一种碳酸盐岩储层复杂储集空间表征及孔隙成因分析方法

1.本发明属于矿产勘探技术领域，具体涉及碳酸盐岩储层多尺度储集空间的表征方法及孔隙成因分析的技术领域。


背景技术：

2.随着勘探开发的逐渐深入，深层碳酸盐岩将是今后油气勘探的重点。由于碳酸盐岩的组分不稳定性，孔隙、洞穴、裂缝多成因、多尺度储集空间发育，单一方法进行其储集空间和储层物性的研究存在局限性和不准确性，难以实现对其储集空间大小和成因进行准确的表征。
3.当前不同尺度储集空间的测量技术有以下几种：
4.纳米与微米ct成像的数字岩心分析法，其由计算机层析ct三维扫描设备和数字岩心数据处理与分析软件对岩石进行分析，观察尺度在微米～毫米级。用于油气勘探和地质研究中，包括利用ct扫描对非破坏状态下的岩石静态物理参数进行完整描述，可直观地描述岩石物理特征，如孔隙度、密度、裂缝、空洞等，能够计算岩心的基本物理参数，如体积密度、孔隙度、饱和度，还可对特殊油藏岩心进行综合描述分析，将精细油藏描述推向更高的层次。由于其精度较高，只适合较小的样品，且针对非均质性较强的碳酸盐岩储层所得数据具有偶然性，代表性不强。
5.扫描电子显微镜观测法，其孔隙观察尺度为微米～毫米级，一般需搭配电子探针，对岩石样品进行镀金或喷碳，从而确定孔隙大小及成因。由于分析样品较小，代表性也不强。
6.铸体薄片技术，其孔隙观察尺度为数十微米～数毫米，包括将有色液态胶在真空加压下注入岩石孔隙空间，待液态胶固化后磨制成为岩石薄片的过程。通过岩石薄片的情况研究岩石孔隙大小、分布、孔隙类型、连通情况、组合特征及几何形态、平均孔喉比、平均孔隙半径、喉道、配位数、裂缝长度及宽度、裂隙率等。由于铸体薄片很难包括整个孔隙系统，所以其很难准确估算孔隙的百分含量。
7.高压压汞实验法，其测量孔径范围为0.003～1000μm，利用汞注入来测定样品的总孔体积、孔径分布、孔隙率、密度和联通性，该方法会对样品造成不可逆的损伤，同时所用样品直径一般小于2.5cm，对更大的样品难以适用。
8.野外露头及岩心观察法，其孔隙观察尺度为毫米～数十厘米，是储层物性研究的重要手段，可通过简单测量确定可见的储集空间大小、连通性等属性；但其精细程度较低，无法识别肉眼分辨率以下的孔隙。
9.综上，以上现有方法难以获得针对同一碳酸盐岩储层内不同尺度储集空间的区分性表征，也难以获得总储集空间的准确表征，无法进一步实现针对碳酸盐岩储集空间的成因分析。


技术实现要素：

10.针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种新的针对碳酸盐岩储层的多尺度复杂储集空间进行准确的区分性表征及分析方法，该方法操作简单，既解决了现有技术中无法对碳酸盐岩储集空间进行准确表征的问题，又可直观应用于对储集空间的成因分析中。
11.本发明的技术方案如下：
12.一种碳酸盐岩储层复杂储集空间表征方法，其包括：
13.获得不同深度位置上碳酸盐岩储层的岩心样品，对其进行深度标记，得到含有深度标记的岩心样品；
14.对所述含有深度标记的岩心样品进行环扫拍照或连续拍照，获得与采样深度对应的岩心样品的直接拍照照片；
15.在不同深度位置对碳酸盐岩储层中碳酸盐岩的非洞穴发育区域，即孔隙直径小于2mm的区域进行放大拍照，获得与照片采集深度对应的非洞穴发育的碳酸盐岩的放大照片；
16.将同一个所述含有深度标记的岩心样品制成两个分析样品，分别为与该岩心样品标记的深度对应的铸体薄片样品和扫描电镜分析样品；
17.对所述铸体薄片样品进行偏光显微拍照，得到含有该样品的基质孔隙的显微照片；对所述扫描电镜分析样品进行扫描电镜拍照，得到含有该样品的微孔的扫描电镜照片；
18.通过图像分析软件自所述直接拍照照片中提取出该照片中孔径大于2mm的孔隙的分布图像，自所述放大照片中提取出该照片中孔径为0.1-2mm的孔隙的孔隙分布图像，自所述显微照片中提取出该照片中孔径为0.01-0.1mm的孔隙的孔隙分布图像，自所述扫描电镜照片中提取出该照片中孔径小于0.01mm的孔隙的孔隙分布图像，分别为第一～第四孔隙分布图像；
19.根据所得第一～第四孔隙分布图像，将各孔隙分布图像中的孔隙度数据在深度上进行离散化处理，获得在统一的深度坐标系下的第一～第四孔隙分布图像分别的孔隙度数据，及由该四种照片组成的储层的总孔隙分布数据。
20.根据本发明的一些优选实施方式，所述放大拍照使用便携式放大镜，拍照间隔为8～12cm，拍照密度为7～9张/米，照片分辨率为100μm。
21.根据本发明的一些优选实施方式，所述两个分析样品的制备包括：从所述含有深度标记的岩心样品中钻取直径为1英寸、长度为1cm的圆柱形分析样品1个，将该分析样品分为两份，其中一份根据铸体薄片制样过程制备直径为1英寸、厚度为2～3mm的铸体薄片样品，另一份制备为边长为5mm的立方体扫描电镜分析样品。
22.根据本发明的一些优选实施方式，所述偏光显微拍照包括：放大100倍后，在偏光显微镜下进行单偏光拍照。
23.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，所述扫描电镜拍照包括：放大1000倍后采集样品的微孔照片。
24.根据本发明的一些具体实施例，所述的孔隙的分布图像的提取可如：
25.用image-proplus5.1软件提取各照片中的空/孔隙，打开selectmeasurement，选择好各个测量项目；
26.在count/size窗口里选中manual，并点selectcolor调出segmentation窗口，若测
量的对象颜色单一，色彩对比大，则使用窗口中的表单colorcubebased中的吸管选择到需测量的区域；若测量对象具有颜色深浅及不同亮度，则使用窗口中的表单histogram及hsi颜色格式进行分色选择；
27.返回count/size窗口通过count选项进行计数；
28.选择classcolorontransparent，以方便观察尚未被选中的部分，将需要从图像中去除的部分选择为black，将需要保留的部分标注为class颜色并通过creat priviewimage选项另存为新的图片，即获得孔隙的分布图像；
29.该处理得到的孔隙分布图片可统计孔径大小和百分比。
30.根据本发明的一些优选实施方式，所述离散化处理包括：根据以下离散式获得任意深度处的孔隙度p’：
31.p’＝p1-(p1-p2)
×
(h1-h’)/(h1-h2)；
32.其中，h’表示h1至h2之间的任意深度，p1和p2分别表示已知深度h1、h2处的孔隙度。
33.本发明进一步提供了一种碳酸盐岩储层多尺度储集空间孔隙成因定量分析方法，其通过上述表征方法获得的不同深度值对应的总孔隙数据及不同尺度大小孔隙度数据。。
34.根据本发明的一些优选实施方式，所述定量分析方法包括：
35.根据所述总孔隙分布数据，将任一深度位置处的四种照片(即所述直接拍照照片、所述放大照片、所述显微照片、所述扫描电镜照片)中的全部孔隙按大小分为四组，包括大于2mm的孔隙组(classa)，0.1-2mm的孔隙组(第二孔隙组)，0.01-0.1mm的孔隙组(classc)和小于2mm的孔隙组(classd)，分别为第一～第四孔隙组；
36.计算以下三个比值：
37.(classa+classb)/port、classc/port和classd/port；
38.port为该深度位置处的全部孔隙的总孔隙度值；
39.根据所得三个比值进行成因确定，包括：
40.若(classa+classb)/port》50％，则该层段以次生孔隙为主；
41.若(classa+classb)/port《50％，同时classc》classd，则该层段以原生孔隙为主；反之，若classc《classd，则该层段以晶间微孔为主。
42.本发明具备以下有益效果：
43.相对于单个技术手段分析或不成系统的简单组合分析，本发明可将碳酸盐岩多尺度储集空间表征技术系统化，使其中各方法的表征范围不出现重叠，所得表征结果准确、可靠，并能用于对孔隙成因的准确定量分析中。
附图说明
44.图1为实施例1中岩心照片及其对应的孔隙提取图的对比。
45.图2为实施例1中的便携放大镜照片及其对应的孔隙提取图的对比。
46.图3为实施例1中的铸体薄片照片及其对应的孔隙提取图的对比。
47.图4为实施例1中的扫描电镜照片及其对应的孔隙提取图的对比；
48.图5为实施例2中四种提取图表征的孔隙度结果；
49.图6为实施例2中离散化后的多尺度储集空间大小及对应的成因归类图。
具体实施方式
50.以下结合实施例和附图对本发明进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例和附图仅用于对本发明进行示例性的描述，而并不能对本发明的保护范围构成任何限制。所有包含在本发明的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本发明的保护范围。
51.实施例1
52.通过以下过程进行碳酸盐岩储层储集空间的表征：
53.步骤一：
54.清洗岩心表面的泥土，在岩心上标记钻井深度，标记方式为：整米写数据，分米处画短横线；
55.参照附图1左图，通过岩心扫描仪或普通相机对完成深度标记后的岩心进行360
°
环扫或连续拍照，获得岩心样品的连续照片；
56.参照附图2上图，在岩心的非洞穴发育区域，即孔隙直径小于2mm的区域，通过台式放大镜进行拍照，拍照间隔控制为10cm左右，分辨率为100μm，拍照密度为8张/米，获得非洞穴发育层段的照片；
57.按照储量规范，每米8个数据点。以12.5cm间隔钻取直径为1英寸、长度为1cm的圆柱形分析样品1个。将该分析样品分为两份，其中一份根据铸体薄片制样过程制备为直径为1英寸、厚度为2-3mm的铸体薄片样品，另一份制备为边长为5mm的立方体形的扫描电镜分析样品；
58.参照附图3上图，将所得铸体薄片样品在偏光显微镜下进行拍照，获得含有基质孔隙的显微照片，其中所述显微拍照为在显微镜下，放大100倍的单偏光照片；
59.参照附图4上图，将所得扫描电镜分析样品放入扫描电镜下，放大1000倍后，采集该样品的微孔照片，获得扫描电镜照片。
60.在具体实施实施中，考虑到储层的非均质性，在采集照片时可选择具有代表性的视域进行采集。
61.步骤二：多尺度储集空间提取
62.通过图像分析软件分别对步骤一所得岩心样品照片、台式放大镜照片、显微照片、扫描电镜照片进行孔隙提取，提取过程包括：
63.用image-proplus5.1软件提取各照片中的空/孔隙，不同方法提取的孔隙直径大小边界分别为2mm，100μm和10μm，其边界大小范围间不能出现重叠。
64.进一步的，提取方法可设置如下：
65.打开selectmeasurement，选择好各个测量项目；
66.在count/size窗口里选中manual，并点selectcolor调出segmentation窗口。窗口里有两个表单，一个是colorcubebased，另一个是histogrambased。如果测量的对象颜色单一，色彩对比大，则使用colorcubebased中的吸管就可以方便地选择到需测量的区域；而对于那些有颜色深浅及亮度不同的测量区域，要选取后者，并且使用hsi颜色格式来进行分色选择；
67.回到count/size窗口中点count计数；
68.在segmentation窗口的下方还有一些有用的功能。一般选择classcoloron transparent，这样在选择颜色时能观察尚未被选中的部分。如果把一部分选成black，其效
果就等于把这一部分从图象中抠去，标注上了class颜色的图象可以点creatpriviewimage按纽另存为一个新图片；
69.对处理得到的孔隙表征的图片进行统计孔径大小和百分比研究。
70.岩心样品照片、台式放大镜照片、显微照片、扫描电镜照片均可以在image-proplus5.1软件中转化为灰度图，通过调整灰度，可以将孔隙部分变为黑色，而岩石基质部分变为白色，如附图1右图、附图2下图、附图3下图及附图4下图。
71.进一步的，可通过人工干预的方法确定孔隙的边界和范围，以黑色区域的像素与总照片的像素之比计算孔隙百分比。
72.步骤三：储层总储集空间表征
73.考虑到由上述步骤二提取得到的四种照片的储集空间不一定在同一深度上，无法在深度剖面上直接进行叠加，因此，进一步对四种方法提取的孔隙度进行离散化处理，通过离散化处理得到与统一的深度坐标对应的孔隙分布情况，获得对总孔隙度(port)的表征。
74.其中，离散化处理可通过插值的方法实现，其插值间隔可如12.5cm。
75.具体如，通过以下计算方法获得已知深度h1和h2(孔隙度分别为p1和p2)之间的任意一个深度h’处的孔隙度p’：
76.p’＝p1-(p1-p2)
×
(h1-h’)/(h1-h2)。
77.离散化采样处理后，孔隙度按统一的深度坐标进行分布，便可获得与深度值对应的四种方法的孔隙度数据及储层的总孔隙度值(port)。
78.进一步根据所得储层总储集空间表征结果，进行储集空间成因分析，包括：
79.将步骤三获得与深度值对应的四种方法的孔隙度数据按孔隙大小分为四组，分别为：大于2mm的孔隙(classa)，0.1-2mm的孔隙(classb)，0.01-0.1mm的孔隙(classc)和小于2mm的孔隙(classd)；
80.分别计算(classa+classb)/port、classc/port和classd/port，若所得(class a+classb)/port》50％，则可认为该层段以次生孔隙为主；若(classa+class b)/port《50％，同时classc》classd，则可认为该层段以原生孔隙为主；反之，若classc《classd，可认为该层段以晶间微孔为主。
81.实施例2
82.根据实施例1的过程对鄂尔多斯盆地北部小壕1井寒武系三山子组3521-3532m的碳酸盐岩储集空间进行表征，其表征结果如附图5所示，取心段道后的四道分别为第一～第四孔隙度分布图，分别代表孔隙直径小于10μm的孔隙度、10μm-100μm的孔隙度、100μm-2mm的孔隙度和大于2mm的孔隙度，最后一道为第一～第四孔隙度之和。在3522.2-3523.5m范围内，孔隙度大于5％；在该高孔段以下，随深度增加孔隙度逐渐减小。
83.根据该表征结果进行的成因分析结果如附图6所示，可以看出该深度段范围内储层的储集空间类型有次生孔隙、原生孔隙和晶间孔隙3类。3522.2-3524.5m，3525.2-3526.3m处，(classa+classb)/port》50％，意味为次生孔隙为主要储集空间，为次生孔隙发育段。3526.3-3528.3m处，classc》classd，意味着粒间孔为主要储集空间，为原生孔隙发育段；其它层段，classc《classd，意味着晶间微孔为主要储集空间，为晶间微孔发育段。对该成因分析结果进行验证，发现该方法可以很好的定量识别储层储集空间的成因。
84.以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实
施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种碳酸盐岩储层复杂储集空间表征及孔隙成因分析方法，其特征在于，其包括：获得不同深度位置上碳酸盐岩储层的岩心样品，对其进行深度标记，得到含有深度标记的岩心样品；对所述含有深度标记的岩心样品进行环扫拍照或连续拍照，获得与采样深度对应的岩心样品的直接拍照照片；在不同深度位置对碳酸盐岩的非洞穴发育区域，即孔隙直径小于2mm的区域进行放大拍照，获得与照片采集深度对应的非洞穴发育的碳酸盐岩的放大照片；将同一个所述含有深度标记的岩心样品制成两个分析样品，分别为与该岩心样品标记的深度对应的铸体薄片样品和扫描电镜分析样品；对所述铸体薄片样品进行偏光显微拍照，得到含有该样品的基质孔隙的显微照片；对所述扫描电镜分析样品进行扫描电镜拍照，得到含有该样品的微孔的扫描电镜照片；通过图像分析软件自所述直接拍照照片中提取出该照片中孔径大于2mm的孔隙分布图像，自所述放大照片中提取出孔径为0.1-2mm的孔隙分布图像，自所述显微照片中提取出孔径为0.01-0.1mm的孔隙分布图像，自所述扫描电镜照片中提取出孔径小于0.01mm的孔隙分布图像，分别为第一～第四孔隙分布图像；根据所得第一～第四孔隙分布图像，将各孔隙分布图像中的孔隙度数据在深度上进行离散化处理，获得在统一的深度坐标系下的第一～第四孔隙度数据，及由该四种照片组成的储层的总孔隙度值。2.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，所述放大拍照使用便携式放大镜，拍照间隔为8～12cm，拍照密度为7～9张/米，照片分辨率为100μm。3.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，所述两个分析样品的制备包括：从所述含有深度标记的岩心样品中钻取直径为1英寸、长度为1cm的圆柱形分析样品1个，将该分析样品分为两份，其中一份根据铸体薄片制样过程制备为直径为1英寸、厚度为2-3mm的铸体薄片样品，另一份制备为边长为5mm的立方体形的扫描电镜分析样品。4.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，所述显微拍照包括：放大100倍后，在偏光显微镜下进行单偏光拍照。5.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，所述扫描电镜拍照包括：放大1000倍后采集样品的微孔照片。6.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，所述离散化处理包括：根据以下离散式获得任意深度处的孔隙度p’：p’＝p1-(p1-p2)
×
(h1-h’)/(h1-h2)；其中，p1和p2分别表示已知深度h1、h2处的孔隙度，h’表示h1至h2之间的任意深度。7.一种碳酸盐岩储层复杂储集空间的孔隙成因定量分析方法，其包括：根据权利要求1-6中任一项所述的表征方法获得的在不同深度值对应的总孔隙数据及不同尺度大小孔隙度数据。8.根据权利要求7所述的定量分析方法，其特征在于，其包括：根据所述总孔隙分布数据，将任一深度位置处的四种照片中的孔隙按大小分为四组，包括大于2mm的孔隙组(classa)，0.1-2mm的孔隙组(classb)，0.01-0.1mm的孔隙组(classc)和小于2mm的孔隙组(classd)，分别为第一～第四孔隙组；
计算以下三个比值：(classa+classb)/port、classc/port和classd/port；port为该深度位置处的全部孔隙的总孔隙度值；根据所得三个比值进行成因确定，包括：若(classa+classb)/port>50％，则该层段以次生孔隙为主；若(classa+classb)/port<50％，同时classc>classd，则该层段以原生孔隙为主；反之，若classc<classd，则该层段以晶间微孔为主。

技术总结
本发明公开了一种碳酸盐岩储层复杂储集空间表征及孔隙成因分析方法。所述表征方法包括：获得采集岩心样品的直接拍照照片，非洞穴区域的放大照片，岩心样品的铸体薄片单偏光照片，以及扫描电镜照片。在这四种照片上分别提取2mm以上的孔隙、100μm-2mm的孔隙、10μm-100μm的孔隙、小于10μm的孔隙，并计算孔隙度，形成第一～第四孔隙度分布图，在第一孔隙度分布图的数据基础上，在深度域叠加离散化的第二～第四孔隙度分布图的数据，实现对同一深度、不同尺度储集空间的区分性表征。本发明既解决了多种尺度储集空间的表征问题，同时可获得针对储集空间成因的定量分析，并具有易操作性和普适性。性和普适性。性和普适性。


技术研发人员：韩玫梅 肖正录 谢林 丁晓琪 叶宁 鲁子野
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/10/20