一种含油气盆地有效盖层的识别方法及识别装置与流程

1.本发明涉及油气资源地质勘探评价领域及生态环境领域，具体涉及一种含油气盆地有效盖层的识别方法及识别装置。


背景技术：

2.盖层的发育对油气的聚集和保存起着重要作用，是油气地质研究的重要内容，此外，具有强封闭能力盖层的发育区也是废弃物处理以及二氧化碳封存的重要靶区。厘定有效盖层特征进而明确有效盖层的分布对油气资源勘探、废弃物、二氧化碳封存靶区选址具有重要指导意义，具有重要的经济和社会价值。
3.盖层指的是具有低渗透或不渗透特征、高突破压力的岩层。一般来说，岩石孔隙度越低，组成最大连通孔隙系统的孔隙直径越小、突破压力越高，封闭性越强。
4.富粘土泥岩、粉砂质泥岩是常见盖层的岩石类型。一般认为，原始沉积物质组成影响岩石封闭能力。细颗粒粘土矿物的含量越高，岩石的孔隙度、渗透率越低、突破压力越大，封闭效果越好。然而，成岩作用同样改变岩石孔隙系统，特别是最大连通孔隙系统，影响岩石封闭能力。如在美国密西西比南部二氧化碳封存选址以及阿尔及利亚krechba油田盖层研究中发现盖层中方解石、石英的胶结作用可以显著降低由粗颗粒碎屑组成岩石的孔隙度、渗透率，使得其封闭能力显著高于富粘土的泥岩。因此，粘土矿物含量不能一定成为评价有效盖层的指标，岩石封闭能力除受原始沉积物质(细粒沉积物的含量)的组成外，也受到沉积后成岩作用影响。
5.不同地区、不同层位盖层的原始沉积物质组成及经历的成岩作用特征差异显著。在盖层研究过程中，正确评价原始沉积物质与后期成岩作用对最大连通孔隙系统影响，明确盖层封闭的主控因素，厘定有效盖层特征，对于刻画有效盖层分布具有重要意义。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是如何有效厘定盖层特征，目的在于提供一种含油气盆地有效盖层的识别方法及识别装置。
7.本发明通过下述技术方案实现：
8.一种含油气盆地有效盖层的识别方法，包括：
9.第一步，明确研究区目的层沉积相发育类型；明确潜在盖层发育沉积相类型及岩性特征；获得研究区目的层的典型样品；
10.第二步，对选取的典型样品进行粒度分析、矿物含量分析、成岩作用分析，获取矿区发育特征和成岩作用特征；
11.第三步，对典型样品进行突破压力测试，获取样品突破压力；
12.第四步，对典型样品对应的代表性区域进行图像采集和处理，获得孔隙信息，并明确样品孔隙组成特征；
13.第五步，确定最大连通孔隙直径，并对孔隙进行筛选，获得最大连通孔隙系统特
征；
14.第六步，对比分析最大连通孔隙系统特征，厘定有效盖层地质参数。
15.具体地，第一步的具体步骤包括：
16.对研究区进行钻井取心，并获得取心井测井曲线；
17.对获取的岩石样品进行系统观察，明确目的层发育的岩石类型和组合类型，结合测井曲线的响应特征，识别沉积相类型；
18.明确研究区目的层发育时的沉积环境与岩石类型，根据不同的沉积相，基于岩性差异，选取典型样品。
19.具体地，第二步的具体步骤包括：
20.粒度分析方法为：通过激光粒度仪、光学显微镜或扫描电镜确定样品的粒度组成特征；
21.矿物含量分析方法为：通过x射线衍射分析确定样品的矿物含量特征；
22.矿物分布分析方法为：通过扫描电镜获取电镜图像，对电镜图像进行能谱测试，确定矿物分布特征；
23.成岩作用分析方法为：通过扫描电镜观察不同矿物的溶蚀、胶结程度，判断目的层成岩作用特征。
24.作为一个实施方式，第三步的具体步骤包括：
25.通过直接法对样品突破压力进行测试，方法为：将饱和水的样品在模拟地层环境的围压与温度条件下，通过监测不同充注压力下气体的突破情况，获得样品的突破压力。
26.作为另一个实施方式，第三步的具体步骤包括：
27.通过间接法对样品突破压力进行测试，方法为：
28.确定气-水界面张力γ
gas,brine
＝67.26-0.926p+0.011p
2-0.119
·
(t-t
ref
)，其中，p为地层流体压力，t为开尔文温度，t
ref
为气体的参考开尔文温度；
29.将非润湿性流体注入样品，并构建压力转换模型：其中，pd(
gas,brine
)为气体突破含水样品所需的压力，pd(
hg,air
)为非湿润性流体注入时的最大连通孔喉压力，γ
gas,brine
为气-水界面张力，θ
gas,brine
为气-水接触角，γ
hg,air
为气-非润湿性流体界面张力，θ
hg,air
为气-非润湿性流体接触角。
30.具体地，第四步的具体步骤包括：
31.采集获取样品矿物分布图，并在任选一位置作为起始区域，所述起始区域为正方形区域；
32.定量分析起始区域内各矿物含量特征；
33.设定增加步长，并以增加步长对起始区域的边长进行迭代，获取迭代的正方形区域中的矿物含量特征的变化率，若变化率低于设定值，则将迭代后的正方形区域设定为代表性区域；
34.采集代表性区域的二次电子图像和背散射图像，并以不压缩像素点的方式进行图片拼接获得完整图像；
35.刻画完整图像中的孔隙边界，并通过像素点特征获得孔隙信息后对孔隙进行分类，获得样品孔隙组成特征。
36.可选地，所述孔隙类别包括：粘土矿物孔、粘土矿物-颗粒粒间孔、颗粒间粒间孔、颗粒粒内孔。
37.具体地，第五步具体步骤包括：
38.确定最大连通孔隙直径，其中，p
d(gas,brine)
为气体突破含水样品所需的压力，γ
gas,brine
为气-水界面张力，θ
gas,brine
为气-水接触角；
39.对第四步中获得的孔隙信息进行筛选，筛选出等效直径大于最大连通孔径的粘土矿物孔、粘土矿物-颗粒粒间孔、颗粒间粒间孔，从而获得最大连通孔隙系统特征。
40.具体地，第六步的具体步骤包括：
41.对比分析不同样品最大连通孔隙系统的孔隙来源、孔径特征，结合盖层矿物发育特征、粒度组成特征以及成岩作用特征；
42.明确有效盖层特征与控制因素，结合封闭下限样品的矿物、粒度特征，厘定有效盖层地质参数。
43.一种含油气盆地有效盖层的识别装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法的步骤。
44.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
45.本发明通过获取研究区目的层的典型样品，并对样品进行分析和突破压力测试，经图像采集后获得孔隙组成特征，最后分析最大连通孔隙系统，厘定有效盖层地质数据，从而在少量典型样品的基础上，实现对研究区目的盖层封闭能力影响因素的认识，快速对有效盖层进行识别。这种方法可以减少取心和测试的时间，降低研究成本，提高油气资源勘探、废弃物处理以及二氧化碳封存靶区选址的效率。
附图说明
46.附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
47.图1是根据本发明所述的一种含油气盆地有效盖层的识别方法的流程示意图。
48.图2为本发明所述的研究区典型样品选取位置示意图；
49.图3为本发明所述的研究区测试样品粘土颗粒与粘土矿物含量关系图；
50.图4为本发明所述的研究区样品(w1-6)bse与si、k、na元素分布对比图；
51.图5a为本发明所述的研究区样品钠长石内粒内孔隙发育特征图；
52.图5b为本发明所述的研究区富碳酸盐矿物样品(w2-3)bse与元素对比分析方解石发育特征图；
53.图6为本发明所述的研究区样品突破压力计算示意图；
54.图7为本发明所述的研究区样品代表区计算示意图；
55.图8为本发明所述的研究区样品扫描电镜二次电子图像连续拍摄、拼接示意图；
56.图9为本发明所述的研究区不同样品各类孔隙中参与形成最大连通孔隙网络孔隙比例图；
57.图10为本发明所述的研究区不同样品参与形成最大连通孔隙系统的孔隙来源图。
具体实施方式
58.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。
59.另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
60.在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
61.如图1所示，提供一种含油气盆地有效盖层的识别方法，包括：
62.第一步，明确研究区目的层沉积相发育类型；明确潜在盖层发育沉积相类型及岩性特征；获得研究区目的层的典型样品；具体步骤包括：
63.对研究区进行钻井取心，并获得取心井测井曲线；
64.对获取的岩石样品进行系统观察，明确目的层发育的岩石类型和组合类型，结合测井曲线的响应特征，识别沉积相类型；
65.明确研究区目的层发育时的沉积环境与岩石类型，根据不同的沉积相，基于岩性差异，选取典型样品。
66.第二步，对选取的典型样品进行粒度分析、矿物含量分析、成岩作用分析，获取矿区发育特征和成岩作用特征；具体步骤包括：
67.粒度分析方法为：通过激光粒度仪、光学显微镜或扫描电镜确定样品的粒度组成特征；
68.粒度分析根据样品性质采取不同方法，对于胶结作用较弱，能够较好的将碎屑颗粒分散的样品，使用激光粒度仪测试；对于致密，难以有效将碎屑颗粒分散的样品，则通过光学显微镜(或扫描电镜)图像分析的方法确定岩石的粒度组成。
69.矿物含量分析方法为：通过x射线衍射(xrd)分析确定样品的矿物含量特征；
70.矿物分布分析方法为：通过扫描电镜获取电镜图像，对电镜图像进行能谱测试，确定矿物分布特征；
71.成岩作用分析方法为：通过扫描电镜观察不同矿物的溶蚀、胶结程度，判断目的层成岩作用特征。
72.矿物发育特征包括矿物含量与矿物分布两个方面。
73.第三步，对典型样品进行突破压力测试，获取样品突破压力；具体步骤包括：
74.根据样品性质，选择直接法或间接法对样品突破压力进行测试。
75.实施例
①
，通过直接法对样品突破压力进行测试，方法为：将饱和水的样品在模拟地层环境的围压与温度条件下，通过监测不同充注压力下气体的突破情况，获得样品的突破压力。
76.实施例
②
，通过间接法对样品突破压力进行测试，方法为：
77.确定气-水界面张力γ
gas,brine
＝67.26-0.926p+0.011p
2-0.119
·
(t-t
ref
)，其中，p为地层流体压力，t为开尔文温度，t
ref
为气体的参考开尔文温度；
78.将非润湿性流体注入样品，并构建压力转换模型：其中，p
d(gas,brine)
为气体突破含水样品所需的压力，p
d(hg,air)
为非湿润性流体注入时的最大连通孔喉压力，γ
gas,brine
为气-水界面张力，θ
gas,brine
为气-水接触角，γ
hg,air
为气-非润湿性流体界面张力，θ
hg,air
为气-非润湿性流体接触角。
79.第四步，对典型样品对应的代表性区域进行图像采集和处理，获得孔隙信息，并明确样品孔隙组成特征；
80.图像分析面积至关重要，分析面积过小，分析结果不具有代表性，面积过大，导致成本高昂、效率低下。考虑到不同类型孔隙(粒内孔隙、粒间孔隙)的发育与岩石矿物含量特征密切相关。只要所选择区域内矿物的组成能够代表该样品特征，即认为该面积内孔隙组成特征能够代表该样品孔隙组成特征，即为代表性区域。
81.矿物代表性区域的分析主要利用数盒子法。具体步骤包括：
82.采集获取样品矿物分布图，并在任选一位置作为起始区域，所述起始区域为正方形区域；
83.定量分析起始区域内各矿物含量特征；
84.设定增加步长，并以增加步长对起始区域的边长进行迭代，获取迭代的正方形区域中的矿物含量特征的变化率，若变化率低于设定值，则将迭代后的正方形区域设定为代表性区域；
85.采集代表性区域的二次电子图像(se)和背散射图像(bse)，并以不压缩像素点的方式进行图片拼接获得完整图像；
86.刻画完整图像中的孔隙边界，基于孔隙边缘灰度差异，利用边缘识别算法，结合手动识别、校正，刻画孔隙边界。结合像素点代表的实际大小，通过提取孔隙内像素点特征获取孔隙信息。
87.提取后，结合孔隙与矿物分布关系，对孔隙进行分类，获得样品孔隙组成特征。
88.所述孔隙类别包括：粘土矿物孔、粘土矿物-颗粒粒间孔、颗粒间粒间孔、颗粒粒内孔。
89.第五步，确定最大连通孔隙直径，并对孔隙进行筛选，获得最大连通孔隙系统组成特征；具体步骤包括：
90.确定最大连通孔隙直径，其中，p
d(gas,brine)
为气体突破含水样品所需的压力，γ
gas,brine
为气-水界面张力，θ
gas,brine
为气-水接触角；
91.对第四步中获得的孔隙信息进行筛选，筛选出等效直径大于最大连通孔径的粘土矿物孔、粘土矿物-颗粒粒间孔、颗粒间粒间孔，从而获得最大连通孔隙系统特征。
92.第六步，对比分析最大连通孔隙系统特征，厘定有效盖层地质参数。具体步骤包
括：
93.对比分析不同样品最大连通孔隙系统的孔隙来源、孔径特征，结合盖层矿物发育特征、粒度组成特征以及成岩作用特征；
94.明确有效盖层特征与控制因素，结合封闭下限样品的矿物、粒度特征，厘定有效盖层地质参数。
95.实施例二
96.本实施例提供一个具体的实施例，对有效盖层的识别进行说明，本实施例中选取渤海湾盆地济阳坳陷馆陶组上段盖层进行说明、
97.第一步，典型样品选取，基于取心、测井资料，明确研究区目的层沉积相发育类型，潜在盖层发育沉积相类型及岩性特征，挑选典型样品为测试分析做准备。
98.具体方法包括：
99.对研究区进行钻井取心，并获得取心井测井曲线；
100.对获取的岩石样品进行系统观察，明确目的层发育的岩石类型和组合类型，结合测井曲线的响应特征，识别沉积相类型；
101.明确研究区目的层发育时的沉积环境与岩石类型，根据不同的沉积相，基于岩性差异，选取典型样品。
102.通过对钻井取心获得的岩石样品开展系统观察，明确目的层发育的岩石类型与组合特征，结合测井曲线响应特征，综合识别沉积相类型，从空间上，明确研究区目的层发育时的主要沉积环境与岩石类型。在明确目的层宏观特征的基础上，针对不同沉积相，主要基于岩性差异，选取典型样品。
103.以渤海湾盆地济阳坳陷馆上段盖层为例进行说明。从取心井测井曲线可以看出(图2)，sp(自然电位)曲线多呈“漏斗形+钟形”，取心表明岩性主要包括粘土岩至细砂岩，馆上段以曲流河沉积为主要特征。因此，选择样品时，包含较强封闭能力相内的主要岩性，此次研究有利相内的主要岩性为粘土岩、含粉砂粘土岩、含粘土粉砂岩以及粉砂岩。
104.第二步，岩石粒度、矿物含量和成岩作用分析，针对获取的岩心样品，通过开展粒度分析、x射线衍射与扫描电镜观察，定量刻画岩石粒度组成与矿物发育特征，明确矿物与粒度之间关系，定性分析成岩作用。
105.具体方法包括：
106.粒度分析方法为：通过激光粒度仪、光学显微镜或扫描电镜确定样品的粒度组成特征；
107.粒度分析根据样品性质采取不同方法，对于胶结作用较弱，能够较好的将碎屑颗粒分散的样品，使用激光粒度仪测试；对于致密，难以有效将碎屑颗粒分散的样品，则通过光学显微镜(或扫描电镜)图像分析的方法确定岩石的粒度组成。
108.矿物含量分析方法为：通过x射线衍射(xrd)分析确定样品的矿物含量特征；
109.矿物分布分析方法为：通过扫描电镜获取电镜图像，对电镜图像进行能谱测试，确定矿物分布特征；
110.成岩作用分析方法为：通过扫描电镜观察不同矿物的溶蚀、胶结程度，判断目的层成岩作用特征。
111.矿物发育特征包括矿物含量与矿物分布两个方面。
112.以渤海湾盆地济阳坳陷馆上段盖层为例进行说明。对选取样品进行粒度与矿物分析，粒度分析结果(表1)表明，粘土级别粒度的颗粒贡献14％～75％，粉砂级颗粒的贡献13％～75％，砂级颗粒的贡献3％～72％。矿物分析结果(表2)表明，粘土矿物贡献17％～71％，刚性颗粒(石英、钾长石、斜长石)贡献24％～80％。另外，部分样品具有相当的碳酸盐矿物(以方解石为主)，含量最高超过20％。高粘土矿物含量的样品粘土颗粒含量高，粘土级颗粒主要来自粘土矿物(图3)。碳酸盐矿物主要发育在刚性颗粒含量较高的样品中(w1-3、w2-3)。根据矿物含量特征选取典型样品进行扫描电镜观察，根据粘土矿物含量差异选取w2-1(粘土矿物71.2％)、w1-6(粘土矿物38.6％)、w1-4(粘土矿物26.7％)、w2-3(粘土矿物21％、碳酸盐矿物21％)作为典型样品进行扫描电镜观察。石英(富si)、钾长石(富k)、钠长石(富na)以颗粒的形式分布(图4)。从扫描电镜图像可以看出，部分钠长石粒内孔隙发育(图5a)，表明经历一定程度的溶蚀作用。溶蚀孔隙的发育对岩石孔隙度的增加有一定作用，但由于孔隙相对孤立，对连通性的影响相对有限。碳酸盐矿物的发育则相对复杂，与刚性颗粒具有显著差异，其填充一定体积的孔隙，但与常见碎屑岩储层中的胶结物具有一定区别，部分碳酸盐矿物体积明显较大，不完全作为胶结物填充在颗粒间孔隙空间中(图5b)。由此可推断，碳酸盐矿物形成时间早，处于浅埋藏阶段、矿物颗粒压实作用弱的环境下。
113.表1样品粒度组成特征
[0114][0115]
注：粒度单位均为μm，各粒度数据均为百分含量，大于1000μm的颗粒极少，此处未列出。
[0116]
表2测试样品矿物含量特征
[0117][0118]
第三步，岩石突破压力计算，通过直接或间接的测试方法对样品突破压力进行测试，定量刻画不同岩石样品对天然气的封闭能力。
[0119]
具体步骤包括：
[0120]
根据样品性质，选择直接法或间接法对样品突破压力进行测试。
[0121]
实施例
①
，通过直接法对样品突破压力进行测试，方法为：将饱和水的样品在模拟地层环境的围压与温度条件下，通过监测不同充注压力下气体的突破情况，获得样品的突破压力。
[0122]
实施例
②
，通过间接法利用高压压汞数据，结合汞注入岩石过程，将非润湿性流体(此处为汞)在含气岩石孔隙中连续流动所需压力转化为非润湿相流体(天然气)穿透含水岩石孔隙的压力，方法为：
[0123]
确定气-水界面张力γ
gas,brine
＝67.26-0.926p+0.011p
2-0.119
·
(t-t
ref
)，其中，p为地层流体压力，t为开尔文温度，t
ref
为气体的参考开尔文温度(甲烷为333k)；
[0124]
将非润湿性流体(本实施例中为汞)注入样品，并构建压力转换模型：其中，p
d(gas,brine)
为气体突破含水样品所需的压力，p
d(hg,air)
高压压汞数据中快速进汞段拟合得到的注入最大连通孔喉压力(图6)，γ
gas,brine
为气-水界面张力，θ
gas,brine
为气-水接触角(本实施例中选用0
°
)，γ
hg,air
为气-非润湿性流体界面张力(实验室测试条件下一般取值480mn/m)，θ
hg,air
为气-非润湿性流体接触角(一般取值141
°
)。
[0125]
以渤海湾盆地济阳坳陷馆上段盖层为例进行说明。由于本次目的层样品埋藏较浅、成岩作用弱，岩石遇水易水化破坏。因此，选用间接法计算天然气突破盖层压力(表3)。从结果可以看出，测试样品转换计算后的突破压力0.02mpa～1.75mpa。
[0126]
表3样品突破压力与最大连通孔隙直径计算结果表
[0127][0128]
第四步，岩石孔隙系统刻画，通过图像分析的方法对岩石的孔隙进行刻画。对典型样品的代表性区域进行大面积扫描电镜图像采集、拼接，对孔隙进行识别、提取，结合孔隙与矿物之间的关系，对孔隙进行分类，明确样品孔隙组成与来源特征。
[0129]
图像分析面积至关重要，分析面积过小，分析结果不具有代表性，面积过大，导致成本高昂、效率低下。考虑到不同类型孔隙(粒内孔隙、粒间孔隙)的发育与岩石矿物含量特征密切相关。只要所选择区域内矿物的组成能够代表该样品特征，即认为该面积内孔隙组成特征能够代表该样品孔隙组成特征，即为代表性区域。
[0130]
矿物代表性区域的分析主要利用数盒子法。具体步骤包括：
[0131]
采集获取样品矿物分布图，并在任选一位置作为起始区域，所述起始区域为正方形区域；
[0132]
定量分析起始区域内各矿物含量特征；
[0133]
设定增加步长，并以增加步长对起始区域的边长进行迭代，获取迭代的正方形区域中的矿物含量特征的变化率，若变化率低于设定值(相对变化小于10％)，则将迭代后的正方形区域设定为代表性区域；
[0134]
采集代表性区域的二次电子图像(se)和背散射图像(bse)，并以不压缩像素点的方式进行图片拼接获得完整图像；
[0135]
刻画完整图像中的孔隙边界，基于孔隙边缘灰度差异，利用边缘识别算法，结合手动识别、校正，刻画孔隙边界。结合像素点代表的实际大小，通过提取孔隙内像素点特征获取孔隙信息。
[0136]
提取后，结合孔隙与矿物分布关系，对孔隙进行分类，获得样品孔隙组成特征。
[0137]
矿物代表区的分析主要利用数盒子法。在获得样品矿物分布图的基础上，任选一位置，以一定大小正方形为起始区域，以一定长度为步长增大盒子边长，定量分析各正方形面积内矿物含量。当各矿物含量超出一定面积后基本稳定时(相对变化小于10％)，就以此面积作为该样品的矿物代表性区域大小(图7)。
[0138]
以矿物代表区大小为依据，采集孔隙刻画所需的二次电子图像(se)和背散射图像(bse)。根据样品特征选择不同放大倍数进行连续图像采集。图像采集完成后以不压缩像素点的方式将采集的图片拼接(图8)。基于孔隙边缘灰度差异，利用边缘识别算法，结合手动
识别、校正，刻画孔隙边界。结合像素点代表的实际大小，通过提取孔隙内像素点特征获取孔隙信息。提取后，结合孔隙与矿物分布关系，对孔隙进行分类(粒内孔、粒间孔)。
[0139]
以渤海湾盆地济阳坳陷馆上段盖层为例进行说明。由于通过扫描电镜图像精细刻画孔隙结构过程耗时长，因此根据矿物、颗粒组成分析结果，选取四个典型样品进行分析(w2-1、w1-6、w1-4和w2-3)。
[0140]
通过数盒子法对不同样品的代表区面积进行分析。由于粘土矿物、石英、钾长石、钠长石含量以及方解石(部分样品)占绝大多数，因此主要根据这几种矿物的含量变化确定代表区的大小。不同矿物含量样品代表区具有较大差别，计算得到的代表区面积分别为：100μm
×
100μm、140μm
×
140μm、160μm
×
160μm、250μm
×
250μm。
[0141]
以此面积为依据对各个样品的二次电子图像进行连续采集，将连续采集的图像以不压缩像素点的方式进行拼接，获得完整图像，从而对横跨多个图片的大孔隙进行有效刻画。
[0142]
根据孔隙边界灰度变化特征对孔隙进行提取，根据研究需要将孔隙类型划分为粘土矿物孔、粘土矿物-颗粒粒间孔(石英、钾长石、斜长石颗粒)、颗粒间粒间孔、颗粒粒内孔。由于方解石矿物发育的特殊性，孔隙主要为残留在方解石矿物与其他矿物颗粒之间的粒间孔，因此在含碳酸盐矿物样品中，与碳酸盐矿物相关的孔隙归类至颗粒间粒间孔中。样品面孔率、不同类型孔隙数量、对孔隙空间贡献见表4。
[0143]
表4岩石孔隙来源统计结果表
[0144][0145]
第五步，岩石连通孔隙系统分析，通过突破压力计算连通孔隙系统的孔隙上限，以此尺寸对图像识别获得的孔隙进行筛选，明确最大连通孔隙系统特征。
[0146]
突破压力是非润湿性流体在盖层中形成连通孔隙网络所需要的最小动力，该应力下能穿透的孔隙尺寸即为连通孔隙网络的孔隙直径尺寸。
[0147]
确定最大连通孔隙直径，其中，p
d(gas,brine)
为气体突破含水样品所需的压力，γ
gas,brine
为气-水界面张力，θ
gas,brine
为气-水接触角；
[0148]
对第四步中获得的孔隙信息进行筛选，筛选出等效直径大于最大连通孔径的粘土矿物孔、粘土矿物-颗粒粒间孔、颗粒间粒间孔，从而获得最大连通孔隙系统特征。
[0149]
以渤海湾盆地济阳坳陷三合村洼陷馆上段盖层为例进行说明。转换得到四个样品最大连通孔隙直径分别为110nm、190nm、1340nm以及470nm(表3)。扫描电镜图像表明粒内孔以孤立形式存在，不具有连通性。在刻画最大连通孔隙系统特征时主要针对颗粒间粒间孔、粘土矿物-颗粒粒间孔、粘土矿物孔。以计算获得的最大连通孔隙直径对不同类型孔隙进行筛选，明确最大连通孔隙系统的孔隙组成特征。最终获得不同类型孔隙对最大连通孔隙系统的贡献(图9)以及不同类型孔隙中参与形成最大连通孔隙系统的孔隙比例(图10)。
[0150]
第六步，建立有效盖层判别模型，厘定有效盖层参数，在明确不同样品最大连通孔隙系统的基础上，对比分析不同样品最大连通孔隙系统的孔隙来源、孔径特征，结合盖层矿物、粒度组成特征以及成岩作用特征，明确有效盖层特征与控制因素，厘定有效盖层地质参数。
[0151]
以渤海湾盆地济阳坳陷三合村洼陷馆上段盖层为例进行说明。从统计结果可以看出不同矿物含量样品最大连通孔隙系统的孔隙来源具有显著差别。高粘土矿物样品的最大连通孔隙来源主要为粘土矿物孔，随着刚性矿物颗粒含量的升高，孔隙度(面孔率)增大，粘土矿物孔隙对最大连通孔隙系统的贡献显著降低，粘土矿物-颗粒粒间孔以及颗粒间粒间孔的贡献逐渐增加(w2-1、w1-6、w1-4)。另外，从不同类型孔隙参与形成最大连通孔隙系统的孔隙比例看，高粘土样品，扫描电镜可识别的孔隙中超过80％的粘土矿物孔以及超过90％的粘土矿物-颗粒粒间孔参与形成最大连通孔隙网络。随着粘土矿物含量的降低与刚性矿物含量的增加，颗粒间粒间孔成为最大连通孔隙网络的主要孔隙来源(图10)。碳酸盐矿物的发育明显降低的岩石总孔隙空间(表4)，并且在一定程度上降低了岩石内孔隙的发育以及最大连通孔喉的尺寸(w2-3)。由于碳酸盐矿物通常发育在刚性矿物颗粒含量较高的样品中，大尺寸的颗粒间粒间孔以及粘土矿物-颗粒粒间孔本身发育规模大，大量颗粒间粒间孔以及粘土矿物-颗粒间粒间孔组成的连通孔隙网络导致气体突破样品所需的压力相对较小。结合研究区目的层系内碳酸盐矿物含量一般小于20％的特点，绝大多数含碳酸盐矿物样品的突破压力均较小。碳酸盐矿物的发育对研究区目的层孔隙空间的填充以及封闭能力的提升有限。研究区目的层内粘土矿物含量是影响盖层封闭能力的主要因素，高粘土矿物含量地层分布范围是有利保存区。从样品突破压力与粘土矿物含量关系看，粘土矿物含量超过40％，突破压力超过1mpa(浅部地层天然气一般封闭要求)，能够对下伏天然气进行有效封盖。后期结合地球物理(测井、地震)响应特征对粘土矿物超过40％地层开展空间刻画，即可明确研究区有效封闭范围。
[0152]
实施例三
[0153]
一种含油气盆地有效盖层的识别装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法的步骤。
[0154]
存储器可用于存储软件程序以及模块,处理器通过运行存储在存储器的软件程序以及模块,从而执行终端的各种功能应用以及数据处理。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的执行程序等。
[0155]
存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件,闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0156]
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种含油气盆地有效盖层的识别方法的步骤。
[0157]
不失一般性，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令数据结构,程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括ram、rom、eprom、eeprom、闪存或其他固态存储技术,cd-rom、dvd或其他光学存储﹑磁带盒﹑磁带﹑磁盘存储或其他磁性存储设备。当然,本领域技术人员可知计算机存储介质不局限于上述几种。上述的系统存储器和大容量存储设备可以统称为存储器。
[0158]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
[0159]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0160]
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。

技术特征：
1.一种含油气盆地有效盖层的识别方法，其特征在于，包括：第一步，明确研究区目的层沉积相发育类型；明确潜在盖层发育沉积相类型及岩性特征；获得研究区目的层的典型样品；第二步，对选取的典型样品进行粒度分析、矿物含量分析、成岩作用分析，获取矿区发育特征和成岩作用特征；第三步，对典型样品进行突破压力测试，获取样品突破压力；第四步，对典型样品对应的代表性区域进行图像采集和处理，获得孔隙信息，并明确样品孔隙组成特征；第五步，确定最大连通孔隙直径，并对孔隙进行筛选，获得最大连通孔隙系统特征；第六步，对比分析最大连通孔隙系统特征，厘定有效盖层地质参数。2.根据权利要求1所述的一种含油气盆地有效盖层的识别方法，其特征在于，第一步的具体步骤包括：对研究区进行钻井取心，并获得取心井测井曲线；对获取的岩石样品进行系统观察，明确目的层发育的岩石类型和组合类型，结合测井曲线的响应特征，识别沉积相类型；明确研究区目的层发育时的沉积环境与岩石类型，根据不同的沉积相，基于岩性差异，选取典型样品。3.根据权利要求1所述的一种含油气盆地有效盖层的识别方法，其特征在于，第二步的具体步骤包括：粒度分析方法为：通过激光粒度仪、光学显微镜或扫描电镜确定样品的粒度组成特征；矿物含量分析方法为：通过x射线衍射分析确定样品的矿物含量特征；矿物分布分析方法为：通过扫描电镜获取电镜图像，对电镜图像进行能谱测试，确定矿物分布特征；成岩作用分析方法为：通过扫描电镜观察不同矿物的溶蚀、胶结程度，判断目的层成岩作用特征。4.根据权利要求1所述的一种含油气盆地有效盖层的识别方法，其特征在于，第三步的具体步骤包括：通过直接法对样品突破压力进行测试，方法为：将饱和水的样品在模拟地层环境的围压与温度条件下，通过监测不同充注压力下气体的突破情况，获得样品的突破压力。5.根据权利要求1所述的一种含油气盆地有效盖层的识别方法，其特征在于，第三步的具体步骤包括：通过间接法对样品突破压力进行测试，方法为：确定气-水界面张力γ
gas,brine
＝67.26-0.926p+0.011p
2-0.119
·
(t-t
ref
)，其中，p为地层流体压力，t为开尔文温度，t
ref
为气体的参考开尔文温度；将非润湿性流体注入样品，并构建压力转换模型：其中，p
d
(
gas,brine
)为气体突破含水样品所需的压力，p
d
(
hg,air
)为非湿润性流体注入时的最大连通孔喉压力，γ
gas,brine
为气-水界
面张力，θ
gas,brine
为气-水接触角，γ
hg,air
为气-非润湿性流体界面张力，θ
hg,air
为气-非润湿性流体接触角。6.根据权利要求1所述的一种含油气盆地有效盖层的识别方法，其特征在于，第四步的具体步骤包括：采集获取样品矿物分布图，并在任选一位置作为起始区域，所述起始区域为正方形区域；定量分析起始区域内各矿物含量特征；设定增加步长，并以增加步长对起始区域的边长进行迭代，获取迭代的正方形区域中的矿物含量特征的变化率，若变化率低于设定值，则将迭代后的正方形区域设定为代表性区域；采集代表性区域的二次电子图像和背散射图像，并以不压缩像素点的方式进行图片拼接获得完整图像；刻画完整图像中的孔隙边界，并通过像素点特征获得孔隙信息后对孔隙进行分类，获得样品孔隙组成特征。7.根据权利要求6所述的一种含油气盆地有效盖层的识别方法，其特征在于，所述孔隙类别包括：粘土矿物孔、粘土矿物-颗粒粒间孔、颗粒间粒间孔、颗粒粒内孔。8.根据权利要求1所述的一种含油气盆地有效盖层的识别方法，其特征在于，第五步具体步骤包括：确定最大连通孔隙直径，其中，p
d
(
gas,brine
)为气体突破含水样品所需的压力，γ
gas,brine
为气-水界面张力，θ
gas,brine
为气-水接触角；对第四步中获得的孔隙信息进行筛选，筛选出等效直径大于最大连通孔径的粘土矿物孔、粘土矿物-颗粒粒间孔、颗粒间粒间孔，从而获得最大连通孔隙系统特征。9.根据权利要求6所述的一种含油气盆地有效盖层的识别方法，其特征在于，第六步的具体步骤包括：对比分析不同样品最大连通孔隙系统的孔隙来源、孔径特征，结合盖层矿物发育特征、粒度组成特征以及成岩作用特征；明确有效盖层特征与控制因素，结合封闭下限样品的矿物、粒度特征，厘定有效盖层地质参数。10.一种含油气盆地有效盖层的识别装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-9中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种含油气盆地有效盖层的识别方法及识别装置，包括以下步骤：(1)典型样品选取；(2)岩石粒度、矿物含量与成岩作用分析；(3)岩石突破压力计算；(4)岩石孔隙系统刻画；(5)岩石最大连通孔隙系统分析；(6)建立有效盖层判别模型，厘定有效盖层参数；本发明通过大视域孔隙图像分析以及突破压力测试，明确不同物质组成盖层岩石样品的孔隙系统特征与最大连通孔隙系统特征，从最大连通孔隙系统这一影响盖层封闭能力的根本因素出发，通过少量样品的图像分析，综合考虑物质组成差异以及成岩作用差异对有效盖层发育的影响。对于短时间、低成本识别有效盖层的发育条件，预测天然气保存、二氧化碳封存有利区具有重要帮助。二氧化碳封存有利区具有重要帮助。二氧化碳封存有利区具有重要帮助。


技术研发人员：李豫源 米中荣 蒋利平 张博 瞿建华 谢恩 武新民 李鑫 黄海平 张正红 万传治 巫聪 张可
受保护的技术使用者：成都北方石油勘探开发技术有限公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/10/15