一种页岩油气储层微观孔隙形态识别方法及装置与流程

1.本发明涉及石油勘探技术领域，具体涉及一种页岩油气储层微观孔隙形态识别方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.页岩储层孔隙系统是页岩油气的直接赋存、富集的场所，是页岩油气资源储集空间。孔隙形态对于页岩油气的赋存富集均有重要影响，例如等体积的管状孔隙与墨水瓶状孔隙相比，墨水瓶状孔隙的表面积更大，迂曲率更高，更易于吸附页岩油气。
3.页岩储层孔隙类型较为复杂多样，不同类型孔隙的形态差异性较大，例如，有机质孔隙多为球形和椭球形的孔隙，粘土矿物之间的层间孔隙多为平板狭缝状，通过对孔隙形态的分析，可以侧面反映出不同类型孔隙发育的情况，使得对于孔隙吸附、渗流能力的研究更加准确和深入。孔隙形态可分为连通性孔隙和不连通性孔隙，以往研究仅对连通性孔隙进行探究，而忽略了对不连通性孔隙的分析研究。不连通的孔隙对于页岩油气的赋存、富集极为不利，这些孔隙不能成为页岩油气渗流的通道；连通性孔隙是页岩油气渗流、排逸的主要通道，对油气的储存富集和资源开采极为关键。另外，页岩孔隙类型、结构形态复杂多样，对于孔隙发育的复杂程度和非均质性分析，目前也不能定量的表征。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种页岩油气储层微观孔隙形态识别方法、装置、设备及存储介质，解决现有技术中缺少对不连通性孔隙的分析研究以及不能定量表征页岩孔隙发育特征的技术问题。
5.为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：
6.第一方面，本发明提供一种页岩油气储层微观孔隙形态识别方法，包括如下步骤：
7.获取氮气吸脱附实验后的页岩储层岩心的等温吸脱附曲线；
8.基于预设的三维孔隙形态模型，对所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线进行匹配，以判断出所述页岩储层的微观孔隙的形态；其中，所述页岩储层的微观孔隙的形态包括连通型孔隙和非连通型孔隙；
9.基于所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线，计算出所述页岩储层的微观孔隙的分形维数；
10.基于所述页岩储层的微观孔隙的分形维数，分析所述页岩储层的微观孔隙的发育特征。
11.优选的，所述的页岩油气储层微观孔隙形态识别方法中，所述基于预设的三维孔隙形态模型，对所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线进行匹配，以判断出所述页岩储层的微观孔隙的形态具体为：
12.将所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线的磁滞回线与所述三维孔隙形态模型中预设的磁滞回线进行匹配，根据匹配结果判断所述页岩储层的微观孔隙的形态。
13.优选的，所述的页岩油气储层微观孔隙形态识别方法中，所述三维孔隙形态模型中包含至少六种磁滞回线，六种磁滞回线分别为圆柱形孔磁滞回线、平板狭缝型孔磁滞回线、楔形孔磁滞回线、尖壁型孔磁滞回线、墨水瓶孔磁滞回线以及密封死孔磁滞回线。
14.优选的，所述的页岩油气储层微观孔隙形态识别方法中，所述基于所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线，计算出所述页岩储层的微观孔隙的分形维数具体为：
15.基于所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线，采用fhh模型计算出所述页岩储层的微观孔隙的分形维数。
16.优选的，所述的页岩油气储层微观孔隙形态识别方法中，所述fhh模型具体为：
17.ln(v/v0)＝a(ln(ln(p0/p)) constant，
18.a＝d
–
3，
19.其中，v是氮气吸脱附实验中与平衡压力p相对应的孔隙累积体积分数，v0为单层吸附体积，p0为饱和吸附压力，a是ln(ln(p0/p))对比ln(v)获取的曲线图的斜率值，constant为fhh模型的一常数。
20.优选的，所述的页岩油气储层微观孔隙形态识别方法中，所述分形维数包括用于定量表征页岩孔隙表面结构的不规则性的第一分形维数以及用于定量表征页岩孔隙表面结构的非均质性的第二分形维数。
21.优选的，所述的页岩油气储层微观孔隙形态识别方法中，所述页岩储层的微观孔隙的发育特征至少包括页岩的toc含量、热成熟度和矿物组成。
22.第二方面，本发明还提供一种页岩油气储层微观孔隙形态识别装置，包括：
23.曲线获取模块，用于获取氮气吸脱附实验后的页岩储层岩心的等温吸脱附曲线；
24.形态匹配模块，用于基于预设的三维孔隙形态模型，对所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线进行匹配，以判断出所述页岩储层的微观孔隙的形态；其中，所述页岩储层的微观孔隙的形态包括连通型孔隙和非连通型孔隙；
25.分形维数计算模块，用于基于所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线，计算出所述页岩储层的微观孔隙的分形维数；
26.发育特征分析模块，用于基于所述页岩储层的微观孔隙的分形维数，分析所述页岩储层的微观孔隙的发育特征。
27.第三方面，本发明还提供一种页岩油气储层微观孔隙形态识别设备，包括：处理器和存储器；
28.所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；
29.所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上所述的页岩油气储层微观孔隙形态识别方法中的步骤。
30.第四方面，本发明还提供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一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的页岩油气储层微观孔隙形态识别方法中的步骤。
31.与现有技术相比，本发明提供的页岩油气储层微观孔隙形态识别方法、装置、设备及存储介质，通过获取氮气吸附实验后的页岩储层岩心的等温吸脱附曲线，基于预设的三维孔隙模型对所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线进行匹配，进而判断出页岩储层的微观孔隙的形态，同时将连通性孔隙和不连通性孔隙考虑在内，弥补了过往孔隙形态分析中忽
略不连通性孔隙分析的不足，同时本发明还通过分形特征分析，量化表征孔隙发育的复杂程度、非均质程度和连通性特征，为孔隙系统的吸附、渗流能力分析研究和储层储集性能评价提供科学理论支撑。
附图说明
32.图1是本发明提供的页岩油气储层微观孔隙形态识别方法的一较佳实施例的流程图；
33.图2a是本发明yx1样品的等温吸脱附曲线的一较佳实施例的示意图；
34.图2b是本发明yx1样品的等温吸脱附曲线的一较佳实施例的示意图；
35.图2c是本发明yx1样品的等温吸脱附曲线的一较佳实施例的示意图；
36.图2d是本发明yx1样品的等温吸脱附曲线的一较佳实施例的示意图；
37.图2e是本发明yx1样品的等温吸脱附曲线的一较佳实施例的示意图；
38.图2f是本发明yx1样品的等温吸脱附曲线的一较佳实施例的示意图；
39.图3是本发明提供的页岩油气储层微观孔隙形态识别装置的一较佳实施例的示意图；
40.图4是本发明页岩油气储层微观孔隙形态识别程序的较佳实施例的运行环境示意图。
具体实施方式
41.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
42.请参阅图1，本发明实施例提供的页岩油气储层微观孔隙形态识别方法，包括如下步骤：
43.s100、获取氮气吸脱附实验后的页岩储层岩心的等温吸脱附曲线；
44.s200、基于预设的三维孔隙形态模型，对所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线进行匹配，以判断出所述页岩储层的微观孔隙的形态；其中，所述页岩储层的微观孔隙的形态包括连通型孔隙和非连通型孔隙；
45.s300、基于所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线，计算出所述页岩储层的微观孔隙的分形维数；
46.s400、基于所述页岩储层的微观孔隙的分形维数，分析所述页岩储层的微观孔隙的发育特征。
47.本实施例中，通过获取氮气吸附实验后的页岩储层岩心的等温吸脱附曲线，基于预设的三维孔隙模型对所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线进行匹配，进而判断出页岩储层的微观孔隙的形态，同时将连通性孔隙和不连通性孔隙考虑在内，弥补了过往孔隙形态分析中忽略不连通性孔隙分析的不足，同时本发明还通过分形特征分析，量化表征孔隙发育的复杂程度、非均质程度和连通性特征，为孔隙系统的吸附、渗流能力分析研究和储层储集性能评价提供科学理论支撑。
48.在一个具体的实施例中，所述页岩储层岩心采集为块状岩心，开展低温氮气吸附
‑
脱附实验时需要粉末样品，因此，需要进行粉末样品的处理和制备。粉末样品可以挑选边缘破碎的小碎样放置于碎样机中直接粉碎，而由于实验所需的样品量较小，120mg左右即可，因此，可将小碎样放置于岩石研钵器皿中进行研磨，研碎至40～80目为宜即可。此外，由于水份的存在会干扰气体吸附的结果，所以需要对粉碎后的样品进行脱水处理，该过程需要在正式开始实验前操作，不需要放入烘干机进行，在氮气吸附
‑
脱附实验装置中，首先将样品放置好并进行气密性检验，然后开启真空处理，并设置温度为383k，脱气处理约5h以去除吸附水和毛细凝水。然后，可以开启比表面积分析仪，通入氮气进行吸附
‑
脱附处理，相对压力变化控制在0.01和0.995之间，温度恒定控制在77k。
49.当氮气吸脱附实验完成后，即可获取岩储层岩心的等温吸脱附曲线，如图2a至图2f所示，其为六种不同样品(编号为yx1至yx6)的等温吸脱附曲线，从图2中可以看出，，n2吸附量随着相对压力(p/p0)的增大而增大，在p/p0约为0.4处由于毛细冷凝现象使得吸附与脱附曲线分开，从而形成回滞环。相对压力(p/p0<0.5)时，吸附曲线呈轻微的下凹状，此时为气体单层吸附过程；在相对压力(p/p0＝0.5)附近吸附曲线出现拐点，这是气体单层吸附与多层吸附的分界点，在相对压力接近0.5时出现较明显的拐点，吸附量开始增大；当相对压力(p/p0>0.5)时，吸附曲线呈轻微的上凸状，说明存在介孔和宏孔，此时出现多层吸附过程，随着相对压力的增加吸附量快速增长；此外，在吸附曲线的末端曲线迅速上升，吸附没有达到饱和，说明有大孔的存在，且孔径分布不均匀。由于毛细凝聚现象的存在，脱附曲线与吸附曲线不完全重合，产生了回滞环，脱附曲线在相对压力等于0.50时陡然下降，这说明页岩内部存在孔隙空间较大的墨水瓶状孔；在相对压力小于0.45时，与吸附曲线相差较小，随着相对压力的减小，逐渐趋于重合。采自不同盆地的页岩样品n2吸附
‑
解吸曲线所形成的回滞环存在一定差异，表明不同地区煤系页岩中发育的孔隙形态有所不同。此外，在p/p0<0.4时，部分样品(如yx4)的n2吸附
‑
解吸曲线未闭合，表明该类型的样品存在溶胀现象。
50.在一个优选的实施例中，所述步骤s200中，所述基于预设的三维孔隙形态模型，对所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线进行匹配，以判断出所述页岩储层的微观孔隙的形态具体为：
51.将所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线的磁滞回线与所述三维孔隙形态模型中预设的磁滞回线进行匹配，根据匹配结果判断所述页岩储层的微观孔隙的形态。
52.本实施例中，由于氮气充注进孔隙系统后，有一些气体被吸附在孔隙中难以排出，使得吸附曲线和脱附曲线并不完全重合，而页岩储层孔隙形状可由n2吸附等温线所形成的回滞环所确定。本发明实施例将吸脱附等温线分为六种类型，对应多孔介质中的不同微观孔隙心态。
53.进一步的，目前对于孔隙形态的分析多针对于连通性孔隙分析，而且孔隙的形态与气体曲线回滞环形成的对应关系混乱，本发明实施例将不连通的密封死孔考虑在内，并构建三维孔隙形态模型与磁滞回线类型进行匹配，共将孔隙形态划分为六种类型。因此，所述三维孔隙形态模型中包含至少六种磁滞回线，六种磁滞回线分别为圆柱形孔磁滞回线、平板狭缝型孔磁滞回线、楔形孔磁滞回线、尖壁型孔磁滞回线、墨水瓶孔磁滞回线以及密封死孔磁滞回线。其中，圆柱形孔、平板狭缝型孔、楔形孔、尖壁型孔、墨水瓶孔为连通型孔隙，密封死孔为不连通型孔隙，本发明同时将连通性孔隙和不连通性孔隙考虑在内，弥补了过往孔隙形态分析中忽略不连通性孔隙分析的不足，建立一套较为完备的孔隙形态分析预测
系统。
54.在一个优选的实施例中，所述步骤s300具体为：
55.基于所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线，采用fhh模型计算出所述页岩储层的微观孔隙的分形维数。
56.本实施例中，分形维数d是用于定量表征孔隙发育非均质性强度和复杂程度的重要参数指标，通常地，三维空间的分形维数的定义范围介于2和3之间，越趋近于2表明孔隙结构越简单，均质性越强；越趋近于3表明孔隙结构越复杂，非均质性越强。其中，所述分形维数包括用于定量表征页岩孔隙表面结构的不规则性的第一分形维数d1以及用于定量表征页岩孔隙表面结构的非均质性的第二分形维数d2。本发明实施例根据n2吸附
‑
解吸实验数据，采用frenkel
–
halsey
–
hill(fhh)模型计算了分形维数。具体的，所述模型具体为：
57.ln(v/v0)＝a(ln(ln(p0/p)) constant，
58.a＝d
–
3，
59.其中，v是氮气吸脱附实验中与平衡压力p相对应的孔隙累积体积分数，v0为单层吸附体积，p0为饱和吸附压力，a是ln(ln(p0/p))对比ln(v)获取的曲线图的斜率值，constant为fhh模型的一常数。
60.d
–
3模型分别假定液膜弯月面曲率半径是测量液膜体积的合适长度。在氮气吸附数据和fhh模型的基础上，可以在p/p0的0～0.5。第一分形维数d1和第二分形维数d2分别在p/p0介于0～0.5和0.5～1.0范围内画出两个不同的线性段，根据线段斜率值a1和a2测定。
61.在一个优选的实施例中，所述步骤s400中，所述页岩储层的微观孔隙的发育特征至少包括页岩的toc含量、热成熟度和矿物组成。
62.具体的，页岩的toc含量、热成熟度和矿物组成会对分形维数产生重要影响。页岩的第二分形维数d2与toc含量呈正相关。此外，第二分形维数d2也与热成熟度ro呈轻微的正线性关系。上述结果表明，有机质丰度和热成熟度对分形维数都有正影响。这是因为，toc含量主导了页岩中微孔的孔容和比表面积的发育，这些微孔最终对分形特征有一定的影响。此外，有机质的热演化会降低页岩内部结构受生烃影响的稳定性，使孔隙表面和结构更加复杂和不均匀。粘土矿物含量与d2呈正线性关系，因为粘土矿物的流动性和层状结构增加了孔隙表面积，从而增加了页岩孔隙结构的不均匀性和复杂性。随着脆性矿物含量的降低，孔隙结构的复杂性增加，导致分形维数增大。这是因为脆性矿物与介孔的孔容密切相关，而这些介孔最终会对分形维数产生不利影响。此外，页岩中脆性矿物的光滑表面削弱了页岩孔隙结构的复杂性和不均匀性，从而降低了分形维数。因此，总体观察结果表明，有机质和粘土的丰度和成熟度共同促进，并对分形维数产生积极影响，而脆性矿物对分形维数产生消极影响。
63.因此，当得到了分形维数后，根据分形维数与页岩的toc含量、热成熟度和矿物组成之间的线性关系，可以反过来定量分析页岩储层的微观孔隙的发育特征，进而定量的表征孔隙发育的复杂程度、非均质程度和连通性特征，为孔隙系统的吸附、渗流能力分析研究和储层储集性能评价提供科学理论支撑。
64.基于上述页岩油气储层微观孔隙形态识别方法，请参阅图3，本发明实施例还相应的提供一种页岩油气储层微观孔隙形态识别装置500，包括：
65.曲线获取模块510，用于获取氮气吸脱附实验后的页岩储层岩心的等温吸脱附曲
线；
66.形态匹配模块520，用于基于预设的三维孔隙形态模型，对所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线进行匹配，以判断出所述页岩储层的微观孔隙的形态；其中，所述页岩储层的微观孔隙的形态包括连通型孔隙和非连通型孔隙；
67.分形维数计算模块530，用于基于所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线，计算出所述页岩储层的微观孔隙的分形维数；
68.发育特征分析模块540，用于基于所述页岩储层的微观孔隙的分形维数，分析所述页岩储层的微观孔隙的发育特征。
69.由于上文已对页岩油气储层微观孔隙形态识别方法进行详细描述，在此不再赘述。
70.如图4所示，基于上述页岩油气储层微观孔隙形态识别方法，本发明还相应提供了一种页岩油气储层微观孔隙形态识别设备，所述页岩油气储层微观孔隙形态识别设备可以是移动终端、桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及服务器等计算设备。该页岩油气储层微观孔隙形态识别设备包括处理器10、存储器20及显示器30。图4仅示出了页岩油气储层微观孔隙形态识别设备的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
71.所述存储器20在一些实施例中可以是所述页岩油气储层微观孔隙形态识别设备的内部存储单元，例如页岩油气储层微观孔隙形态识别设备的硬盘或内存。所述存储器20在另一些实施例中也可以是所述页岩油气储层微观孔隙形态识别设备的外部存储设备，例如所述页岩油气储层微观孔隙形态识别设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，所述存储器20还可以既包括页岩油气储层微观孔隙形态识别设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器20用于存储安装于所述页岩油气储层微观孔隙形态识别设备的应用软件及各类数据，例如所述安装页岩油气储层微观孔隙形态识别设备的程序代码等。所述存储器20还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器20上存储有页岩油气储层微观孔隙形态识别程序40，该页岩油气储层微观孔隙形态识别程序40可被处理器10所执行，从而实现本技术各实施例的页岩油气储层微观孔隙形态识别方法。
72.所述处理器10在一些实施例中可以是一中央处理器(central processing unit,cpu)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行所述存储器20中存储的程序代码或处理数据，例如执行所述页岩油气储层微观孔隙形态识别方法等。
73.所述显示器30在一些实施例中可以是led显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及oled(organic light
‑
emitting diode，有机发光二极管)触摸器等。所述显示器30用于显示在所述页岩油气储层微观孔隙形态识别设备的信息以及用于显示可视化的用户界面。所述页岩油气储层微观孔隙形态识别设备的部件10
‑
30通过系统总线相互通信。
74.在一实施例中，当处理器10执行所述存储器20中页岩油气储层微观孔隙形态识别程序40时实现如上所述的页岩油气储层微观孔隙形态识别方法中的步骤。
75.综上所述，本发明提供的页岩油气储层微观孔隙形态识别方法、装置、设备及存储介质，通过获取氮气吸附实验后的页岩储层岩心的等温吸脱附曲线，基于预设的三维孔隙
模型对所述页岩储层岩心的等温吸脱附曲线进行匹配，进而判断出页岩储层的微观孔隙的形态，同时将连通性孔隙和不连通性孔隙考虑在内，弥补了过往孔隙形态分析中忽略不连通性孔隙分析的不足，同时本发明还通过分形特征分析，量化表征孔隙发育的复杂程度、非均质程度和连通性特征，为孔隙系统的吸附、渗流能力分析研究和储层储集性能评价提供科学理论支撑。
76.当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器，控制器等)来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。
77.以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。