CN103454200A - 应用计算机断层成像技术测定岩心孔隙参数的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种测定岩心孔隙参数的方法和装置，该方法包括：应用计算机断层成像技术分别扫描干岩心和饱和地层水后的饱和岩心，获得干岩心各断面的CT值和饱和岩心各断面的CT值；根据如下公式，获得各断面的孔隙半径，其中，CTa,r是所述干岩心各断面CT值，CTair是空气的CT值，C,r是所述饱和岩心的CT值，CTwater是地层水的CT值，xi是各断面的孔隙半径，孔隙半径的单位是微米μm；根据各断面的孔隙半径，获得各断面的孔隙半径分布矩阵。本发明实施例能够在不改变岩心外部形态和内部结构的前提下较直观地反应岩心喉道大小分布，对岩心孔隙结构分布进行定量表征，并准确研究岩心渗透规律。

Description

应用计算机断层成像技术测定岩心孔隙参数的方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及一种测定岩心孔隙分布的方法，具体涉及一种应用计算机断层成像技术(CT，Computed Tomography)测试岩心孔隙参数的方法和装置。

背景技术

储集层的孔隙结构是指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系，即储集层孔隙与喉道发育总貌。砂岩储集性能的好坏，主要取决于孔隙结构，也就是孔隙类型、分布、大小及喉道的连通性等。流体沿着储集层孔隙***流动时，要经历一系列交替的孔隙和喉道。喉道的大小和分布以及它们的几何形状是影响储集层的储集能力和渗透特征的主要因素，故确定喉道大小分布是研究储集层孔隙结构的核心问题。储层岩石的孔隙结构不仅对油气储量、孔隙流体的渗流规律，而且对油气井的产能和最终采收率都有重要影响。

目前研究岩石孔隙结构主要是用测定毛管压力曲线方法，主要有半渗透隔板法、离心法和压汞法。压汞法研究岩石孔隙结构是石油行业研究岩石物性的一种重要手段之一，但这种方法存在以下缺点：汞对环境的污染，测试的岩心样品因残留汞而无法再利用，只能得到测试岩心宏观的孔隙分布性质，无法精细研究孔隙分布特征。其它方法如χ射线衍射、薄片鉴定、扫描电镜等分析技术，虽然都能较清楚地识别岩心的孔隙结构特征，但测试过程中通常破坏了岩心结构，无法对岩心孔隙度分布特征进行有效表征。

计算机断层成像技术(Computed Tomography)，简称CT，是1972年由英国Hounsfield最早提出，并设计出第一台医用CT，可产生极其精确的人体断面图像，给医学放射诊断带来了革命性的进展。到了70年代后期，CT技术开始扩展到土壤物理、机械工程、建筑工程、考古学、核科学、金属分析等许多领域，成为应用日益广泛的一种无损伤探测技术。在石油研究领域中，发达国家早在20世纪80年代工业CT技术就被应用于油气藏研究，并发展成为研究储层多孔介质特性的重要工具。

图1是现有的CT扫描成像***的结构示意图。CT应用χ射线束对物体一定厚度的断面进行扫描，由探测器接收透过该断面的χ线，转变为可见光后，由光电转换器转变为电信号，数据采集***对探测器单元取样，同时放大并量化已有电流，然后将生成的数据传送到图像生成器。再经模拟/数字转换器（Analog/digital converter）转为数字，数据采集***（DAS）完成的每个完整取样称为一个视图，重建***将所有视图转换为矩阵图像。显示处理器获取数字矩阵数据的副本，将其转换为电视灰阶图像在CRT监视器显示。生成的图像以DICOM（Digital Imaging and Communicationsin Medicine）文件格式存储，经网络传输给数据处理计算机，应用图像处理软件进行图像后处理。

应用CT研究岩心孔隙度分布特征是在以下基本假设的基础上：

①应用CT扫描确定岩心孔隙参数是建立在射线线性衰减的基础上，对于单能量χ射线符合Beer定律；

②岩石骨架和孔隙均为刚性体，抽真空饱和地层水后孔隙完全被地层水饱和，孔隙结构与骨架颗粒形状不发生变化；

③水驱油过程中，忽略岩心孔隙流体压力变化产生的应力敏感特性，岩心的孔隙结构不发生变化，只是孔隙内含油饱和度发生变化。

可应用CT扫描成像技术获得岩心孔隙度Φ数值。具体方法是进行干岩心扫描，得到的干岩心CT值等于岩石的骨架CT值和孔隙中的空气CT值之和，见公式（1）。对饱和地层水后饱和岩心进行扫描，得到饱和地层水岩心CT值等于岩石的骨架和孔隙中饱和的地层水CT值之和，见公式（2）。

${\mathrm{CT}}_{a,r}=(1-\mathrm{\φ}){\mathrm{CT}}_{\mathrm{grain}}+\mathrm{\φ}{\mathrm{CT}}_{\mathrm{air}}---\left(1\right)$

${\mathrm{CT}}_{w,r}=(1-\mathrm{\φ}){\mathrm{CT}}_{\mathrm{grain}}+\mathrm{\φ}{\mathrm{CT}}_{\mathrm{water}}---\left(2\right)$

将公式（2）-公式（1），得到应用饱和差值法计算孔隙度公式，见公式（3）。

$\mathrm{\φ}=\frac{{\mathrm{CT}}_{w,r}-{\mathrm{CT}}_{a,r}}{{\mathrm{CT}}_{\mathrm{water}}-{\mathrm{CT}}_{\mathrm{air}}}\×100\%---\left(3\right)$

式中：

CTa,r―饱和地层水前干岩心CT值；

CTgrain―岩心骨架颗粒的CT值；

CTair―空气的CT值；

CTw,r―饱和地层水后湿岩心的CT值；

CTwater―地层水的CT值。

发明内容

发明人在实施现有技术时发现，目前，应用CT扫描成像技术只能获得岩心孔隙度Φ数值，而无法获得岩心孔隙半径数据以及孔隙半径分布特征等岩心孔隙参数。

本发明实施例提供一种应用计算机断层成像技术测试岩心孔隙参数的方法和装置。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种测定岩心孔隙参数的方法，所述方法包括：

应用计算机断层成像技术扫描干岩心，获得所述干岩心各断面的CT值；

应用计算机断层成像技术扫描饱和地层水后的饱和岩心，获得所述饱和岩心各断面的CT值；

根据如下公式，获得各断面的孔隙半径，

$\log \mathrm{xi}=-1.4358+0.08051\frac{{\mathrm{CT}}_{w,r}-{\mathrm{CT}}_{a,r}}{{\mathrm{CT}}_{\mathrm{water}}-{\mathrm{CT}}_{\mathrm{air}}}\×100\%$

其中，CTa,r是所述干岩心各断面CT值，CTair是空气的CT值，CTw,r是所述饱和岩心的CT值，CTwater是地层水的CT值，xi是所述各断面的孔隙半径，所述孔隙半径的单位是微米μm；

根据各断面的孔隙半径，获得所述各断面的孔隙半径分布矩阵。

根据本发明实施例的又一方面，其中，所述方法还包括：

根据各断面的孔隙半径分布矩阵，获得各断面的孔隙半径累积分布曲线。

根据本发明实施例的又一方面，其中，所述方法还包括：

对于每一个断面，将孔隙半径分布矩阵中的孔隙半径xi的总和除以孔隙半径的数据个数n，获得所述每一个断面的孔隙半径均值

。

根据本发明实施例的又一方面，其中，所述方法还包括：

对于每一个断面，将孔隙半径分布矩阵中的孔隙半径按由小到大的顺序排列，将位置在中间的孔隙半径作为所述每一个断面的孔隙半径中值。

根据本发明实施例的又一方面，其中，所述方法还包括：

对于每一个断面，按以下公式获得孔隙半径标准偏差σ，

$\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(x_i-\stackrel{\‾}{x})}^2}{n}}.$

根据本发明实施例的又一方面，其中，所述方法还包括：

对于每一个断面，按以下公式获得孔隙半径变异系数V，

$V=\frac{\mathrm{\σ}}{\stackrel{\‾}{x}}.$

根据本发明实施例的又一方面，，其中，所述方法还包括：

对于每一个断面，按以下公式获得正态分布吻合度K-S参数Dn，

$\mathrm{Dn}=\underset{x}{\sup }|\mathrm{Fn}\left(x\right)-F\left(x\right)|$

其中，

是距离的上确界，F(x)是孔隙半径xi的累积分布函数，Fn(x)是经验分布函数，并且Fn(x)的计算公式为

根据本发明实施例的又一方面，其中，所述方法还包括：

对于每一个断面，按以下公式获得偏度SK，

$\mathrm{SK}=\frac{n}{(n-1)(n-2)}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{x_1-\stackrel{\‾}{x}}{\mathrm{\σ}}\right)}^3.$

根据本发明实施例的又一方面，其中，所述方法还包括：

对于每一个断面，按以下公式获得峰度Kur，

$\mathrm{Kur}=\left\{\frac{n(n+1)}{(n-1)(n-2)(n-3)}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{x_i-\stackrel{\‾}{x}}{\mathrm{\σ}}\right)}^4\right\}-\frac{3{(n-1)}^2}{(n-1)(n-3)}.$

根据本发明实施例的另一方面，提供一种测定岩心孔隙参数的装置，所述装置包括：

第一测量单元，其应用计算机断层成像技术扫描干岩心，获得所述干岩心各断面的CT值；

第二测量单元，其应用计算机断层成像技术扫描饱和地层水后的饱和岩心，获得所述饱和岩心各断面的CT值；

孔隙半径获取单元，其根据如下公式，获得各断面的孔隙半径，

$\log \mathrm{xi}=-1.4358+0.08051\frac{{\mathrm{CT}}_{w,r}-{\mathrm{CT}}_{a,r}}{{\mathrm{CT}}_{\mathrm{water}}-{\mathrm{CT}}_{\mathrm{air}}}\×100\%$

其中，CTa,r是所述干岩心CT值，CTair是空气的CT值，CTw,r是所述饱和岩心的CT值，CTwater是地层水的CT值，xi是所述各断面的孔隙半径，并且所述孔隙半径的单位是μm；

矩阵生成单元，其根据各断面的孔隙半径，获得所述各断面的孔隙半径分布矩阵。

本发明实施例的有益效果在于：本发明利用CT扫描断层成像的特性，能够在不改变岩心外部形态和内部结构的前提下较直观地反应岩心喉道大小分布，对岩心孔隙结构分布进行定量表征，从而保证了岩心渗透规律研究的准确性。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，来表示实施本发明的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的范围不受此限制。相反，本发明包括落入所附权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

参照以下附图，将更好地理解本发明的许多方面。附图中的组成部分不一定按比例绘制，重点在于清楚地例示出本发明的原理。为了便于例示和描述本发明的一些部分，可以将附图中的对应部分在尺寸上放大，例如，放大得相对于其他部分比在根据本发明实际制成的示例性设备中的要大。在本发明的一个图或实施方式中示出的部件和特征可以与一个或更多个其它图或实施方式中示出的部件和特征相结合。此外，在附图中，相同的标号在全部图中都标示对应的部分，并且可以用来标示一个以上实施方式中的相同或类似部分。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，例示了本发明的优选实施方式，并与文字说明一起用来解释本发明的原理，其中对于相同的要素，始终用相同的附图标记来表示。

在附图中：

图1是现有的CT扫描成像***的结构示意图；

图2是岩心样本孔隙度与孔隙半径之间关系的回归曲线；

图3是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的方法流程图；

图4-图23依次是根据本发明实施例得到的岩心样本第1-第20个断面的孔隙半径分布图；

图24是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的另一方法的流程图；

图25-图44依次是根据本发明实施例得到的岩心样本第1-第20个断面的孔隙半径累积频率分布图；

图45是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的另一方法的流程图；

图46是本发明实施例中岩心各断面的孔隙半径均值曲线；

图47是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的另一方法的流程图；

图48是本发明实施例中岩心各断面的孔隙半径中值曲线；

图49是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的另一方法的流程图；

图50是本发明实施例中岩心各断面的孔隙半径标准偏差曲线；

图51是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的另一方法的流程图；

图52是本发明实施例中岩心各断面的孔隙半径变异系数曲线；

图53是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的另一方法的流程图

图54是本发明实施例中岩心各断面正态分布吻合度K-S参数曲线；

图55是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的另一方法的流程图；

图56是本发明实施例中岩心各断面偏度值曲线；

图57是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的另一方法的流程图；

图58是本发明实施例中岩心各断面峰度值曲线；

图59是本发明实施例2的测定岩心孔隙参数的装置的构成示意图；

图60是本发明实施例2的测定岩心孔隙参数的另一装置的构成示意图。

具体实施方式

针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征使用。

应当强调的是，术语“包括”当在本说明书中使用时用来指所述特征、要件、步骤或组成部分的存在，但不排除一个或更多个其它特征、要件、步骤、组成部分或它们的组合的存在或增加。

实施例1

在本发明的实施例中，通过统计我国大庆、辽河、吉林、长庆4个砂岩油田的150块岩心样本孔隙度与孔隙半径数据，得到如图2所示的岩心样本孔隙度与孔隙半径回归曲线。根据该回归曲线，得到岩心样本孔隙度与孔隙半径之间的经验关系式：

log r=-1.4358+0.08051×Φ  相关系数R=0.87581。

其中，Φ代表孔隙度；r代表孔隙半径，单位是微米μm。

由此，得到计算孔隙半径分布计算公式：

$\log r=-1.4358+0.08051\frac{{\mathrm{CT}}_{w,r}-{\mathrm{CT}}_{a,r}}{{\mathrm{CT}}_{\mathrm{water}}-{\mathrm{CT}}_{\mathrm{air}}}\×100\%$

在上式中：

CTa,r―饱和地层水前干岩心CT值；

CTgrain―岩心骨架颗粒的CT值；

CTair―空气的CT值；

CTw,r―饱和地层水后湿岩心的CT值；

CTwater―地层水的CT值;

r―孔隙半径，μm。

根据CT扫描的特点和成像的原理，可使用上面的公式在“断面级”和“岩心级”两个级别上进行岩心孔隙半径分布特征研究。

其中，“断面级”孔隙半径分布研究的是岩心某个扫描断面内所有孔隙半径的集合，其扫描范围为岩心的扫描断面；“岩心级”研究对象为岩心整体内所有孔隙，结果反映了岩心三维孔隙综合信息。将岩心孔隙半径分布特征划分为“断面级”、“岩心级”，有助于深入地分析和认识岩心不同尺度孔隙半径分布特征。

在本实施例中，岩心样本来自大庆油田某油层取心岩心，具体参数如表1所示：

表1

当然，在其它的具体实施方式中，岩心样本还可以来自于其它的油田，并且具有不同的参数。

在本实施方式中，CT扫描机的实验温度为23℃，扫描电压120kV，扫描电流60mA，扫描层厚为2.5mm，扫描间距2.5mm，采用轴向扫描方式进行CT扫描成像。

图3是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的方法流程图。如图3所示，该方法包括：

步骤301，应用计算机断层成像技术扫描干岩心，获得干岩心各断面的CT值；

步骤302，应用计算机断层成像技术扫描饱和地层水后的饱和岩心，获得饱和岩心各断面的CT值；

步骤303，获得各断面的孔隙半径；

步骤304，根据各断面的孔隙半径，获得相应各断面的孔隙半径分布矩阵。

在步骤301中，对干岩心进行扫描，获得干岩心各断面的CT值。在具体实施该步骤时，针对干岩心的每一个断面，可以从不多角度进行多次扫描，从而得到干岩心在该断面上的多个CT值。

在步骤302中，使干岩心饱和地吸满地层水，成为饱和岩心，对该饱和岩心进行扫描，获得饱和岩心各断面的CT值。在具体实施该步骤时，针对饱和岩心的每一个断面，可以从不多角度进行多次扫描，从而得到饱和岩心在该断面上的多个CT值。

在步骤303中，可以根据如下公式，获得岩心各断面的孔隙半径，

$\log \mathrm{xi}=-1.4358+0.08051\frac{{\mathrm{CT}}_{w,r}-{\mathrm{CT}}_{a,r}}{{\mathrm{CT}}_{\mathrm{water}}-{\mathrm{CT}}_{\mathrm{air}}}\×100\%$

其中，CTa,r是干岩心各断面CT值，CTair是空气的CT值，CTw,r是饱和岩心的CT值，CTwater是地层水的CT值，xi是该岩心各断面的孔隙半径，该孔隙半径的单位是微米μm。

在具体实施步骤303时，针对编号为i的岩心断面，可以根据该断面对应的一个CTa,r和一个CTw,r，来得到一个对应的xi。在另一个具体的实施方式中，该编号为i的岩心断面对应多组CTa,r和CTw,r，因此，能够得到多个xi，从而，该编号为i的岩心断面对应多个孔隙半径的数值；同样，每一个岩心断面都可以对应得到多个孔隙半径的数值。

在步骤304中，对于每一个岩心断面，根据该岩心断面的孔隙半径的数值，得到该岩心断面的孔隙半径分布的数字矩阵，即，孔隙半径分布图。

在本实施例中，沿岩心的轴向将岩心划分为20个断面，图4-图23依次示出了第1-第20个断面的孔隙半径分布图，图中横坐标的r与上式中孔隙半径xi含义相同。

图24是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的另一方法的流程图。如图24所示，该方法除了具有与上述图3相同的步骤301-304之外，还可以具有了步骤305。在步骤305中，根据各断面的孔隙半径分布矩阵，获得各断面的孔隙半径累积分布曲线。

在实施步骤305时，可以根据各断面孔隙半径的分布矩阵，重建孔隙半径的分布图，从而做出孔隙半径累积频率分布的曲线。图25-图44依次示出了本发明实施例中第1-第20个断面的孔隙半径累积频率分布图，图中横坐标的r与上式中孔隙半径xi含义相同。

图45是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的另一方法的流程图。如图45所示，该方法除了具有与上述图3相同的步骤301-304之外，还可以具有步骤306。在步骤306中，对于岩心的每一个断面，将孔隙半径分布矩阵中的孔隙半径xi的总和除以孔隙半径的数据个数n，获得所述每一个断面的孔隙半径均值

孔隙半径均值能够作为岩心孔隙半径集中趋势的度量。集中趋势（centraltendency）也叫平均指标，在统计学中是指一组数据向某一中心值靠拢的程度，它反映了一组数据中心点的位置所在，反映总体的平均水平。图46示出了本发明实施例中岩心各断面的孔隙半径均值曲线。

图47是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的另一方法的流程图。如图47所示，该方法除了具有与上述图3相同的步骤301-304之外，还可以具有步骤307。在步骤307中，对于每一个断面，将孔隙半径分布矩阵中的孔隙半径按由小到大的顺序排列，将位置在中间的孔隙半径作为所述每一个断面的孔隙半径中值。图48示出了本发明实施例中岩心各断面的孔隙半径中值曲线。

与孔隙半径均值

类似，孔隙半径中值也能够作为岩心孔隙半径集中趋势的度量。对于孔隙半径中值而言，小于和大于该中值的孔隙半径值的个数相等，该中值不受个别异常值影响，稳健性比孔隙半径均值

高。

在确定该中值时，如果该岩心断面的孔隙半径的数据个数n为奇数，该中值M=x_(n+1)/2，如果n为偶数，则该中值

其中，下标

为将孔隙半径按由小到大的顺序排列的有序数列的位次，而x_(n+1)/2、x_n/2、x_n/2+1为相应位次的孔隙半径值。

另外，孔隙半径均值

与孔隙半径中值的差异也能够反应孔隙半径分布的集中趋势：二者的差异越小，则孔隙半径数值越集中；二者的差异越大，则孔隙半径数值越分散。

图49是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的另一方法的流程图。如图49所示，该方法除了具有与上述图45相同的步骤301-304和步骤306之外，还可以具有步骤308。在步骤308中，对于每一个断面，计算孔隙半径标准偏差σ。

在一个具体实施方式中，可以按以下公式获得孔隙半径标准偏差σ，

$\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(x_i-\stackrel{\‾}{x})}^2}{n}}.$

孔隙半径标准偏差σ能够反映孔隙半径离散程度。孔隙半径标准偏差σ越小，说明各断面的孔隙半径数值偏离平均孔隙半径值越少，则岩心孔隙半径离散程度越小；孔隙半径标准偏差越大，说明各断面的孔隙半径数值偏离平均孔隙半径值越多，则岩心孔隙半径离散程度越大。图50示出了本发明实施例中岩心各断面的孔隙半径标准偏差曲线。

图51是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的另一方法的流程图。如图51所示，该方法除了具有与上述图49相同的步骤301-304、步骤306和步骤308之外，还可以具有步骤309。在步骤309中，对于每一个断面，计算孔隙半径变异系数V。

在一个具体实施方式中，可以按以下公式获得孔隙半径变异系数V，

$V=\frac{\mathrm{\σ}}{\stackrel{\‾}{x}}.$

孔隙半径变异系数V也能够反映孔隙半径离散程度。该变异系数V越小，说明孔隙半径大小分布越集中于平均值，则岩心孔隙半径分布越均匀；该变异系数V越大，说明孔隙半径不均匀程度越大。图52示出了本发明实施例中岩心各断面的孔隙半径变异系数曲线。

图53是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的另一方法的流程图。如图53所示，该方法除了具有与上述图49相同的步骤301-304、步骤306和步骤308之外，还可以具有步骤310。在步骤310中，对于每一个断面，获得正态分布吻合度K-S参数Dn。

在一个具体实施方式中，可以按以下公式获得正态分布吻合度K-S参数Dn，

$\mathrm{Dn}=\underset{x}{\sup }|\mathrm{Fn}\left(x\right)-F\left(x\right)|$

其中，

是距离的上确界（the supremum of the set of distances，距离的上确界是数理统计中的基本术语）；

F(x)是孔隙半径xi的累积分布函数（cumulative distribution function）；

Fn(x)是经验分布函数（empirical distribution function），并且Fn(x)的计算公式可以是其中，I_xi≤x是指示函数，当xi≤x时，I_xi≤x=1，否则I_xi≤x=0。

以上关于距离的上确界累积分布函数F(x)和经验分布函数Fn(x)的具体计算方式可以参考现有技术，本发明实施例不再赘述。

正态分布吻合度K-S参数Dn值越大，表明偏离正态分布程度越大，值小于0.05为正态分布；并且，根据Glivenko–Cantelli理论，如果样本服从F(x)分布，Dn趋近于0。图54示出了本发明实施例中岩心各断面正态分布吻合度K-S参数曲线。

图55是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的另一方法的流程图。如图55所示，该方法除了具有与上述图49相同的步骤301-304、步骤306和步骤308之外，还可以具有步骤311。在步骤311中，对于每一个断面，获得偏度SK。

在一个具体实施方式中，可以按以下公式获得偏度SK，

$\mathrm{SK}=\frac{n}{(n-1)(n-2)}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{x_1-\stackrel{\‾}{x}}{\mathrm{\σ}}\right)}^3$

偏度SK是衡量孔隙半径分布对称性的指标，反映数据以平均值为中心的分布不对称程度，当偏度为0时，孔隙半径分布对称；正偏度表示不对称边的分布更趋向大值；负偏斜度表示不对称边的分布更趋向小值。图56示出了本发明实施例中岩心各断面偏度值曲线。

图57是本发明实施例1的测定岩心孔隙参数的另一方法的流程图。如图57所示，该方法除了具有与上述图49相同的步骤301-304、步骤306和步骤308之外，还可以具有步骤312。在步骤312中，对于每一个断面，获得峰度Kur。

在一个具体实施方式中，可以按以下公式获得峰度Kur，

$\mathrm{Kur}=\left\{\frac{n(n+1)}{(n-1)(n-2)(n-3)}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{x_i-\stackrel{\‾}{x}}{\mathrm{\σ}}\right)}^4\right\}-\frac{3{(n-1)}^2}{(n-1)(n-3)}$

峰度Kur是反映岩心孔隙半径分布形态陡缓程度的指标，其中，正峰度表示相对尖锐的分布，负峰度表示相对平坦的分布。图58示出了本发明实施例中岩心各断面峰度值曲线。

下面的表2列出了根据本发明实施例的方法所测定的岩心孔隙参数：

需要说明的是，在本发明的实施例中，列举了获得孔隙半径频率累计分布的参数、孔隙半径均值、孔隙半径中值、孔隙半径标准偏差值、孔隙半径变异系数、正态分布吻合度K-S参数、偏度值和峰度值等参数的公式，但是本发明的实施例并不限于此，例如，可以通过其它形式的公式来计算上述参数，或者根据孔隙半径的数据计算用于表征岩心孔隙结构分布的其它参数。

本发明实施例的有益效果在于，本发明首次提出了孔隙度与孔隙半径的经验关系式，从而使应用CT扫描成像技术直接测定岩心孔隙半径成为可能。进而利用CT扫描断层成像的特性，建立了一系列孔隙半径表征参数测试方法，能够在不改变岩心外部形态和内部结构的前提下较直观地反应岩心喉道大小分布，对岩心孔隙结构分布进行定量表征，从而保证了岩心渗透规律研究的准确性。

本发明实施例还提供了一种测定岩心孔隙参数的装置，如下面的实施例2所述，由于该装置解决问题的原理与实施例1的方法类似，因此其具体的实施可以参照实施例1的方法的实施，内容相同之处不再重复说明。

实施例2

图59是本发明实施例2的测定岩心孔隙参数的装置的构成示意图。如图59所示，该装置590包括：

第一测量单元591，其应用计算机断层成像技术扫描干岩心，获得所述干岩心各断面的CT值；

第二测量单元592，其应用计算机断层成像技术扫描饱和地层水后的饱和岩心，获得所述饱和岩心各断面的CT值；

孔隙半径获取单元593，其获得各断面的孔隙半径；

矩阵生成单元594，其根据各断面的孔隙半径，获得所述各断面的孔隙半径分布矩阵。

在本发明实施例中，第一测量单元591可以具有CT扫描仪、岩心夹持器、围压***、注入***、回压控制***和第一记录单元；其中，岩心夹持器可以由不屏蔽X射线的材料制成；注入***具有分别与岩心夹持器入口端连接的注油***、注水***和注气***；岩心夹持器的围压接口可以连接围压***，岩心夹持器的出口端可以连接回压控制***；第一记录单元用于记录所获得的干岩心各断面的CT值。

关于第一测量单元591的第一记录单元的工作原理，可以参考实施例1对于步骤301的描述，本发明实施例不再赘述。

在本发明实施例中，第二测量单元592可以具有CT扫描仪、岩心夹持器、围压***、注入***、回压控制***和第二记录单元；其中第二测量单元592可以与第一测量单元591共用相同的CT扫描仪、岩心夹持器、围压***、注入***和回压控制***，也可以具有与第一测量单元591不同的CT扫描仪、岩心夹持器、围压***、注入***和回压控制***；此外，第二记录单元用于记录所获得的饱和岩心各断面的CT值。

关于第二测量单元592的工作原理，可以参考实施例1对于步骤302的描述，本发明实施例不再赘述。

关于孔隙半径获取单元593和矩阵生成单元594的工作原理，可以参考实施例1对于步骤303和304的描述，本发明实施例不再赘述。

图60是本发明实施例2的测定岩心孔隙参数的另一装置的构成示意图。如图60所示，该装置600包括：

第一测量单元591，其应用计算机断层成像技术扫描干岩心，获得所述干岩心各断面的CT值；

第二测量单元592，其应用计算机断层成像技术扫描饱和地层水后的饱和岩心，获得所述饱和岩心各断面的CT值；

孔隙半径获取单元593，其获得各断面的孔隙半径；

矩阵生成单元594，其根据各断面的孔隙半径，获得所述各断面的孔隙半径分布矩阵；

参数获取单元601，其根据各断面的孔隙半径，获得岩心孔隙半径表征参数。

关于第一测量单元591、第二测量单元592、孔隙半径获取单元593和矩阵生成单元594的描述与图59所示的实施例相同，此处不再重复说明。

参数获取单元601能够采用本发明实施例1的步骤305-步骤312所描述的原理，获得孔隙半径频率累计分布的参数、孔隙半径均值、孔隙半径中值、孔隙半径标准偏差值、孔隙半径变异系数、正态分布吻合度K-S参数、偏度值和峰度值等参数。

本发明实施例的有益效果在于，利用CT扫描断层成像的特性，设置孔隙半径表征参数测试装置，能够在不改变岩心外部形态和内部结构的前提下较直观地反应岩心喉道大小分布，对岩心孔隙结构分布进行定量表征，从而保证了岩心渗透规律研究的准确性。

以上参照附图描述了本发明的优选实施方式。这些实施方式的许多特征和优点根据该详细的说明书是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施方式的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施方式限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

在此公开了本发明的特定实施方式。本领域的普通技术人员将容易地认识到，本发明在其他环境下具有其他应用。实际上，还存在许多实施方式和实现。所附权利要求绝非为了将本发明的范围限制为上述具体实施方式。另外，任意对于“用于……的装置”的引用都是为了描绘要素和权利要求的装置加功能的阐释，而任意未具体使用“用于……的装置”的引用的要素都不希望被理解为装置加功能的元件，即使该权利要求包括了“装置”的用词。

尽管已经针对特定优选实施方式或多个实施方式示出并描述了本发明，但是显然，本领域技术人员在阅读和理解说明书和附图时可以想到等同的修改例和变型例。尤其是对于由上述要素（部件、组件、装置、组成等）执行的各种功能，除非另外指出，希望用于描述这些要素的术语（包括“装置”的引用）对应于执行所述要素的具体功能的任意要素（即，功能等效），即使该要素在结构上不同于在本发明的所例示的示例性实施方式或多个实施方式中执行该功能的公开结构。另外，尽管以上已经针对几个例示的实施方式中的仅一个或更多个描述了本发明的具体特征，但是可以根据需要以及从对任意给定或具体应用有利的方面考虑，将这种特征与其他实施方式的一个或更多个其他特征相结合。

Claims (10)

1.一种测定岩心孔隙参数的方法，其特征在于，所述方法包括：

应用计算机断层成像技术扫描干岩心，获得所述干岩心各断面的CT值；

应用计算机断层成像技术扫描饱和地层水后的饱和岩心，获得所述饱和岩心各断面的CT值；

根据如下公式，获得各断面的孔隙半径，

$\log \mathrm{xi}=-1.4358+0.08051\frac{{\mathrm{CT}}_{w,r}-{\mathrm{CT}}_{a,r}}{{\mathrm{CT}}_{\mathrm{water}}-{\mathrm{CT}}_{\mathrm{air}}}\×100\%$

其中，CTa,r是所述干岩心各断面CT值，CTair是空气的CT值，CTw,r是所述饱和岩心的CT值，CTwater是地层水的CT值，xi是所述各断面的孔隙半径，所述孔隙半径的单位是微米μm；

根据各断面的孔隙半径，获得所述各断面的孔隙半径分布矩阵。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

根据各断面的孔隙半径分布矩阵，获得各断面的孔隙半径累积分布曲线。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括：

对于每一个断面，将孔隙半径分布矩阵中的孔隙半径xi的总和除以孔隙半径的数据个数n，获得所述每一个断面的孔隙半径均值

。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括：

对于每一个断面，将孔隙半径分布矩阵中的孔隙半径按由小到大的顺序排列，将位置在中间的孔隙半径作为所述每一个断面的孔隙半径中值。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法还包括：

对于每一个断面，按以下公式获得孔隙半径标准偏差σ，

$\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(x_i-\stackrel{\‾}{x})}^2}{n}}.$

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法还包括：

对于每一个断面，按以下公式获得孔隙半径变异系数V，

$V=\frac{\mathrm{\σ}}{\stackrel{\‾}{x}}.$

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法还包括：

对于每一个断面，按以下公式获得正态分布吻合度K-S参数Dn，

$\mathrm{Dn}=\underset{x}{\sup }|\mathrm{Fn}\left(x\right)-F\left(x\right)|$

其中，

是距离的上确界，F(x)是所述孔隙半径xi的累积分布函数，Fn(x)是经验分布函数，并且Fn(x)的计算公式为

I_xi≤x是指示函数。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法还包括：

对于每一个断面，按以下公式获得偏度SK，

$\mathrm{SK}=\frac{n}{(n-1)(n-2)}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{x_i-\stackrel{\‾}{x}}{\mathrm{\σ}}\right)}^3.$

9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法还包括：

对于每一个断面，按以下公式获得峰度Kur，

$\mathrm{Kur}=\left\{\frac{n(n+1)}{(n-1)(n-2)(n-3)}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{x_i-\stackrel{\‾}{x}}{\mathrm{\σ}}\right)}^4\right\}-\frac{3{(n-1)}^2}{(n-1)(n-3)}.$

10.一种测定岩心孔隙参数的装置，其特征在于，所述装置包括：

第一测量单元，其应用计算机断层成像技术扫描干岩心，获得所述干岩心各断面的CT值；

第二测量单元，其应用计算机断层成像技术扫描饱和地层水后的饱和岩心，获得所述饱和岩心各断面的CT值；

孔隙半径获取单元，其根据如下公式，获得各断面的孔隙半径，

$\log \mathrm{xi}=-1.4358+0.08051\frac{{\mathrm{CT}}_{w,r}-{\mathrm{CT}}_{a,r}}{{\mathrm{CT}}_{\mathrm{water}}-{\mathrm{CT}}_{\mathrm{air}}}\×100\%$

其中，CTa,r是所述干岩心CT值，CTair是空气的CT值，CTw,r是所述饱和岩心的CT值，CTwater是地层水的CT值，xi是所述各断面的孔隙半径，并且所述孔隙半径的单位是μm；

矩阵生成单元，其根据各断面的孔隙半径，获得所述各断面的孔隙半径分布矩阵。

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