一种页岩储层微结构表征方法、系统、介质、设备及终端技术方案

本发明专利技术属于页岩储层微结构表征技术领域，公开了一种页岩储层微结构表征方法、系统、介质、设备及终端，利用扫描电镜获取页岩颗粒微观图像；利用多尺度多视域拼接技术，并结合ImageJ和Matlab进行数字图像分析；确定颗粒几何特征基本参数，并进行页岩颗粒的形貌定量刻画。本发明专利技术借助多尺度多视域微孔鉴定技术统计页岩的微观结构特点；利用场发射环境扫描电子显微镜逐次移动连续拍摄页岩微观结构照片并拼接，通过ImageJ软件鉴定识别处理，确定多尺度微孔结构特征，该新型图像分析技术比在扫描电镜下局部观察更为全面、直观；ImageJ软件能简便的获取颗粒的数目、周长、面积、长短直径等基本的几何参数。基本的几何参数。基本的几何参数。

【技术实现步骤摘要】
一种页岩储层微结构表征方法、系统、介质、设备及终端


[0001]本专利技术属于页岩储层微结构表征
，尤其涉及一种页岩储层微结构表征方法、系统、介质、设备及终端。

技术介绍

[0002]与常规储层相比，页岩粒度小、排列结构复杂，“源
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储
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盖”三位一体。页岩气藏的储层特征与储气机制与常规气藏存在较大差异，张金川等(2008)认为页岩气在储层中的赋存包括游离态、吸附态和溶解态三种形式，主要以游离态和吸附态为主。无论是游离气还是吸附气都与页岩微观结构特征息息相关，页岩中的孔隙为游离气提供储集空间、为吸附气提供吸附空间，孔隙与温度、压力、页岩组分、TOC含量等页岩微观储层特征参数共同控制页岩气的赋存(Curtis，2002)、运移和释放。页岩储层由孔隙和基质两部分组成，页岩的微观结构特征包括孔渗特征、矿物颗粒的几何特征和排列分布等。因此，页岩微观结构是指颗粒的大小、形状、排列组合方式、孔隙结构、颗粒间接触的特征的总和。
[0003]随着科技的进一步发展，光学显微镜、偏光显微镜、X
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射线衍射等技术逐渐应用在岩石微观研究领域，人们对岩石的微观结构有了进一步的认识。Lambe基于双电层理论和胶体化学理论，认为黏土颗粒具有片堆结构、片架结构等分散结构，黏土颗粒之间呈边
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面、边
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边、面
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面等接触方式排列。随后Rosenguist应用电子显微镜对黏土颗粒的结构进行观察，并证实了Lambe的猜想，为黏土微观结构的研究迈出了重要的一步。随即，Aylmore等率先提出“颗粒结构”的概念描述随机排列的分散黏土颗粒。Brewer给出了“微结构”的概念，指颗粒、颗粒组构及孔隙的形状、大小和组合排列关系。此时，微结构涵盖了颗粒组构的概念，并将颗粒的分布及排列的定向性的特征纳入组构的概念。这一阶段主要采用电子显微镜、扫描电镜和X光衍射仪等技术，使微结构的研究取得了一定的进展，但研究仍处于定性的研究阶段。
[0004]十九世纪60年代末，扫描电镜、电子探针、透射电镜等高倍视域放大仪器陆续被引入到微结构研究领域，微结构领域的研究得到了飞速的发展。学者们对颗粒的排列结构特征及孔隙形态等方面展开了丰富的研究，并探究了单颗粒及矿物颗粒集合体的相关属性及结构连结特征。Osipov和Sokolov应用X衍射实验分析仪研究了黏土颗粒的结构呈定向性，具有择优选择结构。Mitchell借助电子显微镜及其它测量技术，观测到了黏土中存在“团粒”单元结构。Tovey在电镜下观测到了黏土颗粒形状及排列特征，并创新的提出了微结构图像的定量法，这对微结构的定量表征有着突破性的意义。上世纪九十年代末期，黏土孔隙结构表征方面得到了重大的进展，王永炎、雷祥义、高国瑞等学者先后采用压汞和显微镜技术探究了黏土的微观结构特征及孔隙特征，并提出矿物颗粒接触、颗粒连接形式、颗粒排列方式及孔隙结构是影响岩石性质的重要因素。Moere将分形理论应用到砂性土的微结构定量表征方面，微结构定量表征得到了长足的进步。王清等采用扫描电镜技术提出黏土汇总定量评价指标有颗粒单元体形态、排列定向性、孔隙结构特征等。李向全等整体性的分析了黏性土微观结构，并提出了黏土结构形态概念模型。施斌借助图像分析技术对黏土的微观
结构进行定量表征，并与宏观力学参数进行了对比分析。通过微结构的概念可知，页岩微结构可由四个方面的特征刻画：颗粒单元体结构特征(颗粒大小、形状、表面特征等)、颗粒排列特征、孔隙特征及颗粒连接特征。
[0005]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：常规的定性描述不能准确的描述颗粒的形状和排列特征；同时现有技术主要集中在常规的镜下观察和有限的实验模拟等方面，对岩石微结构特征的表征比较欠缺。并且，现今对岩石微结构多处于定性的描述阶段，缺乏一个系统的方法定量的刻画岩石微结构的特征。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种页岩储层微结构表征方法、系统、介质、设备及终端。
[0007]本专利技术是这样实现的，一种页岩储层微结构表征方法，所述页岩储层微结构表征方法包括：选择未抛光页岩断面作为扫描电镜样品；利用多尺度多视域拼接技术获取页岩微观结构特征；结合ImageJ和Matlab进行数字图像分析确定颗粒几何特征及排列特征、孔隙特征和接触关系等基本参数，并进行页岩微结构定量刻画。
[0008]进一步，所述页岩储层微结构表征方法包括以下步骤：
[0009]步骤一，选择未抛光页岩断面作为观测样品；
[0010]步骤二，利用多尺度多视域拼接FE
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SEM技术获取页岩微观结构特征；
[0011]步骤三，基于ImageJ软件对页岩颗粒和孔隙的大小、取向及形状、孔隙及接触带的区域进行识别；
[0012]步骤四，结合Matlab进行微结构参数特征的确定，主要包括颗粒单元体结构特征(颗粒大小和形状)、颗粒排列特征、孔隙特征(面孔率)及颗粒连接特征。
[0013]进一步，所述步骤一中的样品的取样方向为垂直层理面方向。
[0014]进一步，所述步骤一中的样品的大小为10mm(长)
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10mm(宽)的薄片。
[0015]进一步，所述步骤二中，应用多尺度多视域FE
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SEM拼接获取页岩微结构参数，具体的步骤包括：
[0016]用场发射环境扫描电子显微镜逐次移动连续拍摄页岩微观结构照片，并将拍摄后的照片依次拼接，再通过软件鉴定识别处理后(ImageJ)，可全方面的观察到多尺度微孔结构特征(图3a)。这种新型图像分析技术比在扫描电镜下局部观察更为全面、直观，其多幅(8
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8)页岩微结构图像经过拼接处理后，在一定程度上避免传统观察方法位置选取的随机性，减小对页岩孔隙结构全局认识不足及因样品观察位置选取而造成的误差，并能在一幅图像上呈现多尺度多量级的细粒沉积岩微观结构形态，为微观结构的量化表征及定性分析提供一种新的思路。将首尾拍摄的扫描电镜拼接成一张能反应沉积岩微观特征全貌的照片(图3b)，并在此基础上进行颗粒的识别工作，图中黄色为识别出的颗粒形状(图3c)。
[0017]进一步，所述步骤三中所述ImageJ图像处理软件的操作过程如下所示：
[0018](1)灰度变换：将目标图片导入软件，对图片进行灰度变换。
[0019](2)灰度阈值设定：根据图片的灰度值调整图片的阈值，使图片中呈现出粒径、孔隙或者接触带的信息，保持阈值集中在稳定的范围，根据阈值对信息进行提取。
[0020](3)自动去噪。
[0021](4)导出数据：导出并转化数据，将所有的数据输出保存在Excel表格中；利用公式对测量结果进行转换。
[0022]进一步，所述步骤三中的颗粒形状参数的计算基于以下公式：
[0023](1)扁平度的确定
[0024]对于不规则颗粒，形状系数由Heywood提出的公式求取，颗粒的扁平度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种页岩储层微结构表征方法，其特征在于，所述页岩储层微结构表征方法包括：本发明是这样实现的，一种页岩储层微结构表征方法，所述页岩储层微结构表征方法包括：选择未抛光页岩断面作为扫描电镜样品；利用多尺度多视域拼接技术获取页岩微观结构特征；结合ImageJ和Matlab进行数字图像分析确定颗粒几何特征及排列特征、孔隙特征和接触关系等基本参数，并进行页岩微结构定量刻画。2.如权利要求1所述的页岩储层微结构表征方法，其特征在于，所述页岩储层微结构表征方法包括以下步骤：步骤一，选择未抛光页岩断面作为观测样品；步骤二，利用多尺度多视域拼接FE
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SEM技术获取页岩微观结构特征；步骤三，基于ImageJ软件对页岩颗粒和孔隙的大小、取向及形状、孔隙及接触带的区域进行识别；步骤四，结合Matlab进行微结构参数特征的确定，主要包括颗粒单元体结构特征(颗粒大小和形状)、颗粒排列特征、孔隙特征(面孔率)及颗粒连接特征。3.如权利要求2所述的页岩储层微结构表征方法，应用多尺度多视域FE
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SEM拼接获取页岩微结构参数，具体的步骤包括：用场发射环境扫描电子显微镜逐次移动连续拍摄页岩微观结构照片，并将拍摄后的照片依次拼接，再通过软件鉴定识别处理后(ImageJ)，可全方面的观察到多尺度微孔结构特征(图3a)。这种新型图像分析技术比在扫描电镜下局部观察更为全面、直观，其多幅(8
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8)页岩微结构图像经过拼接处理后，在一定程度上避免传统观察方法位置选取的随机性，减小对页岩孔隙结构全局认识不足及因样品观察位置选取而造成的误差，并能在一幅图像上呈现多尺度多量级的细粒沉积岩微观结构形态，为微观结构的量化表征及定性分析提供一种新的思路。将首尾拍摄的扫描电镜拼接成一张能反应沉积岩微观特征全貌的照片(图3b)，并在此基础上进行颗粒的识别工作，图中黄色为识别出的颗粒形状(图3c)。4.如权利要求2所述的页岩储层微结构表征方法，其特征在于，所述ImageJ图像处理软件的操作过程如下所示：(1)灰度变换：将目标图片导入软件，对图片进行灰度变换；(2)灰度阈值设定：根据图片的灰度值调整图片的阈值，使图片中呈现出粒径完整的几何形状，保持阈值集中在稳定的范围，根据阈值对颗粒进行提取；(3)自动去噪；(4)几何参数的获取：去噪处理后，对颗粒的几何参数进行计算，选择计算的项目包括Objects的形心坐标(X，Y)、轴长比、面积、周长、等效椭圆周长、凸度，并对颗粒进行标定并计数；(5)导出数据：导出并转化数据，将所有的数据输出保存在Excel表格中；利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓虎成，解馨慧，吴冬，刘岩，伏美燕，胡笑非，杜宇，夏宇，王园园，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：