顯微CT技術(shù)在石油地質(zhì)中的應(yīng)用探究

【摘要】顯微CT技術(shù)在石油地質(zhì)檢測中具有很多方面的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)嶓w進(jìn)行無損檢測，通過對透視投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，可以直接表征出實物內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的三維立體信息，可以將實物更加直觀地表現(xiàn)出來。這些優(yōu)點(diǎn)使得顯微CT技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景。不僅可以應(yīng)用在石油地質(zhì)監(jiān)測中，還可以對低原子序數(shù)的有機(jī)物和高原子序數(shù)的重金屬進(jìn)行檢測。本文首先簡要介紹了顯微CT技術(shù)的特點(diǎn)，然后重點(diǎn)分析了該技術(shù)在石油地質(zhì)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】顯微CT技術(shù)；石油地質(zhì)；應(yīng)用

1、引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會的飛速發(fā)展，對能源尤其是石油資源的需求量不斷增長，迫切地需要擴(kuò)大油氣儲量，提高石油的開采率，尤其是低滲透率低孔隙度儲層中的油氣資源。目前該類油層中的油氣資源開發(fā)中還存在著一些技術(shù)上的難度。因此，必須加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)在石油地質(zhì)中的應(yīng)用研究。

隨著顯微CT技術(shù)的日趨成熟，其在地質(zhì)學(xué)中應(yīng)用的范圍和領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大。在石油地質(zhì)學(xué)中，利用顯微CT技術(shù)對重建的儲層巖心進(jìn)行掃描分析，可以準(zhǔn)確地獲得巖石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息，并且重構(gòu)的三維數(shù)字巖心模型能在還原巖石孔隙骨架空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上模擬流體路徑。近年來多孔介質(zhì)微觀孔隙結(jié)構(gòu)3D圖像技術(shù)正在不斷發(fā)展，其在理論和實踐方面的日趨成熟進(jìn)一步促進(jìn)了數(shù)字巖心技術(shù)在微觀滲流理論研究中的應(yīng)用，完善的微觀滲流理論為微觀尺度上原油采收率的提升提供了技術(shù)保障。

2、顯微CT技術(shù)的特點(diǎn)

微計算機(jī)斷層掃描技術(shù)簡稱顯微CT技術(shù)，是一種具有高分辨率的顯微圖像處理技術(shù)。通過物體對X射線的反射和吸收不同將物體的精細(xì)結(jié)構(gòu)掃描出來，進(jìn)而在計算中成像。該技術(shù)能夠?qū)嵨锏牧Ⅲw3D結(jié)構(gòu)精確地還原出來，掃描形成的圖像幾乎是物體的真實狀態(tài)。顯微CT技術(shù)具有其他傳統(tǒng)技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，既直觀又精細(xì)，在石油地質(zhì)勘探中已經(jīng)受到了廣泛重視?，F(xiàn)將顯微CT技術(shù)的特點(diǎn)總結(jié)如下：

一、精確度相當(dāng)高，分辨率可以調(diào)節(jié)，三維成像不僅質(zhì)量高而且速度快。在計算機(jī)技術(shù)的輔助之下，顯微CT掃描技術(shù)可以將儲層巖石樣品精確地還原出來，所形成的的圖像具有超高的清晰度，立體3D效果也很明顯。通過這個成像模型，可以得出巖石樣品幾乎所有的性能指標(biāo)，包括孔隙度、連通性能以及結(jié)構(gòu)信息等，甚至是樣品細(xì)微的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也能一目了然，使抽象的數(shù)據(jù)更加形象化。

二、成像速度快，同時具有較強(qiáng)的穿透力，較廣的掃描范圍。顯微CT技術(shù)除了成像的精確度較高之外，還具有強(qiáng)穿透力、高速掃描的特點(diǎn)和優(yōu)勢，在進(jìn)行大范圍的光譜成像時能夠連續(xù)進(jìn)行。

三、能夠?qū)悠返拿芏蕊@示出來。在已知標(biāo)準(zhǔn)樣品的密度前提下，通過X射線的變化特點(diǎn)，顯微CT技術(shù)就可以將樣品內(nèi)部每個點(diǎn)的密度計算出來。在進(jìn)行密度計算之后可以對有研究價值的圖像進(jìn)行分割，或是變換不同的顏色，使之突顯出來，進(jìn)一步增強(qiáng)分辨率。

四、在巖心驅(qū)替實驗的過程中進(jìn)行掃描，可以測量出圍壓條件下樣品的參數(shù)。

綜上所述，顯微CT技術(shù)具有許多傳統(tǒng)成像技術(shù)無法企及的優(yōu)勢，克服了許多石油地質(zhì)檢測中的技術(shù)困難，實現(xiàn)了光學(xué)共焦技術(shù)、激光掃描技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)等多種技術(shù)的綜合運(yùn)用，對深入了解儲層內(nèi)部巖石孔隙的微觀結(jié)構(gòu)具有里程碑性的意義。

3、顯微CT技術(shù)在石油地質(zhì)中的應(yīng)用

在石油地質(zhì)中，顯微CT技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于許多領(lǐng)域，包括測定巖石的性質(zhì)、確定礦物的成分、分析油層的損害程度以及巖石中心的油水規(guī)律等等。該技術(shù)的廣泛應(yīng)用不但提高了多孔介質(zhì)微觀孔隙結(jié)構(gòu)圖像的分辨率，而且還可以深入分析和研究孔隙中流體的滲流狀態(tài)。顯微CT技術(shù)在巖石的物理性質(zhì)、特殊巖心的理化性質(zhì)、巖心的結(jié)構(gòu)特征以及采收率的提高等方面發(fā)揮了巨大的作用。目前，顯微CT技術(shù)最廣泛的應(yīng)用就是構(gòu)建微觀孔隙的結(jié)構(gòu)，具有準(zhǔn)確、直觀的優(yōu)勢?，F(xiàn)將顯微CT技術(shù)字石油地質(zhì)中的主要應(yīng)用總結(jié)如下：

一、顯微CT技術(shù)能夠利用巖心掃描技術(shù)分析出油藏層的主要物質(zhì)及其顆粒大小、結(jié)構(gòu)大小，包括碳酸巖、火成巖和泥巖等特殊巖層，并能準(zhǔn)確地推測出其存在的賦存環(huán)境，為油氣儲層的研究提供強(qiáng)有力的信息支持。

二、準(zhǔn)確地計算出了油巖石孔隙與喉道的大小，擴(kuò)大了油氣儲集與運(yùn)移的途徑。尤其是近年來油氣的埋藏深度不斷增大，成巖作用進(jìn)一步增強(qiáng)，致使儲層中的原生孔隙日趨減少，而次生孔隙在碎屑巖層中的比例卻有所增加，顯微CT技術(shù)可以有效地分析出油氣巖層中巖石的裂縫分布及其特征，還能夠準(zhǔn)確地判斷出儲層巖心的飽和度分布，使油氣的聚集研究擁有高度精確的資料。

顯微CT技術(shù)還可以用來篩選被污染的巖心，提升巖心的利用率和數(shù)據(jù)的分析精確度。利用顯微CT成像技術(shù)可以對三維裂縫和孔洞進(jìn)行重建，更加直觀地將裂縫的的寬度、方位和體積等參數(shù)體現(xiàn)出來。孔隙度的連通結(jié)構(gòu)是儲層流動性的優(yōu)勢所在，顯微CT觀察可以精確地量化儲層巖心的孔隙度連通性，進(jìn)而制定出更加合理的開采方案。

三、通過觀察模擬出油氣滲流的詳細(xì)內(nèi)容，影響低滲油氣藏滲流特征的因素是多方面的，包括應(yīng)力作用、啟動梯度作用等，雖然每種因素影響滲流的機(jī)理各不相同，但是均可引起低滲藏滲流的非線性變化。搞清每種因素的作用機(jī)理以及對滲流的影響，對油氣藏的開發(fā)具有十分重要的意義。儲層中巖石孔隙以及孔隙喉道的半徑越寬，油氣的流通性能越好。將孔隙度研究與滲透流研究結(jié)合起來，可以對油氣藏的儲層能力做出更加科學(xué)的評價。

顯微CT技術(shù)可以將巖石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)精確地顯示出來，有利于分辨出儲層滲透較為薄弱的部分，從而確定合理的改造方案，不斷提高石油的采收率。顯微CT巖心掃描切片水驅(qū)油實驗技術(shù)具有傳統(tǒng)驅(qū)替實驗方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)又形⒂^孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)變化程度定量的地顯示出來，還可以對比不同驅(qū)替壓力下注入水在不同微觀孔隙結(jié)構(gòu)中的滲流分布特點(diǎn)，完成整個動態(tài)顯示。

四、顯微CT技術(shù)在多孔介質(zhì)剩余油的研究中也發(fā)揮出了巨大的作用，尤其是等量雙變形孔介質(zhì)。地下儲層的孔喉網(wǎng)絡(luò)、巖石骨架以及滲流特性等在長期的水驅(qū)開發(fā)的影響下已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，這就導(dǎo)致具有較高含水量的儲層在開發(fā)的初級階段微觀剩余油的分布變得極其復(fù)雜，剩余油的分布模式有很多種，給開采和開發(fā)帶來了極大的困難。顯微CT技術(shù)的應(yīng)用，可以對不同的驅(qū)替階段和不同的剩余油模式進(jìn)行連續(xù)的掃描，從而將巖石內(nèi)部的孔隙以及剩余油分布以圖象的形式清晰地呈現(xiàn)出來。加之輔助計算機(jī)技術(shù)以及圖像分析處理軟件，可以從中將有效的信息提取出來，分門別類，在三維立體空間將微觀剩余油的分布展現(xiàn)出來，真實地反映了巖心的孔喉結(jié)構(gòu)以及油水的分布特征。

4、結(jié)語

隨著計算機(jī)技術(shù)和數(shù)字成像技術(shù)的不斷完善，顯微CT技術(shù)及其處理方法在石油地質(zhì)中應(yīng)用必將會不斷擴(kuò)大。其在特殊巖心的油藏分析中的優(yōu)勢，及其所具有的較高分辨率、較高精確度等特點(diǎn)都使顯微CT技術(shù)具有相當(dāng)廣闊的發(fā)展前景。我們相信，顯微CT技術(shù)在石油地質(zhì)中的應(yīng)用必將會不斷促進(jìn)油氣儲層的改善和油氣田的開發(fā)，進(jìn)一步提升油田的產(chǎn)量。國家應(yīng)該加大該技術(shù)在非均質(zhì)儲層中的應(yīng)用，改變國家的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)我國石油產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。