[发明专利]用于扫描岩石面孔率的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于扫描岩石面孔率的设备，属于石油钻井领域。本发明还涉及一种用于扫描岩石面孔率的方法。

背景技术

在现有技术中，在测试岩石面孔率时，通常采用普通光学显微镜观察岩石薄片，再通过普通相机成像或者肉眼观察的方式，在划定区域范围内确定孔隙的面积，再经过计算得到观测岩样的面孔率。

这种方法得到的结果受仪器和人的影响，误差较大；同时，岩石储层中的孔喉特征参数的测定只能采用间接测量的方式进行，无法得到岩石中真实的孔喉特征参数。

发明内容

本发明的目的是解决现有的岩石面孔率测量误差大以及无法得到岩石中真实的孔喉特征参数的问题。本发明提供了设备和相关的方法。

为了实现本发明的目的，本发明提出了一种专用于岩石样本观测的设备，该设备利用激光光源激发置于岩石内部孔隙中的荧光物质，通过使得该设备的物镜与会聚透镜的共焦点处于岩样内部，实现岩样内部点的清晰成像；通过设计激光光源的平面扫描，即可完成岩样内部一个切平面的完整图像，图像数据经过计算机软件的处理，可以完成面孔率的准确计算。

本发明提出了一种用于扫描岩石面孔率的设备，其中所述岩石的孔隙中填充有荧光物质，所述设备包括：能够沿竖直方向上下移动的载物台，用于放置岩石样品；在载物台的上方依次从下至上布置的物镜透镜、偏光镜和聚焦透镜，物镜透镜的一个焦平面处于岩石样品内部的观测剖面中；布置在偏光镜一侧的能够移动的激光扫描单元，激光扫描单元发射的激光能够经偏光镜和物镜透镜投射到岩石样品的观测剖面上；在聚焦透镜的上方依次从下至上布置的荧光入射孔板和光电信号放大器，聚焦透镜的一个焦点位于荧光入射孔板的孔中，光电信号放大器能够接收来自被激光激活的荧光物质的荧光信号并将其转换为电信号；控制处理单元，其能够控制载物台的上下移动，控制激光扫描单元的工作，接收并处理来自光电信号放大器的电信号。

在一个实施例中，载物台的移动距离处于10^-1微米量级。如此能够保证测量的精度。

在一个实施例中，激光扫描单元能够移动并使激光对岩石样品的整个观测剖面进行扫描。

在一个实施例中，来自光电信号放大器的电信号转换成数字信号存储在控制处理单元中。

在一个实施例中，控制处理单元能够通过绘制岩石样品的观测剖面的图像来计算岩石面孔率的值。

其中，通过设计岩样载物台的上下方向的微动机构，可以改变激光扫描的层面，得到岩样不同层面的完整图像，之后通过计算机三维成像软件的组合实现三维成像，再通过分析软件对得到的三维成像进行分析，就可以得到真实的岩样中孔喉特征参数。

本发明的另一方面，提出了一种扫描岩石面孔率的方法，包括：步骤1：将荧光物质置于岩石样品的孔隙中；步骤2：将岩石样品置于根据本发明的设备的载物台上，通过控制处理单元调节岩石样品到物镜透镜的距离，使物镜透镜的焦平面处于所期望的岩石样品的观测剖面中；步骤3：通过控制处理单元控制激光扫描单元工作，使激光经偏光镜、物镜透镜聚焦到所述物镜透镜的位于岩石样品的观测剖面中的焦点处；步骤:4：若所述焦点处的岩石样品为孔隙，则入射激光激发荧光物质发出荧光信号，通过所述光电信号放大器接收所述荧光信号，所述光电信号放大器将所获得的荧光信号转换成电信号传递到控制处理单元；步骤5：通过所述激光扫描单元的运动使入射激光扫描岩石样品的整个观测剖面；步骤6：经控制处理单元处理后得到所需要的面孔率数据和岩石储层孔喉特征参数。

在一个实施例中，在步骤1中，将荧光物质溶解到环氧树脂中后放入容器中，然后把待测岩石样品放入所述容器中使其完全浸入环氧树脂中，把容器密封后通过改变容器的内容积实现内部压力升高，将溶有荧光剂的环氧树脂灌注到岩石样品的孔隙中，然后取出岩石样品用于成像测试。

在一个实施例中，荧光物质为玫瑰红色。

在一个实施例中，通过在竖直方向上上下移动载物台，获得岩石样品的不同的观测剖面的图像，通过控制处理单元将不同的观测剖面的图像组合以得到岩石样品的三维成像。

在一个实施例中，在步骤4中，来自荧光物质的荧光透过物镜透镜、偏光镜后经聚焦透镜聚集到荧光入射孔板的孔中，并通过荧光入射孔板的孔进入光电信号放大器。

根据本发明的发明方法和设备与现有的岩石面孔率测试方法和设备相比，测量准确、操作简单。载物台、激光发射器以及光电信号放大器三个机构通过控制处理单元相互配合，可以精确地进行岩样三维成像，并准确描述岩石储层孔喉特征。