[发明专利]一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置及方法

说明书

本发明涉及一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置及方法，其包括切割台座系统、激光定位系统、摄像系统、机械手系统以及主控制系统；切割台座系统用于对岩石样品进行夹持，同时提供岩石样品的切割取样空间；激光定位系统用于发送激光信号到切割台座系统，结合切割台座系统建立工作空间平面坐标系，同时对岩石样品进行定位；摄像系统用于对工作空间系统的完整图像进行监控，并将监控图像发送到主控制系统；主控制系统根据建立的工作空间平面坐标系、岩石样品的坐标值数据和工作空间系统的完整图像发送样品切割指令到机械手系统；机械手系统用于对致密储层岩石样品进行切割取样。本发明可以广泛应用于致密储层岩石的分类取样领域。

技术领域

本发明涉及一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置及方法，特别是涉及一种基于机械手和激光定位手段的陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置及方法，属于特征岩石学成层构造分析领域。

背景技术

致密储层纹层结构是细粒沉积岩中的一种特征岩石学成层构造，在碎屑岩与碳酸盐岩类型中均广泛发育。纹层形成多受控于原始沉积环境、水体水文条件、物源供给、古气候背景、后生成岩作用等诸多因素，常以岩矿组成、微观构造、储集性能等方面不同的“层偶”或“韵律”单层交替出现为典型发育模式。

碎屑岩类中陆相致密砂岩与泥页岩储层的纹层结构最为发育，且主要为砂质(粉砂质)纹层常与富有机质粘土质页岩相间构成。砂质纹层的形成极大增强了储层非均质性，却又对改善陆相致密储层物性至关重要，成为非常规油气富集的“甜点”。然而，陆相致密砂岩与泥页岩储层的纹层组构十分复杂，对其发育规律及成因机理认识尚不到位，严重制约着储层精细评价与目标层位优选。针对砂质纹层与泥质基质(即富有机质粘土质页岩)分类开展精细采样与描述、深入揭示二者在古气候环境意义、微观组成与孔-缝系统、动态成因方面的差异化机理，定量评价纹层结构对油气赋存状态和含量的微观影响，对促进陆相致密油气、页岩油气高效勘探开发具有重要理论与现实意义。

碳酸盐岩类中以湖相叠层石沉积中的纹层结构最为典型。作为重要的微生物碳酸盐岩储层类型，由于蓝细菌沉积与间歇成岩作用的周期性不断交替，叠层石最终由明(粉细晶方解石/白云石)暗(泥晶或球粒)相间的纹层层状体堆叠构造而成。然而，叠层石原始沉积环境复杂多样，纹层结构成因更是千差万别，明暗对偶纹层发育周期时限亦不明确，致使无法系统揭示其微观储集空间特征与储集能力。针对暗色富有机质与浅色富无机矿物纹层开展严格精细分类取样，深入追索二者间微观形貌特征、同位素地球化学行为差异，探究影响叠层石纹层生长节律的主控地质与天文因素，揭示纹层对湖泊水文过程记录的时空响应机理，对刻画湖相叠层石储层微观孔-缝-洞系统的演化过程，促进陆相致密碳酸盐建造油气勘探与开发具有重要指导意义。

实现对偶纹层岩石粉屑样品的精确分类取样是深入探讨和有效解决上述科学问题的关键。然而，陆相泥页岩与湖相叠层石沉积共轭纹层间边界形态十分复杂，波状、穹形、弧曲、扭曲、卷曲尤其发育，甚至常现平行揉皱层理，且厚度一般仅为数毫米至数厘米，无疑对单纹层的分类精确切割与粉屑样品采集造成了极大的困难。传统方法通常采用常规岩心切割机将各组共轭纹层分切，再经人工肉眼感官变换手标本位置角度，尽量沿各组对偶纹层界限完成单组层偶的分割，随后进一步利用切割机锯片多次逐步打磨修整。这一传统流程很难精确把握切割位置，操作时效低、样品损耗大，取样精度差且常造成砂质纹层与泥质纹层、明(亮晶)暗(泥晶)纹层间无法截然分切，最终因样品混染导致对偶纹层间微观组构观测表征、地球化学综合分析实验结果的偏差乃至失真。此外，该流程对手动操作者熟练度要求高，易对实验人员造成意外伤害。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置及方法,通过机械手和激光定位多模块耦合，实现了对致密储层对偶纹层的分类精确取样，在大幅提升操作效率的同时，亦可保障实验室工作人员的操作安全。