[发明专利]页岩lREV尺度数字岩心重构方法及装置

说明书

本发明实施例涉及页岩lREV尺度数字岩心重构方法及装置，包括：扫描页岩样本获取SEM图像，其中，所述SEM图像包含所述页岩样品的层理内部的典型特征；从所述SEM图像提取所述页岩样本中各组分的典型二维图像；根据所述二维图像重构有机质和有机孔的第一三维数字岩心；根据所述二维图像重构黄铁矿、无机孔和微裂缝的第二三维数字岩心；将所述第一三维数字岩心和所述第二三维数字岩心叠加为lREV尺度数字岩心；根据渗透率和孔隙半径分布为约束条件，对所述lREV尺度数字岩心进行优化，得到lREV尺度的数字‑实验岩心；可以实现构建更大尺寸、高分辨率(纳米)的数字岩心，以涵盖页岩的多尺度孔隙结构信息，表征各层的孔隙(缝)结构特征。

技术领域

本发明实施例涉及石油开采领域，尤其涉及一种页岩lREV尺度数字岩心重构方法及装置。

背景技术

岩气是从页岩储层中开采出的天然气，成分以甲烷为主，是一种重要的新兴能源。然而成功开发页岩气需要解决很多难题，其中的基础问题之一是对孔隙(缝)结构的认识不清楚。

页岩气主要以游离态和吸附态存储在页岩储层中，页岩的孔隙结构直接影响页岩的吸附、渗流、扩散和滑脱等流动特性。页岩中的微孔隙和微裂隙是页岩气中重要的储存空间与流通通道，因此，研究页岩储层的孔隙结构对页岩的含气性评价和勘探开发具有重要意义。但是目前的实验设备存在无法同时满足大视野和高分辨率的要求。微米CT可以获得较大的岩心尺寸,但它的分辨率最高只能达到1微米，仅能识别微米大小的孔隙，丢失了页岩内部大量的纳米孔隙的信息。纳米CT和FIB-SEM虽然可以识别纳米孔隙，但是其扫描视野太小，只有几立方微米，存在无法获得非均匀性较强的页岩的代表性体积元(Representative Elementary Volume,REV)的问题。如果要获得更大尺度和范围内的孔隙结构，必须通过对其特征的三维重构才能实现。

目前常用的重构方法如过程法、模拟退火法和序贯模拟法等大多只适用于均质性较好的砂岩样品，页岩具有复杂的多尺度孔隙结构，用这些方法难以构建较好的三维页岩数字岩心。重构的三维数字岩心CCSIM方法是近几年发展起来的可用于页岩重构的方法，其重构的数字岩心与原始页岩岩样的二维图像统计特性非常接近，也可以保持较好的连通性，但是重构数字岩心的垂向形态特征、渗透率、岩电特性都与原始岩样存在偏差(Gao etal,2015，Tahmasebi,2016)。Ji(Ji et al,2017)将CCSIM方法与三步删选方法(three stepsampling method)相结合，发展了CCSIM-TSS方法，它有效的改善了CCSIM方法重构结果的垂向连通性，但是其重构结果有一定随机性，并且孔隙半径分布、岩电性质、渗透率等物性参数仍与真实岩样存在一定偏差。

然而，以上重构方法都是适用于单一尺度孔隙结构的重构方法，无法准确刻画页岩多尺度孔隙结构。

发明内容

本发明实施例提供了一种页岩lREV尺度数字岩心重构方法及装置，可以实现构建更大尺寸、高分辨率(纳米)的数字岩心，以涵盖页岩的多尺度孔隙结构信息，表征各层的孔隙(缝)结构特征。

第一方面，本发明实施例提供一种页岩lREV尺度数字岩心重构方法，包括：

扫描页岩样本获取SEM图像，其中，所述SEM图像包含所述页岩样品的层理内部的典型特征；

从所述SEM图像提取所述页岩样本中各组分的典型二维图像；

根据所述二维图像重构有机质和有机孔的第一三维数字岩心；

根据所述二维图像重构黄铁矿、无机孔和微裂缝的第二三维数字岩心；

将所述第一三维数字岩心和所述第二三维数字岩心叠加为lREV尺度数字岩心；

根据渗透率和孔隙半径分布为约束条件，对所述lREV尺度数字岩心进行优化，得到lREV尺度的数字-实验岩心。

在一个可能的实施方式中，所述方法，还包括：