一种裂缝型致密储层微裂缝分级定量表征方法技术

本发明专利技术涉及油气资源勘探技术领域，特别涉及一种裂缝型致密储层微裂缝分级定量表征方法。包括如下步骤：步骤一：微裂缝发育特征观察；步骤二：纳米级裂缝定量评价与表征；步骤三：微米级裂缝定量评价与表征。本发明专利技术首次提出了一套定量表征致密储层微裂缝的方法，丰富了我国致密储层储集机理评价体系；本发明专利技术可方便快捷地实现微米级和纳米级裂缝的识别、评价与表征，以期明确不同尺度裂缝对物性的贡献，进而实现裂缝型致密储层的分级定量评价；本发明专利技术方案操作简便、可实施性强，能够很好地揭示非常规储层微裂缝的储集机理，为裂缝型致密储层的评价起到了示范效应。

【技术实现步骤摘要】
一种裂缝型致密储层微裂缝分级定量表征方法
本专利技术涉及油气资源勘探
，特别涉及一种裂缝型致密储层微裂缝分级定量表征方法。
技术介绍
致密储层中的微裂缝不仅是油气的主要储集场所，同时也是非常重要的运移通道，尤其对致密砂岩和页岩等致密储层而言，微裂缝不仅能提高致密储层有效孔隙度和渗透率，而且天然裂缝的形态、方向、密集程度及封闭性对井网部署、压裂等均有重要影响，是控制致密油气藏开发效果的关键因素。我国南方海相泥页岩分布较广，但由于其埋深较大，受到强压实作用的影响，其孔隙通常极为致密，多以纳米级为主，不利于油气充注，孔隙中油气多以吸附态存在，油气流动性较差，不利于页岩油气勘探开发。因此，深层页岩油气勘探以找寻微裂缝为勘探目标。微裂缝储集空间类型及物性方面的研究主要基于薄片、扫描电镜等镜下技术。汪吉林等(汪吉林，朱炎铭，宫云鹏，方辉煌.重庆南川地区龙马溪组页岩微裂缝发育影响因素及程度预测[J].天然气地球科学，2015，26(8)：1579-1586.)通过扫描电镜技术揭示了龙马溪组页岩裂缝发育宽度为百纳米至百微米，并认为阶段进汞量曲线在一定程度上反映了页岩中超微裂缝的发育程度。Ougier-Simonin(Ougier-Simonin,A.,Renard,F.,Boehm,C.,Vidal-Gilbert,S.,2016.MicrofracturingandMicroporosityinshales.Earth-ScienceReviews,162,198-226.)等通过光学显微镜、场发射扫描电镜、同步辐射三维成像技术等刻画了微裂缝的形态及分布特征，但他们认为目前很难实现对微裂缝的全孔径(不同尺度峰宽)表征，主要是因为无法识别不同尺度下微裂缝的非均质性。然而，在致密储层(包括致密砂岩和泥页岩)微观孔隙结构特征方面却有比较成熟的研究方法。卢双舫等(卢双舫，陈方文，肖红，李建青，何希鹏.页岩储层有机、无机孔隙定量评价研究——以黔南坳陷下寒武统牛蹄塘组为例[R].南京：中国矿物岩石地球化学学会第14届学术年会论文摘要专辑，2013.)利用岩石薄片、SEM成像和成像测井等技术分析了黔南坳陷下寒武统牛蹄塘组泥页岩中的基质孔隙及裂缝发育特征，确定了研究区发育的絮状粒间孔、微通道和微裂缝等三类无机孔隙，并建立了泥页岩有机孔隙评价模型；Schmitt(Schmitt,M.,Fernandes,C.P.,daCunhaNeto,J.A.B,Wolf,F.G.,dosSantos,V.S.S.,2013.CharacterizationofporesystemsinsealrocksusingNitrogenGasAdsorptioncombinedwithMercuryInjectionCapillaryPressuretechniques.MarineandPetroleumGeology39,138-149.)利用高压压汞和氮吸附表征了致密岩石孔隙全孔径分布特征，其中高压压汞用于揭示中孔和大孔孔径分布特征，而氮吸附用于表征微孔和中孔孔径分布特征；Li(Li,W.H.,Lu,S.F.,Xue,H.T.,Zhang,P.F.,Hu,Y.,2016.MicroscopicporestructureinshalereservoirintheargillaceousdolomitefromtheJianghanBasin.Fuel181,1041-1049.)根据氩离子抛光场发射扫描电镜及物质平衡原理定量表征了页岩储层无机和有机孔隙度，利用高压压汞等技术探讨了孔隙有效性，并根据FIB-SEM技术揭示了孔隙及喉道三维空间分布特征，并表征了储层连通性及非均质性。尽管表征微观孔隙结构特征的方法可借鉴于研究微裂缝，但是上述方法在研究微裂缝时均存在一定的局限性，不能简单套用，如压汞法在压力超过70MPa后会造成岩石的破裂进而产生孔隙或裂缝，造成检测结果产生偏差。
技术实现思路
目前针对微裂缝识别与评价多依靠薄片、扫描电镜等直观的镜下技术，然而要明确其储集机制，不仅需要弄清微、纳尺度裂缝缝宽的分布规律，还需要明确不同缝宽的裂缝对物性的贡献，这就需要有一套定量表征微裂缝的方法。有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题是分别从微米级和纳米级的角度定量表征裂缝微观结构特征，并揭示不同尺度裂缝对物性的贡献。本专利技术提供了一种通过场发射扫描电镜与低温氮吸附定量表征纳米级裂缝微观结构特征及其对物性的贡献，通过普通薄片与高压压汞法定量表征微米级裂缝微观结构特征及其对物性的贡献，实现分级定量表征致密储层微裂缝的方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种裂缝型致密储层微裂缝分级定量表征方法，包括如下步骤：步骤一：微裂缝发育特征观察；步骤二：纳米级裂缝定量评价与表征；步骤三：微米级裂缝定量评价与表征。进一步地，步骤一所述的微裂缝发育特征观察方法如下：通过普通薄片、场发射扫描电镜，镜下观察裂缝形态、发育特征及分布规律。进一步地，步骤二所述的纳米级裂缝定量评价与表征方法如下：扫描电镜图像中不同成分的灰度不同，孔隙或裂缝相比岩石的其他部分灰度大，因此能够区分孔隙或裂缝和非孔隙或非裂缝部分，根据该原理，可有效标定纳米级裂缝缝宽；根据扫描电镜标定结果，缝宽小于300nm的裂缝可根据低温氮吸附法进行表征，缝宽在300nm-1000nm的裂缝则可根据扫描电镜进行表征；低温氮吸附不仅可以表征纳米尺度裂缝缝宽的分布特征，还可以揭示不同缝宽的裂缝对物性的贡献情况，该方法表征的裂缝缝宽可根据BJH方法利用凯尔文方程求得，即：式中：p为被吸附气体分压；p0为发生吸附的固体材料饱和蒸汽压；Rk为临界孔半径；因此，测定致密储层在不同下凝聚氮气量，绘制出其等温吸脱附曲线，即可计算出纳米级裂缝缝宽、纳米级裂缝的容积等参数，进而可以表征不同尺度缝宽的裂缝对孔隙体积的贡献情况，揭示纳米级裂缝对物性的贡献情况。进一步地，步骤三所述的微米级裂缝定量评价与表征方法如下：和扫描电镜原理相同，普通薄片图像中不同成分的灰度不同，孔隙或裂缝相比岩石的其他部分灰度大，因此能够区分孔隙或裂缝和非孔隙或非裂缝部分，根据该原理，可有效标定微米级裂缝缝宽；由于普通薄片标定微裂缝缝宽的结果正好在高压压汞检测范围内，因此可根据高压压汞法表征微米级裂缝缝宽分布特征，即：式中：Pc为毛细管压力；r为裂缝缝宽；σ为界面张力；θ为静态接触角；根据压汞实验得到的进汞量和对应的压力，作出毛细管压力曲线，即可得到微米级裂缝缝宽分布特征，并揭示其对物性的贡献。与现有技术相比，本专利技术具有如下优异的技术效果：(1)本专利技术首次提出了一套定量表征致密储层微裂缝的方法，丰富了我国致密储层储集机理评价体系；(2)本专利技术可方便快捷地实现微米级和纳米级裂缝的识别、评价与表征，以期明确不同尺度裂缝对物性的贡献，进而实现裂缝型致密储层的分级定量评价；(3)本专利技术方案操作简便、可实施性强，能够很好地揭示非常规储层微裂缝的储集机理，为裂缝型致密储层的评价起到了示范效应。附图说明图1为柳河盆地柳参1井致密储层储集空间类型图；其中，图1a.754m，下桦皮甸子组，灰色砂砾岩，方解石晶间孔；图1b.400m，亨通山组，粉砂质泥岩，粘土矿物粒间孔；图1c.79本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种裂缝型致密储层微裂缝分级定量表征方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：微裂缝发育特征观察；步骤二：纳米级裂缝定量评价与表征；步骤三：微米级裂缝定量评价与表征。

【技术特征摘要】
1.一种裂缝型致密储层微裂缝分级定量表征方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：微裂缝发育特征观察；步骤二：纳米级裂缝定量评价与表征；步骤三：微米级裂缝定量评价与表征。2.根据权利要求1所述的裂缝型致密储层微裂缝分级定量表征方法，其特征在于，步骤一所述的微裂缝发育特征观察方法如下：通过普通薄片、场发射扫描电镜，镜下观察裂缝形态、发育特征及分布规律。3.根据权利要求2所述的裂缝型致密储层微裂缝分级定量表征方法，其特征在于，步骤二所述的纳米级裂缝定量评价与表征方法如下：扫描电镜图像中不同成分的灰度不同，孔隙或裂缝相比岩石的其他部分灰度大，因此能够区分孔隙或裂缝和非孔隙或非裂缝部分，根据该原理，可有效标定纳米级裂缝缝宽；根据扫描电镜标定结果，缝宽小于300nm的裂缝可根据低温氮吸附法进行表征，缝宽在300nm-1000nm的裂缝则可根据扫描电镜进行表征；低温氮吸附不仅可以表征纳米尺度裂缝缝宽的分布特征，还可以揭示不同缝宽的裂缝对物性的贡献情况，该方法表征的裂缝缝宽可根据BJH方法利用凯尔文方程求得，即：

【专利技术属性】
技术研发人员：李文浩，卢双舫，谭昭昭，周能武，何涛华，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37