页岩层理识别方法与流程

本申请涉及页岩油气勘探开发技术领域，尤其是涉及一种页岩层理识别方法。

背景技术

层理是解译细粒沉积物沉积条件和演化历史的一把钥匙，决定页岩目的层段微观结构与储集性能，影响水平井体积裂缝扩展规律与压裂效果。层理研究关键是鉴别纹层、纹层组和层，确定其成份和结构，弄清相互之间叠置关系，明确其横向分布与纵向演化，从而为后续目的层段评价和页岩气开发提供支撑。因此，研究层理具有重要意义。

目前，层理研究方法主要有2种：一是以露头和岩心描述为基础，结合镜下薄片观察及x-衍射全岩等测试，明确层理类型、组成、横向分布与纵向演化，并推演其形成环境和形成过程；二是以常规薄片观察为主，结合x-衍射全岩等测试，明确层理类型、组成、横向分布与纵向演化，并推演其形成环境和形成过程。基于第1种方法，由于黑色页岩粒度细、样品易受风化等原因，肉眼无法识别纹层和纹层组，从而无法弄清纹层、纹层组和层之间的叠置关系；基于第2种方法，由于受视域和取样代表性等限制，层的识别、纹层和纹层组的宏观形态及叠置关系、各纹层和纹层组横向分布和纵向演化等问题难以解决。

因此如何提高页岩层理的识别精度是目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请实施例的目的在于提供一种页岩层理识别方法，以提高页岩层理的识别精度。

为达到上述目的，本申请实施例提供的页岩层理识别方法，包括：

确定目的层段露头的结构及构造；

获取纵向贯穿所述目的层段的岩样，并根据所述岩样制成若干个纵向连续分布的第一规格岩芯，及若干个纵向连续分布的第二规格岩芯；

确定所述第一规格岩芯各层的结构及构造，并确定所述第二规格岩芯的成份、各纹层的结构及构造；

合并所述目的层段露头的结构及构造、所述第一规格岩芯各层的结构及构造及所述第二规格岩芯的成份、各纹层的结构及构造，获得所述目的层段的层理识别结果。

本申请实施例提供的页岩层理识别方法中，所述确定目的层段露头的结构及构造，包括：

根据植物发育情况、风化面颜色、风化程度和结核类型识别出岩性段；

确定所述岩性段的厚度及横向分布，并根据所述岩性段的厚度及横向分布形成所述岩性段的纵向分布图；

开挖所述目的层段露头至新鲜面，并根据颜色差异、火山灰夹层和颗粒排列方式识别出各层；

确定各层的厚度、横向分布、连续性、形态、叠置关系和类型；

以所述岩性段的纵向分布图为第一格架，并在所述第一格架中对应增加各层的厚度、横向分布、连续性、形态、叠置关系和类型，形成各层的第一纵向分布图。

本申请实施例提供的页岩层理识别方法中，所述确定所述第一规格岩芯各层的结构及构造，包括：

基于岩芯扫描仪逐个扫描所述第一规格岩芯，获取对应的岩芯扫描图像；

根据所述岩芯扫描图像识别出各层的层界面；

根据各层的层界面标识对应的层；

根据层标识和层界面校正各层的第一纵向分布图，以形成各层的第二纵向分布图。

本申请实施例提供的页岩层理识别方法中，对于每个第二规格岩芯，所述确定所述第二规格岩芯的成份、各纹层的结构及构造，包括：

将第二规格岩芯划分为多个方格；

通过偏光显微镜以指定放大倍数按序获取各个方格的方格图像；

拼接各个方格的方格图像，以形成所述第二规格岩芯的全貌图像；

根据所述第二规格岩芯的全貌图像识别出各层的纹层的粒序、厚度、形态、连续性、叠置关系、清晰性、接触关系和生物扰动；

将所述第二规格岩芯的全貌图像放大至预设倍数，并在此状态下确定各层的纹层的成份和粒度。

本申请实施例提供的页岩层理识别方法中，所述合并所述目的层段露头的结构及构造、所述第一规格岩芯各层的结构及构造及所述第二规格岩芯的成份、各纹层的结构及构造，包括：

以各层的第二纵向分布图为第二格架，并在所述第二格架中对应增加各层的纹层的成份、粒度、粒序、厚度、形态、连续性、叠置关系、清晰性、接触关系和生物扰动。

本申请实施例提供的页岩层理识别方法中，所述第一规格岩芯包括岩芯大样，所述第二规格岩芯包括岩芯全大薄片。

本申请实施例提供的页岩层理识别方法中，所述的各层包括单层和层组。

本申请实施例提供的页岩层理识别方法中，所述的纹层包括单纹层和纹层组。

本申请实施例提供的页岩层理识别方法中，所述拼接各个方格的方格图像，包括：

将相邻的指定数量个方格的方格图像拼接为一个第一图像；

将相邻的指定数量个第一图像拼接为一个第二图像；

将相邻的指定数量个第二图像拼接为一个第三图像；

依此递推，直至形成所述第二规格岩芯的全貌图像。

本申请实施例提供的页岩层理识别方法中，所述的指定数量包括4个。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例先确定目的层段露头的结构及构造；其次获取纵向贯穿目的层段的岩样，并根据岩样制成若干个纵向连续分布的第一规格岩芯及若干个纵向连续分布的第二规格岩芯；然后确定第一规格岩芯各层的结构及构造，并确定第二规格岩芯的成份、各纹层的结构及构造；最后合并目的层段露头的结构及构造、第一规格岩芯各层的结构及构造及第二规格岩芯的成份、各纹层的结构及构造，从而获得目的层段的层理识别结果。由于目的层段露头的结构及构造可以得到岩层段的横向延伸，这样其与第一规格岩芯得到的各层的结构及构造，以及第二规格岩芯得到的成份、各纹层的结构及构造合并可以得到更加完成的页岩层理，因此，本申请实施例可以提高页岩层理的识别精度，进而可以后续预测水平井体积裂缝扩展规律及压裂效果提供可靠依据。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本申请一实施例的页岩层理识别方法的流程图；

图2为本申请一实施例中将岩芯全大薄片划分为方格及方格图像采集示意图；

图3为本申请一实施例中的方格图像拼接示意图；

图4a为本申请一示例性实施例中获得的岩芯全大薄片的全貌图像；

图4b为本申请另一示例性实施例中获得的岩芯全大薄片的全貌图像；

图5为本申请一实施例中岩芯全大薄片的层理描述要素与方法示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。例如在一个描述中，在第一部件上方形成第二部件，可以包括第一部件和第二部件以直接接触方式形成的实施例，还可以包括第一部件和第二部件以非直接接触方式(即第一部件和第二部件之间还可以包括额外的部件)形成的实施例等。

参考图1所示，本申请实施例的页岩层理识别方法可以包括以下步骤：

s101、确定目的层段露头的结构及构造。

在本申请一实施例中，目的层段即为待处理的岩性层段其可以包括有至少一个层。其中，所述的层又可以包括单层和层组；因此，在下文中提及的层可以是单层，也可以是层组，还可以是单层及层组的组合。

在本申请一实施例中，所述确定目的层段露头的结构及构造可以包括以下步骤：

1011)、根据植物发育情况、风化面颜色、风化程度和结核类型识别出岩性段。

在本申请一示例性实施例中，可以由下至上根据植物发育情况、风化面颜色、风化程度和结核类型等综合识别出岩性段。一般的，岩性段粒度越粗、钙质含量越高，其风化程度越弱，植物发育程度越低，发育钙质结核；岩性段粒度越细、铁质含量越高，其风化程度越高，植物发育越茂盛，风化面多呈红色，发育大量黄铁矿结核。其中，岩性段识别可以是肉眼观察这些因素而得到，也可是借助于一些工具(例如放大镜等)等来实现。

1012)、确定所述岩性段的厚度及横向分布，并根据所述岩性段的厚度及横向分布形成所述岩性段的纵向分布图。所述岩性段的厚度及横向分布可以通过一些工具测量得到。一般的，识别出的岩性段的厚度约在几米～几十米范围，横向延伸分布约在几米～几十千米范围。上述的纵向分布图可以利用绘图软件来绘制。

1013)、开挖所述目的层段露头至新鲜面，并根据颜色差异、火山灰夹层和颗粒排列方式识别出各层。一般的，露头颜色突变处常是岩性段分界面，火山灰夹层往往分布于岩性段分界面处，是重要的沉积间断面，颗粒排列方式变化反映了水动力的变化，也是重要的分层标志。较佳的，开挖过程中应全部剥去上覆土壤和植被、且基岩可剥开0.2～0.5m深度，且新鲜面要求尽量平整、易于观察。

1014)、确定各层的厚度、横向分布、连续性(例如连续或非连续等)、形态(例如板状、波状或弯曲状等)、叠置关系(例如平行、相交等)和类型。其中，各层的厚度、横向分布、连续性、形态、叠置关系和类型的确定，可以是通过肉眼观察或借助于一些工具(例如放大镜等)等来实现。

1015)、以所述岩性段的纵向分布图为第一格架，并在所述第一格架中对应增加各层的厚度、横向分布、连续性、形态、叠置关系和类型，形成各层的第一纵向分布图。

s102、获取纵向贯穿所述目的层段的岩样，并根据所述岩样制成若干个纵向连续分布的第一规格岩芯，及若干个纵向连续分布的第二规格岩芯。

在本申请一实施例中，可先按深度方向取岩芯，然后沿垂直层理面标记样品连续切割位置与宽度，相同深度位置要切取2份岩样(即第一规格岩芯和第二规格岩芯)，在本申请一示例性实施例中，所述第一规格岩芯可以为岩芯大样，其可以是底边长为7厘米，厚度为5厘米的正四棱柱体；所述第二规格岩芯可以为岩芯全大薄片，其长、宽和高可以分别为7厘米、5厘米和0.03mm。

在本申请一示例性实施例中，具体制作岩芯大样时，可以对应用120号金刚砂、320号金刚砂和400号金刚砂将岩芯大样表面磨至粒径0.08mm、0.05mm和0.032mm，然后可用7w和3w微粉将岩芯大样表面磨至0.031mm和0.03mm，最后用抛光剂对岩芯大样表面作抛光处理。岩芯大样制作完成后，可按序用锡泊纸封装并及时放入岩样盒。

在本申请一示例性实施例中，岩芯全大薄片的具体规格和制作流程可参考石油天然气行业标准sy/t5913-94。

s103、确定所述第一规格岩芯各层的结构及构造，并确定所述第二规格岩芯的成份、各纹层的结构及构造。

在本申请一实施例中，所述确定所述第一规格岩芯各层的结构及构造可以包括以下步骤：

1031a)、基于岩芯扫描仪逐个扫描所述第一规格岩芯，获取对应的岩芯扫描图像。

在本申请一示例性实施例中，例如可采用itrax岩心xrf扫描仪由下至上连续扫描第一规格岩芯，从而可以获取对应的岩芯扫描图像，然后可以还以基于图像处理软件对芯扫描图像进行处理，以满足清晰度、尺寸等要求。

1032a)、根据所述岩芯扫描图像识别出各层的层界面。

1033a)、根据各层的层界面标识对应的层。

1034a)、根据层标识和层界面校正各层的第一纵向分布图，以形成各层的第二纵向分布图。

其中，上述步骤1032a～1034a可通过绘图软件实现。

在本申请一实施例中，所述确定所述第二规格岩芯的成份、各纹层的结构及构造可以包括以下步骤：

1031b)将第二规格岩芯划分为多个方格。

在本申请一示例性实施例中，例如可选用型号为leica4500p的偏光显微镜系统，采用20ⅹ10倍镜头，确定采集区域对角位置，并根据精度要求，将薄片分割成若干方格，如图2中的左侧图所示。在本申请示例性实施例中，在采集方格的图像之前，可选取对角线(或者十字，或者井字，甚至网格)的视域进行对焦(例如如图2中的中间图所示)，偏光显微镜系统可自动记录焦距(z值)，从而在采集未对焦的视域时，可以根据记录的焦距自动调焦，进而在采集各个方格的图像过程中无需人工反复调整z轴焦距，

1032b)通过偏光显微镜以指定放大倍数按序获取各个方格的方格图像。在本申请一实施例中，所述的按序例如可以如图2中的右侧图所示。

1033b)拼接各个方格的方格图像，以形成所述第二规格岩芯的全貌图像。在本申请一实施例中，所述拼接各个方格的方格图像可以借助于图像处理软件实现，具体可以包括以下步骤：

1)、将相邻的指定数量个方格的方格图像拼接为一个第一图像；

2)、将相邻的指定数量个第一图像拼接为一个第二图像；

3)、将相邻的指定数量个第二图像拼接为一个第三图像；

4)、依此递推，直至形成所述第二规格岩芯的全貌图像。

在本申请一示例性实施例中，所述的指定数量例如可以为4个，相应的，所述拼接各个方格的方格图像可以如图3所示。在本申请一些示例性实施例中，合并而成的全貌图像例如可以如图4a和图4b所示。

1034b)根据所述第二规格岩芯的全貌图像识别出各层的纹层的粒序、厚度、形态、连续性、叠置关系、清晰性、接触关系和生物扰动，具体请参见图5所示。

在本申请一实施例中，所述的纹层包括单纹层和纹层组。因此，在下文中提及的纹层可以是单纹层，也可以是纹层组，还可以是单纹层及纹层组的组合。

1035b)将所述第二规格岩芯的全貌图像放大至预设倍数，并在此状态下确定各层的纹层的成份和粒度，具体请参见图5所示。

s104、合并所述目的层段露头的结构及构造、所述第一规格岩芯各层的结构及构造及所述第二规格岩芯的成份、各纹层的结构及构造，获得所述目的层段的层理识别结果。

在本申请一实施例中，所述合并所述目的层段露头的结构及构造、所述第一规格岩芯各层的结构及构造及所述第二规格岩芯的成份、各纹层的结构及构造，例如可以是：以各层的第二纵向分布图为第二格架，并在所述第二格架中对应增加各层的纹层的成份、粒度、粒序、厚度、形态、连续性、叠置关系、清晰性、接触关系和生物扰动，具体实现可通过绘图软件绘制。

本申请实施例先确定目的层段露头的结构及构造；其次获取纵向贯穿目的层段的岩样，并根据岩样制成若干个纵向连续分布的第一规格岩芯及若干个纵向连续分布的第二规格岩芯；然后确定第一规格岩芯各层的结构及构造，并确定第二规格岩芯的成份、各纹层的结构及构造；最后合并目的层段露头的结构及构造、第一规格岩芯各层的结构及构造及第二规格岩芯的成份、各纹层的结构及构造，从而获得目的层段的层理识别结果。由于目的层段露头的结构及构造可以得到岩层段的横向延伸，这样其与第一规格岩芯得到的各层的结构及构造，以及第二规格岩芯得到的成份、各纹层的结构及构造合并可以得到更加完成的页岩层理，因此，本申请实施例可以提高页岩层理的识别精度，进而可以后续预测水平井体积裂缝扩展规律及压裂效果提供可靠依据。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程或方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程或方法中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。