孔隙发育特征刻画方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本发明涉及孔隙发育特征刻画技术领域，具体涉及一种孔隙发育特征刻画方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.为应对世界能源安全与经济快速发展需要，非常规油气资源勘探开发成为国家的能源开发战略的一大重点方向，页岩油气勘探与开发目前取得重大突破和进展，成为应对能源挑战的重要力量。页岩油气资源主要储存于孔隙空间中，页岩储层孔隙系统的研究极为重要，孔隙类型划分和定量表征是页岩储层有效评价的关键，是影响页岩油气勘探与开发的重要指标。
3.页岩储层中发育的孔隙类型较为复杂，形态、结构、空间展布多种多样，按照其发育的位置，可以划分为粘土矿物孔、脆性矿物孔、有机质孔和微裂缝等。不管是目前广泛采用的扫描电镜直接观测法，还是包括n2/co2吸附
‑
脱附实验和高压压汞实验在内的流通注入技术，均是对总的孔隙发育特征进行定性、定量表征，无法对不同类型孔隙的发育特征进行针对分析刻画，刻画不够格精细，导致无法对页岩储层的孔隙发育特征进行有效分析。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要提供一种孔隙发育特征刻画方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中存在的无法对不同类型孔隙的发育特征进行刻画分析，导致无法对页岩储层的孔隙发育特征进行有效分析的技术问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种孔隙发育特征刻画方法，包括：
6.构建页岩储层的岩石物理模型，所述岩石物理模型包括从下至上依次设置的层理裂隙层、有机质层、粘土矿物层和脆性矿物层；
7.随机获取至少三个页岩样品，并根据所述至少三个页岩样品确定所述有机质层的第一微观孔隙体积、所述粘土矿物层的第二微观孔隙体积以及所述脆性矿物层的第三微观孔隙体积；
8.基于所述第一微观孔隙体积确定所述有机质层的第一孔隙度；
9.基于所述第二微观孔隙体积确定所述粘土矿物层的第二孔隙度；
10.基于所述第三微观孔隙体积确定所述脆性矿物层的第三孔隙度。
11.在一种可能的实现方式中，所述根据所述至少三个页岩样品确定所述有机质层的第一微观孔隙体积、所述粘土矿物层的第二微观孔隙体积以及所述脆性矿物层的第三微观孔隙体积包括：
12.根据所述至少三个页岩样品分别获得所述有机质层的至少三个第一质量百分含量、所述粘土矿物层的至少三个第二质量百分含量以及所述脆性矿物层的至少三个第三百分含量；
13.根据所述至少三个页岩样品获得至少三个样品总孔隙度；
14.根据所述页岩储层的密度、所述至少三个样品总孔隙度、所述层理裂隙层的微裂缝孔隙度、所述至少三个第一质量百分含量、所述至少三个第二质量百分含量以及所述至少三个第三百分含量确定所述第一微观孔隙体积、所述第二微观孔隙体积以及所述第三微观孔隙体积。
15.在一种可能的实现方式中，所述至少三个页岩样品中的每一个页岩样品均包括第一子页岩样品和第二子页岩样品；所述根据所述至少三个页岩样品分别获得所述有机质层的至少三个第一质量百分含量、所述粘土矿物层的至少三个第二质量百分含量以及所述脆性矿物层的至少三个第三百分含量包括：
16.根据所述第一子页岩样品获得所述第二质量百分含量和所述第三质量百分含量；
17.根据所述第二子页岩样品获得所述第一质量百分含量。
18.在一种可能的实现方式中，所述第一子页岩样品包括多个第一页岩颗粒，所述第一页岩颗粒的粒径为200目。
19.在一种可能的实现方式中，所述第二子页岩样品包括多个第二页岩颗粒，所述第二页岩颗粒的粒径为0.05mm
‑
0.2mm。
20.在一种可能的实现方式中，所述第一孔隙度为：
[0021][0022]
所述第二孔隙度为：
[0023][0024]
所述第三孔隙度为：
[0025][0026]
式中，ρ为页岩储层的密度；a
toc
为第一质量百分含量；a
clay
为第二质量百分含量；a
bri
为第三质量百分含量；v
toc
为第一微观孔隙体积；v
clay
为第二微观孔隙体积；a
bri
为第三微观孔隙体积。
[0027]
在一种可能的实现方式中，在所述基于所述第三微观孔隙体积确定所述脆性矿物层的第三孔隙度之后还包括：
[0028]
获取验证样品，并根据所述验证样品确定所述第一孔隙度、所述第二孔隙度和所述第三孔隙度；
[0029]
根据所述第一孔隙度、所述第二孔隙度和所述第三孔隙度确定所述验证样品的理论总孔隙度；
[0030]
获取所述验证样品的真实总孔隙度；
[0031]
根据所述理论总孔隙度和所述真实总孔隙度对所述第一孔隙度、所述第二孔隙度和所述第三孔隙度的准确性进行评估。
[0032]
另一方面，本发明还提供一种孔隙发育特征刻画装置，包括：
[0033]
物理模型构建单元，用于构建页岩储层的岩石物理模型，所述岩石物理模型包括从下至上依次设置的层理裂隙层、有机质层、粘土矿物层和脆性矿物层；
[0034]
参数获取单元，用于随机获取至少三个页岩样品，并根据所述至少三个页岩样品确定所述有机质层的第一微观孔隙体积、所述粘土矿物层的第二微观孔隙体积以及所述脆性矿物层的第三微观孔隙体积；
[0035]
第一孔隙度确定单元，用于基于所述第一微观孔隙体积确定所述有机质层的第一孔隙度；
[0036]
第二孔隙度确定单元，用于基于所述第二微观孔隙体积确定所述粘土矿物层的第二孔隙度；
[0037]
第三孔隙度确定单元，用于基于所述第三微观孔隙体积确定所述脆性矿物层的第三孔隙度。
[0038]
另一方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，
[0039]
所述存储器，用于存储程序；
[0040]
所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以实现上述任意一种实现方式中的所述的孔隙发育特征刻画方法中的步骤。
[0041]
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读取的程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时，能够实现上述任意一种实现方式中的所述的孔隙发育特征刻画方法中的步骤。
[0042]
采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的孔隙发育特征刻画方法，通过构建包括层理裂隙层、有机质层、粘土矿物层和脆性矿物层的页岩储层的岩石物理模型，对页岩储层的不同类型孔隙进行定性分析，然后根据至少三个页岩样品确定有机质层的第一微观孔隙体积、粘土矿物层的第二微观孔隙体积和脆性矿物层的第三微观孔隙体积，并分别基于第一微观孔隙体积、第二微观孔隙体积和第三微观孔隙体积分别确定有机质层的第一孔隙度、粘土矿物层的第二孔隙度和脆性矿物层的第三孔隙度，通过第一孔隙度、第二孔隙度和第三孔隙度对页岩储层不同类型的孔隙进行定量分析，实现对页岩储层孔隙发育特征的有效刻画分析。通过对页岩储层的孔隙发育特征进行定量和定性分析，提高了对孔隙发育特征刻画的精细度，从而可为页岩储层油气勘探与开发提供保障。
附图说明
[0043]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0044]
图1为本发明提供的孔隙发育特征刻画方法的一个实施例流程示意图；
[0045]
图2为本发明提供的页岩储层的岩石物理模型的一个实施例结构示意图；
[0046]
图3为本发明图1中s102的一个实施例流程示意图；
[0047]
图4为本发明图3中s301的一个实施例流程示意图；
[0048]
图5为本发明对第一孔隙度、第二孔隙度和第三孔隙度的准确性进行评估的一个实施例流程示意图；
[0049]
图6为本发明提供的理论总孔隙度和真实总孔隙度的对比图；
[0050]
图7为本发明提供的孔隙发育特征刻画装置的一个实施例结构示意图；
[0051]
图8为本发明提供的电子设备的一个实施例结构示意图。
具体实施方式
[0052]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0053]
在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如：a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
[0054]
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0055]
本发明提供了一种孔隙发育特征刻画方法、装置、电子设备及存储介质，以下分别进行说明。
[0056]
在展示实施例前，首先对孔隙发育特征刻画进行阐述，在本发明中，孔隙发育特征刻画指的是对孔隙类型进行定性分析，对孔隙度进行定量分析。
[0057]
图1为本发明提供的孔隙发育特征刻画方法的一个实施例流程示意图，如图1所示，该方法包括：
[0058]
s101、构建页岩储层的岩石物理模型，岩石物理模型包括从下至上依次设置的层理裂隙层、有机质层、粘土矿物层和脆性矿物层；
[0059]
s102、随机获取至少三个页岩样品，并根据至少三个页岩样品确定有机质层的第一微观孔隙体积、粘土矿物层的第二微观孔隙体积以及脆性矿物层的第三微观孔隙体积；
[0060]
s103、基于第一微观孔隙体积确定有机质层的第一孔隙度；
[0061]
s104、基于第二微观孔隙体积确定粘土矿物层的第二孔隙度；
[0062]
s105、基于第三微观孔隙体积确定脆性矿物层的第三孔隙度。
[0063]
与现有技术相比，本发明实施例提供的孔隙发育特征刻画方法，通过构建包括层理裂隙层、有机质层、粘土矿物层和脆性矿物层的页岩储层的岩石物理模型，对页岩储层进行定性分析，然后根据至少三个页岩样品确定有机质层的第一微观孔隙体积、粘土矿物层的第二微观孔隙体积和脆性矿物层的第三微观孔隙体积，并分别基于第一微观孔隙体积、第二微观孔隙体积和第三微观孔隙体积分别确定有机质层的第一孔隙度、粘土矿物层的第二孔隙度和脆性矿物层的第三孔隙度，通过第一孔隙度、第二孔隙度和第三孔隙度对页岩储层不同类型的孔隙进行定量分析，实现对页岩储层孔隙发育特征的有效刻画和分析。通过对页岩储层的孔隙发育特征进行定量和定性分析，提高了对孔隙发育特征刻画的精细度，从而可为页岩储层油气勘探与开发提供保障。
[0064]
在本发明的一些实施例中，如图2所示，岩石物理模型10具体包括从下至上依次设置的层理裂隙层100、有机质层200、粘土矿物层300和脆性矿物层400，且有机质层、粘土矿物层300和脆性矿物层400均包括孔隙，为了便于理解，将孔隙和基质进行分层表示，具体地，有机质层200包括有机质基质210和有机质孔隙220，粘土矿物层300包括粘土矿物基质310和粘土矿物孔隙320，脆性矿物层400包括脆性矿物基质410和脆性矿物孔隙420。
[0065]
进一步地，本发明实施例提供的孔隙发育特征刻画方法的构建和实施可为页岩储层精细评价、有效孔隙度分析和页岩油气资源量精确评估提供科学支撑、理论依据和方法指导。
[0066]
在本发明的一些实施例中，如图3所示，步骤s102包括：
[0067]
s301、根据至少三个页岩样品分别获得有机质层的至少三个第一质量百分含量、粘土矿物层的至少三个第二质量百分含量以及脆性矿物层的至少三个第三百分含量；
[0068]
s302、根据至少三个页岩样品获得至少三个样品总孔隙度；
[0069]
s303、根据页岩储层的密度、至少三个样品总孔隙度、层理裂隙层的微裂缝孔隙度、至少三个第一质量百分含量、至少三个第二质量百分含量以及至少三个第三百分含量确定第一微观孔隙体积、第二微观孔隙体积以及第三微观孔隙体积。
[0070]
在本发明的一个实施例中，通过计算公式获得第一微观孔隙体积、第二微观孔隙体积以及第三微观孔隙体积。
[0071]
具体地，计算公式为：
[0072][0073][0074]
式中，样品总孔隙度；为基质孔隙度；为微裂缝孔隙度；ρ为页岩储层的密度；a
toc
为第一质量百分含量；a
clay
为第二质量百分含量；a
bri
为第三质量百分含量；v
toc
为第一微观孔隙体积；v
clay
为第二微观孔隙体积；a
bri
为第三微观孔隙体积。
[0075]
由上述计算公式可知，步骤s303的具体流程为：将页岩储层的密度、至少三个样品总孔隙度、层理裂隙层的微裂缝孔隙度、至少三个第一质量百分含量、至少三个第二质量百分含量以及至少三个第三百分含量带入到计算公式中，建立一个三元线性方程组，通过求解方程组即可获得第一微观孔隙体积、第二微观孔隙体积以及第三微观孔隙体积。
[0076]
在本发明的一些实施例中，第一孔隙度为：
[0077][0078]
第二孔隙度为：
[0079][0080]
第三孔隙度为：
[0081][0082]
由上述公式可知：获得第一微观孔隙体积、第二微观孔隙体积以及第三微观孔隙体积即可对应获得第一孔隙度、第二孔隙度和第三孔隙度。
[0083]
在本发明的一些实施例中，至少三个页岩样品中的每一个页岩样品均包括第一子页岩样品和第二子页岩样品；则如图4所示，步骤s301包括：
[0084]
s401、根据第一子页岩样品获得第二质量百分含量和第三质量百分含量；
[0085]
s402、根据第二子页岩样品获得第一质量百分含量。
[0086]
在本发明的一个实施例中，步骤s401具体为：使用全自动粉末x射线衍射仪开展矿物分析实验，实验条件为采用cu靶，旋转角度为3
°
～70
°
，旋转速度为4
°
/min，kα射线，步幅为0.02，管压功率为40kv，管流为150ma。通过计算机分析可以得到第一子页岩样品的xrd衍
射图谱，根据标准粉末衍射分析资料对图谱进行分析并获得第一子页岩样品的第二质量百分含量和第三质量百分含量。
[0087]
在本发明的一个实施例中，由于第二子页岩样品并不能直接放置于岩石热解分析仪，要进行脱酸和脱水处理。因此，步骤s402具体为：将第二子页岩样品收集到洁净的玻璃容器中，容器带有合适的密封箔片，避免有机物质污染样品。脱酸的过程是使用10％(体积比)盐酸去除碳酸盐，该过程在60℃热浴环境中进行；脱水过程是将脱酸后的第二子页岩样品使用蒸馏水洗涤，除去残留的盐酸，之后在真空环境中干燥24h。第二子页岩样品烘干处理后使用岩石热解分析仪对这些第二子页岩样品进行热解分析，热萃取热裂解系统为该岩石热解仪的主要工作系统，此系统的检测范围广，灵敏度高，可检测10
‑
13mg/g的样品。内部的智能控制程序可以使热解炉自动升温，热解炉内温度可以升高至400～700℃；经过计算机的数据处理即可获得第二子页岩样品的第三质量百分含量。
[0088]
在本发明的一些实施例中，第一子页岩样品包括多个第一页岩颗粒，第一页岩颗粒的粒径为200目。
[0089]
具体地，首先通过破碎机对大块页岩进行破碎获得破碎样品，然后取10g左右的破碎样品置入研钵中研磨，筛选出多个第一页岩颗粒。
[0090]
在本发明的一些实施例中，第二子页岩样品包括多个第二页岩颗粒，第二页岩颗粒的粒径为0.05mm
‑
0.2mm。
[0091]
具体地，首先通过破碎机对大块页岩进行破碎获得破碎样品，然后将破碎样品进行粉碎，筛选出多个第二页岩颗粒。
[0092]
进一步地，为了确保第一孔隙度、第二孔隙度和第三孔隙度的准确性，在本发明的一些实施例中，如图5所示，在步骤s105之后还包括对第一孔隙度、第二孔隙度和第三孔隙度的的准确性进行评估，具体为：
[0093]
s501、获取验证样品，并根据验证样品确定第一孔隙度、第二孔隙度和第三孔隙度；
[0094]
s502、根据第一孔隙度、第二孔隙度和第三孔隙度确定验证样品的理论总孔隙度；
[0095]
s503、获取验证样品的真实总孔隙度；
[0096]
s504、根据理论总孔隙度和真实总孔隙度对第一孔隙度、第二孔隙度和第三孔隙度的准确性进行评估。
[0097]
具体地，当理论总孔隙度和真实总孔隙度的差值大于或等于阈值差值时，则说明第一孔隙度、第二孔隙度和第三孔隙度的准确性不高，则需重新确定第一孔隙度、第二孔隙度和第三孔隙度，当理论总孔隙度和真实总孔隙度的差值小于阈值差值时，则说明第一孔隙度、第二孔隙度和第三孔隙度的准确性较高，即可用第一孔隙度、第二孔隙度和第三孔隙度对页岩储层的孔隙发育特征进行刻画。
[0098]
在本发明的一些实施例中，步骤s503中具体采用gri(gas research institute，美国天然气研究院)法获取验证样品的真实总孔隙度，在gri法中，验证样品的规格需为直径1.0cm，高长约2.5cm的圆柱体，因此，在步骤s501中，需要对块状页岩样品进行线切割，获取试验样品，试验样品规格为直径1.0cm，高长约2.5cm的圆柱体。
[0099]
在本发明的一个具体实施例中，步骤s503为：应用qky
‑
zn型孔隙度分析仪，氦分子直径较小，大约为0.2nm，可以充满验证样品中的所有孔隙孔径，需外部加大压力使其进入
页岩孔隙。该环节是在200psi的孔隙压力和1000psi的围压(6.89mpa)下测量的，精度为
±
0.1％。使用脉冲衰减渗透仪(pdp
‑
200)分析孔隙压力为600psi、围压为1000psi(6.89mpa)、氮气条件下的渗透率。压力传感器的精度为满量程的
±
0.1％，通过上述设置即可获得验证样品的真实总孔隙度。
[0100]
在本发明的一个实施例中，如图6所示，由理论总孔隙度与真实总孔隙度两者之间存在显著的正线性关系，拟合系数r2为0.910，说明该第一孔隙度、第二孔隙度和第三孔隙度具有较好的可靠性和准确性。
[0101]
为了更好实施本发明实施例中的孔隙发育特征刻画方法，在孔隙发育特征刻画方法基础之上，对应的，如图7所示，本发明实施例还提供了一种孔隙发育特征刻画装置700，包括：
[0102]
物理模型构建单元701，用于构建页岩储层的岩石物理模型，岩石物理模型包括从下至上依次设置的层理裂隙层、有机质层、粘土矿物层和脆性矿物层；
[0103]
参数获取单元702，用于随机获取至少三个页岩样品，并根据至少三个页岩样品确定有机质层的第一微观孔隙体积、粘土矿物层的第二微观孔隙体积以及脆性矿物层的第三微观孔隙体积；
[0104]
第一孔隙度确定单元703，用于基于第一微观孔隙体积确定有机质层的第一孔隙度；
[0105]
第二孔隙度确定单元704，用于基于第二微观孔隙体积确定粘土矿物层的第二孔隙度；
[0106]
第三孔隙度确定单元705，用于基于第三微观孔隙体积确定脆性矿物层的第三孔隙度。
[0107]
上述实施例提供的孔隙发育特征刻画装置700可实现上述孔隙发育特征刻画方法实施例中描述的技术方案，上述各模块或单元具体实现的原理可参见上述孔隙发育特征刻画方法实施例中的相应内容，此处不再赘述。
[0108]
如图8所示，本发明还相应提供了一种电子设备800。该电子设备800包括处理器801、存储器802及显示器803。图8仅示出了电子设备800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。
[0109]
存储器802在一些实施例中可以是电子设备800的内部存储单元，例如电子设备800的硬盘或内存。存储器802在另一些实施例中也可以是电子设备800的外部存储设备，例如电子设备800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。
[0110]
进一步地，存储器802还可既包括电子设备800的内部储存单元也包括外部存储设备。存储器802用于存储安装电子设备800的应用软件及各类数据。
[0111]
处理器801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，用于运行存储器802中存储的程序代码或处理数据，例如本发明中的孔隙发育特征刻画方法。
[0112]
显示器803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。显示器803用于显示在电子设备800的信息以及用于显示可视化的用户界面。电子设备800的部件801
‑
803通过
系统总线相互通信。
[0113]
在一实施例中，当处理器801执行存储器802中的孔隙发育特征刻画程序时，可实现以下步骤：
[0114]
构建页岩储层的岩石物理模型，岩石物理模型包括从下至上依次设置的层理裂隙层、有机质层、粘土矿物层和脆性矿物层；
[0115]
随机获取至少三个页岩样品，并根据至少三个页岩样品确定有机质层的第一微观孔隙体积、粘土矿物层的第二微观孔隙体积以及脆性矿物层的第三微观孔隙体积；
[0116]
基于第一微观孔隙体积确定有机质层的第一孔隙度；
[0117]
基于第二微观孔隙体积确定粘土矿物层的第二孔隙度；
[0118]
基于第三微观孔隙体积确定脆性矿物层的第三孔隙度。
[0119]
应当理解的是：处理器801在执行存储器802中的孔隙发育特征刻画程序时，除了上面的功能之外，还可实现其它功能，具体可参见前面相应方法实施例的描述。
[0120]
进一步地，本发明实施例对提及的电子设备800的类型不做具体限定，电子设备800可以为手机、平板电脑、个人数字助理(personal digital assistant，pda)、可穿戴设备、膝上型计算机(laptop)等便携式电子设备。便携式电子设备的示例性实施例包括但不限于搭载ios、android、microsoft或者其他操作系统的便携式电子设备。上述便携式电子设备也可以是其他便携式电子设备，诸如具有触敏表面(例如触控面板)的膝上型计算机(laptop)等。还应当理解的是，在本发明其他一些实施例中，电子设备800也可以不是便携式电子设备，而是具有触敏表面(例如触控面板)的台式计算机。
[0121]
相应地，本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储计算机可读取的程序或指令，程序或指令被处理器执行时，能够实现上述各方法实施例提供的方法步骤或功能。
[0122]
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
[0123]
以上对本发明所提供的孔隙发育特征刻画方法、装置、电子设备及存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。