X射線實時成像設備在地質(zhì)油氣領域應用

油氣勘探中，致密砂巖氣藏具有埋深大、低孔隙度、低滲透率、非均質(zhì)性強的特點。由于基質(zhì)具有致密的特性，廣泛發(fā)育的天然裂縫成為油氣從儲層流向井眼的主要運移通道。裂縫作為油氣重要的運移和滲流通道、同時增大油氣泄油面積，因此是致密儲層評價中重要的地質(zhì)參數(shù)之一。裂縫系統(tǒng)的詳細評價成為油氣田勘探、開發(fā)生產(chǎn)的重要部分之一，對裂縫幾何形狀的定量評價是裂縫型油藏評價中最重要的部分，定量評價裂縫幾何結構及其與滲透率之間的關系成為近年來研究的熱點。

當x射線掃描巖石時會產(chǎn)生不同衰減幅度的信號，基于這樣的原理，高分辨率工業(yè)CT成為了研究巖石內(nèi)部結構三維分布、并且具有不破壞樣品優(yōu)點的實驗工具。工業(yè)CT被廣泛用于評價儲層巖石裂縫幾何形狀，其生成的二維切片能揭示巖石內(nèi)部結構.同時通過一系列連續(xù)的二維切片產(chǎn)生三維模型，能進一步評價裂縫屬性。

測試過程是首先對巖心樣品進行現(xiàn)場描述，識別開啟裂縫和被方解石充填的裂縫，通過工業(yè)CT掃描巖心產(chǎn)生一系列切片，利用標準成像分析技術分析切片來達到定量評價裂縫區(qū)域的目的，每一個掃描切片中的開啟裂縫和高密度裂縫都被標注.同時測量裂縫的體積、高度和寬度。通過體積渲染的方法使一系列連續(xù)的二維圖像匯集，產(chǎn)生三維圖像，用藍綠色標注開啟裂縫，品紅色標注高密度裂縫，通過三維模型統(tǒng)計出開啟裂縫和高密度裂縫的表面積、體積，利用二維切片和三維模型計算裂縫的孔隙度、張開度、密度等參數(shù)，這些裂縫參數(shù)與成像測井資料所計算的參數(shù)相互驗證。在圖片處理時，可根據(jù)CT閾值及變化梯度將二元的黑一白圖像轉換為灰度圖，不同樣品CT閾值存在差異。CT閾值的選取由樣品的CT數(shù)值所決定。

為了研究裂縫對儲層中油氣產(chǎn)量的貢獻，通過巖心實際測試的水平滲透率來評價裂縫的連通性。定量評價裂縫參數(shù)有助于理解裂縫連通性和油氣滲流機理，實驗室利用X射線實時成像設備評價巖心樣品的裂縫幾何形狀有助于彌補傳統(tǒng)的微地震、聲波發(fā)射等監(jiān)測系統(tǒng)的不足，可以提供有效的巖石實時裂縫信息。

當x射線能量使用時，CT圖像的灰度區(qū)域反映了x射線衰減系數(shù)，CT圖像亮度的增加對應有效衰減系數(shù)的增大，反映了物體的密度或原子數(shù)目增大。與醫(yī)用CT相比較，工業(yè)CT能以較高的分辨率掃描圖像之間獨立的孔隙和裂縫，比常規(guī)的薄片分析更能詳細地評價裂縫的特性。 

在二維切片、三維體積渲染模型中可以求取裂縫孔隙度.裂縫考慮隙度定義為:裂縫體積占巖石總體積比例。每一塊巖石的總體積是已知的，通過三維體積渲染可以獲得每一條開啟裂縫的體積，因此可以計算出裂縫孔隙度。與利用FMI成像測井資料拾取的裂縫參數(shù)相比，通過CT掃描計算得到的裂縫孔隙度、張開度較大，一方面是由于工業(yè)CT特別是三維體積渲染法可以比成像測井資料探測到更多的裂縫，因此計算得到的裂縫參數(shù)比成像測井拾取的要大:本實驗是在大氣壓力下利用工業(yè)CT掃描定位開啟裂縫，并不是反映真實地層壓力下裂縫，裂縫對地層壓力有較明顯的敏感性。地層較長的裂縫引起巖心垮塌，造成巖心收獲率較低.當巖心從地層中取出時。由于應力的釋放影響裂縫的張開度，因此裂縫在表面的孔隙度和張開度要比真實地層情況下的大，但是利用工業(yè)CT對實驗室?guī)r心樣品評價裂縫幾何形狀可以有效彌補地球物理測井方法和微地震檢測系統(tǒng)所帶來的不足。

利用X射線實時成像設備掃捕表征巖心特征的最大優(yōu)點存于其獲得的數(shù)據(jù)是三維的。裂縫的三維模型足在考慮裂縫網(wǎng)絡維連通性下，解釋油氣在地層運移過程中必不可缺的部分，一系列二維切片的疊加可以產(chǎn)生完整的三維立體數(shù)據(jù)，CT數(shù)據(jù)的基本單位為立像素，其與切片的厚度和立體的大小相關..

利用體積渲染軟件將每一個維模型渲染為動畫，對每一個模型設置密度閾值。作為最強大的三維可視化技術之一，體積渲染的原理是對每一個數(shù)據(jù)巾的灰色區(qū)域值標定顏色，根據(jù)每一個物體的CT數(shù)設置不同的不透明值。

解決方案一：巖心多尺度三維數(shù)據(jù)采集疊合技術

 巖心的跨尺度數(shù)字化成像采集打破了常規(guī)巖心破壞性定位取樣觀察的模式，利用三維數(shù)字圖像對全直徑巖心進行進行非均質(zhì)性分析，準確識別巖心內(nèi)部的原生裂縫并對其進行描述，并定量計算孔隙和微裂縫；利用圖像進行不同結構細粒成績巖進行劃分（如塊狀、穩(wěn)層狀、層狀巖相），并計算每一類巖相的孔隙和裂縫，初步確定下一步精細研究的位置，為后續(xù)研究做更有效的指導

解決方案二：油層傷害評價

 儲層酸化改造可以提高油氣的采收率，儲層巖石中的雜基充填物類型復雜、屬性多樣、貯存狀態(tài)不一，且交代、壓融現(xiàn)象普遍。而與油氣產(chǎn)出關聯(lián)度最高的即是巖石中的填隙物。因此，對其定性、定量檢測并實現(xiàn)三維立體展示對油田勘探開發(fā)至關重要。

 利用高分辨X射線三維顯微成像技術在三維空間內(nèi)對某一類粘土或碳酸鹽膠結物進行定量分析，結合不同酸液方案，可直觀觀測并評價酸化改造效果。

解決方案三：油水分布規(guī)律，動態(tài)成像觀測

 油水驅替模擬分析，從微觀角度研究油水驅替過程中巖石潤濕性的變化、油水在多孔介質(zhì)內(nèi)部的分布形態(tài)及變化有助于更深入的認識驅替機理。通過顯微CT加載驅替裝置，可直觀觀測驅替過程中油水變化過程，還可以研究各類驅油劑的應用效果，繼而對各類巖石的驅替機理及驅替效果進行評價，以指導生產(chǎn)。

高分辨率工業(yè)CT成像系統(tǒng)(工業(yè)CT)對致密砂巖裂縫進行三維定量評價具有不破壞樣品的優(yōu)點。其生成的二維切片能揭示巖石內(nèi)部結構.同時通過一系列連續(xù)的二維切片產(chǎn)生三維模型，能進一步評價裂縫屬性。通過CT掃描計算得到的裂縫孔隙隙度、張開度都比利用FMI成像測井資料拾取的裂縫參數(shù)要大。

根據(jù)巖心內(nèi)部不同成分的原子序數(shù)/密度差異，對內(nèi)部組分（孔隙、干酪根、粘土成分、巖石顆粒、方解石、鐵礦石等礦物）進行三維立體成像，并展示不同位置任意切面。得到的檢測數(shù)據(jù)經(jīng)由實驗室分析，對石油地質(zhì)等方面有極大的參考作用。.

我們的檢測范圍：

1.小于2mm樣品高分辨率亞微米級別CT掃描；

2.標準25.4mm巖心高達8微米高分辨率CT掃描；

3.50mm巖心＜30μm空間分辨率CT掃描；

4.100mm-150mm全直徑巖心微觀CT掃描；

5.更大尺寸樣品CT掃描，空間分辨率優(yōu)于140μm。