一种岩体孔隙逾渗与连通特征的分析方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种岩体孔隙逾渗与连通特征的分析方法及装置，属于石油与天然 气、矿业、岩土等工程中岩体孔隙结构技术领域。
【背景技术】
[0002] 在油田天然气、页岩气以及煤层气等常规与非常规气藏开采的技术领域中，由于 开采岩体的复杂特征，致使岩体中的孔隙结构特征描述的不够准确，进而使得开采中还存 在很多技术问题和安全问题无法解决。目前，对于岩石内孔隙结构特征的研究，主要是基 于统计概率的最大逾渗团特征研究，对于岩体内部孔隙结构的复杂连通性为进行详细的描 述，该方面研究的缺陷制约了岩体孔裂隙结构演化的进一步描述，诸如：岩体外载作用下的 孔隙演化规律、岩体孔裂隙连通的迂曲度等方面的描述。尽管目前现有的数值模拟软件能 够在一定程度上满足当前的认识的需要，但无法给予系统的揭示，从而影响了该项技术方 面的充分描述。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种岩体孔隙逾渗与连通特征的分析方 法及装置，主要用于解决现有的对岩体孔隙连通特征无法准确描述的问题。
[0004] 一种岩体孔隙逾渗与连通特征的分析方法，含有以下步骤；
[0005] 第一步：现场选取实验岩心，对岩心进行抛光，按照仪器规定制作成标准的岩样尺 寸，置于岩心实验装置中。
[0006] 第二步：通过图像放大装置与透射镜扫描图像处理系统对标准岩心按照进行扫 描，将扫描岩心图像传输至计算机图像处理系统中，计算机处理系统中安装系统处理软件。
[0007] 第三步：通过岩体切割系统对实验岩心进行纵向切割扫描，并将单张切割岩体以 标准图像形式传输至计算机图像处理系统中。计算机处理系统对单张岩心图像进行网格 剖分，并进行坐标标注，标注原则为：假定岩心图像尺寸为L tlXLtl划分为LXL正方形子网 格。其中任一张网格剖面的第一个网格的坐标为设定为（ X(l，yc)，k)，在该任意网格的坐标为
【主权项】
1. 一种岩体孔隙逾渗与连通特征的分析方法，其特征在于：这种研究岩体孔隙逾渗与 连通特征的方法： 第一步：现场选取实验岩心，对岩心进行抛光，按照仪器规定制作成标准的岩样尺寸， 置于岩心实验装置中； 第二步：通过图像放大装置与透射镜扫描图像处理系统对标准岩心按照进行扫描，将 扫描岩心图像传输至计算机图像处理系统中，计算机处理系统中安装系统处理软件； 第三步：通过岩体切割系统对实验岩心进行纵向切割扫描，并将单张切割岩体以标准 图像形式传输至计算机图像处理系统中；计算机处理系统对单张岩心图像进行网格剖分， 并进行坐标标注，标注原则为：岩心图像尺寸为L tlXLtl划分为LXL正方形子网格；其中任 一张网格剖面的第一个网格的坐标为设定为（ Χ(ι，7〇，1〇,在该任意网格的坐标为（Xi，yj，k)， H ;k为岩体纵向上被剖开的份数H为岩体总厚度，h为岩体纵向切割 的单位步长厚度；通过对岩心图像灰度扫描，若任意网格（xm，yn，zk)被孔隙占据，则该网格 被赋予向量值表不为[m, n, k，0]，其中zk为岩体任意切面的纵向坐标；若该网格的空间被 岩石基质占据，则该网格被赋予向量值表不为[m, n, k, 1]，其中m，η为任意网格点坐标； 第四步：重复第三步操作，将岩体所有剖分的图像进行扫描，得到整个岩体孔隙与基质 岩石的三维向量表不形式为：
第五步：通过寻址路径的方法获取连通孔隙的特征，具体寻址方法与过程如下，对任 意的孔隙网格（m, n, k, 0)设定寻址的路径包括：m+l、m-1、n+1、n-1、k+1、k-1，其中此处的 1 ，1 ;在寻址过程中，每一步i假定沿上述6个坐标方位进行路径寻 L η 址，若找到与其连通的孔隙网格坐标，记录该相对坐标，在任意寻址坐标中若寻址网格特征 为岩石基质或与之前寻址的网格相对坐标相同则完成一次寻址过程，若整个寻址过程的所 有寻址路径均完成，则该网格的寻址过程终止，其寻址过程中有经过的轨迹即为其相连通 的孔隙； 第六步：重复上述第五步的操作，待整个岩体中所有孔隙网格寻址结束，则整个岩体的 孔隙连通情况确定； 第七步：记录整个岩体的孔隙数量和连通情况，确定岩体的逾渗概率与岩体的孔隙连 通特征。
2. 根据权利要求1所述的一种岩体孔隙逾渗与连通特征的分析方法，其特征在于：岩 心观测系统由TEM透射电镜（5)、CXD摄像机（6)、显微观测架（7)、计算机成像系统（8)等 组成；TEM透射电镜（5)与C⑶成像摄像机（6)相连，并置于观测架（7)上，对岩心试件（1) 进行扫描测定，将扫描结果经CCD摄像机（6)成像装置成像，并传输至计算机成像与处理系 统（8)中，计算机成像与处理系统（8)经对图像按照操作步骤三至步骤五对图像进行逾渗 研究与连通特征描述。
3. 根据权利要求1或2所述的一种岩体孔隙逾渗与连通特征的分析方法，其特征在于： 岩体切割系统由FIB智能控制系统（3)、聚焦粒子束发射头（4)组成，其中FIB智能控制系 统（3)内置控制软件，可对聚焦粒子束发射头（4)实施岩心切割，液压顶（13)对岩心移动 实施控制，岩心切割厚度尺寸可通过刻度尺（10)实现控制。
4. 一种岩体孔隙逾渗与连通特征的分析装置，其特征在于：操作台连接在固定底座； 操作台连接刻度尺；操作台连接液压顶，液压顶连接岩体夹持器；岩体夹持器夹持岩体标 件；岩体夹持器连接滑动底座；滑动底座连接操作台；FIB智能控制系统连接聚焦粒子束发 射头；显微观测架连接C⑶摄像机，C⑶摄像机连接第一 TEM透射电镜；计算机成像系统连 接CCD摄像机；底座连接固定螺栓；底座连接夹持架，夹持架连接TEM透射镜；TEM透射镜连 接成像系统；透镜连接透射镜头；电子枪连接TEM透射镜。
【专利摘要】一种岩体孔隙逾渗与连通特征的分析方法及装置，属于石油与天然气、矿业、岩土等工程中岩体孔隙结构技术领域。现场选取实验岩心，对岩心进行抛光，按照仪器规定制作成标准的岩样尺寸，置于岩心实验装置中；通过图像放大装置与透射镜扫描图像处理系统对标准岩心按照进行扫描，将扫描岩心图像传输至计算机图像处理系统中，计算机处理系统中安装系统处理软件；通过岩体切割系统对实验岩心进行纵向切割扫描，并将单张切割岩体以标准图像形式传输至计算机图像处理系统中；计算机处理系统对单张岩心图像进行网格剖分，并进行坐标标注，本发明实现了岩体孔隙度的可视化描述，对岩体的内部结构逾渗与连通的特征给予清晰的描述；更直观测定岩体的孔隙度。
【IPC分类】G01N15-08
【公开号】CN104634710
【申请号】CN201310552754
【发明人】赵万春, 王婷婷, 艾池, 李士斌, 李玉伟, 袁伟伟
【申请人】中国石油天然气集团公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月8日