[发明专利]一种岩石内部流体饱和度空间分布的定量分析装置及方法

说明书

本发明属于石油科研技术领域。针对当前岩石内流体饱和分布的定量分析并未达到孔隙尺度的现状，本发明提供了一种岩石内部流体饱和度空间分布的定量分析装置及方法，覆压状态下无液体、注入流体岩心三维成像D1、D2，D1和D2三维配准；由D2采样得到与D1匹配的D3；基于覆压孔隙度确定阈值T1，D1转换为空隙、基质二值矩阵；基于总流体饱和度确定阈值T2，根据D3中空隙像素的灰度，修改D1中相应像素取值；基于D1的空隙像素提取孔隙网络，获得孔隙、孔喉与对应像素列表；统计孔隙、孔喉中两种流体所占像素数及总像素数，得到孔隙流体饱和度；统计不同流体饱和度的孔隙数量、空间分布及与形状因子关系。本发明能够无损、定量获得岩心内部孔隙尺度的流体饱和度的空间分布。

技术领域

本发明属于石油科研技术领域，涉及岩石内部流体饱和度的测试技术，尤其涉及一种岩石内部流体饱和度空间分布的定量分析装置及方法。

背景技术

含油气储层岩石是一种典型的多孔介质。油气成藏过程中，油气在烃源岩中生成后在一定驱动力作用下通过输导体系运移到储层，将孔隙中原始饱和水驱替出来。油气开发过程中，常采用注水或注气驱替等方式提高油气采收率。由于孔隙结构的复杂性、流体与岩石壁面的相互作用等因素的影响，无法将某一种流体完全排驱干净。因此，岩石孔隙中通常含有两种或以上的流体，例如油-水、水-气或油-气-水。流体饱和度是描述储层岩石孔隙中流体充满程度的物理量，是评价储层的关键特征参数之一。

在孔隙中同时存有多种流体时，某种流体所占的体积百分数即为该种流体的饱和度。顾名思义，流体饱和度是流体体积与孔隙体积的比值，以水为例，S_water＝V_water/V_pore。常用的测量方法包括溶剂蒸馏法、热解法。溶剂蒸馏法采用合适的溶剂进行洗油、加热蒸馏测定原始质量、抽提得到的水和油的质量M_water和M_oil，进而求得油、水和气所占体积-V_oil、V_water、V_gas(V_pore＝V_oil+V_water+V_gas)，除以参照标准所测得的孔隙体积V_pore，得到流体饱和度S。热解法采用不同温度区间分别蒸发水和油，通过冷凝收集读取油、水体积。上述方法测得的是储层岩石的整体流体饱和度。

核磁共振技术也可用于测量流体饱和度。核磁共振可测得岩石内部富含氢核1H的水的信号，获得不同孔径(对应不同T2弛豫时间)孔隙的含水量。以图1为例，T2弛豫时间与岩石孔隙孔径存在对应关系，曲线对应为不同孔径的孔隙中含氢核1H流体的含量。当岩石孔隙中饱含水时，所测的就是岩心中不同大小的孔隙体积占总孔隙体积的比例。当多相(例如气水)并存时，所得的是具有核磁信号(例如含氢核1H的)部分流体在不同孔径的孔隙中的相对含量。核磁共振成像可获得三维图像，由于分辨率较低(最高百微米量级)，仅能大致获得空间上不同位置具有核磁信号流体的相对量，且难以分辨孔隙，因此无法得到岩石内部三维空间不同位置的孔隙和孔喉中流体饱和度(流体体积占孔隙、孔喉体积的百分比)信息。

除了核磁共振以外，X射线计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)技术也可无损地获得岩石的三维图像。所得的是每个体素的X射线衰减系数或吸收系数，黑色为低吸收区，对应低密度区，白色为相对高吸收区，对应高密度区。CT具有较高的密度分辨能力，可分辨相对较小的密度差异。原理与结果如图2所示，采用微焦点X射线CT可获得分辨率最高到亚微米的岩石三维数字图像。

图3示了某砂岩的CT扫描断面图像，左图为右图中水平横线所示位置的XY断面，右图为左图中竖直线所示位置的XZ断面。其中，黑色为低密度区域，对应于空隙(此时岩石内无液体)，其余为岩石骨架。