所占的面积；
S样品：样品总的面积。
在步骤3中，对数字岩心采用相关图形学的算法进行处理，得到与原来岩心孔隙、喉道结构近似的球体或曲线组成的图形，应用最大球算法，将孔隙等效于球，喉道等效于棒，建立样品空间内的球棒模型，这些图形就形成了数字岩心三维物体空间中的骨架或者中轴，近似图形可反映真实岩心的孔隙和喉道结构特征。
在步骤3中，通过各个方向的二维灰度图片，利用三维重建软件，实现三维空间模型的建立，在空间上观察孔隙裂缝的展布特征，统计孔隙所占的体积，计算岩心体孔隙度，同时分别对裂缝和孔隙三维空间模型进行提取，统计裂缝和孔隙所占的比例；
体孔隙度：Φ＝V孔隙/V样品×100％
Φ：体孔隙度；
V孔隙：样品中孔隙所占的体积；
V样品：样品总体积。
在步骤3中，建立样品的三维空间模型后，提取孔隙的三维模型，统计分析孔隙体积、孔隙形状、大小及空间形态这些参数；通过定量分析可以得到，孔隙数量和等效直径；根据样品孔隙在空间上的展布，判断延各个方向的孔隙是否分布较好；通过三维建立，提取裂缝三维模型，统计分析裂缝体积、裂缝形状、与z轴夹角这些参数。
在步骤4中，对小于100um的孔隙开展测试和分析，利用全岩心局部放大测试、微米级孔隙测试结果反演技术，结合室内小样品孔隙测试开展储层全孔隙参数研究，建立储集空间的综合描述技术；在实际表征中，利用基于灰度图像直接构建和基于孔隙网络模型构建的方法，基于灰度图像直接构建可直观反应孔裂隙结构，以描述孔裂隙空间展布为主；而基于孔隙网络模型构建，是通过合理简化，有效快速描述关键孔隙空间特征。
在步骤5中，通过三维模型的建立，对孔隙及喉道的数量、半径、体积及平均孔喉比进行定量的统计分析，从而对样品的储集空间进行定量的表征，完成图表、图件、数据的输出。
本发明涉及一种用于描述碳酸盐岩非组构选择储集空间的技术方法，特别是涉及到利用全岩心CT资料表征碳酸盐岩非组构选择储集空间的方法。本发明中的表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法，基于全岩心CT扫描技术，通过对碳酸盐岩非组构选择性储集空间进行三维重建，选取可靠的孔隙空间模型，实现岩心参数数值的精确量化以及三维模型的可视化，进而可以分析岩石矿物格架、孔隙结构、流体特征，计算物理性质、传输性质(渗透率)，并模拟孔隙尺度上的油气水流动、研究微观剩余油分布、揭示提高采收率机制。系统的应用可以让岩心的多尺度、连续性研究成为现实，即将取样岩心进行完整测试及分析后，再进行分段多手段地研究，为地质工作人员提供更加详尽的地层认知资料。
附图说明
图1为本发明的表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法的一具体实施例的流程图；
图2为本发明的一具体实施例中孔隙半径的示意图；
图3为本发明的一具体实施例中孔隙形状因子的示意图；
图4为本发明的一具体实施例中孔喉比的示意图；
图5为本发明的一具体实施例中喉道半径的示意图；
图6为本发明的一具体实施例中喉道长度的示意图；
图7为本发明的一具体实施例中喉道形状因子的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法的流程图。选取缝洞型灰岩进行扫描测试，对其非组构选择性储集空间进行表征研究。所谓非组构选择性储集空间是指在一块样品中区别于组织结构统一的这部分储集空间，称之为非组构储集空间。
步骤101，对样品进行全岩心X射线三维扫描测试，形成二维灰度图像。
主要是通过CT扫描检测设备实现对全直径岩芯扫描定量分析，它主要由一个射线源、探测器、测试通道组成，可以监测岩芯尺寸最大长度达到100厘米，直径最大达到15厘米，扫描的分辨率可达到100微米，精度大于医学扫描的500微米，通过X射线扫描，可以实现沿着样品各个方向的数据采集，形成各个方向的二维灰度切片。
步骤102，对扫描的样品的二维灰度切片进行分析处理，利用阈值分割的方法识别样品中的裂缝及孔隙等发育特征。
通过扫描测试形成二维灰度切片以后，可以对二维图像进行处理，通过阈值分割的方法可以找出一个灰度值，来对孔隙和基质进行区分。同样的方法我们可以对裂缝进行识别，利用宽度比长度比值，可以进行裂缝筛选。
步骤103，基于灰度图像直接构建和基于孔隙网络模型构建的方法，进行多尺度融合后，实现可视化，建立三维空间模型。
对数字岩心采用相关图形学的算法进行处理，得到与原来岩心孔隙、喉道结构近似的球体或曲线组成的图形，应用最大球算法，将孔隙等效于球，喉道等效于棒，建立样品空间内的球棒模型，这些图形就形成了数字岩心三维物体空间中的骨架或者中轴，近似图形可反映真实岩心的孔隙和喉道结构特征。
步骤104，对碳酸盐岩非组构选择性储集空间进行表征，对孔隙结构进行分析。
步骤105，通过模型的建立，可以对孔隙及喉道的数量、半径、体积及平均孔喉比进行定量的统计分析，制作孔喉半径、形状因子以及孔喉比等分析示意图(见图2-图7)，从而对样品的储集空间进行定量的表征，完成图表、图件、数据的输出。
在应用本发明的一具体实施例中，包括了以下步骤：
1.通过X射线的穿透成像，得到不同方向的样品二维灰度切片
利用CT扫描检测设备对选取的样品进行扫描，把样品放入测试筒内部，利用X射线穿透样品，照射到探测器上,利用X射线的成像的原理，可以得到样品在一个方面的灰度切片，样品旋转后，可以在不同角度和不同方向形成无数个切片，我们通过X射线的穿透，可以完成在不同角度上采集投影图，得到各个方向的二维的灰度图片。
2.通过阈值分割的方法，对孔隙和裂缝进行识别，进而对二维灰度图像进行处理分析。
利用灰度阈值分割，可以对孔隙和裂缝进行识别。在二维灰度图片上课可以识别出孔隙、基质以及裂缝，进而在二维的图片上直观观察孔隙和裂缝的数量、大小以及发育情况。
根据各个方向的切面，可以计算出面孔率，制作各方向面孔率分布图，为了分析延各方向的孔隙分布情况，这里我们引入了一个σ，用它来表征孔隙分布是否均匀，σ值越小，代表越均匀。
面孔率：ρ＝S孔隙/S样品×100％
ρ：面孔率
S孔隙：样品中孔隙所占的面积
S样品：样品总的面积
3.通过二维图像的集成，可以进行三维的重建，从而进行定量的表征分析。
通过各个方向的二维灰度图片，利用三维重建软件，可以实现三维空间模型的建立，在空间上观察孔隙裂缝的展布特征，统计孔隙所占的体积，计算岩心体孔隙度，同时分别对裂缝和孔隙三维空间模型进行提取，统计裂缝和孔隙所占的比例。
体孔隙度：Φ＝V孔隙/V样品×100％
Φ：体孔隙度
V孔隙：样品中孔隙所占的体积
V样品：样品总体积
建立了样品的三维空间模型，可以进而提取孔隙的三维模型，统计分析孔隙体积、孔隙形状、大小及空间形态等参数。通过定量分析可以得到，孔隙数量和等效直径。根据样品孔隙在空间上的展布，可以判断延各个方向的孔隙是否分布较好。
通过三维建立，也可以提取裂缝三维模型，统计分析裂缝体积、裂缝形状、与z轴夹角等参数。
4.多尺度融合表征技术
对小于100um的孔隙开展测试和分析，利用全岩心局部放大测试、微米级孔隙测试结果反演等技术，结合室内小样品孔隙测试开展储层全孔隙参数研究，建立储集空间的综合描述技术。在实际表征中，利用基于灰度图像直接构建和基于孔隙网络模型构建的方法，基于灰度图像直接构建可以直观反应孔裂隙结构，以描述孔裂隙空间展布为主；而基于孔隙网络模型构建，是通过合理简化，有效快速描述关键孔隙空间特征。
5.图表输出
对样品的储集空间进行定量的表征，完成图表、图件、数据的输出。
本发明所述的表征碳酸盐岩特殊储集空间的方法，是通过全岩心CT三维扫描测试，获取评价储集空间的孔隙度、孔隙空间展布、孔隙结构、连通性等参数，进而建立空间模型，实现可视化，利用得到的全岩心CT资料，综合表征和定量描述储集空间结构和形态，为碳酸盐岩非组构选择性储集空间评价及研究提供分析依据。
Claims (9)
1.表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法，其特征在于，该表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法包括：
步骤1，对样品进行全岩心X射线三维扫描测试，形成二维灰度图像；
步骤2，对扫描的样品的二维灰度切片进行分析处理，利用阈值分割的方法识别样品中的裂缝及孔隙发育特征；
步骤3，基于灰度图像直接构建和基于孔隙网络模型构建的方法，进行多尺度融合后，实现可视化，建立三维空间模型；
步骤4，对碳酸盐岩非组构选择性储集空间进行表征，对孔隙结构进行分析；
步骤5，对样品的储集空间进行定量的表征，完成图表、图件、数据的输出。
2.根据权利要求1所述的表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法，其特征在于，在步骤1中，利用CT扫描检测设备对选取的样品进行扫描，把样品放入测试筒内部，利用X射线穿透样品，照射到探测器上,利用X射线的成像的原理，得到样品在一个方面的灰度切片，样品旋转后，在不同角度和不同方向形成无数个切片，通过X射线的穿透，完成在不同角度上采集投影图，得到各个方向的二维的灰度图片。
3.根据权利要求1所述的表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法，其特征在于，在步骤2中，通过扫描测试形成二维灰度切片以后，对二维图像进行处理，通过阈值分割的方法找出一个灰度值，来对孔隙和基质进行区分；采用同样的方法对裂缝进行识别，利用宽度比长度比值，进行裂缝筛选。
4.根据权利要求3所述的表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法，其特征在于，在步骤2中，根据各个方向的切面，计算出面孔率，制作各方向面孔率分布图，为了分析延各方向的孔隙分布情况，引入了参数σ，用它来表征孔隙分布是否均匀，σ值越小，代表越均匀；面孔率的计算公式为：ρ＝S孔隙/S样品×100％
ρ：面孔率；
S孔隙：样品中孔隙所占的面积；
S样品：样品总的面积。
5.根据权利要求1所述的表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法，其特征在于，在步骤3中，对数字岩心采用相关图形学的算法进行处理，得到与原来岩心孔隙、喉道结构近似的球体或曲线组成的图形，应用最大球算法，将孔隙等效于球，喉道等效于棒，建立样品空间内的球棒模型，这些图形就形成了数字岩心三维物体空间中的骨架或者中轴，近似图形可反映真实岩心的孔隙和喉道结构特征。
6.根据权利要求5所述的表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法，其特征在于，在步骤3中，通过各个方向的二维灰度图片，利用三维重建软件，实现三维空间模型的建立，在空间上观察孔隙裂缝的展布特征，统计孔隙所占的体积，计算岩心体孔隙度，同时分别对裂缝和孔隙三维空间模型进行提取，统计裂缝和孔隙所占的比例；
体孔隙度：Φ＝V孔隙/V样品×100％
Φ：体孔隙度；
V孔隙：样品中孔隙所占的体积；
V样品：样品总体积。
7.根据权利要求6所述的表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法，其特征在于，在步骤3中，建立样品的三维空间模型后，提取孔隙的三维模型，统计分析孔隙体积、孔隙形状、大小及空间形态这些参数；通过定量分析可以得到，孔隙数量和等效直径；根据样品孔隙在空间上的展布，判断延各个方向的孔隙是否分布较好；通过三维建立，提取裂缝三维模型，统计分析裂缝体积、裂缝形状、与z轴夹角这些参数。
8.根据权利要求1所述的表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法，其特征在于，在步骤4中，对小于100um的孔隙开展测试和分析，利用全岩心局部放大测试、微米级孔隙测试结果反演技术，结合室内小样品孔隙测试开展储层全孔隙参数研究，建立储集空间的综合描述技术；在实际表征中，利用基于灰度图像直接构建和基于孔隙网络模型构建的方法，基于灰度图像直接构建可直观反应孔裂隙结构，以描述孔裂隙空间展布为主；而基于孔隙网络模型构建，是通过合理简化，有效快速描述关键孔隙空间特征。
9.根据权利要求1所述的表征碳酸盐岩非组构选择性储集空间的方法，其特征在于，在步骤5中，通过三维模型的建立，对孔隙及喉道的数量、半径、体积及平均孔喉比进行定量的统计分析，从而对样品的储集空间进行定量的表征，完成图表、图件、数据的输出。
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