[发明专利]一种用双能微米CT定量识别岩石矿物的岩样装置和方法

说明书

本发明主要属于石油天然气和数字岩石物理学领域，特别涉及到一种利用双能微米CT定量识别岩石矿物的岩样装置和方法。该岩样装置包括岩石样品和某种或多种岩石样品组分组成的标样，利用双能微米CT扫描岩样装置并利用灰度分割法识别岩石矿物。本发明具有制样简单且样品无损伤、矿物识别准确度高、能体现矿物三维空间分布特征的特点，解决了现有技术识别页岩矿物在三维空间准确度不高的技术问题。

技术领域

本发明主要属于石油天然气和数字岩石物理学领域，特别涉及到一种利用双能微米CT定量识别岩石矿物的岩样装置和方法。

背景技术

近年来，美国技术突破实现了页岩油气资源的大规模开发，改变了全球石油能源格局。我国页岩油气资源储量居世界第一，目前已经对四川盆地涪陵焦石坝页岩气田等地区实现了商业化开采，成为继美国之后第二个实现页岩气商业化开采的国家，页岩油气资源对于我国能源安全和稳定有着重要作用。页岩矿物识别和定量分析是页岩储层地质评价、甜点预测和水力压裂开发中的重要内容，准确识别并能定量分析页岩矿物对于页岩油气的勘探和开发有着重要的意义。

目前，对页岩中的矿物识别的主要方法包括测井分析方法（ECS、GEM、Flex等）、X射线荧光元素录井技术（XRF）、X射线衍射全岩分析技术（XRD）、光学显微镜鉴定、矿物分析扫描电镜、工业CT等技术。虽然识别页岩矿物的手段很多且各有优势，但存在很多问题：测井技术只能获得采样间隔较大的一维数据，数据量太小，没有连续性；光学显微镜和工业CT识别页岩矿物分辨率不足；测井技术、XRF和矿物分析扫描电镜没有标准样品的参考，通过先识别元素再重组识别矿物的方法存在一定误差；扫描电镜虽然分辨率很高，但只能获得二维平面数据，不能反映页岩矿物三维分布特征；XRD、光学显微镜鉴定和矿物分析扫描电镜制样过程繁琐且对样品造成损伤。

上述方法都有特定的优势，但也存在各自的局限性,不能同时实现制样无损伤、矿物识别准确度高和表征三维空间分布这些优势，需要一种制样简单且样品无损伤、矿物识别准确度高、能体现矿物三维空间分布特征的页岩矿物识别岩样装置和实验方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种利用双能X射线微米CT（有时也被称为微米X射线显微镜或微米CT）识别页岩矿物的岩样装置和实验方法，具有制样简单且样品无损伤、矿物识别准确度高、能体现矿物三维空间分布特征的特点，解决了现有技术识别页岩矿物在三维空间准确度不高的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用双能微米CT定量识别岩石矿物的岩样装置，所述岩样装置包括盛样器、岩石样品和标样，所述岩石样品和标样置于所述盛样器内；

所述岩石样品和标样充满所述盛样器，保证盛样器360度转动时岩石样品和标样在盛样器内无偏移；

盛样器的材质选择依据为X光透过盛样器后无衰减；所述无衰减为理想状态，任何材质都会有一定衰减，实验过程中应尽可能选择对X光衰减较小的材质；

所述岩石样品的组分包含孔隙、多种有机质、多种气体、及多种无机质；所述标样依照所述岩石样品的组分选择，标样为所述孔隙、多种有机质、多种气体、及多种无机质中的一种或任意多种的混合；

所述岩石可为页岩、砂岩、碳酸盐岩、变质岩和火山岩中的任意一种。

进一步地，所述岩样装置的尺寸为毫米级，范围为0.1~100mm。

进一步地，标样包含无机质，无机质标样为粉末状态。

进一步地，所述标样包含所述多种矿物中密度最大的矿物。

进一步地，所述岩石为页岩，所述标样为石英、碳酸盐岩和黄铁矿；石英粒度为100~200目，黄铁矿粒度为200~300目，碳酸盐岩包含方解石和白云石，粒度为1000~1200目。