一种下古生界页岩中有机质孔隙结构分析方法技术

本发明专利技术公开一种下古生界页岩中有机质孔隙结构分析方法，包括如下步骤：光学尺度、二维扫描电镜观察，并选取典型有机质三维切割重建，对目标有机质孔隙结构进行详细观察和图像采集；利用图像分析软件对不同有机质面孔率、孔径分布、孔隙度等特征参数进行定量表征。采用本发明专利技术方法能够对下古生界页岩有机质孔隙形貌结构进行准确、可靠的分析，从而解决对有机质孔隙结构的定量分析问题。为建立对下古生界页岩中有机质孔隙结构的研究具有重大的指导意义，能够对下古生界页岩中有机质的研究以及对下古生界页岩气的勘测和开采提供较好的参考。

A Pore Structure Analysis Method of Organic Matter in Lower Paleozoic Shale

【技术实现步骤摘要】
一种下古生界页岩中有机质孔隙结构分析方法
本专利技术涉及岩石物理研究领域，具体涉及一种下古生界页岩中有机质孔隙结构分析方法。
技术介绍
有机质孔隙在富有机质泥页岩中广泛发育，是泥页岩储集空间的重要组成部分。页岩气既可以以游离态保存在孔隙中，又可以以吸附态吸附在矿物颗粒与有机质表面。有机质孔隙度大小直接控制着吸附态天然气的含量，孔隙的分布情况控制着页岩油气的分布。另一方面，原始有机质的类型与演化程度、有机质粒内孔的发育程度是判断页岩层区块商业开发价值的地质条件标准；有机质孔隙的埋藏深度是判断页岩层区块商业开发价值的开发条件标准。因此，有机质孔隙研究对页岩气勘探和页岩气资源量评价具有重要的价值，对后期的开发也具有一定的指导意义，是目前页岩储层研究的热点、重点和难点。页岩的含气性很大程度上取决于有机质的丰度及其纳米级孔隙的发育程度，页岩有机质的结构及其孔隙度是评价页岩气富集保存条件的重要参数。我国南方下古生界地层是页岩气富集成藏的重要层系，但是，由于成熟度较高和缺失镜质组，有机质孔隙一般比较发育，针对该特定的有机质孔隙结构的研究还比较少，使得下古生界页岩的有机质孔隙结构的分析技术难度大，分析效率低、定量误差大，目前还没有快捷可靠的下古生界页岩中有机质孔隙结构分析方法。因此，如何解决上述问题是本领域技术人员研究的方向。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于解决现有的下古生界页岩的有机质孔隙结构的分析技术难度大，分析效率低、定量误差大等问题，提供一种下古生界页岩中有机质孔隙结构分析方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种下古生界页岩中有机质孔隙结构分析方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采用光学尺度、二维扫描电镜观察，并选取典型有机质三维切割重建，对目标有机质孔隙结构进行详细观察和图像采集；2)利用图像分析软件对不同有机质面孔率、孔径分布、孔隙度等特征参数进行定量表征。进一步，所述步骤1)包括：(1)在低倍镜即光学显微镜下观察有机质碎屑形状、大小、空间分布等特征，识别有机质形态；(2)在高倍镜即扫描电镜下详细观察有机质孔隙的形状、产状、连通等情况，测量孔隙大小，并根据孔隙的多少和大小描述孔隙发育程度；(3)依据有机质碎屑类型的不同，选择10μm×10μm的有机质颗粒，用超高分辨双束扫描电镜(FIB-SEM)进行连续切割和成像：设置电子束采集切割面成像参数，调整离子束流参数，采用仪器自带的软件进行连续离子束切割和电子束成像，切割间距可设置为5-20nm，切割图像一般在500张以上。相比现有技术，本专利技术具有如下优点：1、本专利技术通过光学显微镜、微米-纳米级二维-三维扫描电镜分析技术的结合，对页岩有机质孔隙形貌结构进行纳米级高分辨率分析，计算出有机质孔隙的大小、分布、孔体积、孔隙度等，从而解决对有机质孔隙结构的定量分析问题。2、采用本专利技术方法能够对下古生界页岩有机质孔隙形貌结构进行准确、可靠的分析，从而解决对有机质孔隙结构的定量分析问题。为建立对下古生界页岩中有机质孔隙结构的研究具有重大的指导意义，能够对下古生界页岩中有机质的研究以及对下古生界页岩气的勘测和开采提供较好的参考。附图说明图1为光学显微镜下龙马溪组页岩的笔石表皮碎屑，其中：(a)层压的笔石表皮壁，垂直层理方向.YC7-1,(反射光，200×)；(b)放大的笔石表皮显示平行的皮质条带，(反射光，500×)；(c)笔石表皮壁碎屑，平行层理方向，YC4-2，(反射光，200×)；(d)放大的笔石表皮显示平行的皮质显微，YC7-1，(油浸反射光，500×)。图2为扫描电镜下的笔石有机质孔隙结构特征，垂直层理方向，背散射模式；(a)YC4-1；(b)YC4-2；(c)YC7-2；(d)YC7-1。图3为扫描电镜下的笔石表皮有机质孔隙结构特征，平行层理方向，背散射模式，其中：(a)YC4-1；(b)YC4-2；(c)YC7-2；(d)YC7-1；(e)YC7-2；(f)YC4-1图4为笔石有机质三维孔隙结构特征。图5为扫描电镜下的腐泥碎屑有机质孔隙结构特征，背散射模式，其中：(a)YC4-1；(b)YC4-2；(c)YC7-2；(d)YC7-1；(e)QQ1-2；(f)QQ1-3。图6为扫描电镜下的腐泥碎屑有机质孔隙结构特征，背散射模式。图7为扫描电镜图片统计的单个有机质颗粒的孔径分布直方图，其中：(a)笔石表皮有机质孔径分布直方图；(b)腐泥碎屑有机质孔径分布直方图。图8为岩石FIB-SEM三维结构图，其中：(a)岩石骨架三维结构图，有机质孔发育，偶见无机孔；(b)岩石孔隙三维结构图。图9为牛蹄塘组页岩有机质孔隙结构图(二维扫描电镜)，其中，(a)为整体图。(b)(c)、(d)均为局部放大图。具体实施方式下面将结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明。一、实施例：一种下古生界页岩中有机质孔隙结构分析方法，包括以下步骤：首先进行光学尺度、二维扫描电镜观察，并选取典型有机质三维切割重建，对目标有机质孔隙结构进行详细观察和图像采集；然后利用图像分析软件对不同有机质面孔率、孔径分布、孔隙度等特征参数进行定量表征。分析流程与方法如下：(1)在低倍镜即光学显微镜下观察有机质碎屑形状、大小、空间分布等特征，识别有机质形态。(2)在高倍镜即扫描电镜下详细观察有机质孔隙的形状、产状、连通等情况，测量孔隙大小，并根据孔隙的多少和大小描述孔隙发育程度。(3)依据有机质碎屑类型的不同，选择合适大小有机质颗粒(一般为10μm×10μm)，用超高分辨双束扫描电镜(FIB-SEM)进行连续切割和成像：设置电子束采集切割面成像参数，调整离子束流参数，采用仪器自带的软件进行连续离子束切割和电子束成像，切割间距可设置为5-20nm，切割图像一般在500张以上。(4)三维重构和数据处理：将三维切割的图像导入三维重建软件，滤波除噪，进行三维重建；依据矿物灰度的差异，将页岩有机质、孔隙、不同矿物进行分割重建。(5)有机质孔隙结构分析：观察描述不同类型有机质的孔隙发育特征，包括有机质碎屑和孔隙的形态、大小和分布特征；三维展示有机质孔隙的空间分布特征，定量评价有机质孔隙的孔径分布、孔隙度、连通性特征。二、以重庆地区五峰组-龙马溪组和牛蹄塘组页岩露头和岩心为样品对下古生界页岩有机质孔隙结构的分析：通过扫描电镜对五峰组-龙马溪组页岩进行二维和三维分析，结果表明：五峰组-龙马溪组页岩中主要有两种有机显微组分，即笔石表皮有机质和与浮游藻类有关的腐泥碎屑有机质。笔石表皮体在不同切面的产状不同。在垂直层理方向上呈细长条状，如图1a，可见皮质组织，其宽度约为10μm；在平行层理方向呈碎屑分散状，如图1c，可见微小平行的条带状皮质纤维组织，如图1d。笔石表皮体在不同切面下的孔隙特征有差异。在垂直层理方向，笔石外皮组织中的孔隙较少，如图2a，笔石外皮边缘可见成层状的皮质纤维，呈漩涡状，如图2b，局部放大后可见皮质纤维之间的纳米级细长孔，如图3c。这些纳米级孔隙在外皮条带的截面方向呈管状，如图2d所示。在平行层理方向，笔石外皮质纤维间发育有微裂缝和纳米级细长孔，且呈非均质性：细长孔主要发育在不连续的皮质纤维微裂缝之间，如图3中b和c，沿截面方向呈管状，如如图2d；部分笔石外皮条带中只发育一些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种下古生界页岩中有机质孔隙结构分析方法，其特征在于，包括如下步骤：1）光学尺度、二维扫描电镜观察，并选取典型有机质三维切割重建，对目标有机质孔隙结构进行详细观察和图像采集；2）利用图像分析软件对不同有机质面孔率、孔径分布、孔隙度等特征参数进行定量表征。

【技术特征摘要】
1.一种下古生界页岩中有机质孔隙结构分析方法，其特征在于，包括如下步骤：1）光学尺度、二维扫描电镜观察，并选取典型有机质三维切割重建，对目标有机质孔隙结构进行详细观察和图像采集；2）利用图像分析软件对不同有机质面孔率、孔径分布、孔隙度等特征参数进行定量表征。2.根据权利要求1所述下古生界页岩中有机质孔隙结构分析方法，其特征在于，所述步骤1）包括：（1）在低倍镜即光学显微镜下观察有机质碎屑形状、大小、空间分布等特征，识别有机质形态；（2）在高倍镜即扫描电镜下详细观察有机质孔隙的形状、产状、连通等情况，测量孔隙大小，并根据孔隙的多少和大小描述孔隙发育程度；（3）依据有机质碎屑类型的不同，选择10μm×10μm的有机质颗粒，用超高分辨双束扫描电镜（FIB-SEM）进行连续切割和成像：设置电子束采集切割...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾进华，何廷鹏，胡科，李甜，杨洁，杨柳，浮爱青，汪雄，车平平，李梦来，
申请(专利权)人：重庆地质矿产研究院，
类型：发明
国别省市：重庆,50