CN115718056A - 一种测定花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种测定花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度的方法，所述方法包括以下步骤：(1)钻取花斑状碳酸盐岩的岩心样品，并切取部分样品制备铸体薄片；(2)根据步骤(1)所得铸体薄片的显微图像，分别计算储层区域和非储层区域的面积占比；(3)分别测定步骤(1)所得岩心样品的外表体积和岩石骨架体积；(4)对步骤(1)所得岩心样品进行CT扫描，结合步骤(2)所得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比，分别计算岩心样品中储层区域和非储层区域的体积占比；(5)根据步骤(3)与步骤(4)所得结果，计算岩心样品中储层的孔隙度。本发明提供的测定方法提高了孔隙度测井的精度，为更高精度的孔渗关系研究奠定了基础。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发技术领域，涉及一种测定岩石孔隙度的方法，尤其涉及一种测定花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度的方法。
背景技术
中东海相孔隙型碳酸盐岩储层在宏观及微观尺度均具有较强的非均质性，艾哈代布、哈法亚、西古尔纳、米桑等众多油田取芯资料显示为特殊的“花斑状”非均质特征，白色斑块呈致密不含油特征，深色斑块表现为高孔高渗富含油特征，在测井曲线上表现为低声波、高电阻的非储层或隔夹层特征，试油生产表现为高产层，注水开发后极易成为水流优势通道。
通过薄片镜下鉴定，“花斑状”灰岩的发育不受岩性控制，各类岩性皆有白色、深色斑块发育。镜下观察孔隙结构显示：白色斑块灰岩碎屑颗粒间孔隙不发育或发育孤立孔隙，孔隙位置被亮晶方解石胶结；深色斑块灰岩亮晶方解石胶结作用弱，碎屑颗粒间孔隙发育。目前实验室测定岩石孔隙度、渗透率相关性极差，严重制约了油藏表征的精确性及合理开发方案的制定。
实验室测定岩石孔隙度是评价油藏储层物性、容积法计算油气储量的重要参数。GB/T 29172-2012“岩石分析方法”中规定的岩石孔隙度测定方法为：采用波义耳定律通过体积膨胀法测定岩石骨架体积，再通过体积公式计算出圆柱状样品的外表体积，从而可计算出孔隙度
为：
式中：Vp为岩石孔隙体积，Vs为岩石骨架体积，Vf为外表体积。
由于“花斑状”碳酸盐岩中深色斑块为储层，发育在非储层的白色结核状斑块之间，且岩心观察深色斑块储层发育宽度多为1-2cm之间，而实验室测定岩石孔隙度需要取的圆柱状样品直径一般为2.5至3.8cm，大于深色斑块的发育宽度。因此，从岩心中钻取小圆柱样品包括储层和非储层。然而，目前实验室测定岩石孔隙度均不能反应“花斑状”碳酸盐岩中储层的真实孔隙度。
因此，如何提供一种测定“花斑状”碳酸盐岩中储层孔隙度的方法，提高孔隙度测井的精度，为更高精度的孔渗关系研究奠定基础，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测定花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度的方法，所述方法填补了花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度实验测井的空白，提高了孔隙度测井的精度，为更高精度的孔渗关系研究奠定了基础。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种测定花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)钻取花斑状碳酸盐岩的岩心样品，并切取部分样品制备铸体薄片；
(2)根据步骤(1)所得铸体薄片的显微图像，分别计算储层区域和非储层区域的面积占比；
(3)分别测定步骤(1)所得岩心样品的外表体积和岩石骨架体积；
(4)对步骤(1)所得岩心样品进行CT扫描，结合步骤(2)所得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比，分别计算岩心样品中储层区域和非储层区域的体积占比；
(5)根据步骤(3)与步骤(4)所得结果，计算岩心样品中储层的孔隙度为：
式中：
为储层的孔隙度，Vp为岩石孔隙体积，Vs为岩石骨架体积，Vf为外表体积，V1为储层区域的体积，m为储层区域的体积占比。
其中，步骤(3)与步骤(4)不分先后顺序。
本发明在花斑状碳酸盐岩中非储层区域不存在连通孔隙的前提下，基于传统实验室测定岩石孔隙度的方法，加入铸体薄片鉴定和CT扫描图像识别计算的环节，通过铸体薄片计算CT扫描图像刻画出的储层区域体积占比，结合岩心样品的外表体积和岩石骨架体积，建立了花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度的测定方法，填补了花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度实验测井的空白，为油藏的储量计算提供了更加精确的孔隙度值，也为客观评价油藏的经济价值以及制定开发策略奠定了坚实基础。
优选地，步骤(1)所述岩心样品为圆柱状样品。
优选地，所述圆柱状样品的直径为2-4cm，例如可以是2cm、2.2cm、2.4cm、2.6cm、2.8cm、3cm、3.2cm、3.4cm、3.6cm、3.8cm或4cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述面积占比的具体计算方法为：在光学显微镜下观察铸体薄片的微观图像，以深色斑块作为储层区域，以白色斑块作为非储层区域，分别计算深色斑块和白色斑块的面积占比，即得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比。
本发明中，所述深色斑块和白色斑块的面积占比可以采用网格法进行计算。
优选地，步骤(3)所述外表体积根据圆柱体的体积公式直接计算，如下所示：
式中：Vf为外表体积，D为圆柱状样品的直径，L为圆柱状样品的长度。
优选地，步骤(3)所述岩石骨架体积采用气体膨胀法进行测定。
本发明中，所述气体膨胀法可以采用GB/T 29172-2012“岩石分析方法”中规定的波义耳定律双室法。
优选地，步骤(4)所述CT扫描采用岩心微米CT扫描技术。
优选地，所述岩心微米CT扫描技术的具体过程为：从铸体薄片的取样位置开始，沿着岩心样品的轴心方向，对岩心样品的横截面进行等距离的至少5次CT扫描，并对岩心样品的纵截面进行相互垂直的2次CT扫描，将扫描所得图像进行降噪处理，得到一系列CT扫描灰度图像。
优选地，采用步骤(2)所得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比对铸体薄片取样位置的CT扫描灰度图像进行标定，以确定其余CT扫描灰度图像的标准分割阀值。
优选地，所述标定的具体过程为：预先设定分割阈值，以F(i,j)表示CT扫描灰度图像中的像素灰度值，将灰度值大于等于分割阈值的像素集合划分为储层区域，将灰度值小于分割阈值的像素集合划分为非储层区域，则储层区域和非储层区域的判别式为：
式中：g(i,j)为像素状态值，状态值为1表示该像素归属于储层区域，状态值为0表示该像素归属于非储层区；i表示像素的x坐标值，j表示像素的y坐标值；M表示x坐标轴方向的像素点数，N表示y坐标轴方向的像素点数；T表示分割阈值。
优选地，根据所述g(i,j)计算铸体薄片取样位置的CT扫描灰度图像中储层区域和非储层区域的面积占比，当所述面积占比等于步骤(2)所得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比时，将设定的分割阈值作为其余CT扫描灰度图像的标准分割阀值。
优选地，根据所述标准分割阈值计算每个CT扫描灰度图像中储层区域和非储层区域的面积占比，利用所得一系列面积占比的算术平均值作为岩心样品中储层区域和非储层区域的体积占比。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)钻取花斑状碳酸盐岩的岩心样品，并切取部分样品制备铸体薄片；所述岩心样品为直径2-4cm的圆柱状样品；
(2)在光学显微镜下观察步骤(1)所得铸体薄片的微观图像，以深色斑块作为储层区域，以白色斑块作为非储层区域，分别计算深色斑块和白色斑块的面积占比，即得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比；
(3)根据圆柱体的体积公式直接计算岩心样品的外表体积，采用气体膨胀法测定岩心样品的岩石骨架体积；
(4)采用岩心微米CT扫描技术对步骤(1)所得岩心样品进行CT扫描，具体过程为：从铸体薄片的取样位置开始，沿着岩心样品的轴心方向，对岩心样品的横截面进行等距离的至少5次CT扫描，并对岩心样品的纵截面进行相互垂直的2次CT扫描，将扫描所得图像进行降噪处理，得到一系列CT扫描灰度图像；
(5)采用步骤(2)所得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比对步骤(4)所得铸体薄片取样位置的CT扫描灰度图像进行标定，以确定其余CT扫描灰度图像的标准分割阀值，具体过程如下：
(A)预先设定分割阈值，以F(i,j)表示CT扫描灰度图像中的像素灰度值，将灰度值大于等于分割阈值的像素集合划分为储层区域，将灰度值小于分割阈值的像素集合划分为非储层区域，则储层区域和非储层区域的判别式为：
式中：g(i,j)为像素状态值，状态值为1表示该像素归属于储层区域，状态值为0表示该像素归属于非储层区；i表示像素的x坐标值，j表示像素的y坐标值；M表示x坐标轴方向的像素点数，N表示y坐标轴方向的像素点数；T表示分割阈值；
(B)根据所述g(i,j)计算铸体薄片取样位置的CT扫描灰度图像中储层区域和非储层区域的面积占比，当所述面积占比等于步骤(2)所得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比时，将设定的分割阈值作为其余CT扫描灰度图像的标准分割阀值；
(6)根据步骤(5)所得标准分割阈值计算每个CT扫描灰度图像中储层区域和非储层区域的面积占比，利用所得一系列面积占比的算术平均值作为岩心样品中储层区域和非储层区域的体积占比；
(7)根据步骤(3)与步骤(6)所得结果，计算岩心样品中储层的孔隙度为：
式中：
为储层的孔隙度，Vp为岩石孔隙体积，Vs为岩石骨架体积，Vf为外表体积，V1为储层区域的体积，m为储层区域的体积占比。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明在花斑状碳酸盐岩中非储层区域不存在连通孔隙的前提下，基于传统实验室测定岩石孔隙度的方法，加入铸体薄片鉴定和CT扫描图像识别计算的环节，通过铸体薄片计算CT扫描图像刻画出的储层区域体积占比，结合岩心样品的外表体积和岩石骨架体积，建立了花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度的测定方法，填补了花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度实验测井的空白，为油藏的储量计算提供了更加精确的孔隙度值，也为客观评价油藏的经济价值以及制定开发策略奠定了坚实基础。
附图说明
图1是本发明提供的测定方法中铸体薄片的微观图像；
图2是本发明提供的测定方法中对岩心样品横截面的CT扫描示意图；
图3是本发明提供的测定方法中对岩心样品纵截面的CT扫描示意图；
图4是实施例1所得校正后孔隙度与对比例1所得校正前孔隙度分别对岩石渗透率的关系对比图。
其中：1-储层区域；2-非储层区域。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种测定花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)钻取花斑状碳酸盐岩的岩心样品，并切取部分样品制备铸体薄片；所述岩心样品为直径3cm的圆柱状样品；
(2)如图1所示，在光学显微镜下观察步骤(1)所得铸体薄片的微观图像，以深色斑块作为储层区域1，以白色斑块作为非储层区域2，分别计算深色斑块和白色斑块的面积占比，即得铸体薄片中储层区域1和非储层区域2的面积占比；
(3)根据圆柱体的体积公式直接计算岩心样品的外表体积，如下所示：
式中：Vf为外表体积，D为圆柱状样品的直径，L为圆柱状样品的长度；
采用气体膨胀法测定岩心样品的岩石骨架体积，且所述气体膨胀法采用GB/T29172-2012“岩石分析方法”中规定的波义耳定律双室法；
(4)采用岩心微米CT扫描技术对步骤(1)所得岩心样品进行CT扫描，具体过程为：从铸体薄片的取样位置开始，沿着岩心样品的轴心方向，对岩心样品的横截面进行等距离的5次CT扫描(见图2)，并对岩心样品的纵截面进行相互垂直的2次CT扫描(见图3)，将扫描所得图像进行降噪处理，得到一系列CT扫描灰度图像；
(5)采用步骤(2)所得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比对步骤(4)所得铸体薄片取样位置的CT扫描灰度图像进行标定，以确定其余CT扫描灰度图像的标准分割阀值，具体过程如下：
(A)预先设定分割阈值，以F(i,j)表示CT扫描灰度图像中的像素灰度值，将灰度值大于等于分割阈值的像素集合划分为储层区域，将灰度值小于分割阈值的像素集合划分为非储层区域，则储层区域和非储层区域的判别式为：
式中：g(i,j)为像素状态值，状态值为1表示该像素归属于储层区域，状态值为0表示该像素归属于非储层区；i表示像素的x坐标值，j表示像素的y坐标值；M表示x坐标轴方向的像素点数，N表示y坐标轴方向的像素点数；T表示分割阈值；
(B)根据所述g(i,j)计算铸体薄片取样位置的CT扫描灰度图像中储层区域和非储层区域的面积占比，当所述面积占比等于步骤(2)所得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比时，将设定的分割阈值作为其余CT扫描灰度图像的标准分割阀值；
(6)根据步骤(5)所得标准分割阈值计算每个CT扫描灰度图像中储层区域和非储层区域的面积占比，利用所得一系列面积占比的算术平均值作为岩心样品中储层区域和非储层区域的体积占比；
(7)根据步骤(3)与步骤(6)所得结果，计算岩心样品中储层的孔隙度为：
式中：
为储层的孔隙度，Vp为岩石孔隙体积，Vs为岩石骨架体积，Vf为外表体积，V1为储层区域的体积，m为储层区域的体积占比。
对比例1
本对比例提供一种测定花斑状碳酸盐岩孔隙度的方法，所述方法采用GB/T29172-2012“岩石分析方法”中规定的岩石孔隙度测定方法，具体为：采用波义耳定律通过体积膨胀法测定岩石骨架体积，再通过体积公式计算出圆柱状样品的外表体积，从而计算出岩石的孔隙度为：
式中：
为岩石的孔隙度；Vp为岩石孔隙体积，Vs为岩石骨架体积，Vf为外表体积。
将实施例1所得校正后孔隙度与对比例1所得校正前孔隙度分别对岩石的渗透率作图，具体的孔隙度-渗透率关系对比见图4。
由图4可知：对比例1所得校正前孔隙度和渗透率之间不存在有效的线性关系，实施例1所得校正后孔隙度和渗透率的线性关系明显改善，孔渗的相关性达到80％，为后期储层物性研究奠定了基础。
由此可见，本发明在花斑状碳酸盐岩中非储层区域不存在连通孔隙的前提下，基于传统实验室测定岩石孔隙度的方法，加入铸体薄片鉴定和CT扫描图像识别计算的环节，通过铸体薄片计算CT扫描图像刻画出的储层区域体积占比，结合岩心样品的外表体积和岩石骨架体积，建立了花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度的测定方法，填补了花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度实验测井的空白，为油藏的储量计算提供了更加精确的孔隙度值，也为客观评价油藏的经济价值以及制定开发策略奠定了坚实基础。
申请人声明，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，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种测定花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)钻取花斑状碳酸盐岩的岩心样品，并切取部分样品制备铸体薄片；
(2)根据步骤(1)所得铸体薄片的显微图像，分别计算储层区域和非储层区域的面积占比；
(3)分别测定步骤(1)所得岩心样品的外表体积和岩石骨架体积；
(4)对步骤(1)所得岩心样品进行CT扫描，结合步骤(2)所得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比，分别计算岩心样品中储层区域和非储层区域的体积占比；
(5)根据步骤(3)与步骤(4)所得结果，计算岩心样品中储层的孔隙度为：
式中：
为储层的孔隙度，Vp为岩石孔隙体积，Vs为岩石骨架体积，Vf为外表体积，V1为储层区域的体积，m为储层区域的体积占比；
其中，步骤(3)与步骤(4)不分先后顺序。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述岩心样品为圆柱状样品；
优选地，所述圆柱状样品的直径为2-4cm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述面积占比的具体计算方法为：在光学显微镜下观察铸体薄片的微观图像，以深色斑块作为储层区域，以白色斑块作为非储层区域，分别计算深色斑块和白色斑块的面积占比，即得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述外表体积根据圆柱体的体积公式直接计算；
优选地，步骤(3)所述岩石骨架体积采用气体膨胀法进行测定。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述CT扫描采用岩心微米CT扫描技术；
优选地，所述岩心微米CT扫描技术的具体过程为：从铸体薄片的取样位置开始，沿着岩心样品的轴心方向，对岩心样品的横截面进行等距离的至少5次CT扫描，并对岩心样品的纵截面进行相互垂直的2次CT扫描，将扫描所得图像进行降噪处理，得到一系列CT扫描灰度图像。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用步骤(2)所得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比对铸体薄片取样位置的CT扫描灰度图像进行标定，以确定其余CT扫描灰度图像的标准分割阀值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述标定的具体过程为：预先设定分割阈值，以F(i,j)表示CT扫描灰度图像中的像素灰度值，将灰度值大于等于分割阈值的像素集合划分为储层区域，将灰度值小于分割阈值的像素集合划分为非储层区域，则储层区域和非储层区域的判别式为：
式中：g(i,j)为像素状态值，状态值为1表示该像素归属于储层区域，状态值为0表示该像素归属于非储层区；i表示像素的x坐标值，j表示像素的y坐标值；M表示x坐标轴方向的像素点数，N表示y坐标轴方向的像素点数；T表示分割阈值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述g(i,j)计算铸体薄片取样位置的CT扫描灰度图像中储层区域和非储层区域的面积占比，当所述面积占比等于步骤(2)所得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比时，将设定的分割阈值作为其余CT扫描灰度图像的标准分割阀值。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述标准分割阈值计算每个CT扫描灰度图像中储层区域和非储层区域的面积占比，利用所得一系列面积占比的算术平均值作为岩心样品中储层区域和非储层区域的体积占比。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)钻取花斑状碳酸盐岩的岩心样品，并切取部分样品制备铸体薄片；所述岩心样品为直径2-4cm的圆柱状样品；
(2)在光学显微镜下观察步骤(1)所得铸体薄片的微观图像，以深色斑块作为储层区域，以白色斑块作为非储层区域，分别计算深色斑块和白色斑块的面积占比，即得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比；
(3)根据圆柱体的体积公式直接计算岩心样品的外表体积，采用气体膨胀法测定岩心样品的岩石骨架体积；
(4)采用岩心微米CT扫描技术对步骤(1)所得岩心样品进行CT扫描，具体过程为：从铸体薄片的取样位置开始，沿着岩心样品的轴心方向，对岩心样品的横截面进行等距离的至少5次CT扫描，并对岩心样品的纵截面进行相互垂直的2次CT扫描，将扫描所得图像进行降噪处理，得到一系列CT扫描灰度图像；
(5)采用步骤(2)所得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比对步骤(4)所得铸体薄片取样位置的CT扫描灰度图像进行标定，以确定其余CT扫描灰度图像的标准分割阀值，具体过程如下：
(A)预先设定分割阈值，以F(i,j)表示CT扫描灰度图像中的像素灰度值，将灰度值大于等于分割阈值的像素集合划分为储层区域，将灰度值小于分割阈值的像素集合划分为非储层区域，则储层区域和非储层区域的判别式为：
式中：g(i,j)为像素状态值，状态值为1表示该像素归属于储层区域，状态值为0表示该像素归属于非储层区；i表示像素的x坐标值，j表示像素的y坐标值；M表示x坐标轴方向的像素点数，N表示y坐标轴方向的像素点数；T表示分割阈值；
(B)根据所述g(i,j)计算铸体薄片取样位置的CT扫描灰度图像中储层区域和非储层区域的面积占比，当所述面积占比等于步骤(2)所得铸体薄片中储层区域和非储层区域的面积占比时，将设定的分割阈值作为其余CT扫描灰度图像的标准分割阀值；
(6)根据步骤(5)所得标准分割阈值计算每个CT扫描灰度图像中储层区域和非储层区域的面积占比，利用所得一系列面积占比的算术平均值作为岩心样品中储层区域和非储层区域的体积占比；
(7)根据步骤(3)与步骤(6)所得结果，计算岩心样品中储层的孔隙度为：
式中：
为储层的孔隙度，Vp为岩石孔隙体积，Vs为岩石骨架体积，Vf为外表体积，V1为储层区域的体积，m为储层区域的体积占比。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110974041.0A CN115718056A (zh) | 2021-08-24 | 2021-08-24 | 一种测定花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度的方法 |
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| CN202110974041.0A CN115718056A (zh) | 2021-08-24 | 2021-08-24 | 一种测定花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度的方法 |
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| CN202110974041.0A Pending CN115718056A (zh) | 2021-08-24 | 2021-08-24 | 一种测定花斑状碳酸盐岩中储层孔隙度的方法 |
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| CN (1) | CN115718056A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117593299A (zh) * | 2024-01-18 | 2024-02-23 | 北京大学 | 纹层状页岩储集空间有效性评价方法、装置、设备及介质 |
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2021
- 2021-08-24 CN CN202110974041.0A patent/CN115718056A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117593299A (zh) * | 2024-01-18 | 2024-02-23 | 北京大学 | 纹层状页岩储集空间有效性评价方法、装置、设备及介质 |
| CN117593299B (zh) * | 2024-01-18 | 2024-04-19 | 北京大学 | 纹层状页岩储集空间有效性评价方法、装置、设备及介质 |
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