表征储层粘土矿物转化的方法及装置与流程

本发明涉及一种表征储层粘土矿物转化的方法及装置，该方法适用于粘土矿物转化规律的研究，为表征储层演化过程中粘土矿物转化规律提供表征研究方法。

背景技术

粘土矿物分布非常广泛，如高岭石、蒙脱石、伊利石等，在石油地质以及油气勘探开发中的受到原来越多的关注。粘土矿物在成岩时的转化对储层的成岩、孔隙的演化和储层产能等具有重大的影响。储层的一系列成岩过程中粘土矿物所发生的各种化学、物理及生物等变化，对储层孔隙形成、保存及破坏均起着极为重要的作用，对储层物性有着决定性的影响。

粘土矿物的形成和转化与其所处的环境密切相关，深入研究粘土矿物的组合与含量的变化、结构特点与转化规律以及粒度分布等特征，可以推测其形成时周围环境的演变规律。此外，在一些特殊的储层中，粘土矿物含量非常少，无法进行全面的粘土矿物转化规律特征研究。

所以，系统而又准确地观测与分析粘土矿物在不同条件下的转化规律，尤其是在粘土矿物含量低的储层研究中，开发开展粘土矿物的转化规律方法研究，无论是在粘土科学技术方法创新应用方面，还是在指导油气勘探方面均有着重要的意义。通过研究方法，用于研究反推成岩时的地质环境，从而对成岩、胶结、溶蚀、孔隙形成等环节，提供更多的信息。

但是，现在还没有一种表征储层粘土矿物转化的方法，导致无法系统而又准确地观测与分析粘土矿物在不同条件下的转化规律。因此，急需开发表征储层粘土矿物转化的研究方法，用于研究反推成岩时的地质环境，从而对成岩、胶结、溶蚀、孔隙形成等环节，提供更多的信息。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本申请的目的是提供一种表征储层粘土矿物转化的方法及装置，用于研究反推成岩时的地质环境，从而对成岩、胶结、溶蚀、孔隙形成等环节，提供更多的信息，从而系统而又准确地观测与分析粘土矿物在不同条件下的转化规律。

本申请的技术方案如下：

一种表征储层粘土矿物转化的方法，包括：

获取储层样品粉末；

将所述储层样品粉末分离提纯获得初始粘土矿物；

将部分所述初始粘土矿物热处理转化获得转化粘土矿物；

获取所述初始粘土矿物的组份及组份含量；

获取所述转化粘土矿物的组份及组份含量；

将所述初始粘土矿物和所述转化粘土矿物的组份及组份含量对比获得差异信息，以表征粘土矿物的转化过程。

作为一种优选的实施方式，所述获取所述初始粘土矿物的组份及组份含量的步骤包括：

将所述初始粘土矿物制备成具有平整表面的粘土矿物薄片；

测试所述粘土矿物薄片平整表面的元素及元素含量，以计算得到所述初始粘土矿物的组份及组份含量。

作为一种优选的实施方式，所述获取所述转化粘土矿物的组份及组份含量的步骤包括：

将所述转化粘土矿物制备成具有平整表面的转化粘土矿物薄片；

测试所述转化粘土矿物薄片的平整表面的元素及元素含量，以计算得到所述转化粘土矿物的组份及组份含量。

作为一种优选的实施方式，所述获取储层样品粉末的步骤包括：

获取储层样品；

将所述储层样品粉碎获得储层样品粉末。

作为一种优选的实施方式，将所述储层样品采用机械破碎后再进行球磨粉碎。

作为一种优选的实施方式，所述储层样品粉末的粒径小于1毫米。

作为一种优选的实施方式，储层样品粉末的粒径小于0.1毫米。

作为一种优选的实施方式，所述分离提纯的过程包括：

将所述储层样品粉末加入到去离子水中，搅拌浸泡6小时至10小时，得到储层粉末悬浮液；

将所述储层粉末悬浮液放入具有10厘米以上高度的容器内，静置2小时后将容器上部的悬浮液取出得到粘土矿物悬浮液；

采用离心或过滤的分离方式将所述粘土矿物悬浮液中的粘土矿物分离并干燥得到所述初始粘土矿物。

作为一种优选的实施方式，所述热处理为水热处理、加热处理中的一种或者两种。

作为一种优选的实施方式，所述水热处理的条件可以为中性水、酸性水、碱性水、含盐水中的一种或者组合；所述水热处理的温度为100摄氏度至350摄氏度；所述水热处理时间为1小时至20天。

作为一种优选的实施方式，所述加热处理的温度为250摄氏度至650摄氏度；所述加热处理时间为1小时至48小时。

作为一种优选的实施方式，所述将所述获得的初始粘土矿物制备成平整的粘土矿物薄片的步骤包括：

将所述初始粘土矿物经机械压实直接获得具有平整表面的粘土矿物薄片；或者，将所述初始粘土矿物包埋于树脂中，后经切割抛光获得具有平整表面的粘土矿物薄片。

作为一种优选的实施方式，所述测试所述粘土矿物薄片平整表面的元素及元素含量，以计算得到所述初始粘土矿物的组份及组份含量的步骤包括：

采用edx能谱仪或者xrf荧光光谱仪逐个测试点测试所述粘土矿物薄片的平整表面，获得各测试点的元素及元素含量；

通过各测试点获得的元素及各元素所占的百分含量，计算出各测试点元素的原子个数比；

通过各测试点元素的原子个数比与粘土矿物的标准谱图中元素的原子个数比进行比较，计算得到各测试点的矿物组份；

统计所述各测试点的矿物组份，计算获得所述初始粘土矿物的组份及组份含量。

作为一种优选的实施方式，所述将所述转化粘土矿物制备成具有平整表面的转化粘土矿物薄片的步骤包括：

将所述转化粘土矿物经机械压实直接获得具有平整表面的转化粘土矿物薄片；或者，将所述转化粘土矿物包埋于树脂中，后经切割抛光获得具有平整表面的转化粘土矿物薄片。

作为一种优选的实施方式，所述测试所述转化粘土矿物薄片的平整表面的元素及元素含量，以计算得到所述转化粘土矿物的组份及组份含量的步骤包括：

采用edx能谱仪或者xrf荧光光谱仪逐个测试点测试所述转化粘土矿物薄片的平整表面，获得各测试点的元素及元素含量；

通过各测试点获得的元素及各元素所占的百分含量，计算出各测试点元素的原子个数比；

通过各测试点元素的原子个数比与粘土矿物的标准谱图中元素的原子个数比进行比较，计算得到各测试点的矿物组份；

统计所述各测试点的矿物组份，计算获得所述转化粘土矿物的组份及组份含量。

作为一种优选的实施方式，相邻两个所述测试点的间距为1微米至20微米。

作为一种优选的实施方式，相邻两个所述测试点的间距为2微米至10微米。

一种表征储层粘土矿物转化的装置，包括：

第一获取模块，用于获取储层样品粉末；

分离提纯模块，用于将所述储层样品粉末分离提纯获得初始粘土矿物；

热处理模块，用于将部分所述初始粘土矿物热处理转化获得转化粘土矿物；

第二获取模块，用于获取所述初始粘土矿物的组份及组份含量；

第三获取模块，用于获取所述转化粘土矿物的组份及组份含量；

处理模块，用于将所述初始粘土矿物和所述转化粘土矿物的组份及组份含量对比获得差异信息，以表征粘土矿物的转化过程。

有益效果：

本申请所提供的表征储层粘土矿物转化的方法，通过获取储层样品粉末；将所述储层样品粉末分离提纯获得初始粘土矿物；然后，将部分所述初始粘土矿物热处理转化获得转化粘土矿物；再获取所述初始粘土矿物的组份及组份含量；以及获取所述转化粘土矿物的组份及组份含量；最后，将所述初始粘土矿物和所述转化粘土矿物的组份及组份含量对比获得差异信息，以表征粘土矿物的转化过程。

因此，该实施方式供的表征储层粘土矿物转化的方法，用于研究反推成岩时的地质环境，从而对成岩、胶结、溶蚀、孔隙形成等环节，尤其适用于低粘土矿物含量的储层研究，是其它方法所无法实现的。本实施方式的表征储层粘土矿物转化的方法所提供的矿物分析精度高，分辨率可以高达0.5微米。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本申请实施方式中提供一种表征储层粘土矿物转化的方法流程示意图；

图2是本申请实施方式中提供一种表征储层粘土矿物转化的装置示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明保护的范围。

请参阅图1。本申请实施方式中提供一种表征储层粘土矿物转化的方法，包括以下步骤。

s100、获取储层样品粉末。

s200、将所述储层样品粉末分离提纯获得初始粘土矿物。

s300、将部分所述初始粘土矿物热处理转化获得转化粘土矿物。

s400、获取所述初始粘土矿物的组份及组份含量。

s500、获取所述转化粘土矿物的组份及组份含量。

s600、将所述初始粘土矿物和所述转化粘土矿物的组份及组份含量对比获得差异信息，以表征粘土矿物的转化过程。

本实施方式所提供的表征储层粘土矿物转化的方法，通过获取储层样品粉末；将所述储层样品粉末分离提纯获得初始粘土矿物；然后，将部分所述初始粘土矿物热处理转化获得转化粘土矿物；再获取所述初始粘土矿物的组份及组份含量；以及获取所述转化粘土矿物的组份及组份含量；最后，将所述初始粘土矿物和所述转化粘土矿物的组份及组份含量对比获得差异信息，以表征粘土矿物的转化过程。因此，该实施方式供的表征储层粘土矿物转化的方法，用于研究反推成岩时的地质环境，从而对成岩、胶结、溶蚀、孔隙形成等环节，尤其适用于低粘土矿物含量的储层研究，是其它方法所无法实现的。本实施方式的表征储层粘土矿物转化的方法所提供的矿物分析精度高，分辨率可以高达0.5微米。

考虑到储层样品一般为岩心块体，为方便表征粘土矿物。在本实施方式中，所述步骤s100可以包括：s110、获取储层样品；s120、将所述储层样品粉碎获得储层样品粉末。

具体的，在步骤s120中可以将所述储层样品采用机械破碎后再进行球磨粉碎。在本实施方式中，为提高分析精度，所述储层样品粉末的粒径小于1毫米。进一步地，储层样品粉末的粒径小于0.1毫米。

在本实施方式中，所述步骤s200可以包括以下子步骤：

s210、将所述储层样品粉末加入到去离子水中，搅拌浸泡6小时至10小时，得到储层粉末悬浮液。其中，搅拌浸泡为边搅拌边浸泡。在搅拌下进行浸泡，保证储层粉末悬浮液的均匀性。

s220、将所述储层粉末悬浮液放入具有容器内，静置2小时后将容器上部的悬浮液取出得到粘土矿物悬浮液。其中，容器可以为烧杯、量筒等装置。为便于储层粉末悬浮液静置分层，该容器可以具有10厘米以上高度。

s230、采用离心或过滤的分离方式将所述粘土矿物悬浮液中的粘土矿物分离并干燥得到所述初始粘土矿物。

在本实施方式中，所述步骤s300可以模拟粘土矿物转化过程中的地层环境，从而为粘土矿物转化的表征提供真实环境。在所述步骤s300中，所述热处理为水热处理、加热处理中的一种或者两种。具体的，所述水热处理的条件可以为中性水、酸性水、碱性水、含盐水中的一种或者几种的组合。

为具有较佳的热处理转化效果，更真实地模拟转化环境，所述水热处理的温度为100摄氏度至350摄氏度；所述水热处理时间为1小时至20天。另外，为具有较佳的热处理转化效果，更真实地模拟转化环境，所述加热处理的温度为250摄氏度至650摄氏度；所述加热处理时间为1小时至48小时。

在所述步骤s400中，可以包括以下子步骤：s410、将所述初始粘土矿物制备成具有平整表面的粘土矿物薄片；s420，测试所述粘土矿物薄片平整表面的元素及元素含量，以计算得到所述初始粘土矿物的组份及组份含量。

具体的所述步骤s410可以包括：将所述初始粘土矿物经机械压实直接获得具有平整表面的粘土矿物薄片；或者，将所述初始粘土矿物包埋于树脂中，后经切割抛光获得具有平整表面的粘土矿物薄片。

在本实施方式中，所述粘土矿物薄片用于标识研究目标区域，以便于研究目标区域中的储层矿物转化表征。所述粘土矿物薄片为扁平结构，其形状可以有多种，比如：所述粘土矿物薄片的形状包括线、十字、圆圈、多边形中的一种或者几种方式的组合。本申请对于粘土矿物薄片具体的形状并不限制。

所述步骤s420可以包括：

s421、采用edx(energydispersivex-rayspectroscopy)能谱仪或者xrf(xrayfluorescence)荧光光谱仪逐个测试点测试所述粘土矿物薄片的平整表面，获得各测试点的元素及元素含量；

s422、通过各测试点获得的元素及各元素所占的百分含量，计算出各测试点元素的原子个数比；

s423、通过各测试点元素的原子个数比与粘土矿物的标准谱图中元素的原子个数比进行比较，计算得到各测试点的矿物组份；

s424、统计所述各测试点的矿物组份，计算获得所述初始粘土矿物的组份及组份含量。

其中，可以在所述粘土矿物薄片中选定多个测试点。测试点可以通过标记示出。为具有较佳的矿物分析精度。相邻两个所述测试点的间距为1微米至20微米。进一步地，为提高测试精度，获得更精确的结果，相邻两个所述测试点的间距为2微米至10微米。通过设置更多的测试点，以更全面地反映所述粘土矿物薄片的整体性质。

在步骤s423中，通过各测试点元素的原子个数比与矿物的标准谱图中元素的原子个数比进行比较，得到各测试点的矿物含量。步骤s424中将各测试点的矿物组份(也可以称为矿物组成)、矿物含量统计合并，获得整个粘土矿物薄片中所有测试点的矿物组成、矿物含量。并且由于各个测试点的位置不同，能够反映真个粘土矿物薄片的矿物分布。

在所述步骤s500中，可以包括：s510、将所述转化粘土矿物制备成具有平整表面的转化粘土矿物薄片；s520、测试所述转化粘土矿物薄片的平整表面的元素及元素含量，以计算得到所述转化粘土矿物的组份及组份含量。

具体的所述步骤s510可以包括：将所述转化粘土矿物经机械压实直接获得具有平整表面的转化粘土矿物薄片；或者，将所述转化粘土矿物包埋于树脂中，后经切割抛光获得具有平整表面的转化粘土矿物薄片。

所述步骤s520可以包括：

s521、采用edx能谱仪或者xrf荧光光谱仪逐个测试点测试所述转化粘土矿物薄片的平整表面，获得各测试点的元素及元素含量；

s522、通过各测试点获得的元素及各元素所占的百分含量，计算出各测试点元素的原子个数比；

s523、通过各测试点元素的原子个数比与粘土矿物的标准谱图中元素的原子个数比进行比较，计算得到各测试点的矿物组份；

s524、统计所述各测试点的矿物组份，计算获得所述转化粘土矿物的组份及组份含量。

其中，步骤s500中的测试点可以沿用步骤s400中测试点，以保证测试点的一致性，从而具有更精确的测试结果。当然，该步骤s500的测试点也可以重新选择，本申请并不限制。为具有较佳的矿物分析精度，相邻两个所述测试点的间距为1微米至20微米。进一步地，为提高测试精度，获得更精确的结果，相邻两个所述测试点的间距为2微米至10微米。通过设置更多的测试点，以更全面地反映所述粘土矿物薄片的整体性质。

在步骤s523中，通过各测试点元素的原子个数比与矿物的标准谱图中元素的原子个数比进行比较，得到各测试点的矿物含量。步骤s424中将各测试点的矿物组份(也可以称为矿物组成)、矿物含量统计合并，获得整个粘土矿物薄片中所有测试点的矿物组成、矿物含量。并且由于各个测试点的位置不同，能够反映真个粘土矿物薄片的矿物分布。

在本实施方式中，所述步骤s400和步骤s500中粘土矿物以及转化粘土矿物的量相等。相应的，所形成的粘土矿物薄片以及转化粘土矿物薄片的质量也同样相等。所述步骤s400和步骤s500并无明确的先后执行顺序，可以先后执行，也可以同时执行，本申请并不作限制。

在本实施方式的步骤s600中，将所述初始粘土矿物和所述转化粘土矿物的组份及组份含量对比获得差异信息，以表征粘土矿物的转化过程。差异信息包括矿物组成在热处理前后的差异信息，矿物含量在热处理前后的差异信息，矿物分布在热处理前后的差异信息，通过差异信息可以有效表征粘土矿物转化的过程。

如图2所示。本申请实施方式中还提供一种表征储层粘土矿物转化的装置，包括：第一获取模块10，用于获取储层样品粉末；分离提纯模块20，用于将所述储层样品粉末分离提纯获得初始粘土矿物；热处理模块30，用于将部分所述初始粘土矿物热处理转化获得转化粘土矿物；第二获取模块40，用于获取所述初始粘土矿物的组份及组份含量；第三获取模块50，用于获取所述转化粘土矿物的组份及组份含量；处理模块60，用于将所述初始粘土矿物和所述转化粘土矿物的组份及组份含量对比获得差异信息，以表征粘土矿物的转化过程。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来。在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。该计算机软件产品可以包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。该计算机软件产品可以存储在内存中，内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。内存是计算机可读介质的示例。计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其它数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其它类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其它内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其它光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其它磁性存储设备或任何其它非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括短暂电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

本申请实施方式中还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下方法步骤：获取储层样品粉末；将所述储层样品粉末分离提纯获得初始粘土矿物；将部分所述初始粘土矿物热处理转化获得转化粘土矿物；获取所述初始粘土矿物的组份及组份含量；获取所述转化粘土矿物的组份及组份含量；将所述初始粘土矿物和所述转化粘土矿物的组份及组份含量对比获得差异信息，以表征粘土矿物的转化过程。

在本申请中，处理模块可以按任何适当的方式实现。具体的，例如，处理模块可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该微处理器或处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，plc)和嵌入微控制单元(microcontrollerunit，mcu)的形式，上述模块的例子包括但不限于以下微控制单元：arc625d、atmelat91sam、microchippic18f26k20以及siliconelabsc8051f320。本领域技术人员也应当知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现所述处理模块的功能以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制单元等形式来实现相同功能。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。