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扫描电镜图像处理技术在储层孔隙结构研究中的应用53955837

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扫描电镜 图像 处理 技术 孔隙 结构 研究 中的 应用 53955837
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2011年第6期 内蒙古石油化工 95扫描电镜图像处理技术在储层孔隙结构研究中的应用胡 罡(中国石化胜利油田地质科学研究院,山东东营257015)摘要:该文探讨了利用于扫描电镜具有景深大、立体感强和分辨率高的特点,使碳酸盐岩分析可采用背散射图像分析法,不仅能获得碳酸盐岩粒间孔隙、晶间孔隙、喉道连通性及配位数等信息,而且还可以通过图像分析软件快速定量计算面孔率。由此获得多种信息,再结合其他资料可对具体地区的储层岩石进行孔隙结构特征评价。关键词:背散射热电子;铸体;孔隙结构;图像分析;扫描电镜中图分类号:2 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2011)06—0095一04碳酸盐岩储集性能的好坏,主要取决于孔隙结构,也就是指岩石具有的孔、洞、缝的类型、分布、大小、形状及相互连通关系等。研究者对储层碳酸盐岩储集性能的研究,以往多采用薄片鉴定的方式。这一方法虽然简便,但是由于显微镜本身分辨率的限制,它只能看到大孔隙,而对于那些能储油气的微孔隙的分析就无能为力了,再者它所得到的是平面二维图像,分析研究工作受到了很大的局限性。利用扫描电镜独特的景深大、放大倍率高、观察方便以及能获得三维立体图像的特点,对这类样品的研究就大大提供了方便。但是如果采用普通制样方法制备的样品进行扫描电镜观察时,由于岩石颗粒之间的粒间孔隙边缘有一个范围,加之空间上的遮掩等因素的影响,对孔隙结构及喉道的判断往往会造成较大的误差,这直接关系到对储集性能的评判。如果采用铸体方法进行制样分析,由于样品孔隙事先用树脂充填满,在酸化腐蚀中树脂不溶而得以保存,样品的其他部分都被溶蚀掉,使得空间遮掩因素减少,从而能够获得较理想的空间立体感图像,这不但能提供碳酸盐岩储集性能的准确判断,同时也真实地放映了原岩的孔隙结构【1]。1样品制备图像分析主要应用背散射(像进行,利用抛光的铸体样品经镀碳膜后上机分析,样品制备质量直接影响分析的精度,样品不需磨制成薄片,可以用磨好的的铸体薄片进行分析。一般制样流程:切样一抽提洗油一树脂灌注一粗磨一抛光一镀碳一上机分析2分析技术与方法2.1孔隙识别原理·这里,背散射图像指的是用背散射探头(集的原始图像。它除了与样品形貌有关外,还与样品组成元素的原子序数有密切关系£1]。背散射图像可以清楚地显示出孔隙和矿物颗粒在灰度上的区别。灰度范围为0"1500时,代表了被环氧树脂充填的孔隙部分;灰度范围大于1500时,则代表了矿物骨架部分。这是由于环氧树脂主要是由C、度低;而矿物由重元素O、度大的缘故。因此,图像分析过程主要是将灰度低的孔隙部分从背散射原始图像中分割识别出来进行分析。2.2图像处理原始孔隙特征图像不能直接进行分析,必须对图像进行圆滑,消除图像噪音,再进行直方图变换增强孔隙边缘,处理后的图像由黑(孔隙)和白(背景颗粒)两色组成,清楚地显示了孔隙的形状、大小及连通特征。2.3图像分析计算机依次识别每一个孔隙,计算孔隙的直径、周长、面积等9种数据及各参数的平均值、标准偏差,分析一幅图像后,可以列出上述9种数据的分析值以及直方图。一般应用60"析5~50幅图像,取得的孔隙数约为500 1000个,耗时2小时左右。2.4面孔率测量收稿日期:2010一12—28作者简介:胡罡(1978一),男,湖北英山人.工程师,现从事储层评价及油气田开发研究工作.万方数据内蒙古石油化工 2011年第6期用图像处理功能种的伪彩色软件来进行丽孔率测量,使用调色板对孔酿进行记录屏幕上显示的孔隙面积含量百分比,重复这一过程继续测量下一幅田像,一般需要测量约10~15幅图像,放大倍数依据孔隙的大小分布情况,选择50~100之间的倍数,耐量过程中最好使用同一放大倍觌。并测量相同数量的图像面孔率。其工作流程见圈1。d#}1目***&B 旧t**。 t##**§i—蛔1铸蚌样=孔陬结构田像分析灌程田3检测工作这里,选择了川东北部地区罗家寨构造带飞仙美组鲕滩储层的岩芯53块样,并对此53块岩芯样品做了铸体样。通过利用容有孔雕隙类型及特征、大小和分布.喉道特征以及充填情况,孔喉连通性;配位敦;定量测定岩石面孔率。4结果讨论41孔隙、喉道羹型研究储层的孔隙结构就必须将岩石的孔隙系统分为孔隙和喉道两部分。孔辕一般是指直径小于2道是指连接孔隙之间的通道。结合俦体薄片、毛营压力等分析资料,根据孔隙、喉道参数的数理统计,并参照孔隙大小的经典分类o 2“,以及国内外对碳酸盐岩储层的孔醵、喉道分类o。4“4】,工区飞仙关组鲡滩储集层的孔隙和喉道分别可划分为四类(表1)。衰㈣Ⅺ”6誉88n★%十《4 2孔隙特征4 2.1孔隙大小丑其分布据图象分析资料.发现工区飞仙关组白云岩储层最小孔隙直径一般为1~6均孔隙直径分布于4~210#8/于中孔储层。从平均孔径分布情况来看,平均孔径主要集中在00质性较好.还注意到平均孔径>100/“,说明粗孔在鲕滩储层中分布也较广泛。从鲕滩储层孔隙大小分布情况看,细孔面积平均占孔隙总面积的42 40%,中孔面积平均占孔隙总面积的26 56“,粗孔面积平均占孔隙总面积的1891“,而微孔面积却只占孔隙总面积的12.13“,储层以中孔和细孔为主,二者占孔酸总面积的6896%,粗孔居次,从而使储层具有一定的高孔性质,进一步地说明了工区飞仙关组鲡滩储层孔隙结构较好(图z)。国2扫描电镜硪醋盐岩结构脑缘4 2 2孔隙形态特征在岩芯上,孔隙多呈不规则状或趺圆状。经铸体薄片显微镜观察发现,孔隙形态大多呈不规则的椭圆状、多边形和溶蚀港湾状。进一步的图像分析表明.孔隙形状因子的分布范围为1 56~2.74.平均值为2 04,说明孔崩近三角形的程度最高“]。这样,工区飞仙关组鲕滩储层的孔隙形状多呈三角形及其它不规则长条状多边形(囝z)。4 2 3孔隙升布参敦研究由罗家寨气田飞仙关组53块样品的铸体图象分析,获得了尖度(偏度(标准差(d)、变异系数(c)、均值(M)、孔喉直径比、孔喉配位数等孔隙结构特征参数。①尖度。尖度反映孔隙大小分布曲线的陡峭程避羹一蟹遨鲨簦■5~∞万方数据翌!!!竺!竺 !!兰!!!!!竺兰!!!!墨兰!!!竺!!!!! !!度”“。曲线越陡缓其值越小。本区飞仙关储层孔隙分布曲线划分类型和各类在各井区所占比铡如表2昕示。&2工日1仙关组■*#月孔辕峰志#型*e*%{等謦,£f“。23 08 1 00 76 92】09 13,隶z# 1{09 1 26 80%o 98 4 76 1 08 zl,g 5井 0 119 43 75 0 96 31.25 118 1 6100 o 平均值 15 5目o 86 75 4l 0 97 9 00 o 57 53从表中可“看出,单峰和理峰型在储层中的比例占优,说明储层孔隙结构较复杂,其中罗家5井区孔隙结构最复杂,这与罗家5井区各种孔醵、裂缝发育相吻台。峰态曲线的特征亦证明上述各井区鲕滩储层孔辕结掏有一定的差异性(围2)。②标准差。标准差反映孔嗽大小相对均值的散布程度,即表征孔隙大小的分选程度,亦毛j:为孔隙的分选系数04]。一般孔隙分选鞍好.该值越小。本区孔隙的分选系敦平均为1.03,总体反映储层孔隙分选较好.孔喉较细,且各井区之间还存在着定的非均质性(图2)。③变异系数.变异系数为分造系数与均值之比,可反映储层岩石孔晾结构的好坏o“。本区飞仙关组鲕滩储屡罗家1、2、5、6井区的变异系数舟别为233,2 84、3 49和4 63,均大于2.表明各井区孔隙结构背遍较好(圈2)。④偏态。偏态表示孔隙分布相对于平均值来说是偏大孔还是偏小孔,一般在+2与一2之间变化.正值称粗歪度,负值称细歪度o”。本区鲡滩储层孔隙大部分粗歪度,而罗家6井平均值为一o 29,屉细歪度,但其粗歪度孔隙在储屡中所占比例可达66.67%,说明储层孔隙大都偏大孔(图2)。孔喉直径比、配位数和面孔率等孔隙结构参数见应3。衰3 蛆簟s e*嚣篡蕊“警8警愀,女 96 1 78 10 09 63 59 6 30 】3,£2* 10 4 18●42 7 6 7 21,i 5*‘。2 87{2 43 i 39 16,女6* 2 2J l 63 8 36 l L 47 3}目& 8∞2 02 11 74 75 28 E 4l 53由上袁看出,飞仙关组鲡濉储层储奥岩的孔隙等效直径平均为75 28遭直径平均为6d1“m.孔喉直径比平均为11 74,孔喉平均配位数大部升为2个单位,面孔翠为8 00%{叉孔隙分造平均为l 03,均质系敷平均为0 38,由此可见,本区储层孔隙结构参数昔遍较好.面孔辜、孔喉等教直径大.孔喉直径比较小,有刺于提高采收率。但是孔隙均质系数低,孔瞒主要是由于储层非均质性造成的(田2),{.3喉道特征4 3 1喉遘大小本区储集岩喉道大小的平均值在o.003~150分布特征见图3。据前面提到对喉道类型划分标准.本区储兜岩的平均喉道大多属于小~中喉道.仅12%左右的样品的属于大喉道,18%左由的{芏品属于傲喉道。 22习目广. 一—__2*¨7…_;0。 ,£、圉3工匹飞仙关组簟滩储层 2喉道形状在铸体薄片薄片和电镜扫描图象分析中可以观察到以下几种娄型的喉遭两种类型的啦道多见于孔渗条件较好、溶蚀鞍强烈的井区和层段中,后两种类型的喉道主要分布在孔谚条件较差、溶蚀现象不明显的井区和层段(图2)。4 4孔喉特征4 4合铸体薄片.扫描电镜图像分析和毛管压力资料,并且参照前面提及孔噍娄型分缎标准,可将工区飞仙荛组鲕滩储集屉的孔喉组台划分为以下四大类六个亚类(表4)。据鲕濉储层的压汞、铸体薄片和图像分析资料统计袁明,工区飞仙美组鲕濉储集层以粗~细孔中吼型和粗~细孔细吼型两种类型为主,其次为粗孔大喉型和微孔微喉型,说明该套储层是有多种孔喉组合类型组合而戚的(图2)。寰4工区11 孔《组合羹§粗~中孔太嗽~目孔中《Ⅲ中一目小№!4 4 2孔隙与喉道的连通性臻勰豫鬻礴万方数据98 内蒙古石油化工 2011年第6期选择孔喉配位数、孔喉平均直径比两个参数来评价孔喉的连通性。孔喉配位数是指一个孔隙被连接的喉道数目。该参数值越大,则连通性越好。孔喉平均直径比即孔隙平均直径与喉道平均直径的比值,反映孔隙和喉道之间的大小差别,也是孔喉连通程度的一种反映。该参数值越小,则连通性越好。利用图象分析在二维平面上测得的孔喉配位数分布范围为1.000,平均值为2.02,说明在二维平面上,一个孔隙平均至少被两条喉道所连通。在三维空间中该值还要大。孔喉平均直径比显示了相类似的特征,工区飞仙关组鲕滩储层的孔喉平均直径比分布在3.0.均值为10.44,再有孔隙等效半径平均为75.28肛1弘m,说明孔喉平均直径比较小,反映连通性较好,有利于提高采收率。通过对上述两个参数的研究,发现工区飞仙关组鲕滩储层的孔喉连通性较好(图2)。4.5 面孔率的定量测定面孔率定义为薄片观测的孔隙总面积与薄片观测视域总面积的比值[3.7]。面孔率测量的是显微镜下的岩石可视孔隙度,不包括微孔隙。通过扫描电子显微镜与图象分析,对工区飞仙关组鲕滩储层的岩心进行研究,可以得到面孔率一孔隙度相关图(图4),其中电镜扫描测定面孔率、岩心分析孔隙度之间具有较好的正相关关系,即电镜扫描测定的面孔率越高,储层物性越好,电镜扫描测定的面孔率越低,储层物性越差。显然,电镜扫描测定的面孔率与常规物性的孔隙度相比,面孔率略偏低,但总的趋势完全一致,相关性较好,这与定义符合得很好。这也表明扫描电镜分析资料可以基本反映储层物性。图4工区飞仙关组鲕滩储层面孔率与孔隙度相关图团版说明图版2间孔隙,粗孔大吼,孔隙连通性好。滩翼.罗家1井,519号。3516.07m,∞=15.37%。版2—2含豆粒粗鲕白云岩,粒间溶孔,粗孔大喉,孔隙连通性好.潍脊。罗家2井,429号,井深3239m,圣=15.74%.版2—3中粗鲕含灰白云岩,粒间溶孔。粗孔中喉,孔隙裂缝相通。滩脊。罗家5井,353号,2970m,8.48%.内溶孔,细孔中喉,孔隙连通性较好。滩奚。罗家5井,636号。2995.19m,6.44%.版2内溶孔。粗孔细喉,孔隙连通性较盖。滩翼.罗家5井,615号,2993.5m,q,_1%。版2内晶间溶孔,细孔细喉,孔隙连通性较盖。滩脊.罗家6井,139号,3936m.口=5.37%。版2间微溶孔,微隙微喉,孔隙连通性盖。滩间坪。罗家23号。3525.16m,圣=1.77%。版2问孔,微隙微喉,孔隙连通性差.滩翼。罗家2井,738号,3217.54m,6%。参考文献]魏宝和.扫描电镜的铸体分析、微粒分析在储层研究中应用.中国石油天然气总公司科技发展部,1991—10..E., 950,4,P.943.罗蛰潭,王允诚.油气储层的孔隙结构北京:科学出版社,1996:68.E.,952,6,,p.278~298.吕强,冀小玲,宋凯.长庆气田白云岩储层的孔隙结构特征及评价.低渗透油气田,1997,2(2):19—22.李继红等.孤岛油田储层微观结构特征及其影响因素.西北大学学报(自然科学版),2002,31(3):241—244.钟大康.辽河油田新开地区油气储集层孔隙结构特征.新疆石油地质,1998,19(4):284—286.]]]]]]]n&0胡罡作者单位: 中国石化胜利油田地质科学研究院,山东,东营,257015刊名: 内蒙古石油化工英文刊名: (期): 2011,37(6)本文链接:
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