用数字图像分析定量描述硕酸盐岩孔隙体系

一种新的数字图像分析方法可以量化从亚微观（普通显微镜下看不到）到毫米级的３个数量级以上范围内的孔隙参数,这种孔隙特征描述方法无需知道样品的岩性、年代、埋深或成岩作用。这种方法是根据光学显微镜（ＯＭ）和环境扫描电子显微镜（ＥＳＥＭ）对薄片进行不内部 数的放大而进行数字图像分析。其结果有助于解释各种各样具有复杂孔隙结构的碳酸盐岩样品的渗透率变化不过,这种分析方法也可支用于其它岩石类型的薄片。光学显微镜     

碳酸盐岩岩心孔隙空间的三维成像和特征描述，预测单相流和两相流性质

岩石储存和流动流体的能力取决于孔隙体积、孔隙几何形状及孔隙连通性。许多沉积环境中的碳酸盐岩本身是非均质的，并且经历过明显的成岩作用。这些碳酸盐岩尤其难以描述，其原因是它的孔隙大小的变化可达几个数量级，不同尺度的孔隙的连通性对流动性质有极大影响。例如，骨架孔隙系统中单独的孔洞孔隙会使孔隙度变大，而不是渗透率，会因圈闭在单个孤立孔洞中的油气导致残余油饱和度大。接触型孔洞网络可对渗透率有极大影响，导致采收率更高。 在本文中，我们对采自露头和储集层的一组碳酸盐岩岩心以微计算层析X射线成像（μCT）方式进行三维（3D）成像。不同岩心的孔隙空间的形态显示了多种布局和连通性。分辨率低（样品尺寸大）的图像可降低不连通孔洞孔隙度的大小、形状和空间分布。这组岩心中的某些岩心的分辨率高（分辨率小于2微米）的图像可以探测3D粒间孔隙。通过微层析X射线成像的一种局部对比，实现消除具有亚微米孔隙的区域。对成像的岩心进行MICP实验测量，其测量值与基于成像的MICP模拟值一致性好。这些结果指示了能探测几种尺度数量级的孔洞／大孔隙／微孔隙空间分布的成像方法质量。 对求解的数字图像数据进行单相流和溶解物运移的高分辨率数值模拟。研究出一种混合数值方案，它包含了微孔隙对总岩心渗透率的影响。这些结果表明：在许多情况下，有几个流动通道对岩心渗透率有重要影响。用3D可视化、局部流速测量和溶解物运移结果图示说明了流场中微孔隙的作用。 由图像得到的孔隙网络模型说明了在碳酸盐岩样品中所观察到的孔隙布局和几何形状变化大。孔隙网络的图像和定量数据都说明了变化大。说明所得到的两相自吸驱替残余饱和度与孔隙网络不同的布局性质和结构性质有很大关系。比较了碎屑岩和碳酸盐岩岩心的与实验室测量速度有关的残余油饱和度和数值模拟残余油饱和度，结果喜人。 这些结果说明：当用岩心描述参数（Lucia，1999）、孔隙度-渗透率、MICP（Skalinski等，2005）和相对渗透率（Hamon，2003）分类时不同岩心的岩石物理特性差异，3D成像和分析有助于不同岩石分类方法的综合。     

孔洞性碳酸盐岩核磁共振及声学特征

运用光学显微镜（OM）、电子扫描显微镜（SEM）和X光层析图像（CT）等数字处理技术，并运用岩相学分析研究了佛罗里达州南部孔洞性碳酸岩孔隙系统的孔隙空间。分析结果为NMR测井标定而进行的核磁共振测井特征评价提供了数据支持。对饱和及欠饱和岩心进行了核磁共振测量。估算了岩民束缚水（与基质孔隙度有关）及对核磁共振测井标定的T2截止值，建立了佛罗里达州南部区域NMR测井渗透率经验公式。对核磁共振特征的综合分析，描述了碳酸盐岩彼皮相互连通孔洞引起的声波变化特征。依气流动地层标志，用超声波和其他地质数据建立波速与孔隙度的对应关系，把这种关系输入到多孔弹性模型程序，能确定出基质和孔洞之间以有孔和孔洞之间流体流动有关的流动长工。在声波测井的频率范围内，对孔洞性碳酸盐财衰减和频散曲线进行了模拟，表明全波列声波可给出孔洞性碳酸盐岩的图像。     

基于MATLAB平台研究碳酸盐岩储集层渗容特征

用MATLAB 强大的数字图像处理功能,对环境扫描电镜下获取的碳酸盐岩样品的数字图像进行处理,获取统计意义上的孔隙特征参数———图像孔隙度、计算渗透率和似圆性参数。然后将这些参数与实际测量的孔隙度、渗透率进行相关性分析。分析结果表明,用数字图像定量分析法获取的碳酸盐岩物性特征参数能够正确地评价岩石的物性,并且比传统方法能获取更多的特征参数信息。     

降低碳酸盐岩地层孔隙度和渗透率计算不确定性的方法

碳酸盐岩储层受后期改造作用严重，使成岩作用、孔隙度、孔隙类型和声波速度之间相关性不强。用常规测井方法难以精确计算这种复杂储层的孔隙度和渗透率。介绍了提高碳酸盐岩孔隙度和渗透率计算精度的几种方法,即岩石物理反演法、数字图像分析技术、基于实验数据的渗透率模型法。这些新技术的应用实例表明:用岩石物理反演的孔隙度与岩心薄片的成像相吻合；用图像分析得到的大孔隙度在约束渗透率发散计算方面非常有用，使渗透率计算的不确定性降低2.5个数量级。将岩心实验测量、测井和地震相结合是提高孔隙度和渗透率等储层参数计算精度的发展方向。     

碳酸盐岩孔隙空间三维成像及描述：单相和两相流体

岩石中流体的储存和流动能力取决于孔隙体积、结构及其连通性。碳酸盐岩自身的各向异性是在一系列的沉积和成岩作用下形成的。因为碳酸盐岩的孔隙大小变化有几个数量级，孔隙的连通性不同，从而大大影响其流动性，描述碳酸盐岩储层就特别困难。例如，在一个基质孔隙系统中，独立的孔洞可以增加孔隙度但不增加渗透率，由于孔洞已被堵死导致其剩余油饱和度高。连通的孔洞系统对渗透率的影响很大，获得较高的采收率。 本文利用的是从露头和储层中所取的碳酸盐岩岩心，用微型计算机X照相（micro computed Tomography，简写为uCT）进行三维成像。不同岩心的空间孔隙形态具有不同的布局和连通性。低分辨率成像（采样尺寸大）可以用于判断（不连通的）孔洞孔隙的大小、形状及空间分布。高分辨率成像（分辨率小于21um）能够进行三维晶粒间的孔隙度探测。通过uCT差异对比技术可以在微观孔隙度上进行区域性的描述。对岩心成像的实验室MICP测量值和基于成像的MICP模拟值具有很好的一致性。这个结果表明成像方法可以用于解决跨越几个数量级的孔洞、大孔隙、微孔隙的空间分布问题。 在数字成像资料中已经采用单相流体的高分辨率数值模拟和溶质传递技术。结果表明，在多数情况下，少量的主要通道决定了岩心的渗透率。通过三维可视化技术、局部流体速度测量值及溶质传输结果中描述了流场中微孔隙度的规律。 经成像技术得出的孔网模型说明在碳酸盐岩样中观察到的孔隙结构和形态有很大的变化，其孔网的外观及定量参数都有很大的差异。两相残余流体饱和度在很大程度上取决于孔网的布局和结构，在实验室测定的碎屑岩和碳酸盐岩的残余油饱和度和数值模拟的结果有很好的一致性。结果表明，在按岩心描述参数、孔隙度、渗透率、MICP和相对渗透率分类时，不同的岩心的岩石物理性质是不同的。三维成像和分析有助于把不同的岩石分类方法结合起来。     

应用碳酸盐岩岩心孔隙空间的三维成象和特征描述结果预测单相流和两相流性质

岩石储存和流体流动的能力取决于孔隙体积、孔隙几何形状及孔隙连通性。许多沉积环境中的碳酸盐岩本身是非均质的，并且经历过明显的成岩作用。这些碳酸盐岩尤其难以描述，其原因是它的孔隙大小的变化可达几个数量级，不同尺度的孔隙的连通性对流动性质有极大影响。例如，骨架孔隙系统中单独的孔洞孔隙会使孔隙度变大，而不是渗透率变大；会因捕集在单个孤立孔洞中的油气导致残余油饱和度增大；接触型孔洞网络可对渗透率有极大影响，导致采收率更高。 在本文中，我们对采自露头和储集层的一组碳酸盐岩岩心以微计算层析X射线成象（μCT）方式进行三维（3D）成象。不同岩心的孔隙空间的形态显示了多种布局和连通性。分辨率低（样品尺寸大）的图象可降低不连通孔洞孔隙度的大小、形状和空间分布。这组岩心中的某些岩心的分辨率高（分辨率小于2um）的图象可以探测3D粒间孔隙。通过微层析X射线成象的一种局部对比，实现消除具有亚微米孔隙的区域。对成象的岩心进行MICP实验测量，其测量值与基于成象的MICP模拟值一致性好。这些结果表明了能探测几种尺度数量级的孔洞／大孔隙／微孔隙空间分布的成象方法的应用效果。 对求解的数字图象数据进行单相流和溶解物迁移的高分辨率数值模拟。研究出一种混合数值方案，它包含了微孔隙对总岩心渗透率的影响。这些结果表明：在许多情况下，有几个流动通道对岩心渗透率有重要影响。用3D可视化、局部流速测量和溶解物迁移结果图示说明了流场中微孔隙的作用。 由图象得到的孔隙网络模型说明了在碳酸盐岩样品中所观察到的孔隙布局和几何形状变化大。孔隙网络的图象和定量数据都说明了这种现象。说明所得到的两相自吸驱替残余饱和度与孔隙网络不同的布局性质和结构性质有很大关系。比较了碎屑岩和碳酸盐岩岩心的与实验室测量速度有关的残余油饱和度和数值模拟残余油饱和度，结果喜人。 这些结果说明：当用岩心描述参数（Lucia，1999）、孔隙度-渗透率、MICP（Skalinski等，2005）和相对渗透率（Hamon，2003）分类时不同岩心的岩石物理特性存在差异，3D成象和分析有助于不同岩石分类方法的综合。     

用数字化图像分析法确定岩石物性

分形与多重分形作为复杂性科学研究的手段之一, 已渗透到地球科学的各个领域, 在元素含量分布、矿床储量分布、岩石孔隙分布等方面都取得了良好的应用效果。碳酸盐岩储集层的结构分析是国内外学者广泛关注的热点问题之一, 传统研究方法已不足以描述碳酸盐岩储集层微观结构的复杂性特征。在选取鄂西渝东地区峡口和石柱两个剖面大三段、长二段、嘉三段不同层位和不同深度以及部分岩心样品基础上, 通过制作碳酸盐岩薄片, 拍摄微观孔隙裂隙的环境扫描电镜照片, 在MATLAB 平台下采用数字图像分析可以获取孔隙度、渗透率、形态参数等相关的统计数据。通过与实测的物性参数对比, 此方法切实可行, 具有传统实验方法无法比拟的优势。     

碳酸盐岩孔隙-裂缝双重网络模型构建及分析

为了明确孔隙-裂缝型碳酸盐岩微观渗流机理,需构建能够精准表征真实孔隙-裂缝双重介质系统三维结构的数字化模型。利用碳酸盐岩样品CT扫描图像和图像分割技术,构建出反映样品结构的孔隙-裂缝双重介质数字岩心模型,并依据不同的形态特征参数,分离出样品的孔隙和裂缝空间。通过中心线提取法和最大球填充法,对碳酸盐岩裂缝空间进行了裂缝网络模型提取,结合碳酸盐岩孔隙网络模型,融合为一套孔隙-裂缝双重网络模型,该模型计算得出的孔隙度和绝对渗透率与常规物性实验所获数据较为接近。基于该方法构建的碳酸盐岩孔隙-裂缝双重网络模型能够精准表征孔隙-裂缝双重介质系统的真实三维结构,可用于后期微观渗流机理的深化研究。     

基于CT扫描图像的碳酸盐岩油藏孔隙分类方法

碳酸盐岩油藏具有复杂的储集空间和油气渗流特征,定量描述油藏中孔隙、裂缝、孔洞等储集空间的大小、形状及连通性难度较大。提出了一种基于扫描图像判断碳酸盐岩孔隙类型方法,可定量表征孔隙参数,并对岩心样品进行自动分类。该方法首先对碳酸盐岩的岩心扫描图像进行灰度转换和提高信噪比的预处理,然后对图像进行分割,区分出孔隙区域与基质区域。在此基础上,通过形态学处理和特征参数计算等步骤提取出孔隙特征参数,根据特征参数建立特征向量,采用支持向量机方法对CT图像中的孔隙、孔洞和裂缝进行自动识别并分类。在对岩心所有截面孔隙识别的基础上,提出了判断岩心孔隙类型的分类指数。T油田M油藏和F油藏应用结果表明：该方法识别精度较高,有效确定了油藏中占主导地位的孔隙类型,对油田有效开发具有一定的指导意义。     

基于卷积神经网络的碳酸盐岩生物化石显微图像识别

碳酸盐岩薄片中的生物化石识别对判断沉积环境研究具有重要的意义,但传统的人工鉴定方法对经验要求高,受主观影响较大。该文提出一种基于ResNet卷积神经网络的碳酸盐岩生物化石显微图像识别方法,通过图像预处理、设计模型、训练模型等步骤,实现了薄片图像中生物化石的智能识别,识别准确率为86%;并同时提出进阶YOLO（You Only Look Once）目标检测模型,可实现薄片图像中生物化石所在区域的检测和识别,识别准确率为85%。该方法验证了使用数字图像处理和深度学习方法对碳酸盐岩生物化石显微图像进行智能识别的可行性,可作为传统人工鉴定方法的有益补充,具有一定的实际应用价值。      

湖北长阳地区中上寒武统碳酸盐岩储集性能扫描电镜研究

作者以扫描电镜为手段,从微观上分析了湖北长阳地区中上寒武统碳酸盐岩的岩石矿物组成、结构构造特征、主要孔隙结构类型及储集空间特征.通过对长阳地区中上寒武统碳酸盐岩的成岩作用类型进行研究,分析了不同成岩作用及相关的成岩环境对碳酸盐岩孔隙发育的影响,并根据碳酸盐岩储层的微观成岩组构、成分和成岩现象探讨了不同成岩阶段与储集性的关系及其受控因素,为碳酸盐岩储层评价提供了微观分析手段.     

低渗砂岩储层数字岩心构建及渗流模拟

基于CT扫描的数字岩心技术是研究低渗砂岩储层内部微观孔喉特征及孔隙尺度渗流机理的有效途径。为直观、深入研究低渗砂岩储层微—纳米尺度流体输运特征,先通过Micro-CT扫描技术获取低渗介质多尺度三维灰度图像,统计轴向截面孔隙率分布整体考察岩心非均质程度;再结合三维重构及逆向工程技术,精准构建低渗介质复杂孔隙三维数字模型后并转换成CAD实体模型;再利用COMSOL建立多组表征单元体有限元模型,数值计算不同边界条件下微—纳米孔隙内流体输运特征;然后通过三维流线及孔隙压力分布场,动态可视化再现低渗介质渗流过程;最后对比常规渗流实验与数值模拟结果,分析两者差异的产生原因,并提出应用数字平台研究低渗岩石物性及渗流机理的深入关注点。文中研究成果为低渗油藏多尺度数字岩心建模及深层次微观渗流机理研究提供了思路。     

基于CT扫描的低渗砂岩分形特征及孔渗参数预测

低渗砂岩孔喉狭小,结构复杂,难以进行岩石孔隙定量表征及物性参数的准确预测。为此,文中结合数字岩心技术及分形理论,提出了具有针对性的解决方法——选取四川盆地某气藏具有代表性的低渗砂岩岩样进行CT扫描,构建低渗砂岩微观结构图像和三维数字岩心,利用计盒维数方法分析低渗砂岩岩心孔隙空间的分形维数特征。结果表明:低渗砂岩孔隙空间具有良好的分形特征,利用分形理论可以描述其复杂的孔隙结构特征;通过建立岩石孔隙度、渗透率与孔隙空间分形维数的关系式,可有效预测该类低渗砂岩的孔渗参数,拓宽了分形理论在低渗储层物性评价中的应用范围。     

中东地区高孔隙度低渗透率碳酸盐岩储层测井评价技术

中东地区某油田属于裂缝-孔隙型碳酸盐岩油藏,与中国常规的碳酸盐岩储层相比,该类储层具有高孔隙度、低基质渗透率、低电阻率、储层孔隙结构复杂、孔隙类型多、非均质性强及测井响应复杂等特点,使得该类储层在裂缝识别、储层参数计算和流体性质判别等方面遇到了许多问题和困难。针对该油田高孔隙度低渗透率裂缝-孔隙型碳酸盐岩油藏测井评价中存在的问题、难点,以及中国碳酸盐岩储层测井评价中存在的一些不足,通过岩心分析、薄片资料、岩石物理实验和现场应用等资料相结合进行深入的研究,开展裂缝-孔隙型碳酸盐岩储层定性、定量评价方法和理论的研究,建立一套较为完善的高孔隙度低渗透率碳酸盐岩储层测井评价方法。     

柴达木盆地西部地区古近系湖相碳酸盐岩储层特征

柴达木盆地西部地区古近系下干柴沟组上段(E32)至上油砂山组(N22)广泛发育湖相碳酸盐岩.为研究其分布及储层发育特征,开展岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜及X射线衍射分析等工作.结果表明:①研究区湖相碳酸盐岩具有岩石类型多、相变快、陆源碎屑发育、普遍白云石化等特点;主要岩石类型有块状碳酸盐岩、纹层状碳酸盐岩、藻灰岩、颗粒...     

低盐度注水提高碳酸盐岩油藏采收率

碳酸盐岩油藏基质致密,且发育裂缝和溶洞,使得注水开发过程中含水率上升快、采收率低。 低盐 度注水是一项成本低廉、效果显著的注水提高采收率技术,始于 20 世纪 90 年代,近年来在国内外均受 到广泛关注。 梳理了碳酸盐岩油藏低盐度注水的增产机理、室内实验评价方法和矿场实施条件。 综合分 析指出,低盐度注水提高碳酸盐岩油藏采收率的主要机理是润湿性反转和孔喉连通性改善。 润湿性反 转由表面电荷改变或者矿物溶解引起,其实质是水相中的关键二价离子（SO₄^2-,Ca²⁺ ,Mg²⁺ ）与岩石表面发 生了化学反应;孔喉连通性改善主要由矿物溶解引起。 低盐度注水主要的室内实验评价方法有水驱实 验、自吸测试、表面张力测定、接触角测定、核磁共振、离子成分分析及 Zeta 电势测定等。 开展低盐度注 水能够有效降低注入压力,提高洗油效率,增加波及体积。 我国碳酸盐岩油藏分布广泛,开展低盐度注 水提高采收率技术的机理研究和应用研究,具有重大的现实意义。