[发明专利]一种岩石孔隙结构表征方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于油气地球物理勘探领域，具体涉及到一种岩石孔隙结构的数字化表征方法及装置。

背景技术

随着油气勘探开发的深入，碳酸盐岩、致密砂岩等复杂孔隙储层逐渐成为我国勘探生产的重点与难点。这类储层普遍具有非均质性强、岩石类型多样、孔隙尺寸变化大、孔隙形状多变等特点，常规的油气储层地球物理预测方法面临着前所未有的挑战。

为了处理这类复杂的多孔介质问题，国内外学者通常进行一定的假设和简化，发展了层状模型、球形孔隙模型、包含体模型和接触模型等一系列等效介质模型方程（马淑芳等，2010），并依此进行地震参数预测。但每种模型的假设条件和对复杂孔隙介质的处理方法是不一样的。例如，球形孔隙模型假设岩石是由颗粒和球状孔隙组成的集合体，经典的Gassmann方程和Biot理论都属于这一类。包含体模型则假设岩石是由颗粒和球形或椭球形的包含体所组成的集合体，其中Wu包含体模型计算了含针状和圆盘状包含体的岩石等效弹性模量；Korringa包含体模型则通过迭代方法和人为设定包含体纵横比进行等效；基于散射理论的Kuster-Toksoz模型则同时考虑了包含体弹性性质、体积百分比和形状的影响；Berrymann对此进行了推广，推导出含椭圆形包含体的岩石等效弹性模量，但是对于含针状、盘状和硬币状包含体的饱含流体岩石必须谨慎使用；Xu-White模型假设岩石骨架矿物主要由砂和泥组成，并采用纵横比来描述孔隙形状，提出了一种估算泥质砂岩纵、横波速度的方法。

在实际应用中，上述不同模型的适用性是不同的，需要发展有效的方法分析目标岩石孔隙结构特征并依此选用合适的模型。同时，这些理论模型所涉及的孔隙形状以及百分比含量等输入参数不易直接获取，目前主要是通过人为假定，或者对于不同地区采用相同的参数（例如，Xu-white模型把砂岩相关的孔隙纵横比设为0.1），不可避免地会引入人为误差和不确定性。因此，迫切地需要发展一种能够全面、精细刻画岩石孔隙结构的数字表征方法。

而在目前的地震岩石物理实验技术中，鲜见针对上述理论模型的孔隙结构数字成像与表征方法。现有岩样扫描实验与处理方法对岩石类型、组分和孔隙度等宏观特征关注较多，缺少必要手段和科学合理的方法进行孔隙级别上的定量描述，微观尺度上的孔隙尺寸、形状、结构和分布特征的数字化定量表征还有待进一步加强。只有发展针对上述理论模型要求的孔隙结构扫描成像和表征方法与装置，才能与现有地震岩石物理理论模型紧密结合，以适应复杂孔隙储层的高精度、定量化勘探需求，这对于提高油气储层的地震定量化预测水平具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于，弥补上述孔隙结构表征技术中存在的不足，提供一种岩石孔隙结构表征方法及装置，以对岩石孔隙结构进行直观、等效、数字化的表征。

一方面，为达上述目的，本发明实施例提供了一种岩石孔隙结构表征方法，所述方法包括：

采集岩石样品并制备岩心；

对所述岩心进行扫描及数字成像，并进行图像识别以提取岩心孔隙；

计算每个岩心孔隙的纵横比；

设定针形孔隙纵横比阈值，将计算的纵横比小于所述阈值的孔隙分类为针形孔隙，将计算的纵横比不小于所述阈值的孔隙分类为非针形孔隙；

分别计算针形孔隙和非针形孔隙各自的几何特征参数；

将非针形孔隙的几何特征参数与规则形状的几何特征参数进行比对，在保持两者特征参数近似的条件下，将非针形孔隙简化成规则几何形状，针形孔隙则保持不变，从而形成等效孔隙分布图。

另一方面，为达上述目的，本发明实施例提供了一种岩石孔隙结构表征装置，所述装置包括：

采集设备，用于在野外露头或油田钻井现场获取目标区的岩石样品；

加工设备，用于根据扫描设备的规格要求，将目标区的岩石样品加工成岩心；

扫描设备，用于对所述岩心进行扫描及数字成像；

数据读入设备，用于读取扫描设备所形成的岩心数字图像；

图像处理设备，用于对岩心数字图像进行滤波、重构、图像分割和孔隙提取；

孔隙结构表征设备，用于计算每个岩心孔隙的纵横比；设定针形孔隙纵横比阈值，将计算的纵横比小于所述阈值的孔隙分类为针形孔隙，将计算的纵横比不小于所述阈值的孔隙分类为非针形孔隙；分别计算针形孔隙和非针形孔隙各自的几何特征参数；将非针形孔隙的几何特征参数与规则形状的几何特征参数进行比对，并将非针形孔隙简化为规则几何形状，针形孔隙则保持不变，从而形成等效孔隙分布图；

存储设备，用于存储岩石样品孔隙结构的表征结果数据。