本发明专利技术公开了一种基于岩石细观结构与等效石英含量的研磨性综合表征方法，首先选取若干种岩石样品作为研究对象，然后依次进行下述步骤：XRD岩石样品矿物组分测试、等效石英含量计算、制作铸体薄片、拍摄显微图像、划分矿物颗粒轮廓、计算矿物颗粒几何参数、计算细观结构量化指标与结构成熟度分级、不规则岩样规则化制作、进行岩石研磨性测试、岩石细观结构量化指标与等效石英含量和研磨性的相关性分析、建立岩石细观结构量化指标与等效石英含量共同预测研磨性的模型。本发明专利技术的方法通过考虑岩石细观结构参数及岩石等效石英含量和研磨性之间的内在联系，实现利用井下不规则岩屑预测岩石研磨性的目的。石研磨性的目的。石研磨性的目的。
【技术实现步骤摘要】
基于岩石细观结构与等效石英含量的研磨性综合表征方法
[0001]本专利技术涉及石油与天然气钻井工程
，尤其是一种通过岩石细观结构与等效石英含量共同表征研磨性的方法。
技术介绍
[0002]在石油与天然气钻井工程中，岩石研磨性一直是被重点关注的参数。目前获取岩石研磨性的方法主要有CERCHAR研磨法、bond球磨法、测井参数计算法、岩石力学性质法，其中最常用的是CERCHAR研磨法，但是也存在井下取心难、钻井成本高、取得岩屑多为不规则形状难以进行有效实验等问题，且无法获取全井段岩石研磨性。使用测井参数计算法预测岩石研磨性的模型很多，但是预测模型不具有推广性，不能推广到别的区块和地层。岩石力学性质法预测岩石研磨性普遍效果不好。
[0003]专利CN113009592B中提出了一种利用岩样的测井数据计算所述岩样的研磨性参数，利用密度测井资料、电阻率测井资料、中子孔隙度测井资料、声波测井资料和自然伽马测井资料直接评价砾岩地层的岩石研磨性参数，但是却没有考虑岩石内部矿物颗粒的结构对研磨性的影响。
[0004]专利CN103306672B中提出了根据内摩擦角与垂直层理面方向的声波时差、钻进角度的关系模型，确定所述现场页岩的不同钻进方向的内摩擦角，即该方向的研磨性。这种方法首先受到宏观层面岩石物理性质和岩石研磨性关联性的限制，其次也没有考虑岩石内部矿物颗粒的结构对研磨性的影响。
[0005]综上所述，目前亟需一种基于不规则岩石细观结构与等效石英含量共同表征研磨性的方法，进而实现通过井下不规则岩屑便可以精准预测岩石研磨性，最终实现通过最小成本获取全井段岩石研磨性的可能性。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是提供一种基于不规则岩石细观结构与等效石英含量共同表征岩石研磨性的新方法。
[0007]本专利技术提供的基于岩石细观结构与等效石英含量的研磨性综合表征方法，步骤如下：
[0008]S1、选取若干种岩石样品作为研究对象；首先采用XRD分析岩石样品的矿物组分，并计算各岩石样品的等效石英含量EQC。
[0009]S2、分别采用各岩石样品制作铸体薄片，然后拍摄显微图像。制作铸体薄片的方法是：对岩石样品进行洗油，然后把环氧树脂真空灌注至岩石内，打磨厚度至0.03mm。拍摄显微图像时，调整显微镜放大倍率，确保照片中不少于300个矿物颗粒，拍摄单偏光图像，调整起偏器和检偏器角度，并插入一块光程差为λ的补偿器进行光程差补偿以减少色散然后拍摄正交偏光图像。
[0010]S3、根据显微图像划分矿物颗粒轮廓：首先制定矿物颗粒轮廓划分原则，使用
Python中的cellpose模块进行初步划分，然后使用ImageJ软件配合制定的矿物颗粒轮廓划分原则进行精细划分。
[0011]所述矿物颗粒轮廓划分原则如下：
[0012](1)优先划分界限明显的大颗粒；(2)颗粒碎屑与胶结物都当作一个单独颗粒处理；(3)颗粒被裂缝分割开后视分割情况划分颗粒，当裂缝不足颗粒直径的1/3划分为一个颗粒否则划分为两个颗粒；(4)图像边缘不完整颗粒直接视为一个新的颗粒进行划分；(5)当两个颗粒重叠一部分时优先划分最上层颗粒，下层颗粒在划分时忽略被重叠部分直接将其按照上层颗粒边界划分为新颗粒；(6)黏土与生物杂基不作为颗粒进行划分。
[0013]S4、精细划分后，计算矿物颗粒几何参数，包括计算矿物颗粒轮廓的周长P、面积A、圆度Rnd、纵横比AR、Feret直径L；
[0014]S5、计算细观结构量化指标，具体指标包括细观结构参数TC、物体面积与周长相同的圆面积之比SF、互锁因子g、物体周长的平方与物体面积之比CP
A
、物体周长的平方的对数到物体面积的对数Eds、物体当量直径与长度的比的平方Rnd、矿物颗粒尺寸的平均方差比t；
[0015]S6、将所有岩石样品进行结构成熟度分级，分为不成熟、次成熟与成熟3个等级；
[0016]S7、将不规则岩石样品制成规则化样品，然后对所有岩石样品进行岩石研磨性测试，计算出每个岩石样品的研磨性级值CAI。将不规则岩石样品制成规则化岩石样品的方法：首先挑选一面进行磨平，然后放入岩石标准样制作模具中并铸入环氧树脂，得到环氧树脂与不规则岩石组成规则的标准样品。
[0017]S8、统计分析同一成熟度等级的岩石样品的细观结构量化指标和研磨性的相关关系，找出与岩石研磨性关联性最佳的细观结构量化指标。具体是，针对同一成熟度等级内的岩石样品，分别以每个细观结构量化指标为横坐标，各岩石样品的研磨性级值CAI为纵坐标作图，得出拟合直线，以及拟合直线的R2值，最大R2值对应的曲线图的横坐标即为与岩石研磨性关联性最佳的细观结构量化指标。
[0018]统计分析同一成熟度等级的岩石样品的等效石英含量和研磨性的相关性关系。具体是，针对同一成熟度等级内的岩石样品，以等效石英含量EQC为横坐标，岩石样品的研磨性级值CAI为纵坐标作图，得出拟合直线，即为研磨性级值CAI与等效石英含量之间的关系式。
[0019]S9、拟合出岩石研磨性与岩石研磨性相关性最佳的细观结构量化指标、等效石英含量的函数关系式，得到细观结构量化指标与等效石英含量共同预测岩石研磨性的预测模型。最终得到三种不同结构成熟度下，细观结构量化指标与等效石英含量共同预测岩石研磨性的预测模型。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
[0021](1)本专利技术提供的方法能够得到岩石细观结构参数的分布规律，能够量化细观结构特征，解决了细观结构难以量化的难题。
[0022](2)本专利技术提供的方法能够实现岩石矿物颗粒轮廓的精准划分，解决了岩石中矿物颗粒较难划分的难题，为人工智能提取岩石细观结构提供了理论依据。
[0023](3)本专利技术提供的方法能够得到矿物颗粒的几何特征和坐标信息，为岩石细观结构成熟度分级提供了更加准确的数据支撑；为数值模拟建立真实岩样提供科学依据。
[0024](4)本专利技术提供的方法能够得到一种对不规则岩石进行规则化制作的方法，可以为现场井下不规则岩屑进行标准样制作，为进行相关测试提供可行性。
[0025](5)本专利技术提供的方法能够得到岩石细观结构量化指标及等效石英含量和研磨性的关系，建立了细观结构量化指标及等效石英含量共同预测研磨性的模型，进而实现通过井下不规则岩屑便可以精准预测岩石研磨性，能够低成本、大规模和精准预测井下不规则岩石研磨性，终实现通过最小成本获取全井段岩石研磨性的可能性。
[0026](6)本专利技术提供的方法能够研究众多细观结构量化指标及等效石英含量和钻头磨损的关系，并通过细观力学揭示矿物颗粒整体几何特征与颗粒种类磨损钻头的机理。
[0027]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0028]图1是本专利技术的基于岩石细观结构与等效石英含量的研磨性综合表征方法的流程示意图。
[0029]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于岩石细观结构与等效石英含量的研磨性综合表征方法，其特征在于，步骤如下：S1、选取若干种岩石样品作为研究对象；首先测试分析各岩石样品的矿物组分，并计算各岩石样品的等效石英含量EQC；S2、分别采用各岩石样品制作铸体薄片，然后拍摄显微图像，确保图像中不少于300个矿物颗粒；S3、根据显微图像划分矿物颗粒轮廓：首先制定矿物颗粒轮廓划分原则，使用Python中的cellpose模块进行初步划分，然后使用ImageJ软件配合制定的矿物颗粒轮廓划分原则进行精细划分；S4、精细划分后，计算矿物颗粒几何参数，包括计算矿物颗粒轮廓的周长P、面积A、圆度Rnd、纵横比AR、Feret直径L；S5、计算细观结构量化指标，具体指标包括细观结构参数TC、物体面积与周长相同的圆面积之比SF、互锁因子g、物体周长的平方与物体面积之比CP
A
、物体周长的平方的对数到物体面积的对数Eds、物体当量直径与长度的比的平方Rnd、矿物颗粒尺寸的平均方差比t；S6、将所有岩石样品进行结构成熟度分级，分为不成熟、次成熟与成熟3个等级；S7、将不规则岩石样品制成规则化样品，然后对所有岩石样品进行岩石研磨性测试，计算出每个岩石样品的研磨性级值CAI；S8、统计分析同一成熟度等级的岩石样品的细观结构量化指标和研磨性的相关关系，找出与岩石研磨性关联性最佳的细观结构量化指标；分析同一成熟度等级的岩石样品的等效石英含量和研磨性的相关性关系；S9、拟合出岩石研磨性与岩石研磨性相关性最佳的细观结构量化指标、等效石英含量的函数关系式，得到细观结构量化指标与等效石英含量共同预测岩石研磨性的预测模型；最终得到三种不同结构成熟度下，细观结构量化指标与等效石英含量共同预测岩石研磨性的预测模型。2.如权利要求1所述基于岩石细观结构与等效石英含量的研磨性综合表征方法，其特征在于，所述矿物颗粒轮廓划分原则如下：(1)优先划分界限明显的大颗粒；(2)颗粒碎屑与胶结物都当作一个单独颗粒处理；(3)颗粒被裂...
【专利技术属性】
技术研发人员：石祥超，唐杨，陈帅，杨昕昊，于浩，叶哲伟，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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