[发明专利]一种泥页岩中不同类型孔隙演化评价方法

摘要

本发明涉及一种泥页岩中不同类型孔隙演化评价方法，应用于非常规油气研究领域。随着泥页岩埋深或成熟度的增加，泥页岩中发育的各类孔隙(包括粒间孔、粒内孔、有机孔、裂隙)不断发生变化，对页岩油气赋存量有重要影响，本发明从泥页岩的高分辨率电子扫描电镜图片入手，在建立的泥页岩中不同类型孔隙划分标准和孔隙识别的基础上，分别提取不同类型孔隙面孔率，并结合低温N₂、CO₂吸附实验和高压压汞实验数据获取的孔隙总体积，建立各类孔隙演化图。该方法的提出对于非常规页岩油气资源勘探有重要的应用价值。

主权项

1.一种泥页岩中不同类型孔隙演化评价方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤A.泥页岩样品的选取：选取单一盆地/坳陷有机质类型一致，且成熟度有差异或样品深度有差别的系列岩心样品；步骤B.泥页岩有机质成熟度、热解、有机碳测定：测定方法依据SY/T 5124‑2012沉积岩中镜质体反射率测定行业标准；GB/T 18602‑2012 岩石热解分析国家标准；GB/T 19145‑2003沉积岩中总有机碳的测定国家标准；步骤C.泥页岩高分辨率电子扫描电镜图片获取：首先进行样品制备，然后对样品进行抛光，最后利用扫描电镜对样品进行观察并获取图像；在C步骤中，所述的泥页岩高分辨率电子扫描电镜图片获取：首先进行样品制备，然后对样品进行抛光，最后利用扫描电镜对样品进行观察并获取图像；样品制备：首先对泥页岩样品进行切割，制备成长宽高约1cm×1cm×1cm的样品；抛光处理：利用精密切割研磨一体机对垂直层理的表面进行机械抛光；然后将机械抛光后的样品用石蜡固定在铝制的丁型样品台上，采用氩离子抛光仪先在5KV 2mA条件下抛光20分钟，再在2KV 2mA的条件下抛光10分钟，交替4次完成对样品表面的抛光；且抛光面与氩离子束方向设置为3°的夹角；FE‑SEM观察：使用ZEISS公司MERLIN型高分辨场发射扫描电镜在1.2KV~0.8KV、200pA~80pA的低电压、低电流条件下对样品抛光面进行成像；步骤D．建立不同类型孔隙划分标准：按照泥页岩储层基质孔隙分类原则对高分辨率电子扫描电镜图像中的孔隙进行分类标记；在D步骤中，所述的建立不同类型孔隙划分标准：建立不同类型孔隙划分标准：首先，依据矿物/有机质/孔隙的灰度范围、孔隙与矿物的接触关系、孔隙发育位置、孔隙形态，将孔隙分为粒间孔、粒内孔、有机孔、裂隙，分别记为Inter，Intar，Org，Frac；按照泥页岩储层基质孔隙分类原则对高分辨率电子扫描电镜图像中的孔隙进行分类标记；其次，泥页岩高分辨率电子扫描电镜图像为8位图，灰度范围为0‑255，黑色为0，白色为255，图像中的矿物、有机质、孔隙的灰度值分别记为GMin，GOrg，GPor；最后，标记：裂隙的标记：在泥页岩高分辨率电子扫描电镜图像中首先提取出全部孔隙，其次统计出长短轴之比，将长短轴之比大于10的孔隙标记为裂隙 Frac；有机质孔的标记：在泥页岩高分辨率电子扫描电镜图像中，首先依据灰度范围及形态特征提取有机质分布，即在扫描电镜图像中有机质呈条带状分布，具有形态特征，且灰度值低于矿物，略高于孔隙，中有机质灰度范围为45±10 < GOrg< 100±10，孔隙灰度范围为0 ≤ GPor < 45±10，其次在有机质分布范围内提取孔隙，将其标记为有机质孔Org；粒内孔的标记：首先依据矿物灰度范围及外部轮廓特征提取矿物颗粒分布，在高分辨率电子扫描电镜图像中矿物的灰度值大于有机质，并且具有明显的外部轮廓特征，矿物灰度范围为105±5 < GMin≤255，其次在矿物颗粒内提取孔隙，最后将其标记为粒内孔Intar；粒间孔的标记：在泥页岩高分辨率电子扫描电镜图像中，首先提取出全部孔隙，然后依次识别出裂隙、有机孔、粒内孔并剔除，最后将剩余的孔隙标记为粒间孔Inter；步骤E.泥页岩中不同类型孔隙面孔率的获取：通过阈值分割的方法将泥页岩扫描电镜图像中的总孔隙提取出来，然后依据上述建立的孔隙类型划分标准和图像处理操作流程对不同类型孔隙进行准确识别和标记，最后依次提取出不同类型孔隙的面孔率；在E步骤中，所述的泥页岩中不同类型孔隙面孔率的获取：首先通过阈值分割的方法将泥页岩扫描电镜图像中的总孔隙提取出来，然后依据上述建立的孔隙类型划分标准和图像处理操作流程对不同类型孔隙进行准确识别和标记，最后依次提取出不同类型孔隙的面孔率，分别记为SP1, Frac，SP1, Org，SP1, Intar，SP1, Inter，… ，SPn, Frac，SPn, Org，SPn, Intar，SPn, Inter；SP1,Inter表示样品1粒间孔面孔率，n为泥页岩样品个数；孔隙提取：利用扫描电镜图像不同组分灰度的差异将总孔隙提取出来，调整图像的灰度阈值为图像为8位图，灰度范围为0‑255，首先选择Yen最大相关准则作为图像阈值分割的方法处理，然后将图像进行二值化处理，最后通过闭运算处理初步提取出来的孔隙以提高孔隙形态识别的准确性；孔隙分类提取：依据所建立的不同类型孔隙划分标准和图像处理操作流程，对不同类型孔隙进行准确识别和标记，依次将裂隙填充为黑色、有机孔填充为80%灰色、粒内孔填充为50%灰色和粒间孔填充为20%灰色；面孔率提取：将分类标记好的孔隙导入Image J软件中，依据标记颜色的差异提取出不同类型孔隙的面孔率，分别记为SP1, Frac，SP1, Org，SP1, Intar，SP1, Inter，… ，SPn, Frac，SPn, Org，SPn, Intar，SPn, Inter；SP1,Inter表示样品1粒间孔面孔率，n为泥页岩样品个数；步骤F.泥页岩孔隙体积测定：对块状样品进行预处理，开展高压压汞实验，测试标准参考GB/T 21650.1‑2008压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度，将三种测试结果联合分析获得泥页岩孔隙总体积；步骤G.不同类型孔隙体积的求取：根据泥页岩孔隙总体积分别计算各个类型孔隙体积；根据式（1）计算裂隙体积Vi,Frac：Vi,Frac=Vi×PCi,Frac；            （1）PCi,Frac=SPi,Frac/（SPi,Inter+ SPi,Intar+SPi,Org+SPi,Frac）；式中：PCi,Frac为裂隙孔隙贡献率；SPi,Frac为裂隙面孔率；Vi 为第i个样品的总孔隙体积；i=1,2,…m；m为泥页岩样品的个数；根据式（2）计算有机孔孔隙体积Vi,Org：Vi,Org=Vi×PCi,Org；             （2）PCi,Org=SPi,Org/（SPi,Inter+ SPi,Intar+SPi,Org+SPi,Frac）；式中：PCi,Org为有机孔孔隙贡献率；SPi,Org为有机孔面孔率；Vi 为第i个样品的总孔隙体积；i=1,2,…m；m为泥页岩样品的个数；根据式（3）计算粒内孔孔隙体积Vi,Intar：Vi,Intar=Vi×PCi,Intar；          （3）PCi,Intar=SPi,Intar/（SPi,Inter+ SPi,Intar+SPi,Org+SPi,Frac）；式中：PCi,Intar为粒内孔孔隙贡献率；SPi,Intar：粒内孔面孔率；Vi 为第i个样品的总孔隙体积；i=1,2,…m；m为泥页岩样品的个数；根据式（4）计算粒间孔孔隙体积Vi,Inter：Vi,Inter=Vi×PCi,Inter；          （4）PCi,Inter =SPi,Inter/（SPi,Inter+ SPi,Intar+SPi,Org+SPi,Frac）；式中： PCi,Inter：粒间孔孔隙贡献率；SPi,Inter：粒间孔面孔率；Vi 为第i个样品的总孔隙体积；i=1,2,…m，m为泥页岩样品的个数；步骤H.泥页岩中不同类型孔隙演化图的建立：依据泥页岩不同类型孔隙的体积和成熟度建立起泥页岩各类孔隙演化图。