一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，具体涉及一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算方法。

背景技术

孔隙度是储层岩石的固有性质，也是油气储层评价的基础参数。孔隙度是指岩石中孔隙体积占岩石总体积的百分数，表示它是控制油气储量及储能的重要物理参数，在对储层进行研究、评价及预测的过程中，孔隙度是重要的研究对象。

现有的测定岩芯孔隙度的方法包括岩心观测，图像分析法，铸体薄片法，扫描电镜法；间接测定：压汞毛细管法，核磁共振测量。

氦气法具有操作简单、成本低、时间短等优点，是最为常用的一种有效孔隙度实验测量方法，但致密储层的孔隙结构复杂，获得的测量结果不能反应油气存储的情况，如公开号为CN108956422A的中国专利申请，通过使用三次氮气法测试，校正数据后得到有效孔隙度，流动孔隙度，扩散孔隙度，但数据处理过程复杂，难以适应不同岩石。核磁共振方法能准确计算能准确计算致密油储层有效孔隙度的大小，但测周期长、设备昂贵，表征参数少，在各类储层的应用效果还缺少客观全面的评价。压汞毛细管法检测结果准确但使用场景受限于实验室。

孔隙度是指孔隙度体积占岩石总体积的百分数，由于未被钻取的粗粒碎屑颗粒内部无孔隙，但颗粒占据岩样体积，导致利用直径为25mm的标准岩心柱样测得的孔隙度对于砾质砂岩储层的实际孔隙度偏大，从而可能对油气勘探开发带来误判的风险。有效孔隙度为岩石中互相联通的孔隙的体积与岩石总体积之比，是油气储层评价的重要参数。

常规的孔隙度测量方法，通过制备从全直径岩心中钻取直径为25mm的标准岩心柱样，采用常规孔隙度测试方法测得标准岩心柱样孔隙度，但因为致密储层的岩心柱样中存在粗碎屑颗粒破裂掉落问题，使得岩心柱样的选择受到限制，测量的数据不能有效反应油气的储藏情况。

激光共聚焦扫描显微镜是20世纪80~90年代兴起的光学显微测试方法，高放大倍数和分辨率能弥补传统储层孔隙中利用普通显微镜进行结构观察的局限性。应用激光共聚焦扫描技术能从岩心中获取更丰富信息，能更精确进行孔隙度，微孔隙和喉道的测定，测量精度明显优于普通显微镜，为油气勘探提供支持。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算方法，通过修正致密储层的岩心铸体薄片照片以解决现有技术中岩心柱样中存在粗碎屑颗粒破裂掉落导致测量结果偏小的问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为实现上述技术目的，本发明技术方案如下：

一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，钻取岩芯，制作铸体薄片；

步骤2，扫描铸体薄片获得扫描照片，计算孔隙度；

步骤3，根据孔缝关系对孔隙度进行校正；

步骤4，获得校正后的孔隙度。

进一步地，步骤1中，钻取岩芯，制作铸体薄片的子步骤为：

钻取直径为25mm的标准岩心柱样，将环氧树脂浸染剂注入标准岩心柱样，待环氧树脂浸染剂固化后磨制成的岩石薄片（一般为0.1毫米至5毫米）。

进一步地，步骤2中，扫描铸体薄片获得扫描照片，计算孔隙度的子步骤为：

使用激光共聚焦显微镜扫描岩芯的铸体薄片，获得扫描片；对扫描片进行灰度化处理；

通过边缘检测算子获得边缘曲线，以边缘曲线将扫描片中分割成多个封闭区域，设置封闭区域面积的阈值作为缝隙大小阈值THRS，将各个封闭区域中面积大于缝隙大小阈值的区域构成第一区域集合；

记第一区域集合中所有封闭区域的总面积为第一面积S1，使岩芯面积S0为当前扫描片的视域面积，计得孔隙度Φ=S1/S0；如果S1大于0则使第一区域集合中面积最大的封闭区域为MAXR，MAXR的几何重心点为MAXR

优选地，缝隙大小阈值THRS可以根据经验设置，也可以根据历史数据设置。

进一步地，步骤3中，根据孔缝关系对孔隙度进行校正的子步骤为：

以扫描片的各个封闭区域中不属于第一区域集合的封闭区域的构成孔缝集合MSet，对MSet中的封闭区域根据大小进行降序排序，以MSeti为集合中第i个封闭区域，i为正整数；初始化变量i为2，孔缝集合MSet的大小为N，i∈[1，N]；设置一个变量作为校正比CD；

步骤3.1，以扫描片中面积最大的封闭区域的几何重心点为基准点PA，使i的值增加1；

步骤3.2，封闭区域MSeti进行角点检测，如果角点数量少于3则跳转步骤3.2.1，否则跳转步骤3.2.2。

获得的扫描片可以分成多个区域，区域的大小和几何形状会对储层分析有影响，对分割后的区域进行进一步分类有助于使校正过程更精确，根据缝隙到最大封闭区域的距离判断此缝隙的油气是否有倾向采出。

步骤3.2.1，对封闭区域MSeti进行圆识别（即霍夫圆检测）检测到圆，检测到的圆被封闭区域所包围且半径最大化，（由于在油气储层的岩心中，油气侵蚀或者天然存储油气（气泡或者油气在岩心中的形态一般为圆形）导致的岩心切片上经常出现圆形空洞，圆形空洞中的油气挤压缝隙导致缝隙在图像上产生偏移，因此需要修正缝隙位置）；所述圆的圆心为C和半径为R，记当前封闭区域的几何重心点为O，计算第一缝隙偏移距离CJ；

如果R小于CJ跳转步骤3.3，否则跳转步骤3.4且使CD的值为R÷CJ；

式中，exp()为以自然对数为底的指数函数，L()为取2点的距离，A()为取封闭区域的面积，点P1，P2分别是封闭区域MSeti的边缘上距离O最小和最大的点，MAXR

以上方法虽然能够识别较大缝隙，但是对于一些较小的缝隙以上方法还是会造成误判或者无法识别，且圆形空洞中的油气挤压较小缝隙导致缝隙在图像上产生偏移，需要人工修正和干预，此处对缝隙的特征进行提取和判断后可以决定是否归入可以联通的缝隙。

步骤3.2.2，取与封闭区域MSeti的几何重心点O距离最小的角点为P1，与封闭区域MSeti的几何重心点O距离最大的角点为P2，P1和P2构造线段PL，计算第二缝隙偏移距离CH：

式中，exp()为以自然对数为底的指数函数，L()为取2点的距离，A(MSeti)为取封闭区域MSeti的面积，R(MSeti)为取封闭区域MSeti的外轮廓的长度；

如果第二缝隙偏移距离CH的值大于或等于线段PL的长度则跳转步骤3.3，否则跳转步骤3.4且使CD的值为 L(P1,P2)÷CH。

此类缝隙一般较大，但由于前述步骤已经对封闭区域进行大小的划分，此处进行判断可以进一步地把更小的缝隙归入有效缝隙中，根据缝隙到最大封闭区域的距离判断此缝隙的油气是否有倾向采出。

步骤3.3，i如果小于N则使i的值增加1并跳转步骤3.2，否则跳转步骤3.5；

步骤3.4，获得校正缝隙面积：

步骤3.4.1，让第一面积S1的值加上Area，i如果小于N则使i的值增加1并跳转步骤3.2，否则跳转步骤3.5；

步骤3.5，输出校正后的第一面积S1。

校正缝隙面积能够消除岩心切片上经常出现圆形空洞中的油气挤压缝隙导致缝隙在图像上产生偏移对于各个裂缝面积的影响，提高面积计算的精度。

由于激光共聚焦扫描获得的岩芯扫描图像的分辨率相比普通荧光染色光学显微镜扫描获得图像更高，普通荧光染色时由于矿物吸附染色剂使得获得的缝隙边缘无法很好地区分，而激光共聚焦扫描有效地避免了这个问题，获得了很多在普通偏光显微镜扫描无法获得的孔缝结构细节；传统用于区分岩芯区域的方法如灰度法，可能存在无法识别独立的连通性较差但产率较好的缝隙，比如缝隙大小阈值的设定，可能是根据历史经验和传统的观察方法得到得到，在利用激光共聚焦扫描照片时会对孔隙度的计算造成影响，而考虑到激光共聚焦扫描获得的多个单层扫描照片可以用于三维重建使岩芯产率分析更有效，因此单个激光共聚焦扫描片校正可以使最终的储层分析更精确。

进一步地，步骤4中，获得校正后的孔隙度的子步骤为：

根据孔隙度Φ=S1/S0重新计算孔隙度获得校正孔隙度，输出校正孔隙度。

优选地，把步骤3.4中的缝隙标记为有效储层缝隙，获得校正后的扫描片，多个校正后的扫描片进行后续三维重建。

优选地，其中，本发明中所有未定义的变量，若未有明确定义，均可为人工设置的阈值。

一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算系统，所述系统包括：

图像获取模块：用于获取铸体薄片的激光共聚焦扫描获得扫描片；

图像处理模块：处理激光共聚焦扫描获得的扫描片，输出多个封闭区域；

数据处理模块：执行所述一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算方法的步骤获得孔隙度。

第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明第一方面提供的所述一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算方法的步骤。

第四方面，本发明提供一种电子设备，包括：存储器，其上存储有计算机程序；处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现本发明提供的所述一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

激光共聚焦扫描获得高分辨率岩心扫描照片，根据孔缝的几何形状和大小对扫描照片经过校正后获得更精确的孔隙度，为油气分析提供更准确的信息，解决了激光共聚焦扫描进行岩心分析时因为照片细节更多造成的分析误差问题。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算方法的流程图；

图2为本发明一个实施例的一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算系统结构示意框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详尽说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围内的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

以下示例性地说明本发明提供的一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算方法。

如图1所示为一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，钻取岩芯，制作铸体薄片；

步骤2，扫描铸体薄片获得扫描照片，计算孔隙度；

步骤3，根据孔缝关系对孔隙度进行校正；

步骤4，获得校正后的孔隙度。

进一步地，步骤1中，钻取岩芯，制作铸体薄片的子步骤为：

钻取直径为25mm的标准岩心柱样，将环氧树脂浸染剂注入标准岩心柱样，待环氧树脂浸染剂固化后磨制成的岩石薄片。

进一步地，步骤2中，扫描铸体薄片获得扫描照片，计算孔隙度的子步骤为：

使用激光共聚焦显微镜扫描岩芯的铸体薄片，获得扫描片；对扫描片进行灰度化处理；

通过边缘检测算子获得边缘曲线，以边缘曲线将扫描片中分割成多个封闭区域，设置封闭区域面积的阈值作为缝隙大小阈值THRS，将各个封闭区域中面积大于缝隙大小阈值的区域构成第一区域集合；

记第一区域集合中所有封闭区域的总面积为第一面积S1，使岩芯面积S0为当前扫描片的视域面积，计得孔隙度Φ=S1/S0；如果S1大于0则使第一区域集合中面积最大的封闭区域为MAXR，MAXR的几何重心点为MAXR

进一步地，步骤3中，根据孔缝关系对孔隙度进行校正的子步骤为：

以扫描片的各个封闭区域中不属于第一区域集合的封闭区域的构成孔缝集合MSet，对MSet中的封闭区域根据大小进行降序排序，以MSeti为集合中第i个封闭区域，i为正整数；初始化变量i为2，孔缝集合MSet的大小为N，i∈[1，N]；设置一个变量作为校正比CD；

步骤3.1，以扫描片中面积最大的封闭区域的几何重心点为基准点PA，使i的值增加1；

步骤3.2，封闭区域MSeti进行角点检测，如果角点数量少于3则跳转步骤3.2.1，否则跳转步骤3.2.2。

角点数量设置为3目的是用于对封闭区域进行分类，角点数量少于3的缝隙一般较小，适用圆识别后进行校正，角点数量大于3的缝隙一般较大，不适用圆检测，加上前面的步骤已经对已经对封闭区域进行大小的划分，因此分开处理步骤。

获得的扫描片可以分成多个区域，区域的大小和几何形状会对储层分析有影响，对分割后的区域进行进一步分类有助于使校正过程更精确，根据缝隙到最大封闭区域的距离判断此缝隙的油气是否有倾向采出。

步骤3.2.1，对封闭区域MSeti进行圆识别（即霍夫圆检测）检测到圆，检测到的圆被封闭区域所包围且半径最大化，（由于在油气储层的岩心中，油气侵蚀或者天然存储油气（气泡或者油气在岩心中的形态一般为圆形）导致的岩心切片上经常出现圆形空洞，圆形空洞中的油气挤压缝隙导致缝隙在图像上产生偏移，因此需要修正缝隙位置）；所述圆的圆心为C和半径为R，记当前封闭区域的几何重心点为O，计算第一缝隙偏移距离CJ；

如果R小于CJ跳转步骤3.3，否则跳转步骤3.4且使CD的值为R÷CJ；

式中，exp()为以自然对数为底的指数函数，L()为取2点的距离，A()为取封闭区域的面积，点P1，P2分别是封闭区域MSeti的边缘上距离O最小和最大的点，MAXR

此类缝隙一般较小，传统方法的划分可能会造成误判，需要人工修正和干预，此处对缝隙的特征进行提取和判断后可以决定是否归入可以联通的缝隙。

步骤3.2.2，取与封闭区域MSeti的几何重心点O距离最小的角点为P1，与封闭区域MSeti的几何重心点O距离最大的角点为P2，P1和P2构造线段PL，计算第二缝隙偏移距离CH：

式中，exp()为以自然对数为底的指数函数，L()为取2点的距离，A(MSeti)为取封闭区域MSeti的面积，R(MSeti)为取封闭区域MSeti的外轮廓的长度；

如果第二缝隙偏移距离CH的值大于或等于线段PL的长度则跳转步骤3.3，否则跳转步骤3.4且使CD的值为 L(P1,P2)÷CH。

此类缝隙一般较大，但由于前述步骤已经对封闭区域进行大小的划分，此处进行判断可以进一步地把更小的缝隙归入有效缝隙中，根据缝隙到最大封闭区域的距离判断此缝隙的油气是否有倾向采出。

步骤3.3，i如果小于N则使i的值增加1并跳转步骤3.2，否则跳转步骤3.5；

步骤3.4，获得校正缝隙面积：

步骤3.4.1，把Area的值加入第一面积S1，i如果小于N则使i的值增加1并跳转步骤3.2，否则跳转步骤3.5；

步骤3.5，输出校正后的第一面积S1。

校正缝隙面积能够消除岩心切片上经常出现圆形空洞中的油气挤压缝隙导致缝隙在图像上产生偏移对于各个裂缝面积的影响，提高面积计算的精度。

由于激光共聚焦扫描获得的岩芯扫描图像的分辨率相比普通荧光染色光学显微镜扫描获得图像更高，普通荧光染色时由于矿物吸附染色剂使得获得的缝隙边缘无法很好地区分，而激光共聚焦扫描有效地避免了这个问题，获得了很多在普通偏光显微镜扫描无法获得的孔缝结构细节；传统用于区分岩芯区域的方法如灰度法，可能存在无法识别独立的连通性较差但产率较好的缝隙，比如缝隙大小阈值的设定，可能是根据历史经验和传统的观察方法得到得到，在利用激光共聚焦扫描照片时会对孔隙度的计算造成影响，而考虑到激光共聚焦扫描获得的多个单层扫描照片可以用于三维重建使岩芯产率分析更有效，因此单个激光共聚焦扫描片校正可以使最终的储层分析更精确。

进一步地，步骤4中，获得校正后的孔隙度的子步骤为：

根据孔隙度Φ=S1/S0重新计算孔隙度获得校正孔隙度，输出校正孔隙度。

优选地，把步骤3.4中的缝隙标记为有效储层缝隙，获得校正后的扫描片，多个校正后的扫描片进行后续三维重建。

优选地，其中，本发明中所有未定义的变量，若未有明确定义，均可为人工设置的阈值。

优选地，其中，本发明中所有未定义的变量，若未有明确定义，均可为人工设置的阈值。

如图2所示是本发明一个实施例的一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算系统结构示意框图。

一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算系统，所述系统包括：

图像获取模块：用于获取铸体薄片的激光共聚焦扫描获得扫描片；

图像处理模块：处理激光共聚焦扫描获得的扫描片，输出多个封闭区域；

数据处理模块：执行所述一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算方法的步骤获得孔隙度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

激光共聚焦扫描获得高分辨率岩心扫描照片，根据孔缝的几何形状和大小对扫描照片经过校正后获得更精确的孔隙度，为油气分析提供更准确的信息，解决了激光共聚焦扫描进行岩心分析时因为照片细节更多造成的分析误差问题。

所述基于一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算系统，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算系统的示例，并不构成对一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算系统运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算系统可运行系统的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种基于岩芯的石油储层孔隙度测算系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、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)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型。