第六届非常规油气地质评价暨新能源学术研讨会
6th Symposium on Unconventional Oil and Gas Geological Evaluation and New Energy

246 / 2021-06-17 11:36:06

基于分形维数、关联长度、连通概率表征页岩多尺度孔径分布、连通性特征的数字岩芯分析技术

数字岩芯、分形、关联长度、连通概率、多尺度

页岩油气理论与技术

数字岩芯技术由于能够呈现真实的孔隙三维立体展布，对页岩储层孔隙结构表征的结果是真实、准确的。但是，数字岩芯技术一方面受限于物理瓶颈，无法获得完整孔径的孔径分布曲线；另一方面仍缺少有效的定量参数来准确评价孔隙连通性。本研究采用微米X-Ray CT技术和共聚焦电子束-离子束三维重构技术（FIB-SEM）获取微、纳米尺度下的孔隙网络模型，创新地建立了一套针对孔隙不同尺度下具有相同分形维数的样品的多尺度孔径分布曲线计算方法（0.1nm~1000μm），并首次使用关联长度和连通概率两个参数对页岩孔隙连通性进行表征。研究发现发现龙马溪组页岩的孔隙结构在微米和纳米尺度下具有良好的分形行为，包括孔隙半径-孔隙数量、孔隙半径-孔隙体积之间的对应关系在不同尺度下是自相似的两个方面。基于不同尺度下相同的分形维数，计算了两种岩相页岩的多尺度孔径分布曲线，其中纹层状钙质页岩的孔径分布曲线呈三峰分布，半径峰值分别出现在10nm、100nm和5μm处，半径5μm附近的孔隙贡献了主要的孔隙体积。FIB-SEM三维孔隙模型显示，大量发育的半径5μm孔隙集团受控于有机孔优越的连通性。块状硅质页岩则整体随着孔隙半径的减小，孔隙体积贡献度逐渐增加，小于10nm的孔隙贡献了主要的孔体积。通过对孔隙连通域规模大小定量表征和连通概率计算表明，单纯考虑孔隙时，纹层状钙质页岩的孔隙连通性最好，纹层状硅质页岩次之，块状硅质页岩最差。若同时考虑孔隙和裂缝组成的全部孔隙空间，纹层状硅质页岩的孔隙空间连通性优于纹层状钙质页岩，块状硅质页岩仍是最差的。