CN114371187A - 页岩孔隙定量结构复杂性测定方法、系统、介质、设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气勘探及开发技术领域，公开了一种页岩孔隙定量结构复杂性测定方法、系统、介质、设备，包括样品预处理及基础岩石物理参数的测定；通过分形维数模型对核磁共振T2进行分析，得出不同压力下的参数；页岩阿尔奇胶结指数的计算及预测；页岩阿尔奇胶结指数与分形维数模型的对比。本发明能够运营特定分形维数模型，通过对分形维数的分析，对页岩孔隙结构复杂性进行定量分析。本发明提供了一个推荐的页岩分形维数的实验准备流程及计算方法，发现了此参数与阿尔奇胶结指数的强烈相关性，提供了页岩中以分形维数D来计算阿尔奇胶结指数m的可能性，以及以分形维数D来替代阿尔奇胶结指数在页岩中进行测井含水饱和度预测的可能性。

Description

页岩孔隙定量结构复杂性测定方法、系统、介质、设备

技术领域

本发明属于油气勘探及开发技术领域，尤其涉及一种页岩孔隙定量结构复杂性测定方法、系统、介质、设备。

背景技术

目前：相对常规砂岩及碳酸盐岩储层，页岩的孔隙结构往往更加复杂。这种复杂性并没有很好的定量表示。分形维数以及阿尔奇胶结指数被认为是一个很好的描述孔隙结构复杂性的参数。但最原始的分形维数计算公式需要找出一个岩石孔径分界点，据此将分形参数分割为两部分。这个分界点往往很难确定，并页岩分析中容易带来较大误差。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的分形维数模型主要针对常规砂岩及碳酸盐岩，对于页岩来说，常规的模型很难判断分形模型中要求的孔径分界点的位置，以至于在页岩中使用常规分形维数模型误差较大。

解决以上问题及缺陷的难度为：1.现有的分形维数计算方式需要找出一个岩石孔径分界点，这个分界点往往很难确定，并页岩分析中容易带来较大误差。2.找到合适的分型维数变形模型来适用于页岩。3.页岩在不同压力条件下孔隙的变化带来分形维数的变化

解决以上问题及缺陷的意义为：提供一种可行的通过分形理论分析页岩孔隙结构复杂程度的方法；联系了页岩中分形维数与阿尔奇胶结指数的关系，提供了用分形维数替代阿尔奇胶结指数以服务测井解释的可能性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种页岩孔隙定量结构复杂性测定方法、系统、介质、设备。

本发明是这样实现的，一种页岩孔隙定量结构复杂性测定方法包括：

步骤一，样品预处理及基础岩石物理参数的测定；

步骤二，通过分形维数模型对核磁共振T2进行分析，得出不同压力下的参数；

步骤三，页岩阿尔奇胶结指数的计算及预测；

步骤四，页岩阿尔奇胶结指数与分形维数模型的对比。

进一步，根据样品所属层位对样品进行预处理中，若页岩为烃源岩，采用甲苯甲醇3:1洗岩心。

进一步，步骤一中，所述样品预处理为根据样品所属层位对样品进行预处理，样本在60摄氏度以下烘干至少48小时，除去残留的化学物和孔隙水。

进一步，步骤一中，所述基础岩石物理参数的测定中，柱状岩心样品的基本参数测量包括：干燥后岩心质量、长度、直径、体积；饱和岩心进行不同压力条件下的岩电实验及核磁共振T2测试得出岩石孔径分布图。

进一步，步骤二中，所述分形维数模型为：

vi是相应T2豫驰时间(T2i)的累积NMR信号振幅，ρ₂是横向表面弛豫系数，D为所需的分形维数。

进一步，步骤三中，总孔隙度模型所需阿尔奇胶结指数为：mT＝(2.811)P^0.012；有效孔隙度模型所需阿尔奇胶结指数：mE＝(2.483)P^0.011；其中mT是总孔隙度下计算的阿尔奇胶结指数，mE是有效孔隙度测量下的阿尔奇胶结指数，P为围压。

进一步，步骤四中，将同样品不同压力条件下的阿尔奇胶结指数m和分型模型的分形维数D进行对比，得到较好的相关性。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述页岩孔隙定量结构复杂性测定方法的步骤。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述页岩孔隙定量结构复杂性测定方法的步骤。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述页岩孔隙定量结构复杂性测定方法的页岩孔隙定量结构复杂性测定系统，所述页岩孔隙定量结构复杂性测定系统包括：

参数测定模块，用于对样品预处理及基础岩石物理参数的测定；

核磁共振分析模块，用于通过分形维数模型对核磁共振T2进行分析，得出不同压力下的参数；

指数计算机预测模块，用于对页岩阿尔奇胶结指数的计算及预测；

对比模块，用于对页岩阿尔奇胶结指数与分形维数模型的对比。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明能够运营特定分形维数模型，通过对分形维数的分析，对页岩孔隙结构复杂性进行定量分析。本发明提供了一个推荐的页岩分形维数的实验准备流程及计算方法，发现了此参数与阿尔奇胶结指数的强烈相关性，提供了页岩中以分形维数D来计算阿尔奇胶结指数m的可能性，以及以分形维数D来替代阿尔奇胶结指数在页岩中进行测井含水饱和度预测的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的页岩孔隙定量结构复杂性测定方法流程图。

图2是本发明实施例提供的在环境压力和围压为2800psi时，孔隙的分形维数D的示意图。

图3是本发明实施例提供的分形维数随压力从0-8500psi的变化。

图4是本发明实施例提供的D_m2与被测样品之间的m关系图。

图5是本发明实施例提供的围压增大时D_m2与m关系图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种页岩孔隙定量结构复杂性测定方法、系统、介质、设备，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的页岩孔隙定量结构复杂性测定方法包括：

S101，样品预处理及基础岩石物理参数的测定；

S102，通过分形维数模型对核磁共振T2进行分析，得出不同压力下的参数；

S103，页岩阿尔奇胶结指数的计算及预测；

S104，页岩阿尔奇胶结指数与分形维数模型的对比。

下面结合具体实验对本发明进一步进行描述。

本发明实施例提供的页岩孔隙定量结构复杂性测定方法具体包括以下步骤：

步骤一：样品预处理及基础岩石物理参数的测定。

根据样品所属层位对样品进行预处理中，若页岩为烃源岩，采用甲苯甲醇3:1洗岩心。

所述样品预处理为根据样品所属层位对样品进行预处理，样本在60摄氏度以下烘干至少48小时，除去残留的化学物和孔隙水。

选取7个样品，其中5块在60℃下用甲苯和甲醇(比例3:1)进行清洗，去除残留的烃类和盐类。。定期更换化学混合物，直至其保持清澈透明(即不再有溶解油)(一般需时约两个月)。所有样本在60摄氏度以下烘干至少48小时，以除去残留的化学物和孔隙水。注意，在这样的温度下，当自由水从样品中去除时，黏土束缚水得以保持。

在此基础上对页岩岩电参数进行测量；采用岩电仪器：(1)阻抗在大气压下测量，使用恒定的1-v激发伏特及1khz固定频率，使用恒电位模式光谱仪；(2)样本放在银电极板之间，插入压力容器橡胶夹套内，两个轴向液压活塞之间用聚醚醚酮(peek)隔开，用于电绝缘；轴向初始负荷50psi，以确保样品/电极耦合；(3)使用油压泵，在50psi/min的压力下，轴压围压同时缓慢增加到500psi，而阻抗在稳定前每10s记录一次；(4)14小时内阻抗值达到稳定；(5)将压力以50psi/min速度降低，将样品从压力容器中取出，称重，并立即测试NMR；然后将样品重新装入压力容器，在不同的围压下重复试验；重复步骤(3)至(5)增加围压至500、1000、1500、2500、3500、4500、6500和8500psi。

图2使用模型

导出在大气压力和2800psi围压下得出的D_m2。虚线是将图形分为两个区域的1:1比率。对于所有测试值，2800psi下的D_m2高于环境压力下的D_m2，具有相关性(R²＝0.6317)。

如图3所示，在围压增加的情况下，由分型模型导出的D_m2。发现当围压升高，孔隙压缩变小，孔隙结构变复杂，相应的导出的分形维数变大。样品Th24和Th25导出的D_m2显示出较好的压力相关性分别为(R²＝0.6494及R²＝0.809)

如图4所示，为D_m2与被测样品之间的m；将数个样品的阿尔奇胶结指数在2800psi围压条件下的数据与分型模型计算出的同样2800psi条件下的分形维数D进行对比发现两个参数非常相关。

如图5所示，为围压增大时D_m2与m，将同样品不同压力条件下的阿尔奇胶结指数m和分形维数D_m2进行对比，得到较好的相关性。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种页岩孔隙定量结构复杂性测定方法，其特征在于，所述页岩孔隙定量结构复杂性测定方法包括：

步骤一，样品预处理及基础岩石物理参数的测定；

步骤二，通过分形维数模型对核磁共振T2进行分析，得出不同压力下的参数；

步骤三，页岩阿尔奇胶结指数的计算及预测；

步骤四，页岩阿尔奇胶结指数与分形维数模型的对比。

2.如权利要求1所述的页岩孔隙定量结构复杂性测定方法，其特征在于，步骤一中，根据样品所属层位对样品进行预处理中，若页岩为烃源岩，采用甲苯甲醇3:1洗岩心。

3.如权利要求1所述的页岩孔隙定量结构复杂性测定方法，其特征在于，所述样品预处理为根据样品所属层位对样品进行预处理，样本在60摄氏度以下烘干至少48小时，除去残留的化学物和孔隙水。

4.如权利要求1所述的页岩孔隙定量结构复杂性测定方法，其特征在于，步骤一中，所述基础岩石物理参数的测定中，柱状岩心样品的基本参数测量包括：干燥后岩心质量、长度、直径、体积；饱和岩心进行不同压力条件下的岩电实验及核磁共振T2测试得出岩石孔径分布图。

5.如权利要求1所述的页岩孔隙定量结构复杂性测定方法，其特征在于，步骤二中，所述分形维数模型为：

其中vi是相应t2时刻(t2i)的累积NMR信号振幅，ρ₂是相同的横向表面松弛系数，T₂是表面关系时间；所需的D分形维数。

6.如权利要求1所述的页岩孔隙定量结构复杂性测定方法，其特征在于，步骤三中，总孔隙度模型所需阿尔奇胶结指数为：mT＝(2.811)P^0.012；有效孔隙度模型所需阿尔奇胶结指数：mE＝(2.483)P^0.011；其中mT是总孔隙度下计算的阿尔奇胶结指数，mE是有效孔隙度测量下的阿尔奇胶结指数，P为围压。

7.如权利要求1所述的页岩孔隙定量结构复杂性测定方法，其特征在于，步骤四中，将同样品不同压力条件下的阿尔奇胶结指数m和分型模型的分形维数D进行对比，得到较好的相关性。

8.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～7任意一项所述页岩孔隙定量结构复杂性测定方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～7任意一项所述页岩孔隙定量结构复杂性测定方法的步骤。

10.一种实施权利要求1～7任意一项所述页岩孔隙定量结构复杂性测定方法的页岩孔隙定量结构复杂性测定系统，其特征在于，所述页岩孔隙定量结构复杂性测定系统包括：

参数测定模块，用于对样品预处理及基础岩石物理参数的测定；

核磁共振分析模块，用于通过分形维数模型对核磁共振T2进行分析，得出不同压力下的参数；

指数计算机预测模块，用于对页岩阿尔奇胶结指数的计算及预测；

对比模块，用于对页岩阿尔奇胶结指数与分形维数模型的对比。

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