CN112557277B - 一种致密岩石微孔隙连通性识别分类评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种致密岩石微孔隙连通性识别分类评价方法。本发明是利用核磁共振技术、薄片观察、电镜扫描技术相结合，对岩石微孔隙进行数据检测，并利用得到的检测数据进行对比分析，使得该方法能够对岩石微孔隙的连通性进行全面识别分类评价，提高了识别的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及油气田勘探技术领域，特别是涉及一种致密岩石微孔隙连通性识别分类评价方法。
背景技术
岩石具备由各种孔隙、孔洞、裂隙及各种成岩缝所形成的储集空间，其中能储存流体。岩石孔隙性的好坏直接决定岩层储存油气的数量。
岩样中能够储集和渗滤流体的连通孔隙体积(有效孔隙度体积)与岩样总体积的比值称为有效孔隙度(率)或连通孔隙度。在生产实践中，连通孔隙度才具有实际意义，因为它们不仅能储存油气，而且在一般压力条件下可以允许流体在其中流动。
目前学者评价岩石孔隙连通性多采用高压压汞、核磁共振技术方法，高压压汞技术只可测量岩石连通的孔隙，而且对岩石要进行加压，会造成岩石的二次损坏，导致测量结果与实际不符。核磁共振技术可以测量岩石中的所有孔隙(包括封闭孔隙)，其方法一般先测量其饱和状态下的岩石，再测量离心之后的岩石，通过两者T2图谱得到岩石内部的流动水和束缚水(当孔喉半径小到一定程度后,受毛管力或黏滞力而处于束缚状态的流体为束缚流体,而处于自由状态的流体为可动流体)，对比孔径分布曲线即可表明岩石的连通性。但这种测量方法忽视了微孔径的连通性，而且在深部岩石中，受地层温度影响，岩石内部有些许变化，会导致流动水与束缚水可能在温度的影响下互相转换。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的是提供了一种致密岩石微孔隙连通性识别分类评价方法，该方法对致密岩石微孔隙的检测数据进行系统对比，进而获得系统的识别分类评价技术，即对比峰之间的个数可得到不同孔径大小的孔隙发育情况，对比峰之间的面积可以得到各个孔裂隙连通程度，对比峰之间的宽度可以说明该类孔隙的分选性好坏，全面识别评价致密岩石微孔隙连通性。
本发明对致密岩石微孔隙连通性识别分类评价方法，包括以下步骤：
(1)对致密岩石进行薄片观察和电镜扫描，记录致密岩石微孔隙的观察数据和扫描数据；
(2)利用核磁共振技术对岩样在真空饱和状态下和模拟地温烘干状态下进行测量，记录这两种状态下的孔径分布曲线以及不同孔径之间的差值，即代表了岩样总孔隙与封闭孔隙两者之间的差值，即代表了岩样连通孔隙的孔隙度；
(3)通过对比峰之间的个数可得到不同孔径大小的孔隙发育情况，对比峰之间的面积可以得到各个孔裂隙连通程度，对比峰之间的宽度可以说明该类孔隙的分选性好坏。
优选地，步骤(1)对致密岩石进行薄片观察采用偏光显微镜。
优选地，本发明利用偏光显微镜观察致密岩石的种类、粒径大小、胶结的方式。
优选地，本发明利用电镜扫描记录孔隙特征、喉道类型及孔喉组合关系。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明是利用核磁共振技术、薄片观察、电镜扫描技术相结合，对岩石微孔隙进行数据检测，并利用得到的检测数据进行对比分析，使得该方法能够对岩石微孔隙的连通性进行全面识别分类评价，提高了识别的准确性。
附图说明
图1为本发明对致密岩石微孔隙连通性识别分类评价的流程图。
图2为对三山岛1500m-2000米不同深部花岗岩采用偏光显微镜进行薄片观察的微观照片；
图3为孔隙度与核磁共振信号的对应关系图；
图4为利用定标曲线对不同深度试件进行测量得到的各岩样孔隙度；
图5为各岩样孔径分布图；
图6为利用核磁共振技术测量高温烘干状态下岩石孔径的分布图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
通过对三山岛1500m-2000米不同深部花岗岩进行分析检测，其中三山岛不同深部花岗岩的矿物组成如表1所示。
表1
本发明对不同深度的花岗岩中微孔隙连通性识别分类评价方法，包括以下步骤：
(1)对不同深度的致密岩石采用偏光显微镜进行薄片观察和电镜扫描，记录致密岩石微孔隙的观察数据和扫描数据，如图1所示，深度依次为1500m、1600m、1700m、1800m、1900m、2000m；
从实验结果得到三山岛深部花岗岩的主要矿物成分为钾长石、斜长石、石英以及黑云母和绿泥石等。1500m、1600m、1800m、1900m、2000m岩石试件类型相同，均属于中粗粒黑云二长花岗岩，随深度变化其矿物成分占比未出现大的差异，其中百分含量最高的为斜长石，可达40％左右，钾长石与石英次之，均占25％左右，黑云母与绿泥石等矿物含量最少，约占6％左右。1700m岩石试件与上述深度试件明显不同，属于方解石化绢云母化花岗岩，斜长石约占40％，钾长石约占28％，石英约占24％，白云母与方解石约占3％。
由图2中可以看出三山岛深部花岗岩随深度增加各矿物晶间接触较好，晶间裂纹较少，部分矿物晶体(钾长石、斜长石等)存在较少的穿晶裂纹，其晶体完整性较好。其中1500m、1600m试样粒径较大，少量晶体粒径＞10mm，晶体间有细微(裂缝且存在微量不透明物质；1700m岩石试件粒径分布较广，钾长石、斜长石粘土化强烈，方解石沿着矿物的粒间缝隙分布，构成蚀变的中粗粒花岗结构。1800m、1900m、2000m试件粒径较小于且更为集中，各矿物晶间接触较好，晶间裂纹较少，部分矿物晶体(钾长石、斜长石等)存在较少的穿晶裂纹，其晶体完整性较好。
(2)利用核磁共振技术对岩样在真空饱和状态下和模拟地温烘干状态下进行测量，记录这两种状态下的孔径分布曲线以及不同孔径之间的差值，即代表了岩样总孔隙与封闭孔隙两者之间的差值，即代表了岩样连通孔隙的孔隙度；
(3)通过对比峰之间的个数可得到不同孔径大小的孔隙发育情况，对比峰之间的面积可以得到各个孔裂隙连通程度，对比峰之间的宽度可以说明该类孔隙的分选性好坏，具体如下：
1)孔隙度研究
首先对一定体积已知孔隙度的标样测核磁信号，建立孔隙度与核磁共振信号的对应关系，即定标，y＝10.441*x-13.456，如图3所示。
然后利用定标曲线对不同深度试件进行测量，测定数据取三组岩样的平均值。最终得到各岩样孔隙度如图4所示。从孔隙度测试结果来看，其中1500m-1600m孔隙度随深度变化增量较小，约为2.15％。岩样在1700m时孔隙度发生突变(岩石类型与其他深度岩石不同)，孔隙度达到2.43％，1700m-2000m岩样随深度增加，孔隙度递减。从整体来看，随深度增加，岩石由于长期处于高围压中，粒径更小，岩石更加致密，孔隙度变小。
2)孔径分布特征
利用核磁共振技术可以得到每个试件的T2弛豫时间谱，核磁共振T2值与岩石的孔径有着一一对应的关系，通过换算可以得到岩石内部不同孔径孔隙所占总孔隙的比例，即孔径分布。孔径分布图曲线变化规律实际上代表了其内部孔隙结构的变化规律，通过相同组构不同深度下的花岗岩孔径分布图，分析各样品的波峰个数和波峰的分布区间，从而可以得到不同深度下岩石的孔裂隙发育情况。为了避免不同岩样测定带来的误差，测定数据取三组岩样的平均值，最终得到各岩样孔径分布如图5所示(图5中(a)为单峰形态；(b)为左高右低双峰形态；(c)为右高左低双峰形态；(d)为不明显三峰形态)。观察试样初始孔裂隙可知，大致可分为单峰形态、左高右低双峰形态、右高左低双峰形态、不明显三峰形态四种。
1500m、1600m试件属于单峰形态，峰值靠右，表明样品主要以大孔径为主，发育的孔隙类型较为单一且孔隙大小分选性好；1700m试件左高右低双峰形态在试件中较为少见，峰值出现在0.1μm附近，表明样品主要以微小孔径发育为主，大孔径发育数量较少，这主要是由于岩石粘土化严重造成的，岩石粘土化强烈造成岩石内部孔裂增多，而部分粘土又将大孔隙填充，造成岩石微小孔隙增多；1800m、1900m试件孔径分布呈现右高左低双峰结构特征，这是致密花岗岩的典型特征，从中可以看出1800m试件第一个峰值分布在0.325μm附近，峰值较小，第二个峰值出现在3.495μm附近，峰值较大，约第一个峰值的两倍，且曲线整体偏右，范围相对集中，说明试件孔隙分布不均匀，主要以大孔隙为主，微小孔较不发育；1900m试件第一个峰值出现在0.162μm附近，峰值较小，第二个峰值出现在2.54μm附近，峰值较大，双峰结构明显，且整体相较于偏左，岩石孔径更小且占比最大，除此之外，两峰之间界限明显，推测岩石微小孔与大孔之间独立存在，孔径连通性较差。曲线分布较广，表明岩石内部孔隙分布均匀；2000m试件呈现三峰结构特征，第一峰出现在0.061μm附近，第二峰出现在0.655μm附近，第三峰出现在5.315μm附近，曲线较偏左，微小孔占比增加，且三个峰值相近，曲线分布较广，表明岩石内部孔隙孔径分布均匀，不同尺度的孔裂隙相互间连通性较好。
3)本实验通过核磁共振仪测得试件孔隙度实际为水充满岩石孔隙所占岩石体积百分比，因此利用核磁共振仪对温度循环荷载下岩样在饱和状态和类似地温烘干状态的孔隙体积进行测量，其两者之间差值实际上为试件饱和状态下和烘干状态下岩石中水的损失量，代表了岩样总孔隙与封闭孔隙之间的差值，即为岩石与外界连通的孔隙体积，水的损失量除饱和状态下的含水量得到的水损失率即可表征岩石的孔隙的连通性。表2所示为温度循环荷载下试件水损失量与水损失率表。由表2可见1500m、1600m试件水损失量比较大；1700m试件水损失量最大；1800m试件有部分递减的趋势；1900m、2000m试件水损失量接近且最小。可得到随热循环次数增加，试件水损失量约为0.16。观察水损失率可知1500m、1600m试件第一次热循环水损失率增量较大，约为5％，水损失率稳定后约为25％左右，孔隙连通性较好。1700m试件增量最大，水损失率最高，约为29％，由此可知粒径较大、粘土化严重的试件孔隙连通性最好。1800m试件连通性一般。1900m和2000m试件连通性差。可以得出1500m、1600m、1700m试件孔隙连通性强，1900m和2000m连通性差。
表2
4)类似地温高温后孔隙连通性研究
为进一步探究岩石细观孔径之间的连通性，利用核磁共振技术测量高温烘干状态下岩石孔径的分布图，图(6)所示为不同深度岩样在饱和状态下和类似地温烘干状态下的孔径分布图，其曲线下面积代表其含水量，通过对打比可以发现烘干后曲线明显下落，通过两曲线间的落差可以观测到岩石各个孔径的连通程度，落差越大，表明此范围孔半径与外界连通程度越好。由图(6)可见1500m、1600m试件中孔(0.1μm<r<1μm)和大孔(r>1μm)的连通性较好；1700m试件各孔径连通性相差不大；1800m试件微小孔连通性较好，大孔径连通性较差；1900m试件微小孔与大孔连通性较好；2000m试件各孔径差值较小，连通性较差。1700m试件中孔径范围突增，观察曲线可看到试件各峰值之间的界限更加明显，表明不同级别孔径间的连通性较差。
(3)通过对比峰之间的个数可得到不同孔径大小的孔隙发育情况，对比峰之间的面积可以得到各个孔裂隙连通程度，对比峰之间的宽度可以说明该类孔隙的分选性好坏。
本发明利用偏光显微镜观察致密岩石的种类、粒径大小、胶结的方式。本发明利用电镜扫描记录孔隙特征、喉道类型及孔喉组合关系。再结合核磁共振技术得到两种不同状态下的孔径分布曲线，经过对比分析，从而全面对致密岩石微孔隙连通性进行识别分类和评价。
具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种致密岩石微孔隙连通性识别分类评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）对致密岩石进行薄片观察和电镜扫描，记录致密岩石微孔隙的观察数据和扫描数据；
（2）利用核磁共振技术对岩样在真空饱和状态下和模拟地温烘干状态下进行测量，记录这两种状态下的孔径分布曲线以及不同孔径之间的差值，即代表了岩样总孔隙与封闭孔隙两者之间的差值，即代表了岩样连通孔隙的孔隙度；
（3）通过对比峰之间的个数可得到不同孔径大小的孔隙发育情况，对比峰之间的面积可以得到各个孔裂隙连通程度，对比峰之间的宽度可以说明孔隙的分选性好坏；
所述步骤（2）还包括：对一定体积已知孔隙度的标样测核磁信号，建立孔隙度与核磁共振信号的对应关系，即定标，y=10.441*x-13.456，然后利用定标曲线对不同深度试件进行测量，得到不同深度试件所对应的孔隙度；其中x表示孔隙度，y表示核磁共振信号；
利用核磁共振技术得到每个试件的T2弛豫时间谱，通过换算得到岩石内部不同孔径孔隙所占总孔隙的比例；
利用核磁共振仪对温度循环荷载下岩样在饱和状态和类似地温烘干状态的孔隙体积进行测量，其两者之间差值实际上为试件饱和状态下和烘干状态下岩石中水的损失量，代表了岩样总孔隙与封闭孔隙之间的差值，即为岩石与外界连通的孔隙体积，水的损失量除饱和状态下的含水量得到的水损失率即可表征岩石的孔隙的连通性。
2.根据权利要求1所述的致密岩石微孔隙连通性识别分类评价方法，其特征在于，步骤（1）对致密岩石进行薄片观察采用偏光显微镜。
3.根据权利要求2所述的致密岩石微孔隙连通性识别分类评价方法，其特征在于，利用偏光显微镜观察致密岩石的种类、粒径大小、胶结的方式。
4.根据权利要求1所述的致密岩石微孔隙连通性识别分类评价方法，其特征在于，利用电镜扫描记录孔隙特征、喉道类型及孔喉组合关系。
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