CN113899768A - 基于流体注入的致密砂岩岩心孔隙连通性分析的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于流体注入的致密砂岩岩心孔隙连通性分析的方法，属于数字岩心电性模拟技术领域，包括：S1、获取岩心的X‑CT三维灰度图像；S2、对岩心进行饱和处理，使岩心孔隙中渗入碘化钠或碘化钾溶液；S3、获取饱和处理后岩心的X‑CT图像；S4、对X‑CT图像进行图像配准；S5、根据配准图像重建三维数字岩心；S6、对三维数字岩心进行分割，并经图像对比判断孔隙连通性。本发明提供的基于流体注入的致密砂岩岩心孔隙连通性分析的方法，利用碘化钠或碘化钾溶液对致密砂岩岩心进行处理，对岩心的损伤小，成像更清楚，将CT分辨率下无法识别的孔隙清楚识别出来，实现了对致密砂岩储层中孔隙连通性以及连通方式的准确表征。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于流体注入的致密砂岩岩心孔隙连通性分析的方法，属于数字岩心电性模拟技术领域。
背景技术
随着国民经济发展对能源需求的日益攀升以及常规油气藏的储藏量不断减少，非常规油气资源越来越受到人们的重视。致密砂岩储层与常规砂岩储层相比具有岩性致密、低孔低渗、气藏压力系数低等特征。致密砂岩储层内富含粘土矿物，粘土内发育大量的微纳米级孔隙和少量的天然裂隙是影响致密砂岩储层物性、渗透性和电导率的关键参数，准确评价致密砂岩储层中粘土内微观结构有助于提高储层评价精度和开发效率。
流体注入法可用于分析孔隙结构以及孔隙连通性，已发展成为非常规油气储层微观孔隙结构分析的重要方法。例如在低温熔融合金注入法中，将熔融状态的合金注入岩心孔隙中以后可利用X射线计算机断层扫描技术(X-CT)和扫描电镜研究低温熔融合金在致密岩心中的流动情况，但缺点是要借助高压，并且熔融合金只能注入到毫米级样品内，观察的结果也不够精确，很多纳微米级孔隙无法被观测到。
又例如公开号为CN109253956A的专利申请中公开的致密岩心孔隙连通性分析方法中，在岩心中渗入氯金酸钠溶液，氯金酸钠受热后分解形成金，扫描电镜利用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像，而金在背散射图像中的衬度高，辨识度高，因此能够借助金作为标记元素分析孔隙的连通性。但氯金酸的成本偏高，溶液呈酸性易造成皮肤和眼灼伤，操作危险性较高；而且氯金酸的分子量大，氯金酸分解后产生的胶体金颗粒大小、粒径不均，难以渗入致密砂岩粘土内的纳米级微孔，导致致密砂岩内的纳米级微孔无法被胶体金所标记。此外，致密砂岩储层中粘土内微孔结构的稳定性与渗入流体敏感性程度相关，外来渗入流体进入粘土内有可能损害其内部的微孔结构，例如酸性渗入流体会使粘土受到侵蚀，或者导致微孔结构发生膨胀，影响对致密砂岩储层内孔隙结构以及孔隙连通性的准确评价。尤其是，岩心在氯金酸溶液中饱和后需要先在60-80摄氏度进行24小时的低温真空干燥处理，再在250-300摄氏度进行4-6小时的真空热处理，也会使岩心内部结构受到损害。
因此，本发明旨在提供一种新型的分析孔隙连通性的方法以解决致密砂岩储层的评价中存在的问题。
需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，提供了一种基于流体注入的致密砂岩岩心孔隙连通性分析的方法，实现了对致密砂岩储层中孔隙连通性以及连通方式的准确表征。
本发明通过采取以下技术方案实现上述目的：
基于流体注入的致密砂岩岩心孔隙连通性分析的方法，包括如下步骤：
S1、获取致密砂岩岩心的X-CT三维灰度图像；
S2、将岩心放入饱和或过饱和的碘化钠溶液或碘化钾溶液中进行加压饱和处理，使碘化钠溶液或碘化钾溶液渗入岩心孔隙中；
S3、将岩心样品从碘化钠溶液或碘化钾溶液中取出待不滴水后，获取饱和处理后岩心的X-CT三维灰度图像；
S4、对饱和处理前后岩心的X-CT三维灰度图像进行图像配准；
S5、根据饱和处理前后岩心的配准图像分别重建三维数字岩心；
S6、对饱和处理前后岩心的三维数字岩心进行图像分割，并经图像对比后判断孔隙连通性。
可选的，步骤S2中加压饱和处理时施加的压力为15-18Mpa，时间为18-24h。
可选的，步骤S4中采用SIFT图像配准算法对饱和处理前后的X-CT三维灰度图像进行图像配准。
可选的，步骤S5中配准图像通过可视化软件Avizo重建三维数字岩心。
可选的，步骤S6中图像对比时，将饱和处理前后图像中粘土内灰度由暗变亮的区域判定为粘土中的微孔结构。
可选的，步骤S1及S3中X射线CT扫描的扫描分辨率为1-10μm。
本发明的有益效果包括但不限于：
本发明提供的基于流体注入的致密砂岩岩心孔隙连通性分析的方法，利用碘化钠溶液或碘化钾溶液对致密砂岩岩心进行处理，对致密砂岩岩心内粘土矿物的损伤小；而且碘化钠溶液或碘化钾溶液能充分渗入粘土中微孔结构，将CT分辨率下无法识别的孔隙及清楚识别出来，解决了CT三维图像中分辨率不足的问题。(2)利用图像配准、重建三维数字岩心解决了图像的对比差异的问题，能够准确识别致密砂岩中的微孔结构，实现了对致密砂岩储层中孔隙连通性以及连通方式的准确表征，不仅为致密砂岩导电模型的构建提供了有力的证据，也为页岩等非常规岩石提供了参考价值。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明提供的孔隙连通性分析方法的流程图。
图2为实施例1中岩心样品A饱和处理前后的X-CT图像中的切面图像分别经图像配准后的结果。
图3为分别根据岩心样品A饱和处理前后的配准图像重建的三维数字岩心；
图4为通过图像对比识别的岩心样品A三维数字岩心中连通孔隙、连通粘土和非连通孔隙；
图5实施例2中岩心样品B饱和处理前后的X-CT图像中的切面图像经图像配准后的结果；
图6为分别根据岩心样品B饱和处理前后的配准图像重建的三维数字岩心。
图7为通过图像对比识别的岩心样品B三维数字岩心中连通孔隙、连通粘土和非连通孔隙。
具体实施方式
在以下内容中将会对本发明进行进一步的详细描述。但是需要指出的是，以下的具体实施方式仅仅以示例性的方式给出本发明的具体操作实例，但是本发明的保护范围不仅限于此。本发明的保护范围仅仅由权利要求书所限定。本领域技术人员能够显而易见地想到，可以在本发明权利要求书限定的保护范围之内对本发明所述的实施方式进行各种其它的改良和替换，并且仍然能够实现相同的技术效果，达到本发明的最终技术目的。
下面将以具体的实施方式对本发明提供的基于流体注入的致密砂岩岩心孔隙连通性分析的方法进行详细说明。
实施例1和实施例2提供的基于流体注入的致密砂岩岩心孔隙连通性分析的方法中分别采用碘化钠和碘化钾作为渗入流体进行饱和处理，除了渗入流体不同之外，其他的操作步骤相同。
其中，实施例1提供的基于流体注入的致密砂岩岩心孔隙连通性分析的方法，具体步骤如下：
S1、取致密砂岩岩心，钻取直径为3mm的圆柱状岩心样品，对两端进行抛光后，对岩心样品进行X射线CT扫描，获取X-CT三维灰度图像，扫描分辨率为2.99微米。
S2、对岩心样品进行饱和处理，使岩心孔隙中渗入碘化钠，具体步骤为：
室温下，将岩心放入饱和状态的碘化钠溶液中进行加压饱和，加压饱和处理时施加的压力为15MPa，时间为18h，使碘化钠溶液渗入岩心孔隙中。
碘化钠的分子量为149.89，相对密度为3.667(25℃)，平均分子直径小，容易渗入岩心孔隙中。而且，碘化钠价格低廉，碘化钠溶液的配制操作简单，安全系数较高，尤其是碘化钠溶液呈碱性，对致密砂岩的损伤小，对非常规岩石(致密砂岩、页岩等)孔隙连通性的研究更加可靠。可以理解的，岩心越致密，所采用的碘化钠溶液的浓度也相应提高，饱和处理的压力相应增大，饱和处理时间相应延长，但总体上采用碘化钠溶液时浓度、饱和处理时间压力和时间都较小。
S3、岩心样品从碘化钠溶液中取出后，待岩心样品不滴水时对其进行X射线CT扫描，获取X-CT三维灰度图像，扫描分辨率为2.99微米。
碘化钠的发光效率很高，其最强发射光谱的波长可以达到4150nm，可以清楚的显示碘化钠溶液渗入岩心的路径。从图2及图5中可观察到，在X-CT三维灰度图像中，饱和处理前的岩心样品中有些微孔隙由于分辨率限制而无法识别，经碘化钠饱和处理后这些微孔隙中渗入碘化钠，在可视化软件中呈现明亮。
S4、在饱和前岩心样品和饱和后岩心样品的X-CT三维灰度图像上获取相同位置的二维切面图像，使用SIFT图像配准算法对图像进行旋转、切割与分辨率的调整，选取特征点将像素点一一对应，从而将图像配准。
S5、利用配准后的图像通过可视化软件Avizo重建三维数字岩心。
S6、在饱和处理前和饱和处理后的三维数字岩心上提取ROI区域，利用阈值分割技术将不同组分分割出来，通过图像对比，判断孔隙之间的耦合方式。
具体的，图像分割时，首先将图像数据由16位转为8位，使得灰度范围处于0-255。分别对孔隙、碘化钠等的灰度范围进行划定，孔隙灰度范围是0-70，粘土是71-120，其他组分121-255。
利用可视化软件Avizo，根据灰度值将饱和处理前致密砂岩岩心的孔隙部分分割出来，按照灰度值将被碘化钠注入的孔隙分割出来。
图像对比时，将饱和处理前后图像中粘土内灰度由暗变亮的区域判定为粘土中的微孔结构，从而确定密砂岩岩心内孔隙的连通类型和方式，表征出致密砂岩中孔隙的导电路径，将导电路径用物理模型建立起来，并应用于致密砂岩储层中电性的评价中。
从图4及图7中可观察到，饱和处理后的岩心样品图像中存在明亮区域，如果孔隙灰度值在注入碘化钠前后发生变化，即孔隙中渗入了碘化钠，则该孔隙是连通孔隙；如果孔隙灰度值在注入碘化钠前后没有发生变化，即孔隙中没有渗入碘化钠，则该孔隙是不连通孔隙。
通过对利用碘化钠溶液或碘化钾溶液饱和处理前后的岩心样品图像对比可以判断，致密砂岩中孔隙的连通方式是以粘土中的微孔隙为主，这些孔隙在CT分辨率下无法识别并且无法在饱和处理后的图像中直接通过图像分割技术分割出来。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (6)
1.基于流体注入的致密砂岩岩心孔隙连通性分析的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获取致密砂岩岩心的X-CT三维灰度图像；
S2、将岩心放入饱和或过饱和的碘化钠溶液或碘化钾溶液中进行加压饱和处理，使碘化钠溶液或碘化钾溶液渗入岩心孔隙中；
S3、将岩心样品从碘化钠溶液或碘化钾溶液中取出待不滴水后，获取饱和处理后岩心的X-CT三维灰度图像；
S4、对饱和处理前后岩心的X-CT三维灰度图像进行图像配准；
S5、根据饱和处理前后岩心的配准图像分别重建三维数字岩心；
S6、对饱和处理前后岩心的三维数字岩心进行图像分割，并经图像对比后判断孔隙连通性。
2.根据权利要求1所述的致密砂岩岩心孔隙连通性分析的方法，其特征在于，步骤S2中加压饱和处理时施加的压力为15-18Mpa，时间为18-24h。
3.根据权利要求1所述的致密砂岩岩心孔隙连通性分析的方法，其特征在于，步骤S4中采用SIFT图像配准算法对饱和处理前后的X-CT三维灰度图像进行图像配准。
4.根据权利要求1所述的致密砂岩岩心孔隙连通性分析的方法，其特征在于，步骤S5中配准图像通过可视化软件Avizo重建三维数字岩心。
5.根据权利要求1所述的致密砂岩岩心孔隙连通性分析的方法，其特征在于，步骤S6中图像对比时，将饱和处理前后图像中粘土内灰度由暗变亮的区域判定为粘土中的微孔结构。
6.根据权利要求1所述的致密砂岩岩心孔隙连通性分析的方法，其特征在于，步骤S1及S3中X射线CT扫描的扫描分辨率为1-10μm。
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2021
- 2021-10-08 CN CN202111169771.XA patent/CN113899768A/zh active Pending
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