X射线实时成像设备在地质油气领域应用

油气勘探中，致密砂岩气藏具有埋深大、低孔隙度、低渗透率、非均质性强的特点。由于基质具有致密的特性，广泛发育的天然裂缝成为油气从储层流向井眼的主要运移通道。裂缝作为油气重要的运移和渗流通道、同时增大油气泄油面积，因此是致密储层评价中重要的地质参数之一。裂缝系统的详细评价成为油气田勘探、开发生产的重要部分之一，对裂缝几何形状的定量评价是裂缝型油藏评价中最重要的部分，定量评价裂缝几何结构及其与渗透率之间的关系成为近年来研究的热点。

当x射线扫描岩石时会产生不同衰减幅度的信号，基于这样的原理，高分辨率工业CT成为了研究岩石内部结构三维分布、并且具有不破坏样品优点的实验工具。工业CT被广泛用于评价储层岩石裂缝几何形状，其生成的二维切片能揭示岩石内部结构.同时通过一系列连续的二维切片产生三维模型，能进一步评价裂缝属性。

测试过程是首先对岩心样品进行现场描述，识别开启裂缝和被方解石充填的裂缝，通过工业CT扫描岩心产生一系列切片，利用标准成像分析技术分析切片来达到定量评价裂缝区域的目的，每一个扫描切片中的开启裂缝和高密度裂缝都被标注.同时测量裂缝的体积、高度和宽度。通过体积渲染的方法使一系列连续的二维图像汇集，产生三维图像，用蓝绿色标注开启裂缝，品红色标注高密度裂缝，通过三维模型统计出开启裂缝和高密度裂缝的表面积、体积，利用二维切片和三维模型计算裂缝的孔隙度、张开度、密度等参数，这些裂缝参数与成像测井资料所计算的参数相互验证。在图片处理时，可根据CT阈值及变化梯度将二元的黑一白图像转换为灰度图，不同样品CT阈值存在差异。CT阈值的选取由样品的CT数值所决定。

为了研究裂缝对储层中油气产量的贡献，通过岩心实际测试的水平渗透率来评价裂缝的连通性。定量评价裂缝参数有助于理解裂缝连通性和油气渗流机理，实验室利用X射线实时成像设备评价岩心样品的裂缝几何形状有助于弥补传统的微地震、声波发射等监测系统的不足，可以提供有效的岩石实时裂缝信息。

当x射线能量使用时，CT图像的灰度区域反映了x射线衰减系数，CT图像亮度的增加对应有效衰减系数的增大，反映了物体的密度或原子数目增大。与医用CT相比较，工业CT能以较高的分辨率扫描图像之间独立的孔隙和裂缝，比常规的薄片分析更能详细地评价裂缝的特性。 

在二维切片、三维体积渲染模型中可以求取裂缝孔隙度.裂缝考虑隙度定义为:裂缝体积占岩石总体积比例。每一块岩石的总体积是已知的，通过三维体积渲染可以获得每一条开启裂缝的体积，因此可以计算出裂缝孔隙度。与利用FMI成像测井资料拾取的裂缝参数相比，通过CT扫描计算得到的裂缝孔隙度、张开度较大，一方面是由于工业CT特别是三维体积渲染法可以比成像测井资料探测到更多的裂缝，因此计算得到的裂缝参数比成像测井拾取的要大:本实验是在大气压力下利用工业CT扫描定位开启裂缝，并不是反映真实地层压力下裂缝，裂缝对地层压力有较明显的敏感性。地层较长的裂缝引起岩心垮塌，造成岩心收获率较低.当岩心从地层中取出时。由于应力的释放影响裂缝的张开度，因此裂缝在表面的孔隙度和张开度要比真实地层情况下的大，但是利用工业CT对实验室岩心样品评价裂缝几何形状可以有效弥补地球物理测井方法和微地震检测系统所带来的不足。

利用X射线实时成像设备扫捕表征岩心特征的最大优点存于其获得的数据是三维的。裂缝的三维模型足在考虑裂缝网络维连通性下，解释油气在地层运移过程中必不可缺的部分，一系列二维切片的叠加可以产生完整的三维立体数据，CT数据的基本单位为立像素，其与切片的厚度和立体的大小相关..

利用体积渲染软件将每一个维模型渲染为动画，对每一个模型设置密度阈值。作为最强大的三维可视化技术之一，体积渲染的原理是对每一个数据巾的灰色区域值标定颜色，根据每一个物体的CT数设置不同的不透明值。

解决方案一：岩心多尺度三维数据采集叠合技术

 岩心的跨尺度数字化成像采集打破了常规岩心破坏性定位取样观察的模式，利用三维数字图像对全直径岩心进行进行非均质性分析，准确识别岩心内部的原生裂缝并对其进行描述，并定量计算孔隙和微裂缝；利用图像进行不同结构细粒成绩岩进行划分（如块状、稳层状、层状岩相），并计算每一类岩相的孔隙和裂缝，初步确定下一步精细研究的位置，为后续研究做更有效的指导

解决方案二：油层伤害评价

 储层酸化改造可以提高油气的采收率，储层岩石中的杂基充填物类型复杂、属性多样、贮存状态不一，且交代、压融现象普遍。而与油气产出关联度最高的即是岩石中的填隙物。因此，对其定性、定量检测并实现三维立体展示对油田勘探开发至关重要。

 利用高分辨X射线三维显微成像技术在三维空间内对某一类粘土或碳酸盐胶结物进行定量分析，结合不同酸液方案，可直观观测并评价酸化改造效果。

解决方案三：油水分布规律，动态成像观测

 油水驱替模拟分析，从微观角度研究油水驱替过程中岩石润湿性的变化、油水在多孔介质内部的分布形态及变化有助于更深入的认识驱替机理。通过显微CT加载驱替装置，可直观观测驱替过程中油水变化过程，还可以研究各类驱油剂的应用效果，继而对各类岩石的驱替机理及驱替效果进行评价，以指导生产。

高分辨率工业CT成像系统(工业CT)对致密砂岩裂缝进行三维定量评价具有不破坏样品的优点。其生成的二维切片能揭示岩石内部结构.同时通过一系列连续的二维切片产生三维模型，能进一步评价裂缝属性。通过CT扫描计算得到的裂缝孔隙隙度、张开度都比利用FMI成像测井资料拾取的裂缝参数要大。

根据岩心内部不同成分的原子序数/密度差异，对内部组分（孔隙、干酪根、粘土成分、岩石颗粒、方解石、铁矿石等矿物）进行三维立体成像，并展示不同位置任意切面。得到的检测数据经由实验室分析，对石油地质等方面有极大的参考作用。.

我们的检测范围：

1.小于2mm样品高分辨率亚微米级别CT扫描；

2.标准25.4mm岩心高达8微米高分辨率CT扫描；

3.50mm岩心＜30μm空间分辨率CT扫描；

4.100mm-150mm全直径岩心微观CT扫描；

5.更大尺寸样品CT扫描，空间分辨率优于140μm。