一种页岩有机孔隙度和无机孔隙度确定方法及相关方法与流程

本发明属于地质勘探，尤其涉及一种页岩有机和无机孔隙度确定方法及相关方法。

背景技术：

1、我国页岩气资源丰富，技术可采资源量21.81×1012m3。2022年全国页岩气累计探明地质储量超过2.7×1012m3，产量达到240×108m3，页岩气已经成为未来国内天然气储量产量增长的主体。作为非常规天然气资源中的一种，页岩气具有典型的自生自储特征。与常规砂岩储层相比，页岩岩性致密，渗透率极低，主要发育纳米级的孔隙。

2、页岩储层的形成与演化是无机成岩作用与有机质成熟生排烃作用的共同结果。根据孔隙发育基质位置，可将页岩中的孔隙分为有机质孔和无机质孔两大类。无机质孔主要发育于黏土矿物、长石和碳酸盐等矿物中，且受页岩的矿物组成、成岩作用、胶结作用以及溶解作用等因素影响，具有不同成因和来源。如黏土矿物经絮凝作用形成粒间孔、不同黄铁矿之间有粒间孔、伊利石转化过程中因体积收缩而形成无机孔、长石等矿物经溶蚀而形成溶蚀孔等。而机质孔的形成主要依赖页岩在成熟过程中的生烃作用，包括干酪根在生排烃作用下形成的干酪根孔隙和滞留原油在裂解时形成的沥青孔隙。我国南方海相龙马溪组页岩受有机质类型和成熟度的控制，发育大量的有机质孔隙。有机质孔隙发育与否已成为评价页岩气储层和甜点段优选的重要标志。

技术实现思路

1、为了丰富孔隙度测试方法以适用于更多应用场景，本发明提出了一种页岩多组分基质孔隙度确定方法及相关方法，包括：

2、第一方面，本发明实施例提供一种页岩有机孔隙度和无机孔隙度确定方法，包括：

3、利用预设第一规则获取页岩总孔隙度；

4、利用预设第二规则获取页岩有机质孔隙度；

5、根据所述页岩总孔隙度和所述页岩有机质孔隙度，按如下公式得到页岩无机质孔隙度：

6、

7、其中，为页岩无机质孔隙度；为页岩总孔隙度；为页岩有机质孔隙度。

8、在一可选实施例中，所述利用预设第一规则获取页岩总孔隙度，包括：

9、将页岩样品放入气测孔隙度仪，抽真空去除样品孔隙内空气；

10、在不施加围压的情况下，施加一定压力的氦气使其进入孔隙中；

11、设置气体压力和平衡时间，等待压力平衡后，获取页岩总孔隙度。

12、在一可选实施例中，所述利用预设第二规则获取页岩有机质孔隙度，包括：

13、利用预设第三规则得到有机质孔隙占总面积的有机质面孔率；

14、利用预设第四规则得到面孔率转换系数；

15、根据所述有机质孔隙占总面积的有机质面孔率和所述面孔率转换系数，按如下公式得到页岩有机质孔隙度：

16、

17、其中，为页岩有机质孔隙度；csv为面孔率转换系数；为有机质孔隙占总面积的有机质面孔率。

18、在一可选实施例中，所述利用预设第三规则得到有机质孔隙占总面积的有机质面孔率，包括：

19、对页岩样品开展电镜扫描实验，得到页岩样品的第一扫描电镜图像；

20、利用预设图像处理软件提取所述页岩样品的第一扫描电镜图像中所有有机质区域，得到页岩样品表面有机质共占的总面积分数；

21、对所述页岩样品的第一扫描电镜图像按照预设第五规则获取有机质孔隙的平均面孔率；

22、根据所述页岩样品表面有机质共占的总面积分数和所述有机质孔隙的平均面孔率，按如下公式得到有机质孔隙占总面积的有机质面孔率：

23、

24、其中，为有机质孔隙占总面积的有机质面孔率；为有机质孔隙的平均面孔率；sot为页岩样品表面所有有机质共占的总面积分数。

25、在一可选实施例中，所述对页岩样品开展电镜扫描实验，得到页岩样品的第一扫描电镜图像，包括：

26、选取目标层段页岩样样品按预设面积进行抛光，得到抛光的页岩样品；

27、将所述抛光的页岩样品表面按预设工艺进行处理，得到处理的页岩样品；

28、将所述处理的页岩样品放入场发射扫描电镜进行表面成像；

29、对所述处理的页岩样品选取预设面积的区域；

30、将扫描电镜设置连续成像模式，对所述预设面积的区域获取预设数量连续的扫描电镜图像；

31、将所述预设数量连续的扫描电镜图像进行拼接，生成第一扫描电镜图像。

32、在一可选实施例中，所述对所述页岩样品的第一扫描电镜图像按照预设第五规则获取有机质孔隙的平均面孔率，包括：

33、在所述第一扫描电镜图像中选取预设个数的页岩有机质发育位置，对所选取的每个页岩有机质发育位置进行预设倍数和预设面积的电镜成像，以生成对应的第二扫描电镜图像；

34、对每个第二扫描电镜图像中的有机质孔隙进行识别和处理，得到每个有机质孔隙面积和每个有机质区域面积；

35、根据所述每个有机质孔隙面积和所述每个有机质区域面积，按如下公式得到每个有机质孔隙占有机质的面孔率：

36、

37、其中，为每个有机质孔隙占有机质的面孔率；sopi为每个有机质孔隙面积；sorgi为每个有机质区域面积；

38、根据所述每个有机质孔隙占有机质的面孔率，按如下公式得到有机质孔隙的平均面孔率：

39、

40、其中，为有机质孔隙的平均面孔率；为每个有机质孔隙占有机质的面孔率；n为选取预设个数的页岩有机质发育位置。

41、在一可选实施例中，所述对每个第二扫描电镜图像中的有机质孔隙进行识别和处理，得到每个有机质孔隙面积和每个有机质区域面积，包括：

42、采用预设图像处理软件对每个第二扫描电镜图像中的有机质孔隙进行识别，得到每一组页岩有机质孔隙；

43、采用预设图像处理软件对所述每一组页岩有机质孔隙进行颜色标记，得到每一组有颜色标记的页岩有机质孔隙；

44、采用预设软件对所述每一组有颜色标记的页岩有机质孔隙进行处理，得到每个有机质孔隙面积和每个有机质区域面积。

45、在一可选实施例中，所述利用预设第四规则得到面孔率转换系数，包括：

46、利用预设图像处理软件提取所述页岩样品的第一扫描电镜图像中所有有机质区域，得到页岩样品表面有机质共占的总面积分数；

47、利用预设第六规则得到有机质所占样品的体积分数；

48、根据所述页岩样品表面有机质共占的总面积分数和所述有机质所占样品的体积分数，按如下公式得到面孔率转换系数：

49、

50、其中，csv为面孔率转换系数；vorg为有机质所占样品的体积分数；sot页岩样品表面有机质共占的总面积分数；vorg为有机质所占样品的体积分数。

51、在一可选实施例中，所述利用预设第六规则得到有机质所占样品的体积分数，包括：

52、根据页岩样品有机质含量、页岩样品密度、页岩有机质密度，按如下公式得到有机质所占样品的体积分数：

53、

54、其中，vorg为有机质所占样品的体积分数；toc为页岩样品有机质含量；ρs为页岩样品密度，g/cm3；ρorg为页岩有机质密度，g/cm3。

55、在一可选实施例中，所述利用预设第二规则获取页岩有机质孔隙度，包括：

56、根据所述有机质孔隙占总面积的有机质面孔率和所述面孔率转换系数，按如下公式得到页岩有机质孔隙度：

57、

58、其中，为页岩有机质孔隙度；csv为面孔率转换系数；为有机质孔隙占总面积的有机质面孔率。

59、第二方面，本发明实施例提供一种油气储层评价方法，包括如上所述的页岩无机孔隙度和有机孔隙度确定方法。

60、第三方面，本发明实施例提供一种有机质孔隙占总面积的有机质面孔率确定方法，包括：

61、对页岩样品开展电镜扫描实验，得到页岩样品的第一扫描电镜图像；

62、利用预设图像处理软件提取所述页岩样品的第一扫描电镜图像中所有有机质区域，得到页岩样品表面有机质共占的总面积分数；

63、对所述页岩样品的第一扫描电镜图像按照预设第五规则获取有机质孔隙的平均面孔率；

64、根据所述页岩样品表面有机质共占的总面积分数和所述有机质孔隙的平均面孔率，按如下公式得到有机质孔隙占总面积的有机质面孔率：

65、

66、其中，为有机质孔隙占总面积的有机质面孔率；为有机质孔隙的平均面孔率；sot为页岩样品表面所有有机质共占的总面积分数。

67、在一可选实施例中，所述对页岩样品开展电镜扫描实验，得到页岩样品的第一扫描电镜图像，包括：

68、选取目标层段页岩样样品按预设面积进行抛光，得到抛光的页岩样品；

69、将所述抛光的页岩样品表面按预设工艺进行处理，得到处理的页岩样品；

70、将所述处理的页岩样品放入场发射扫描电镜进行表面成像；

71、对所述处理的页岩样品选取预设面积的区域；

72、将扫描电镜设置连续成像模式，对所述预设面积的区域获取预设数量连续的扫描电镜图像；

73、将所述预设数量连续的扫描电镜图像进行拼接，生成第一扫描电镜图像。

74、在一可选实施例中，所述对所述页岩样品的第一扫描电镜图像按照预设第五规则获取有机质孔隙的平均面孔率，包括：

75、在所述第一扫描电镜图像中选取预设个数的页岩有机质发育位置，对所选取的每个页岩有机质发育位置进行预设倍数和预设面积的电镜成像，以生成对应的第二扫描电镜图像；

76、对每个第二扫描电镜图像中的有机质孔隙进行识别和处理，得到每个有机质孔隙面积和每个有机质区域面积；

77、根据所述每个有机质孔隙面积和所述每个有机质区域面积，按如下公式得到每个有机质孔隙占有机质的面孔率：

78、

79、其中，为每个有机质孔隙占有机质的面孔率；sopi为每个有机质孔隙面积；sorgi为每个有机质区域面积；

80、根据所述每个有机质孔隙占有机质的面孔率，按如下公式得到有机质孔隙的平均面孔率：

81、

82、其中，为有机质孔隙的平均面孔率；为每个有机质孔隙占有机质的面孔率；n为选取预设个数的页岩有机质发育位置。

83、在一可选实施例中，所述对每个第二扫描电镜图像中的有机质孔隙进行识别和处理，得到每个有机质孔隙面积和每个有机质区域面积，包括：

84、采用预设图像处理软件对每个第二扫描电镜图像中的有机质孔隙进行识别，得到每一组页岩有机质孔隙；

85、采用预设图像处理软件对所述每一组页岩有机质孔隙进行颜色标记，得到每一组有颜色标记的页岩有机质孔隙；

86、采用预设软件对所述每一组有颜色标记的页岩有机质孔隙进行处理，得到每个有机质孔隙面积和每个有机质区域面积。

87、第四方面，本发明实施例提供一种页岩样品扫描电镜图像的生成方法，包括：

88、选取目标层段页岩样样品按预设面积进行抛光，得到抛光的页岩样品；

89、将所述抛光的页岩样品表面按预设工艺进行处理，得到处理的页岩样品；

90、将所述处理的页岩样品放入场发射扫描电镜进行表面成像；

91、对所述处理的页岩样品选取预设面积的区域；

92、将扫描电镜设置连续成像模式，对所述预设面积的区域获取预设数量连续的扫描电镜图像；

93、将所述获取预设数量连续的扫描电镜图像进行拼接，生成页岩样品扫描电镜图像。

94、第五方面，本发明实施例提供了一种有机质孔隙的平均面孔率确定方法，包括：

95、对页岩样品开展电镜扫描实验，得到页岩样品的第一扫描电镜图像；

96、在所述第一扫描电镜图像中选取预设个数的页岩有机质发育位置，对所选取的每个页岩有机质发育位置进行预设倍数和预设面积的电镜成像，以生成对应的第二扫描电镜图像；

97、对每个第二扫描电镜图像中的有机质孔隙进行识别和处理，得到每个有机质孔隙面积和每个有机质区域面积；

98、根据所述每个有机质孔隙面积和所述每个有机质区域面积，按如下公式得到每个有机质孔隙占有机质的面孔率：

99、

100、其中，为每个有机质孔隙占有机质的面孔率；sopi为每个有机质孔隙面积；sorgi为每个有机质区域面积；

101、根据所述每个有机质孔隙占有机质的面孔率，按如下公式得到有机质孔隙的平均面孔率：

102、

103、其中，为有机质孔隙的平均面孔率；为每个有机质孔隙占有机质的面孔率；n为选取预设个数的页岩有机质发育位置。

104、在一可选实施例中，所述对每个第二扫描电镜图像中的有机质孔隙进行识别和处理，得到每个有机质孔隙面积和每个有机质区域面积，包括：

105、采用预设图像处理软件对每个第二扫描电镜图像中的有机质孔隙进行识别，得到每一组页岩有机质孔隙；

106、采用预设图像处理软件对所述每一组页岩有机质孔隙进行颜色标记，得到每一组有颜色标记的页岩有机质孔隙；

107、采用预设软件对所述每一组有颜色标记的页岩有机质孔隙进行处理，得到每个有机质孔隙面积和每个有机质区域面积。

108、在一可选实施例中，所述对页岩样品开展电镜扫描实验，得到页岩样品的第一扫描电镜图像，包括：

109、选取目标层段页岩样样品按预设面积进行抛光，得到抛光的页岩样品；

110、将所述抛光的页岩样品表面按预设工艺进行处理，得到处理的页岩样品；

111、将所述处理的页岩样品放入场发射扫描电镜进行表面成像；

112、选取预设面积的区域，设置连续成像，获取预设数量连续的扫描电镜图像；

113、将所述获取预设数量连续的扫描电镜图像进行拼接，生成第一扫描电镜图像。

114、基于上述技术方案，本发明较现有技术而言的有益效果为：

115、本发明建立了一种页岩有机质孔隙和无机质孔隙解释模型，明确了页岩总孔隙度、页岩有机质孔隙度和页岩无机质孔隙度之间的关系。本发明实施例提出的页岩有机质孔隙和无机质孔隙确定方法可以对同层位多个页岩样品进行测量，利用有机质孔隙占总面积的有机质面孔率、面孔率转换系数、有机质总占的总面积分数、有机质所占样品的体积分数等参数可以计算得到页岩有机质孔隙度，通过页岩总孔隙度减去页岩有机质孔隙度可以得到页岩无机质孔隙度，有助于表征页岩有机质孔和无机质孔的发育程度，进行岩石储集空间、流体饱和度以及地质储量计算。