页岩储层纳米孔隙结构特征参数测试分析方法及系统与流程

本发明属于非常规油气田勘探开发页岩岩心实验分析技术领域，更具体地，涉及一种页岩储层纳米孔隙结构特征参数测试分析方法及系统。

背景技术：

页岩储层纳米孔隙结构反映了储层岩心的储集与渗流能力以及不同孔隙和喉道的几何形状、大小、分布和相互连通关系。页岩储层岩心纳米孔隙结构特征参数是储层评价的重要指标。目前，微米ct、纳米ct扫描技术在页岩岩心分析应用方面主要是快速无损地检测页岩储层岩心，利用获取的岩心内部图像研究岩心孔隙结构特征。

现有技术中的两篇文献，文献2014年5月第29卷，25期，地球科学进展“基于nmr和x-ct的页岩储层孔隙结构研究”阐述了用微米ct图像直接观察页岩内部孔隙发育特征和通过ct数来定量识别孔隙。文献2011年27(6)岩石学报“中国石油储层中纳米孔首次发现及其科学价值”阐述了用纳米ct成像技术发现了页岩储层中纳米孔隙结构，对孔隙的类型、形态、发育特征进行了研究，以上两篇文献存在的问题是没有给出表征评价页岩储层岩心孔隙结构特征的参数。

因此，有必要提供一种表征评价页岩储层岩心孔隙结构特征的参数的方法，以克服现有技术中的不足。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，利用纳米ct技术无损检测页岩储层岩心获取页岩孔隙结构图像，进而提供一种表征评价页岩储层岩心孔隙结构特征的参数的方法。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种页岩储层纳米孔隙结构特征参数测试分析方法，该方法包括：采集页岩样品的二维断层图像；基于所述页岩样品的二维断层图像，重新建立三维图像；基于所述三维图像，获得页岩纳米孔隙结构特征参数。

本发明的另一方面提供一种页岩储层纳米孔隙结构特征参数测试分析系统，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：采集页岩样品的二维断层图像；基于所述页岩样品的二维断层图像，重新建立三维图像；基于所述三维图像，获得页岩纳米孔隙结构特征参数。

本发明的技术方案，利用纳米ct技术无损检测页岩储层岩心获取页岩孔隙结构图像，可在纳米尺度下准确、快速地分析页岩储层岩心孔隙结构特征参数；本发明的分析方法具有快速、一机多参数的特点。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一种页岩储层纳米孔隙结构特征参数测试分析方法的流程图。

图2a示出了根据本发明的一个实施例的一块页岩岩心的页岩矢状面2d图像。

图2b示出了根据本发明的一个实施例的一块页岩岩心的页岩横断面2d图像。

图2c示出了根据本发明的一个实施例的一块页岩岩心的页岩冠状面2d图像。

图2d示出了根据本发明的一个实施例的一块页岩岩心的页岩3d图像。

图3示出了根据本发明的一个实施例的一块页岩岩心孔径分布图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的一块页岩岩心喉道分布图。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施方式1

图1示出了根据本发明的一种页岩储层纳米孔隙结构特征参数测试分析方法的流程图。

如图1所示，本发明的一方面提供一种页岩储层纳米孔隙结构特征参数测试分析方法，该方法包括：步骤101，采集页岩样品的二维断层图像；步骤102，基于所述页岩样品的二维断层图像，重新建立三维图像；步骤103，基于所述三维图像，获得页岩纳米孔隙结构特征参数。

本发明通过页岩样品的二维断层图像重新建立三维图像，进而实现获得页岩纳米孔隙结构特征参数。

以下具体说明本发明：

步骤101，采集页岩样品的二维断层图像。

在一个示例中，还包括制备页岩样品。

在一个示例中，所述页岩样品的空间尺寸为50um以下，形状任意。

在一个示例中，所述页岩样品的二维断层图像为多幅，每幅二维断层图像的最小像素尺寸为50nm。

将制备的页岩样品，放入到纳米ct样品支架上，每一块页岩样品采集多幅二维断层图像，采集图像数在设定的图像视野、矩阵范围内根据实验要求确定。优选采集1024幅二维断层图像。

步骤102，基于所述页岩样品的二维断层图像，重新建立三维图像。

在一个示例中，对所述页岩样品的二维断层图像进行导入分割，选择建模区域，重新建立三维图像。

针对每一块页岩样品的多幅二维断层图像进行导入分割，选择感兴趣需要建模的区域重建三维图像，感兴趣区域大小在图像范围内可任意设定，重建相对应三维图像。

将需要对图像的某一区域特征进行重点观察研究的区域确定为感兴趣的区域，例如，页岩内部结构是不均匀的，若对某一区域结构感兴趣，即可设置感兴区域进行重点观察研究。

步骤103，基于所述三维图像，获得页岩纳米孔隙结构特征参数。

在一个示例中，所述页岩纳米孔隙结构特征参数包括孔隙度、平均孔径、孔隙连通性、比表面积、孔隙分布和喉道分布。

利用重建的三维图像，采用图像处理方法统计分析测量计算页岩纳米孔隙结构特征参数。

(1)孔隙度：定义为页岩三维图像孔隙体积与总体积的比值。在选择感兴趣重建三维图像中，分别测量计算页岩孔隙体积和总体积，二者比值得到孔隙度值。

(2)平均孔径：定义为页岩每个孔隙最大直径的平均值。在重建的三维图像中，分别测量计算页岩每个孔隙可容纳非重叠球体最大直径的平均值。

(3)孔隙连通性：定义为与岩心表外面相连的孔隙体积除以总的孔隙体积。在重建的三维图像中统计分析测量计算与岩心外表面相连孔隙体积和总的孔隙体积，二者比值得到孔隙连通性。

(4)比表面积：定义为岩心总的孔隙表面积与岩心总的体积比值。在重建的三维图像中统计分析测量计算页岩岩心总的孔隙表面积与岩心总的体积，二者比值得到比表面积。

(5)孔隙分布：定义为岩心不同孔隙直径大小分布。在重建三维图像中，统计分析测量计算每个孔隙直径，再计算不同孔隙直径大小分布。

(6)喉道分布：定义为岩心不同吼道大小分布。在重建的三维图像中统计分析测量计算每个孔隙相互连接的通道截面值，再计算每个不同截面值大小分布。

实施例

图2a示出了根据本发明的一个实施例的一块页岩岩心的页岩矢状面2d图像。图2b示出了根据本发明的一个实施例的一块页岩岩心的页岩横断面2d图像。图2c示出了根据本发明的一个实施例的一块页岩岩心的页岩冠状面2d图像。图2d示出了根据本发明的一个实施例的一块页岩岩心的页岩3d图像。图3示出了根据本发明的一个实施例的一块页岩岩心孔径分布图。图4示出了根据本发明的一个实施例的一块页岩岩心喉道分布图。

本发明提供一种页岩储层纳米孔隙结构特征参数测试分析方法，该方法包括：

(1)采集页岩样品的二维断层图像；

采样及样品制备，选择具有代表性的任意形状的页岩样品，页岩样品的空间尺寸不超过50um，将页岩样品放在显微镜下粘接在金属针尖上，每一个页岩样品需准备2-3个备用样。

获取图像，页岩样品制备完后放入到纳米ct设备中调节成像，每一块页岩样品采集1024幅二维断层图像，图像最小分辨率50nm。

(2)基于所述页岩样品的二维断层图像，重新建立三维图像；

针对每一块页岩样品的1024幅二维断层图像进行导入分割，选择感兴趣需要建模的区域，重建三维图像，感兴趣区域大小在图像范围内可任意选定，重建相对应三维图像，如图2a-图2d所示，各个图像中白灰色部分为选择的感兴趣需要建模的区域和重建的相对应的三维图像。

(3)基于所述三维图像，获得页岩纳米孔隙结构特征参数。

利用图2d中重建的三维图像，统计分析测量计算页岩纳米孔隙结构特征参数：

1)孔隙度：9.7％。

2)平均孔隙直径：170.27nm。

3)孔隙连通性：86.4％。

4)比表面积：0.00145nm^-1。

5)孔径分布：如图3所示。

6)喉道分布：如图4所示。

实施方式2

本发明的另一方面提供一种页岩储层纳米孔隙结构特征参数测试分析系统，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：采集页岩样品的二维断层图像；基于所述页岩样品的二维断层图像，重新建立三维图像；基于所述三维图像，获得页岩纳米孔隙结构特征参数。

在一个示例中，还包括制备页岩样品的步骤。

在一个示例中，对所述页岩样品的二维断层图像进行导入分割，选择建模区域，重新建立三维图像。

在一个示例中，所述页岩纳米孔隙结构特征参数包括孔隙度、平均孔径、孔隙连通性、比表面积、孔隙分布和喉道分布。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。