页岩纹层定量表征方法
【专利摘要】本发明实施例提出一种页岩纹层定量表征方法，所述页岩纹层定量表征方法包括：对页岩纹层的分米、厘米以及毫米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第一属性参数；对所述页岩纹层分析得到成分含量的连续变化序列；对所述页岩纹层的毫米?微米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第二属性参数；对所述页岩纹层的微米?纳米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第三属性参数。本发明实施例从宏观特征到微观特征进行表征，获取页岩纹层的分米、厘米、毫米、微米以及纳米级别的特征的属性参数，以指导石油地质研究者找寻最优储层段和有利的压裂层段，提高页岩气勘探开发的成功率。
【专利说明】
页岩纹层定量表征方法
技术领域
[0001]本发明涉及地质勘探技术领域，具体而言，涉及一种页岩纹层定量表征方法。【背景技术】
[0002]页岩是一种主要沉积于深水的细粒沉积岩，其在沉积作用和成岩作用等影响下会形成各种类型的纹层结构。纹层的存在导致页岩并非以前所认为的是均一的，而是具有很强的非均质性，这种非均质性直接导致了页岩储集性的非均质性，而且这种非均质性会对工程压裂层段选取产生直接影响。但是目前还没有可以全面表征页岩纹层的发育特征、确定不同纹层页岩的储层发育情况的方法，因此，对于纹层对页岩生烃、页岩储集性以及页岩含气性等的影响还无法进行深入的研究。因此，由于页岩纹层的表征方法的不全面，导致石油地质研究者在页岩气勘探开发过程中存在一定的困难。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种页岩纹层定量表征方法，以指导石油地质研究者找寻最优储层段和有利的压裂层段，提高页岩气勘探开发的成功率。
[0004]为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下:
[0005]第一方面，本发明实施例提供了一种页岩纹层定量表征方法，所述页岩纹层定量表征方法包括:对页岩纹层的分米、厘米以及毫米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第一属性参数;对所述页岩纹层分析得到成分含量的连续变化序列;对所述页岩纹层的毫米-微米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第二属性参数;对所述页岩纹层的微米-纳米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第三属性参数。
[0006]进一步地，所述对页岩纹层的分米、厘米以及毫米级别的特征进行表征包括:依据纹层成分、产状确定纹层类型;通过尺子和游标卡尺量取不同类型页岩纹层的厚度，以获取不同类型页岩纹层的发育频率;通过放大镜观测所述页岩纹层，并获取不同类型页岩纹层的结构构造特征。
[0007]进一步地，所述第一属性参数包括:分米、厘米以及毫米尺度范围内的纹层类型、 发育频率、以及结构构造特征。
[0008]进一步地，所述结构构造特征包括:纹层排列方式、颗粒大小、形态。
[0009]进一步地，所述对所述页岩纹层分析得到成分含量的连续变化序列包括:对所述页岩纹层进行采样，选取发育不同纹层类型的页岩作为样品，利用X射线荧光光谱分析岩心扫描仪对所述样品进行分析，以获得不同页岩纹层的成分含量的连续变化序列。[〇〇1〇]进一步地，所述不同页岩纹层的成分含量的连续变化序列包括:元素A113?U92之间所有元素含量的垂向数值变化序列。
[0011]进一步地，所述对所述页岩纹层的毫米-微米级别的特征进行表征包括:切取所述样品的一部分并磨制成薄片，然后利用偏光显微镜对所述薄片进行镜下鉴定，以获取纹层排列方式、颗粒大小、形态;对切取后剩余的样品利用扫描电镜矿物定量评价分析系统进行测试，以获取不同纹层的矿物组成、岩石特征、成分含量、矿物接触关系、矿物粒度分布的参数。
[0012]进一步地，所述第二属性参数包括:毫米-微米尺度范围内的纹层排列方式、颗粒大小、形态、矿物组成、岩石特征、成分含量、矿物接触关系、以及矿物粒度分布的参数。
[0013]进一步地，所述对所述页岩纹层的微米-纳米级别的特征进行表征包括:对经过扫描电镜矿物定量评价分析系统测试的样品进行氩离子抛光处理，然后利用聚焦离子束扫描电镜进行观测，获取页岩纹层的第三属性参数。[〇〇14]进一步地，所述页岩纹层的第三属性参数包括:微米-纳米尺度范围内关于纹层的矿物成分、形态、排列以及纹层内孔隙的种类、大小、分布特征的参数。
[0015]本发明实施例提供的页岩纹层定量表征方法，通过对页岩纹层的分米、厘米以及毫米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第一属性参数;对所述页岩纹层分析得到成分含量的连续变化序列;对所述页岩纹层的毫米-微米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第二属性参数；以及对所述页岩纹层的微米_纳米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第三属性参数。以此，从宏观特征到微观特征进行表征，获取页岩纹层的分米、厘米、毫米、微米以及纳米级别的特征的属性参数，以指导石油地质研究者找寻最优储层段和有利的压裂层段，提高页岩气勘探开发的成功率。
[0016]为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0018]图1示出了本发明实施例提供的页岩纹层定量表征方法的流程示意图。【具体实施方式】
[0019]下面将结合本发明实施例中附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0021]页岩是一种主要沉积于深水的细粒沉积岩，其在沉积作用和成岩作用等影响下会形成各种类型的纹层结构。纹层的存在导致页岩并非以前所认为的是均一的，而是具有很强的非均质性，这种非均质性直接导致了页岩储集性的非均质性，而且这种非均质性会对工程压裂层段选取产生直接影响。但是目前还没有可以全面表征页岩纹层的发育特征、确定不同纹层页岩的储层发育情况的方法，因此，对于纹层对页岩生烃、页岩储集性以及页岩含气性等的影响还无法进行深入的研究。因此，由于页岩纹层的表征方法的不全面，导致石油地质研究者在页岩气勘探开发过程中存在一定的困难。
[0022]有鉴于此，发明人经过长期观察和研究发现，提供了一种页岩纹层定量表征方法， 通过对页岩纹层的分米、厘米以及毫米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第一属性参数;对所述页岩纹层分析得到成分含量的连续变化序列;对所述页岩纹层的毫米-微米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第二属性参数；以及对所述页岩纹层的微米_纳米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第三属性参数。以此，从宏观特征到微观特征进行表征，获取页岩纹层的分米、厘米、毫米、微米以及纳米级别的特征的属性参数，以指导石油地质研究者找寻最优储层段和有利的压裂层段，提高页岩气勘探开发的成功率。
[0023]下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0024]请参阅图1，示出了本发明实施例提供的页岩纹层定量表征方法的流程示意图。本发明实施例提供的页岩纹层定量表征方法主要包括以下步骤:
[0025]步骤S1，对页岩纹层的分米、厘米以及毫米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第一属性参数。
[0026]在本发明实施例中，页岩纹层可以是野外露头、岩芯的纹层。步骤S1可以利用尺子、游标卡尺以及放大镜对页岩纹层的分米、厘米以及毫米级别的特征进行表征。[〇〇27]步骤S1具体包括:
[0028]步骤S11，首先依据纹层成分、产状对页岩纹层的类型进行确定，例如页岩纹层的类型可以为:粉砂质纹层、钙质纹层、黄铁矿纹层、生物碎肩纹层、斑脱岩纹层等等。
[0029]步骤S12,然后通过尺子和游标卡尺量取不同类型的页岩纹层的厚度，以此统计获得不同类型的页岩纹层的发育频率。发育频率是指单位长度内页岩纹层的纹层数量，可以依据以下方法进行计算:例如，对张家滩页岩5054.43cm岩心实测结果表明张家滩页岩中发育砂质纹层1880层，则发育频率=纹层数/页岩长度=1880/50.5443 = 37.2层/米。
[0030]步骤S13,最后通过放大镜观测不同类型的页岩纹层的结构构造特征。页岩纹层的结构构造特征包括:纹层形态、排列方式、以及颗粒大小等特征。例如，纹层形态可以为水平、波状等。
[0031]步骤S1中获取的页岩纹层的第一属性参数包括:分米、厘米以及毫米尺度范围内的上述的纹层类型、发育频率、以及结构构造特征。
[0032]步骤S2,对所述页岩纹层分析得到成分含量的连续变化序列；
[0033]在本发明实施例中，步骤S2具体包括:根据页岩上观测的纹层情况，选取不同纹层类型的页岩纹层作为样品，野外露头的采样规格(长、宽、高)可以为9CmX6CmX3cm，岩芯的采样规格则无具体要求。样品采集后，将样品表面处理平整，铺上专用薄膜，量好样品尺寸， 放入X射线荧光光谱分析岩心扫描仪，设定测试分辨率(在1?10mm之间选取)，然后利用X射线荧光光谱分析岩心扫描仪进行测试，以获得不同页岩纹层的成分含量的连续变化序列， 例如元素A113?U92之间所有元素含量的垂向数值变化序列。[〇〇34]步骤S3,对所述页岩纹层的毫米-微米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第二属性参数。
[0035]在本发明实施例中，步骤S3具体包括:在步骤S2的基础上，选取需要进行微观(毫米-微米)研究的步骤S2中的样品，切取部分样品进行薄片磨制，将薄片磨制成厚度为0.003 毫米的薄片，然后利用偏光显微镜对薄片进行镜下鉴定，获取纹层排列方式、颗粒大小、形态等参数;薄片磨制切取后剩余的样品对其表面进行打磨，然后对其进行扫描电镜矿物定量评价分析系统(Quantitative Evaluat1n of Minerals by Scanning，QEMSCAN)测试， 获取不同纹层的矿物组成、岩石特征、成分含量、矿物接触关系、矿物粒度分布等参数。
[0036]扫描电镜矿物定量评价分析系统(QEMSCAN)是基于微米尺度的化学方法来测算矿物多样性。扫描电镜矿物定量评价分析系统(QEMSCAN)可以提供:散货模态分析，微粒分布图，锁定和游离结构分析，逐个大小、逐种矿物的化学试验，微量矿物质捕获和搜索功能。通过查看扫描电镜矿物定量评价分析系统(QEMSCAN)，用户可以分析微粒分布图，确定:矿物组成，岩石特征，成分含量，矿物接触关系，矿物粒度分布，砂目和微粒大小，形状因子，微粒类型，创建微粒特性筛选，分离微粒子成分等。[〇〇37]例如，对鄂尔多斯盆地延长组页岩纹层利用偏光显微镜进行镜下薄片鉴定及扫描电镜矿物定量评价分析系统(QEMSCAN)测试，结果表明:延长组页岩纹层在偏光镜下暗层与亮层相间分布;暗层主要成分是石英和黏土矿物，亮层主要成分是石英、长石等碎肩矿物； 亮层碎肩颗粒边缘溶蚀，在颗粒间形成了晶体形态特征明显的黏土矿物，石英颗粒较大。亮层孔隙多分布在碎肩颗粒边缘，孔隙少，但连通性好;暗层中的黏土矿物没有很好的晶体形态，石英颗粒细小，暗层孔隙多分布在黏土矿物颗粒之间，分布密集，但连通性差。
[0038]步骤S3获取的页岩纹层的第二属性参数包括:毫米-微米尺度范围内的上述的纹层排列方式、颗粒大小、形态、矿物组成、岩石特征、成分含量、矿物接触关系、以及矿物粒度分布等参数。
[0039]步骤S4,对所述页岩纹层的微米-纳米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第三属性参数。
[0040]在本发明实施例中，步骤S4具体包括:在步骤S3的基础上，从经过扫描电镜矿物定量评价分析系统(QEMSCAN)测试的样品中，选取需要进一步研究的样品进行氩离子抛光处理，然后对这些样品利用聚焦离子束扫描电镜(Focus 1n Beam Scanning Electron Microscopes，FIB-SEM)进行观测，以获取微米-纳米尺度范围内关于页岩纹层的第三属性参数。步骤S4中获取的页岩纹层的第三属性参数包括:矿物成分、形态、排列以及纹层内孔隙的种类、大小、分布特征等参数。
[0041]页岩中大量发育的纳米级孔隙组成了页岩气储集的主要空间。聚集离子束扫描电镜(FIB-SEM)通过对页岩样品的连续切割和成像，能够在纳米尺度上三维重建页岩的空间分布。聚集离子束扫描电镜(FIB-SEM)具有较高的分辨率，避免了制样过程中产生的人造孔隙，能够真实地还原页岩中孔隙的三维结构特征。聚集离子束扫描电镜(FIB-SEM)依据不同岩石组分灰度值的差异，可以将页岩内的孔隙、有机质、黄铁矿等分割提取出来，不仅可以三维展示其空间分布形态，还可以对孔隙的分布特征和孔隙度等参数进行定量计算。聚集离子束扫描电镜在页岩纳米孔隙中的应用，成为对页岩微观结构深入研究的研究手段。
[0042]本发明实施例的一种页岩纹层定量表征方法，通过对页岩纹层的分米、厘米以及毫米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第一属性参数;对所述页岩纹层分析得到成分含量的连续变化序列;对所述页岩纹层的毫米-微米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第二属性参数；以及对所述页岩纹层的微米-纳米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第三属性参数。如此，利用上述的步骤，从宏观特征到微观特征进行表征，获取页岩纹层的分米、厘米、毫米、微米以及纳米级别的特征的属性参数，在获得页岩纹层的第一属性参数、成分含量的连续变化序列、第二属性参数、以及第三属性参数之后，可以利用上述获得的参数和序列对页岩纹层进行分析，例如，纹层的存在导致页岩具有很强的非均质性，这种非均质性直接导致了页岩储集性的非均质性，因而可以通过对页岩纹层的分析，进而分析页岩储集性的非均质性。并且，页岩的非均质性会对工程压裂层段选取产生直接影响，因而可以通过对页岩纹层的分析，进而分析如何选取工程压裂层段。另外，对页岩纹层进行分析，还可以进一步对于纹层对页岩生烃、以及页岩含气性等的影响进行深入的研究。以指导石油地质研究者找寻最优储层段和有利的压裂层段，提高页岩气勘探开发的成功率。
[0043]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，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、方法、物品或者设备所固有的要素。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、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。[〇〇44]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
【主权项】
1.一种页岩纹层定量表征方法，其特征在于，所述页岩纹层定量表征方法包括:对页岩纹层的分米、厘米以及毫米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第一属性 参数；对所述页岩纹层分析得到成分含量的连续变化序列；对所述页岩纹层的毫米-微米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第二属性参数；对所述页岩纹层的微米-纳米级别的特征进行表征，以获取页岩纹层的第三属性参数。2.如权利要求1所述的页岩纹层定量表征方法，其特征在于，所述对页岩纹层的分米、 厘米以及毫米级别的特征进行表征包括:依据纹层成分、产状确定纹层类型;通过尺子和游 标卡尺量取不同类型页岩纹层的厚度，以获取不同类型页岩纹层的发育频率;通过放大镜 观测所述页岩纹层，并获取不同类型页岩纹层的结构构造特征。3.如权利要求2所述的页岩纹层定量表征方法，其特征在于，所述第一属性参数包括: 分米、厘米以及毫米尺度范围内的纹层类型、发育频率、以及结构构造特征。4.如权利要求3所述的页岩纹层定量表征方法，其特征在于，所述结构构造特征包括: 纹层排列方式、颗粒大小、形态。5.如权利要求1所述的页岩纹层定量表征方法，其特征在于，所述对所述页岩纹层分析 得到成分含量的连续变化序列包括:对所述页岩纹层进行采样，选取发育不同纹层类型的 页岩作为样品，利用X射线荧光光谱分析岩心扫描仪对所述样品进行分析，以获得不同类型 页岩纹层的成分含量的连续变化序列。6.如权利要求5所述的页岩纹层定量表征方法，其特征在于，所述不同类型页岩纹层的 成分含量的连续变化序列包括:元素A113?U92之间所有元素含量的垂向数值变化序列。7.如权利要求5所述的页岩纹层定量表征方法，其特征在于，所述对所述页岩纹层的毫 米-微米级别的特征进行表征包括:切取所述样品的一部分并磨制成薄片，然后利用偏光显 微镜对所述薄片进行镜下鉴定，以获取纹层排列方式、颗粒大小、形态;对切取后剩余的样 品利用扫描电镜矿物定量评价分析系统进行测试，以获取不同纹层的矿物组成、岩石特征、 成分含量、矿物接触关系、矿物粒度分布的参数。8.如权利要求7所述的页岩纹层定量表征方法，其特征在于，所述第二属性参数包括: 毫米-微米尺度范围内的纹层排列方式、颗粒大小、形态、矿物组成、岩石特征、成分含量、矿 物接触关系、以及矿物粒度分布的参数。9.如权利要求7所述的页岩纹层定量表征方法，其特征在于，所述对所述页岩纹层的微 米-纳米级别的特征进行表征包括:对经过扫描电镜矿物定量评价分析系统测试的样品进 行氩离子抛光处理，然后利用聚焦离子束扫描电镜进行观测，获取页岩纹层的第三属性参数。10.如权利要求9所述的页岩纹层定量表征方法，其特征在于，所述页岩纹层的第三属 性参数包括:微米-纳米尺度范围内关于纹层的矿物成分、形态、排列以及纹层内孔隙的种 类、大小、分布特征的参数。
【文档编号】G01N33/24GK105954492SQ201610273702
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】陈雷, 蒋裕强, 骆婵
【申请人】西南石油大学