Micro-CT技术在石油地质中的应用探究

【摘要】显微CT技术在石油地质检测中具有很多方面的优点，能够对实体进行无损检测，通过对透视投影数据进行重建，可以直接表征出实物内部微观结构的三维立体信息，可以将实物更加直观地表现出来。这些优点使得显微CT技术有着广阔的应用前景。不仅可以应用在石油地质监测中，还可以对低原子序数的有机物和高原子序数的重金属进行检测。本文首先简要介绍了显微CT技术的特点，然后重点分析了该技术在石油地质中的应用。 
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　　【关键词】显微CT技术；石油地质；应用 
　　1、引言 
　　随着我国经济和社会的飞速发展，对能源尤其是石油资源的需求量不断增长，迫切地需要扩大油气储量，提高石油的开采率，尤其是低渗透率低孔隙度储层中的油气资源。目前该类油层中的油气资源开发中还存在着一些技术上的难度。因此，必须加强先进技术在石油地质中的应用研究。 
　　随着显微CT技术的日趋成熟，其在地质学中应用的范围和领域正在不断扩大。在石油地质学中，利用显微CT技术对重建的储层岩心进行扫描分析，可以准确地获得岩石内部的结构信息，并且重构的三维数字岩心模型能在还原岩石孔隙骨架空间结构的基础之上模拟流体路径。近年来多孔介质微观孔隙结构3D图像技术正在不断发展，其在理论和实践方面的日趋成熟进一步促进了数字岩心技术在微观渗流理论研究中的应用，完善的微观渗流理论为微观尺度上原油采收率的提升提供了技术保障。 
　　2、显微CT技术的特点 
　　微计算机断层扫描技术简称显微CT技术，是一种具有高分辨率的显微图像处理技术。通过物体对X射线的反射和吸收不同将物体的精细结构扫描出来，进而在计算中成像。该技术能够将实物的立体3D结构精确地还原出来，扫描形成的图像几乎是物体的真实状态。显微CT技术具有其他传统技术无法比拟的优点，既直观又精细，在石油地质勘探中已经受到了广泛重视。现将显微CT技术的特点总结如下： 
　　一、精确度相当高，分辨率可以调节，三维成像不仅质量高而且速度快。在计算机技术的辅助之下，显微CT扫描技术可以将储层岩石样品精确地还原出来，所形成的的图像具有超高的清晰度，立体3D效果也很明显。通过这个成像模型，可以得出岩石样品几乎所有的性能指标，包括孔隙度、连通性能以及结构信息等，甚至是样品细微的内部结构也能一目了然，使抽象的数据更加形象化。 
　　二、成像速度快，同时具有较强的穿透力，较广的扫描范围。显微CT技术除了成像的精确度较高之外，还具有强穿透力、高速扫描的特点和优势，在进行大范围的光谱成像时能够连续进行。 
　　三、能够将样品的密度显示出来。在已知标准样品的密度前提下，通过X射线的变化特点，显微CT技术就可以将样品内部每个点的密度计算出来。在进行密度计算之后可以对有研究价值的图像进行分割，或是变换不同的颜色，使之突显出来，进一步增强分辨率。 
　　四、在岩心驱替实验的过程中进行扫描，可以测量出围压条件下样品的参数。 
　　综上所述，显微CT技术具有许多传统成像技术无法企及的优势，克服了许多石油地质检测中的技术困难，实现了光学共焦技术、激光扫描技术、计算机技术和图像处理技术等多种技术的综合运用，对深入了解储层内部岩石孔隙的微观结构具有里程碑性的意义。 
　　3、显微CT技术在石油地质中的应用 
　　在石油地质中，显微CT技术已经被应用于许多领域，包括测定岩石的性质、确定矿物的成分、分析油层的损害程度以及岩石中心的油水规律等等。该技术的广泛应用不但提高了多孔介质微观孔隙结构图像的分辨率，而且还可以深入分析和研究孔隙中流体的渗流状态。显微CT技术在岩石的物理性质、特殊岩心的理化性质、岩心的结构特征以及采收率的提高等方面发挥了巨大的作用。目前，显微CT技术最广泛的应用就是构建微观孔隙的结构，具有准确、直观的优势。现将显微CT技术字石油地质中的主要应用总结如下： 
　　一、显微CT技术能够利用岩心扫描技术分析出油藏层的主要物质及其颗粒大小、结构大小，包括碳酸岩、火成岩和泥岩等特殊岩层，并能准确地推测出其存在的赋存环境，为油气储层的研究提供强有力的信息支持。 
　　二、准确地计算出了油岩石孔隙与喉道的大小，扩大了油气储集与运移的途径。尤其是近年来油气的埋藏深度不断增大，成岩作用进一步增强，致使储层中的原生孔隙日趋减少，而次生孔隙在碎屑岩层中的比例却有所增加，显微CT技术可以有效地分析出油气岩层中岩石的裂缝分布及其特征，还能够准确地判断出储层岩心的饱和度分布，使油气的聚集研究拥有高度精确的资料。 
　　显微CT技术还可以用来筛选被污染的岩心，提升岩心的利用率和数据的分析精确度。利用显微CT成像技术可以对三维裂缝和孔洞进行重建，更加直观地将裂缝的的宽度、方位和体积等参数体现出来。孔隙度的连通结构是储层流动性的优势所在，显微CT观察可以精确地量化储层岩心的孔隙度连通性，进而制定出更加合理的开采方案。 
　　三、通过观察模拟出油气渗流的详细内容，影响低渗油气藏渗流特征的因素是多方面的，包括应力作用、启动梯度作用等，虽然每种因素影响渗流的机理各不相同，但是均可引起低渗藏渗流的非线性变化。搞清每种因素的作用机理以及对渗流的影响，对油气藏的开发具有十分重要的意义。储层中岩石孔隙以及孔隙喉道的半径越宽，油气的流通性能越好。将孔隙度研究与渗透流研究结合起来，可以对油气藏的储层能力做出更加科学的评价。 
　　显微CT技术可以将岩石的内部结构精确地显示出来，有利于分辨出储层渗透较为薄弱的部分，从而确定合理的改造方案，不断提高石油的采收率。显微CT岩心扫描切片水驱油实验技术具有传统驱替实验方法无法比拟的优点，能够将储层中微观孔隙结构的非均质变化程度定量的地显示出来，还可以对比不同驱替压力下注入水在不同微观孔隙结构中的渗流分布特点，完成整个动态显示。 
　　四、显微CT技术在多孔介质剩余油的研究中也发挥出了巨大的作用，尤其是等量双变形孔介质。地下储层的孔喉网络、岩石骨架以及渗流特性等在长期的水驱开发的影响下已经发生了很大的变化，这就导致具有较高含水量的储层在开发的初级阶段微观剩余油的分布变得极其复杂，剩余油的分布模式有很多种，给开采和开发带来了极大的困难。显微CT技术的应用，可以对不同的驱替阶段和不同的剩余油模式进行连续的扫描，从而将岩石内部的孔隙以及剩余油分布以图象的形式清晰地呈现出来。加之辅助计算机技术以及图像分析处理软件，可以从中将有效的信息提取出来，分门别类，在三维立体空间将微观剩余油的分布展现出来，真实地反映了岩心的孔喉结构以及油水的分布特征。 
　　4、结语 
　　随着计算机技术和数字成像技术的不断完善，显微CT技术及其处理方法在石油地质中应用必将会不断扩大。其在特殊岩心的油藏分析中的优势，及其所具有的较高分辨率、较高精确度等特点都使显微CT技术具有相当广阔的发展前景。我们相信，显微CT技术在石油地质中的应用必将会不断促进油气储层的改善和油气田的开发，进一步提升油田的产量。国家应该加大该技术在非均质储层中的应用，改变国家的能源消费结构，促进我国石油产业的健康可持续发展。