[发明专利]通过使用聚焦离子束以使窗帘效应最小化的岩石样品制备方法

说明书

本发明提供了一种用于对来自油气储层的岩石样品进行制备和成像的方法。可使用岩心采样工具插入延伸至油气储层的井眼中，以获得储层岩石的样品，例如来自岩心的样品。可在储层岩石样品的表面上沉积光刻胶以形成均匀的层。可使用聚焦离子束(FIB)对涂覆有光刻胶的储层岩石样品的表面进行成像。光刻胶可保护岩石的孔隙和其他表面特征免受FIB离子束的损坏或注入，从而使所得的图像中的窗帘效应最小化。

技术领域

本公开主要涉及油气钻探。更具体而言，本公开的实施方案涉及对来自油气储层的岩石进行的分析。

背景技术

可在岩石中钻井以接近含烃地理地层中储存的流体。这些地理地层可被称为“储层”。存在多种用于确定此类储层中烃的存在和含量的技术。在一些情况中，可在井的井眼中井下采集岩石和流体的样品，并取回到地面以进行进一步分析。可对样品进行分析以量化储层中的烃(例如，油气)的含量和价值，并获得关于储层的其他信息。对岩心样品的分析还可以确定可生产所识别的油气的速率，并且有助于识别用于提取油气并使从储层的采收最大化的技术。

然而，对来自储层的样品进行分析可能具有挑战性并且可能会影响储层中的烃的后续定量。对样品的分析可包括各种成像技术，这些成像技术易受不同的伪影以及影响所生成的岩石图像的准确性的其他效应的影响。例如，岩石样品的不均匀性和表面粗糙度可能会影响岩石样品的图像处理和三维(3D)重建期间所产生的所得图像。

发明内容

一种用于分析来自储层的岩石样品的技术为聚焦离子束(FIB)。FIB系统可用于生成用于岩石样品性质的后续分析的图像，所述岩石样品如来自油气储层的岩石样品(被称为“储层岩石样品”)。这些性质可包括(例如)渗透率、孔隙率和润湿性。然而，岩石样品的表面特征和孔隙率可能会造成在离子铣削的截面区域上的被称为“窗帘效应(curtaineffect)”(也称作“窗帘效应(curtaining effect)”)的成像伪影。例如，图1为根据现有技术在储层岩石样品100的成像期间可能造成的窗帘效应的示意图。图1示出了对储层岩石样品100进行的FIB方法，以生成用于对样品100进行分析的图像。储层岩石样品100可包括各种表面特征102，如孔隙、裂缝等。在应用FIB104之后，在经由FIB 104产生的所得图像中，由FIB 104造成的损坏和注入可产生作为伪像的窗帘效应(由虚线106示出)。该窗帘效应可能会影响后续对所得图像的分析以及岩石性质(如孔隙率和渗透率)的确定。

在一个实施方案中，提供了一种对来自油气储层的岩石样品进行成像的方法。该方法包括在岩石样品的表面上沉积光刻胶，以及对岩石样品的涂覆有光刻胶的表面施加聚焦离子束(FIB)以生成岩石样品的数字图像。在一些实施方案中，该方法包括由来自从延伸至油气储层的井眼获得的岩心样品制备岩石样品。在一些实施方案中，该方法包括从岩石样品的涂覆有光刻胶的表面除去光刻胶。在一些实施方案中，除去光刻胶包括将具有光刻胶的岩石样品暴露于电子束。在一些实施方案中，FIB为镓离子束。在一些实施方案中，对岩石样品的涂覆有光刻胶的表面施加聚焦离子束(FIB)包括通过聚焦离子束对于岩石样品的涂覆有光刻胶的表面层进行铣削。在一些实施方案中，在岩石样品的表面上沉积光刻胶包括在岩石样品的表面上旋涂光刻胶。在一些实施方案中，FIB是通过聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)系统产生的。在一些实施方案中，数字图像为二维(2D)图像或三维(3D)图像。在一些实施方案中，数字图像为由岩石样品的两个或以上的二维(2D)数字图像生成的三维(3D)数字图像。在一些实施方案中，光刻胶为SU-8光刻胶。在一些实施方案中，该方法包括在沉积光刻胶之后在一定温度下使光刻胶固化。

在另一个实施方案中，提供了一种系统，该系统包括用于涂覆岩石样品的表面的装置，所述岩石样品具有沉积在表面上的光刻胶，以及聚焦离子束(FIB)系统，该FIB系统被配置为接收具有光刻胶的岩石样品并生成岩石样品的数字图像。在一些实施方案中，FIB系统包括镓离子束。在一些实施方案中，FIB系统为聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)系统。在一些实施方案中，光刻胶为SU-8光刻胶。