本申请涉及石油勘探
技术领域：
，特别涉及一种确定笔石体与围岩的属性信息的方法。
背景技术：
：四川盆地及周缘五峰组-龙马溪组地层中发育着大量的富含有机质的黑色笔石页岩，蕴含着丰富的地球化学信息，是目前中国页岩气勘探开发的重点层系。开展页岩中有机质特征研究对于页岩气的勘探开发具有重要的指导意义。前人对笔石开展了大量的研究工作，主要研究了笔石的物质组成和光学特征，提出了笔石的反射率指示烃源岩成熟度，以及讨论了笔石对页岩储层储集能力的贡献。由于笔石体的尺寸较大(长度在mm-cm级)，目前通常采用普通的光学显微镜来研究笔石中有机质的微细结构和光性特征，为生物地层学和烃源岩成熟度的研究奠定了理论基础。目前对于笔石体与围岩中有机质与孔隙特征的差异研究甚少。现有研究页岩中笔石的技术手段主要是基于肉眼观察、普通光学显微镜和显微傅立叶红外光谱等方法，对笔石体与围岩组成和形态特征进行研究。发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于普通光学显微镜的分辨率低，景深小，较难对笔石体与围岩的有机质和微孔隙特征进行有效的表征，因此，无法准确获得笔石体与围岩的有机质丰度和有机质孔隙特征情况。技术实现要素：本申请实施例的目的是提供一种确定笔石体与围岩的属性信息的方法，以准确获得笔石体与围岩的有机质丰度和有机质孔隙特征情况。为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种确定笔石体与围岩的属性信息的方法是这样实现的：一种确定笔石体与围岩的属性信息的方法，包括：对页岩样品的断面进行镀碳处理；利用台式扫描电镜对所述页岩样品进行初步扫描，确定所述页岩样品中笔石体及围岩中的有机质分布位置；利用聚焦离子束扫描电镜对所述页岩样品的笔石体及围岩中的有机质分布位置处进行成像操作，得到扫描图像；对所述扫描图像进行第一属性提取，分别计算所述扫描图像中笔石体与围岩的有机质丰度；对所述扫描图像中笔石体和围岩的孔隙进行清绘，对清绘后的扫描图像进行第一处理，根据第一处理结果分别计算所述扫描图像中笔石体与围岩的有机质孔隙的直径和面孔率。优选方案中，所述页岩样品的断面上具有至少1条笔石体，所述页岩样品的尺寸小于2厘米×2厘米。优选方案中，所述镀碳处理采用真空镀膜技术，具体包括：将碳棒在真空下通过大电流加热进行蒸发，蒸发的蒸汽沉积在所述页岩样品的表面形成碳膜。优选方案中，所述大电流加热蒸发的时间为10-15分钟。优选方案中，所述台式扫描电镜放大倍数为130-150倍，扫描电压为5千伏。优选方案中，所述聚焦离子束扫描电镜的放大倍数为1000-60000倍，扫描电压为5千伏。优选方案中，所述聚焦离子束扫描电镜利用二次电子探头采集图像，以得到所述扫描图像。优选方案中，所述对所述扫描图像进行第一属性提取包括：提取所述图像的灰度属性。优选方案中，所述根据所述第一属性分别计算所述扫描图像中笔石体与围岩的有机质丰度，包括：计算所述扫描图像中笔石体分布位置处，第一属性为黑色的第一像素数；计算所述扫描图像中围岩分布位置处，第一属性为黑色的第二像素数；第一像素数与扫描图像总像素数的比值为笔石体的有机质丰度，第二像素数与扫描图像总像素数的比值为围岩的有机质丰度。优选方案中，所述对清绘后的扫描图像进行第一处理，包括：对所述清绘的扫描图像中的孔隙进行灰度处理，以使所述孔隙为灰度图像。优选方案中，所述根据第一处理结果分别计算所述扫描图像中笔石体与围岩的有机质孔隙的直径和面孔率，包括：识别所述第一处理结果中笔石体分布位置处的第一孔隙，统计所述第一孔隙的孔隙直径和面孔率；识别所述第一处理结果中围岩分布位置处的第二孔隙，统计所述第二孔隙的孔隙直径和面孔率。由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例提供的确定笔石体与围岩的属性信息的方法，能够有效提取出笔石体与围岩中的有机质和有机质孔隙，并准确计算出有机质丰度、有机质孔隙直径和面孔率。另外，本申请实施例中没有对样品进行抛光，可以避免破坏薄膜状的笔石体结构，有效降低了样品抛光对计算结果的影响，从而提高了笔石页岩中有机质丰度、有机质孔隙直径和面孔率的计算精度。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。图1是本申请确定笔石体与围岩的属性信息的方法一个实施例的流程图；图2示出了本申请实施例中台式扫描电镜的扫描图像；图3示出了本申请实施例中笔石体有机质分布位置处的扫描图像；图4示出了本申请实施例中围岩有机质分布位置处的扫描图像；图5示出了本申请实施例中清绘前笔石体上孔隙的扫描图像；图6示出了本申请实施例中清绘后笔石体上孔隙的扫描图像；图7示出了本申请实施例中清绘前围岩上孔隙的扫描图像；图8示出了本申请实施例中清绘后围岩上孔隙的扫描图像；图9示出了本申请实施例中笔石体与围岩的孔隙直径分布图。具体实施方式本申请实施例提供一种确定笔石体与围岩的属性信息的方法。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。图1是本申请确定笔石体与围岩的属性信息的方法一个实施例的流程图。参照图1，所述确定笔石体与围岩的属性信息的方法可以包括以下步骤。S101：对页岩样品的断面进行镀碳处理。在一个实施方式中，所述页岩样品的断面上可以具有至少1条笔石体，所述页岩样品的尺寸可以小于2厘米×2厘米。在一个实施方式中，所述页岩样品中单一笔石体的长度可以大于1厘米，宽度可以大于2毫米。可以对所述页岩样品的断面进行镀碳处理，以提高所述页岩样品的导电能力。在一个实施方式中，所述镀碳处理可以采用真空镀膜技术。所述真空镀膜技术具体可以包括：将碳棒在真空下通过大电流加热进行蒸发，蒸发的蒸汽沉积在所述页岩样品的表面形成碳膜。所述大电流加热蒸发的时间可以为10-15分钟。S102：利用台式扫描电镜对所述页岩样品进行初步扫描，确定所述页岩样品中笔石体及围岩中的有机质分布位置。在一个实施方式中，所述台式扫描电镜可以为型号为ProX的飞纳台式扫描电镜。在一个实施方式中，所述台式扫描电镜的放大倍数可以为130-150倍。所述台式扫描电镜的扫描电压可以为5千伏。通过所述台式扫描电镜对所述页岩样品进行初步扫描，可以确定所述页岩样品中笔石体及围岩中的有机质分布位置S103：利用聚焦离子束扫描电镜对所述页岩样品的笔石体及围岩中的有机质分布位置处进行成像操作，得到扫描图像。在一个实施方式中，所述聚焦离子束扫描电镜可以采用品牌为为Helios、型号为650的聚焦离子束扫描电镜。在一个实施方式中，所述聚焦离子束扫描电镜的放大倍数可以为1000-60000倍。所述聚焦离子束扫描电镜的扫描电压可以为5千伏。在一个实施方式中，所述聚焦离子束扫描电镜的分辨率可以为1纳米。在一个实施方式中，所述聚焦离子束扫描电镜可以利用二次电子探头采集图像，以得到所述扫描图像。在一个实施方式中，所述聚焦离子束扫描电镜可以采用背散射和二次电子两种模式来采集图像。S104：对所述扫描图像进行第一属性提取，分别计算所述扫描图像中笔石体与围岩的有机质丰度。在一个实施方式中，对所述扫描图像进行第一属性提取可以包括：提取所述图像的灰度属性。在一个实施方式中，所述根据所述第一属性分别计算所述扫描图像中笔石体与围岩的有机质丰度，可以包括：计算所述扫描图像中笔石体分布位置处，第一属性为黑色的第一像素数；计算所述扫描图像中围岩分布位置处，第一属性为黑色的第二像素数；第一像素数与扫描图像总像素数的比值为笔石体的有机质丰度，第二像素数与扫描图像总像素数的比值为围岩的有机质丰度。在一个实施方式中，所述对所述扫描图像进行第一属性提取，以及分别计算所述扫描图像中笔石体与围岩的有机质丰度，可以利用Avizo软件实现。S105：对所述扫描图像中笔石体和围岩的孔隙进行清绘，对清绘后的扫描图像进行第一处理，根据第一处理结果分别计算所述扫描图像中笔石体与围岩的有机质孔隙的直径和面孔率。在一个实施方式中，所述对所述扫描图像中笔石体和围岩的孔隙进行清绘可以利用AdobeIllustratorCS4软件实现。在一个实施方式中，所述对清绘后的扫描图像进行第一处理，可以包括：对所述清绘的扫描图像中的孔隙进行灰度处理，以使所述孔隙为灰度图像。在一个实施方式中，所述根据第一处理结果分别计算所述扫描图像中笔石体与围岩的有机质孔隙的直径和面孔率，具体可以包括：识别所述第一处理结果中笔石体分布位置处的第一孔隙，统计所述第一孔隙的孔隙直径和面孔率；识别所述第一处理结果中围岩分布位置处的第二孔隙，统计所述第二孔隙的孔隙直径和面孔率。在一个实施方式中，所述对清绘后的扫描图像进行第一处理，以及根据第一处理结果分别计算所述扫描图像中笔石体与围岩的有机质孔隙的直径和面孔率，可以利用Avizo软件实现。下面结合一个实际的例子加以说明。可以获取4件富含笔石体的新鲜页岩样品，所述页岩样品来自于四川地区五峰组-龙马溪组富有机质黑色页岩，所述页岩样品断面新鲜，未遭受风化和污染。四川盆地及周缘五峰组-龙马溪组富有机质黑色页岩总有机碳含量非均质性较强，主要分布在0.5％-6.0％范围内，平均值为4.0％。其中五峰组黑色笔石页岩总有机碳主要分布在0.5％-6.0％范围内，平均值为3.5％；而龙马溪组底部黑色笔石页岩总有机碳主要分布在3.0％-6.0％范围内，平均值为5.0％，且明显高于五峰组。五峰组-龙马溪组底部页岩笔石丰度非均质性也较强，主要分布在20％-80％范围内。其中，龙马溪组底部页岩的笔石丰度较高，而五峰组页岩的笔石丰度整体较低。为了方便实验，对上述4件页岩样品进行编号，所述页岩样品的断面上，笔石体数量大于1条，笔石体清晰可见。单一笔石体的长度大于1cm，宽度大于2mm，且页岩样品的尺寸小于2cm×2cm。采用真空镀碳仪对上述4件页岩样品断面进行镀碳处理。具体地，可以将碳棒在高真空下通过大电流加热蒸发，从而沉积在所述页岩样品表面。其中大电流加热蒸发时间可以为10-15分钟。通过对页岩样品断面进行镀碳处理，可以提高所述页岩样品的导电能力。利用PhenomProX台式扫描电镜对所述页岩样品进行初步扫描，确定所述页岩样品中笔石体及围岩中的有机质分布位置。PhenomProX台式扫描电镜的放大倍数为130-150倍。PhenomProX台式扫描电镜的扫描电压为5千伏。图2示出了本申请实施例中台式扫描电镜的扫描图像。可以进一步利用Helios650聚焦离子束扫描电镜对所述页岩样品的笔石体及围岩中的有机质分布位置处进行成像操作，得到扫描图像。Helios650聚焦离子束扫描电镜的放大倍数可以为1000-60000倍，扫描电压可以为5千伏。Helios650聚焦离子束扫描电镜的分辨率最高可以为1纳米。图3示出了本申请实施例中笔石体有机质分布位置处的扫描图像。图4示出了本申请实施例中围岩有机质分布位置处的扫描图像。可以对所述扫描图像进行第一属性提取，分别计算所述扫描图像中笔石体与围岩的有机质丰度。计算结果可以参照表1。表1页岩样品中笔石体与围岩有机质丰度计算结果页岩样品序号笔石体有机质丰度(％)围岩有机质丰度(％)130.24.1227.53.2333.23.7418.72.1从表1可以看出：4件页岩样品中，笔石体有机质丰度介于18.7％-33.2％之间；围岩有机质丰度介于2.1％-4.1％之间；在同一断面的笔石纹层上，笔石体有机质丰度均明显高于围岩有机质丰度。可以进一步对所述扫描图像中笔石体和围岩的孔隙进行清绘。图5示出了本申请实施例中清绘前笔石体上孔隙的扫描图像。图6示出了本申请实施例中清绘后笔石体上孔隙的扫描图像。图7示出了本申请实施例中清绘前围岩上孔隙的扫描图像。图8示出了本申请实施例中清绘后围岩上孔隙的扫描图像。对清绘后的扫描图像进行第一处理，根据第一处理结果分别计算所述扫描图像中笔石体与围岩的有机质孔隙的直径和面孔率。计算结果可以参照表2。表2页岩样品中笔石体与围岩有机质孔隙直径和面孔率计算结果从表2可以看出：4件页岩样品中，笔石体有机质孔隙直径介于110-1700nm之间，面孔率介于12.7％-18.8％之间；围岩孔隙直径介于105-900nm之间，面孔率介于1.8％-3.5％之间；在同一断面的笔石纹层上，笔石体有机质孔隙直径分布范围与面孔率均明显大于围岩。图9示出了本申请实施例中笔石体与围岩的孔隙直径分布图。通过图2-4可见，笔石体中，有机质大面积块状分布，轮廓清晰；而围岩中，有机质分布较分散，轮廓模糊，有机质发育明显较少。这表明，在笔石发育的截面上，页岩中的有机质主要是由笔石体提供的，笔石的发育与否与页岩中有机质的富集程度有很大的关系。岩石中保存的笔石体是笔石动物分泌的群体骨骼(胞管)，由硬质蛋白质(胶原蛋白质)构成。在过成熟阶段，笔石主要以压扁的碳质薄膜形式存在。笔石体中，有机质大面积块状分布，轮廓清晰；而围岩中，有机质分布较分散，轮廓模糊，有机质发育明显较少。这表明，在笔石发育的截面上，页岩中的有机质主要是由笔石体提供的，笔石的发育与否与页岩中有机质的富集程度有很大的关系。岩石中保存的笔石体是笔石动物分泌的群体骨骼(胞管)，由硬质蛋白质(胶原蛋白质)构成。在过成熟阶段，笔石主要以压扁的碳质薄膜形式存在。通过图5-9，可以明显看出，笔石体与围岩中的有机质孔隙特征差异明显。页岩有机质中主要发育黄铁矿溶蚀孔隙、生物组织孔隙及微裂缝三种孔隙。其中，部分黄铁矿颗粒已经溶蚀形成了与黄铁矿颗粒大小相当的、形态完整的孔隙，孔径在600nm左右。生物组织孔隙是指与笔石体的生物组织有关的孔隙，镜下观察此类孔隙多呈蜂窝状和分散状。一般，蜂窝状和分散状孔隙的单个气孔直径为30-200nm。其中蜂窝状孔隙是由大量密集且相间分布的气孔组成，孔的分布类似于“蜂窝”结构；分散状孔隙则是由分散的无规律杂乱分布的气孔组成。在笔石体有机质内部，也存在长度达5μm以上的微裂缝。这类微裂缝孔隙可能是由于笔石有机质在演化过程中产生局部异常压力使得岩石破裂而形成的，且此类孔隙可以与其他孔隙形成有效的连通，对于页岩气的聚集和生产有很重要的作用。与笔石体中的有机质孔隙相对比，围岩中有机质孔隙并不发育，主要发育的是有机质与基质矿物之间的粒间孔隙。该类孔隙形状不规则，孔径变化较大，从几百纳米到几个微米。总体上来看，笔石体中的有机质孔隙数量更多、面孔率更大、孔径分布范围更广。这表明，笔石体中的有机质孔是页岩总孔隙度的重要贡献者，笔石体中发育的孔隙对于页岩气的储集有至关重要的作用。而本实施例提供的技术方案能够有效提取出笔石体与围岩中的有机质孔隙，并可以准确获得笔石体与围岩的有机质丰度和有机质孔隙特征情况。上述实施例提供的确定笔石体与围岩的属性信息的方法，能够有效提取出笔石体与围岩中的有机质和有机质孔隙，并准确计算出有机质丰度、有机质孔隙直径和面孔率。另外，本申请实施例中没有对样品进行抛光，可以避免破坏薄膜状的笔石体结构，有效降低了样品抛光对计算结果的影响，从而提高了笔石页岩中有机质丰度、有机质孔隙直径和面孔率的计算精度。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。当前第1页1 2 3