CN109827881A - 岩石水化作用程度表征方法及*** - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种岩石水化作用程度表征方法及***，通过在吸附实验腔室充入吸附气对待测岩样进行低温氮气吸附实验，并根据分析仪采集的待测岩样的初始气体数据得到水化之前的初始分形维数。然后通过浸泡腔室对待测岩样进行浸泡处理，并对浸泡处理之后的待测岩样进行低温氮气吸附实验，再根据分析仪采集的吸附气体数据得到水化之后的孔隙结构的分形维数。最后，利用水化之前的初始分形维数及水化后的分形维数构建水化作用指数。如此，通过待测岩样水化作用前后的吸附气体数据以计算得到对应的分形维数，再利用水化作用前后的分形维数构建待测岩样的水化作用指数，可合理、有效地定量表征岩石的水化作用程度，为后续岩石储层分析提供参考资料。

Description

岩石水化作用程度表征方法及***

技术领域

本发明涉及地质数据分析技术领域，具体而言，涉及一种岩石水化作用程度表征方法及***。

背景技术

目前，硬脆性页岩岩石是油气资源勘探开发逐渐走向深层油气资源钻遇的地质体，也是页岩气的地质赋存体。硬脆性页岩的黏土矿物主要以伊利石为主，含有一定量伊/蒙混层，其水化膨胀作用较弱且该地层常发生崩落掉块现象，这不同于水化膨胀性泥页岩地层，其黏土矿物主要以蒙脱石为主，且水化膨胀作用较强。这说明硬脆性页岩与水化膨胀性泥页岩水化机理有明显的不同，即现有的水化膨胀性泥页岩的水化问题研究成果应用于解释硬脆性页岩的水化问题时具有一定局限性。

针对富有机质硬脆性页岩水化相关研究，目前，硬脆性页岩岩石的水化作用程度缺少合理的表征方法，不同硬脆性页岩岩石之间的水化作用程度差异也缺少合理参数对比。因此，需要提出一种岩石水化作用程度的定量表征方法。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于，提供一种岩石水化作用程度表征方法及***，以通过待测岩样在水化前后的吸附实验后得到的孔隙结构的分形维数构建水化作用指数，从而合理、有效地表征水化作用程度。

本申请实施例提供一种岩石水化作用程度表征方法，应用于岩石水化作用程度表征***，所述***包括处理设备以及与所述处理设备连接的吸附实验腔室、分析仪以及浸泡腔室，所述方法包括：

在所述吸附实验腔室内充入吸附气以进行待测岩样的吸附实验，其中，所述吸附实验为在液氮温度条件下进行的氮气吸附实验；

所述分析仪采集待测岩样在吸附实验后的初始吸附气体数据，并发送至所述处理设备；

所述处理设备根据获得的初始吸附气体数据计算得到待测岩样的孔隙结构的初始分形维数；

在所述浸泡腔室对所述待测岩样进行浸泡处理，并将浸泡处理后的待测岩样送入所述吸附实验腔室；

再次在所述吸附实验腔室内充入吸附气对浸泡处理后的待测岩样进行吸附实验；

所述分析仪采集浸泡处理之后的待测岩样在吸附实验后的吸附气体数据，并发送至所述处理设备；

所述处理设备根据获得的吸附气体数据计算得到待测岩样的孔隙结构的分形维数，并根据计算得到的所述初始分形维数以及浸泡处理之后的分形维数构建待测岩样的水化作用指数。

可选地，所述处理设备根据获得的吸附气体数据计算得到待测岩样的孔隙结构的分形维数的步骤，包括：

计算获得的吸附气体数据的第一自然对数；

获取吸附实验中的平衡压力与饱和蒸汽压压力之间的比值，并计算所述比值的第二自然对数，再求取所述第二自然对数的第三自然对数；

根据所述第一自然对数以及所述第三自然对数绘制关系曲线图；

根据所述关系曲线图的斜率获得待测岩样的孔隙结构的分形维数。

可选地，所述关系曲线图根据所述第一自然对数以及所述第三自然对数按以下公式绘制得到：

ln(V)＝(D-3)ln(ln(P_o/P))+C

其中，P为吸附实验中的平衡压力，V为平衡压力P下的吸附气体体积，P₀为饱和蒸汽压压力，D为分形维数，范围为2-3，C为常数，ln(V)为第一自然对数，ln(ln(P₀/P))为第三自然对数。

可选地，所述待测岩样的水化作用指数根据计算得到的所述初始分形维数以及浸泡处理之后的分形维数，按以下公式构建得到：

其中，S为水化作用指数，D₀为初始分形维数，D_i为第i次浸泡处理之后的分形维数。

可选地，所述浸泡处理包括多次，各次浸泡处理持续不同的时长，所述方法还包括：

所述处理设备根据各次浸泡处理之后所得到的水化作用指数以及对应的浸泡处理的时长拟合得到水化作用指数与浸泡处理的时长之间的函数关系式。

本申请实施例还提供一种岩石水化作用程度表征***，所述***包括处理设备以及与所述处理设备连接的吸附实验腔室、分析仪以及浸泡腔室；

所述吸附实验腔室用于在充入吸附气后进行待测岩样的吸附实验，其中，所述吸附实验为在液氮温度条件下进行的氮气吸附实验；

所述分析仪用于采集待测岩样在吸附实验后的初始吸附气体数据，并发送至所述处理设备；

所述处理设备用于根据获得的初始吸附气体数据计算得到待测岩样的孔隙结构的初始分形维数；

所述浸泡腔室用于对所述待测岩样进行浸泡处理，并将浸泡处理后的待测岩样送入所述吸附实验腔室；

所述吸附实验腔室还用于再次充入吸附气后对浸泡处理后的待测岩样进行吸附实验；

所述分析仪还用于采集浸泡处理之后的待测岩样在吸附实验后的吸附气体数据，并发送至所述处理设备；

所述处理设备还用于根据获得的吸附气体数据计算得到待测岩样的孔隙结构的分形维数，并根据计算得到的所述初始分形维数以及浸泡处理之后的分形维数构建待测岩样的水化作用指数。

可选地，所述处理设备通过以下方式计算得到待测岩样的孔隙结构的分形维数：

计算获得的吸附气体数据的第一自然对数；

获取吸附实验中的平衡压力与饱和蒸汽压压力之间的比值，并计算所述比值的第二自然对数，再求取所述第二自然对数的第三自然对数；

根据所述第一自然对数以及所述第三自然对数绘制关系曲线图；

根据所述关系曲线图的斜率获得待测岩样的孔隙结构的分形维数。

可选地，所述处理设备用于根据所述第一自然对数以及所述第三自然对数按以下公式绘制得到关系曲线图：

ln(V)＝(D-3)ln(ln(P_o/P))+C

其中，P为吸附实验中的平衡压力，V为平衡压力P下的吸附气体体积，P₀为饱和蒸汽压压力，D为分形维数，范围为2-3，C为常数，ln(V)为第一自然对数，ln(ln(P₀/P))为第三自然对数。

可选地，所述处理设备用于根据计算得到的所述初始分形维数以及浸泡处理之后的分形维数，按以下公式构建得到待测岩样的水化作用指数：

其中，S为水化作用指数，D₀为初始分形维数，D_i为第i次浸泡处理之后的分形维数。

可选地，所述浸泡处理包括多次，各次浸泡处理持续不同的时长：

所述处理设备还用于根据各次浸泡处理之后所得到的水化作用指数以及对应的浸泡处理的时长拟合得到水化作用指数与浸泡处理的时长之间的函数关系式。

本申请实施例提供的岩石水化作用程度表征方法及***，通过在吸附实验腔室充入吸附气对待测岩样进行低温氮气吸附实验，并根据分析仪采集的待测岩样在吸附实验后的初始气体数据计算得到水化之前待测岩样的初始分形维数。然后通过浸泡腔室对待测岩样进行浸泡处理，并对浸泡处理之后的待测岩样进行低温氮气吸附实验，再根据获得的分析仪采集的待测岩样的吸附气体数据计算得到待测岩样在水化之后的孔隙结构的分形维数。最后，利用水化之前的初始分形维数及水化之后的分形维数构建待测岩样的水化作用指数。如此，通过获得待测岩样水化作用前后的吸附实验后的吸附气体数据以计算得到对应的分形维数，再利用水化作用前后的分形维数构建待测岩样的水化作用指数，可合理、有效地定量表征岩石的水化作用程度，为后续岩石储层分析提供参考资料。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的岩石水化作用程度表征***的结构框图。

图2为本申请实施例提供的岩石水化作用程度表征方法的流程图。

图3为图2中步骤270的子步骤的流程图。

图4为本申请实施例提供的关系曲线图的示意图。

图5为本申请实施例提供的浸泡时长与分形维数之间的关系的示意图。

图6为本申请实施例提供的水化作用指数与浸泡时间之间的关系的示意图。

图7为本申请实施例提供的水化作用指数与累积浸泡时间之间的关系的示意图。

图标：110-处理设备；120-吸附实验腔室；130-分析仪；140-浸泡腔室；150-烘干装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请参阅图1，本申请实施例提供一种岩石水化作用程度表征***，所述***包括处理设备110、吸附实验腔室120、分析仪130、浸泡腔室140以及烘干装置150，其中，所述吸附实验腔室120、分析仪130、浸泡腔室140及烘干装置150可分别与所述处理设备110连接。可通过数据线进行有线连接，也可通过通信模块进行无线连接，具体地不作限制。

本实施例中，可单独对吸附实验腔室120、浸泡腔室140及烘干装置150进行操作，以控制吸附实验腔室120、浸泡腔室140及烘干装置150进行相应动作，也可以统一通过处理设备110对吸附实验腔室120、浸泡腔室140及烘干装置150等进行控制，以使对应设备进行相应操作，具体在本实施例中不作限制。

可选地，所述处理设备110的具体类型不受限制，例如，可以是，但不限于，个人电脑(personal computer，PC)、平板电脑、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、移动上网设备(mobile Internet device，MID)、web(网站)服务器、数据服务器等具有处理功能的设备。

结合图2，本发明实施例还提供一种可应用于上述水化作用程度分析***的水化作用程度分析方法。其中，所述方法有关的流程所定义的方法步骤可以由所述***中的各个设备实现。下面将对图2所示的具体流程进行详细阐述。

步骤210，在所述吸附实验腔室120内充入吸附气以进行待测岩样的吸附实验，其中，所述吸附实验为在液氮温度条件下进行的氮气吸附实验。

步骤220，所述分析仪130采集待测岩样在吸附实验后的初始吸附气体数据，并发送至所述处理设备110。

步骤230，所述处理设备110根据获得的初始吸附气体数据计算得到待测岩样的孔隙结构的初始分形维数。

在本实施例中，通过所述处理设备110可实现对所述吸附实验腔室120、分析仪130、浸泡腔室140以及烘干装置150的控制。并且，所述处理设备110还可获得分析仪130所采集到的数据，并对数据进行分析处理。

具体实施时，可采集研究工区内的硬脆性页岩层段的井下岩石样品，并按相关行业标准对采集到的岩石样品进行制样，以制成例如6-10目的5g左右的颗粒样品，以作为待测岩样。

在正式进行处理之前，烘干装置150可对待测岩样进行烘干处理，或者是处理设备110可首先控制所述烘干装置150以预设温度对待测岩样进行预设时长的烘干处理。其中，所述预设温度可以是60℃，所述预设时长可以是24小时，具体地不作限制。本实施例中，所述处理设备110可与烘干装置150中的处理模块连接，处理设备110通过向烘干装置150中的处理模块发送控制指令，从而控制烘干装置150进行相应操作。

进一步地，所述处理设备110可控制所述吸附实验腔室120进行抽真空处理，同样地，处理设备110可与吸附实验腔室120的处理模块连接，处理设备110通过向吸附实验腔室120发送相应控制指令，从而使吸附实验腔室120进行对应操作，例如抽真空或者是接入外部设备以充入气体等等。

在完成吸附实验腔室120的抽真空处理之后，并且在将待测岩样送入吸附实验腔室120后，处理设备110可控制吸附实验腔室120以接入外部的充气设备，从而控制向吸附实验腔室120内充入吸附气，其中，所述吸附气可为氮气。进而使得吸附实验腔室120内的待测岩样进行吸附实验。吸附实验为在液氮温度条件下的氮气吸附实验。

可控制吸附实验持续一定时长，例如2小时或3小时等不限。在吸附实验结束之后，分析仪130可开启以进行检测，或者处理设备110可控制所述分析仪130开启，以对吸附实验之后的待测岩样进行吸附气体测量。其中，所述分析仪130为表面积和孔隙分析仪，本实施例中，可采用型号为NOVA2000e的分析仪130。

所述分析仪130在采集到待测岩样的吸附气体数据之后，将吸附气体数据发送至处理设备110。本实施例中，为了便于区分，将待测岩样进行水化之前的吸附气体数据命名为初始吸附气体数据。处理设备110在接收到分析仪130采集的初始吸附气体数据后，可根据接收到的初始吸附气体数据计算得到待测岩样的孔隙结构的初始分形维数。其中，该初始分形维数即为待测岩样在进行水化作用之前的分形维数。

步骤240，在所述浸泡腔室140对所述待测岩样进行浸泡处理，并将浸泡处理后的待测岩样送入所述吸附实验腔室120。

步骤250，再次在所述吸附实验腔室120内充入吸附气对浸泡处理后的待测岩样进行吸附实验。

步骤260，所述分析仪130采集浸泡处理之后的待测岩样在吸附实验后的吸附气体数据，并发送至所述处理设备110。

步骤270，所述处理设备110根据获得的吸附气体数据计算得到待测岩样的孔隙结构的分形维数，并根据计算得到的所述初始分形维数以及浸泡处理之后的分形维数构建待测岩样的水化作用指数。

在获得待测岩样进行水化作用之前的初始分形维数之后，可将待测岩样放入浸泡腔室140内。所述浸泡腔室140可启动以进行水化处理，或者所述处理设备110可控制所述浸泡腔室140以对待测岩样进行浸泡处理，其中，处理设备110可与浸泡腔室140内的处理模块连接，通过向浸泡腔室140的处理模块发送控制指令，从而使浸泡腔室140进行相应操作。例如控制浸泡腔室140启动，以将预先充入浸泡腔室140内的液体箱中的浸泡液体输送至放置待测岩样的位置处，从而实现对待测岩样的浸泡处理。

其中，预先充入浸泡腔室140内的浸泡液体可为去离子水或各种无机盐溶液，例如NaCl、KCl、CaCl₂等，或者也可以是各种水化抑制剂溶液。在对待测岩样进行浸泡处理时，处理设备110可控制浸泡腔室140内的温度为常温或者是高温，也可以控制浸泡腔室140内的压强为低压或高压，具体地浸泡条件可根据具体情况来设定。

处理设备110可控制浸泡腔室140对待测岩样进行预设时间的浸泡处理，该预设时间可为1天、3天、5天等不限。在完成浸泡处理之后，可将待测岩样进行烘干处理，例如可在60℃下进行24小时的烘干处理。在等待待测岩样自然冷却之后，将待测岩样送入所述吸附实验腔室120内。例如，处理设备110可通过控制外部的机械臂以抓取待测岩样，并将待测岩样送入吸附实验腔室120内，具体地形式在本实施例中不作限制。

同样地，处理设备110可按上述方式控制吸附实验腔室120充入吸附气，以对吸附实验腔室120内的待测岩样进行吸附实验。同样的，该吸附实验为在液氮温度条件下进行的氮气吸附实验。在吸附实验结束之后，可控制分析仪130开启，以采集待测岩样在浸泡处理之后，并在进行吸附实验之后的吸附气体数据。所述分析仪130将采集到的吸附气体数据发送至处理设备110。

处理设备110可根据接收到的待测岩样的吸附气体数据计算得到待测岩样在进行水化作用之后的分形维数。具体地，请参阅图3，可通过以下步骤实现：

步骤310，计算获得的吸附气体数据的第一自然对数。

步骤320，获取吸附实验中的平衡压力与饱和蒸汽压压力之间的比值，并计算所述比值的第二自然对数，再求取所述第二自然对数的第三自然对数。

步骤330，根据所述第一自然对数以及所述第三自然对数绘制关系曲线图。

步骤340，根据所述关系曲线图的斜率获得待测岩样的孔隙结构的分形维数。

本实施例中，可求取获得的吸附气体数据的第一自然对数，即以e为底的吸附气体数据的对数。并获取在吸附实验中的平衡压力，以及预设的饱和蒸汽压压力，再计算两者之间的比值。求取计算得到的比值的第二自然对数，即以e为底的所述比值的对数。进一步地，计算该第二自然对数的第三自然对数，即以e为底的所述第二自然对数的对数。

进一步地，根据计算得到的第一自然对数和第三自然对数绘制关系曲线图，具体地，可根据以下公式绘制关系曲线图：

ln(V)＝(D-3)ln(ln(P_o/P))+C

其中，P为吸附实验中的平衡压力，V为平衡压力P下的吸附气体体积，P₀为饱和蒸汽压压力，D为分形维数，范围为2-3，C为常数，ln(V)为第一自然对数，ln(ln(P₀/P))为第三自然对数。

图4示意性地示出了根据第一自然对数及第三自然对数所绘制的关系曲线图。通过绘制得到的关系曲线图的斜率即可获得待测岩样在进行水化作用之后的孔隙结构的分形维数D。

本实施例中，上述的对待测岩样的浸泡处理、烘干处理、吸附实验以及吸附气体测量检测可重复进行多次，各次的浸泡处理可设定不同的浸泡时长，并获得每次最终得到的吸附气体数据。如此，通过上述方式，即可得到待测岩样在不同的浸泡时长之后的孔隙结构的分形维数D_i，其中，i表示第i次浸泡处理。

图5示意性示出了不同浸泡时长处理之后，计算得到的待测岩样的孔隙结构的分形维数。其中，分形维数越大，表明岩石孔隙结构越复杂，而分形维数降低，岩石孔隙结构的复杂性逐渐降低。由图5可以看出，随着浸泡时间的增加，岩石孔隙结构复杂性逐渐降低，即岩石中的复杂孔隙结构减小。说明岩石孔隙结构逐渐由复杂变为简单。浸泡后的岩石样品宏观结果说明岩石表面出一些裂缝，也说明岩石孔隙结构的分形维数将降低。

应当理解，在水化作用之前，待测岩样的初始分形维数的计算方式与水化作用之后待测岩样的分形维数的计算方式相似，在此不再赘述。

本实施例中，为了定量表征待测岩样的水化作用程度，提出了用水化作用指数来表征岩石的水化作用程度。可根据计算得到的所述初始分形维数以及浸泡处理之后的分形维数构建待测岩样的水化作用指数，具体地，可按以下公式构建得到待测岩样的水化作用指数：

其中，S为水化作用指数，D₀为初始分形维数，D_i为第i次浸泡处理之后的分形维数。

其中，水化作用指数越大，说明岩石水化作用程度越强，而水化作用指数越小，说明岩石水化作用程度越弱。岩石在与水接触之后发生水化反应，产生水化损伤，造成岩石的孔隙结构发生变化，图6和图7示意性地示出了岩石水化作用指数随浸泡时间或累积浸泡时间的变化情况。从图中可以看出，随着浸泡时间或累积浸泡时间的增加，岩石水化作用指数增大，岩石孔隙结构变化大，岩石水化作用程度增大。处理设备110可根据各次浸泡处理之后的水化作用指数与对应浸泡处理的时长拟合得到水化作用指数与浸泡处理的时长之间的函数关系式。根据图7中的水化作用指数与累积浸泡时间的数据可拟合得到岩石水化作用指数与累积浸泡时间之间的函数关系，例如如下式：

S＝0.0157t-0.0017

其中，t表示累积浸泡时间，通过上述的函数关系式可对累积浸泡时间的岩石水化作用程度进行定量预测。

通过以上过程，可通过吸附实验、浸泡处理以及吸附气体检测等过程，得到水化作用前后待测岩样在吸附实验中所吸附的吸附气的数据，并通过水化作用前后的所吸附的气体数据计算得到对应的分形维数，再利用水化作用前后的分形维数构建得到水化作用指数，从而实现对岩石的水化作用程度的合理、有效的定量描述。有助于对岩石储层分析提供参考资料。硬脆性页岩岩石水化作用程度强弱对地层井壁稳定有重要影响，同时，对页岩气层储层进行压裂时，焖井时间越长，岩石水化作用程度增大，岩石孔隙结构发生变化大，造成页岩气层储层中裂缝增多(分形维数降低)，利于页岩气层储层缝网形成。

本申请实施例还提供一种岩石水化作用程度表征***，其中，所述***包括处理设备110以及与所述处理设备110连接的吸附实验腔室120、分析仪130以及浸泡腔室140。

所述所述吸附实验腔室120用于在充入吸附气后进行待测岩样的吸附实验，其中，所述吸附实验为在液氮温度条件下进行的氮气吸附实验；

所述分析仪130用于采集待测岩样在吸附实验后的初始吸附气体数据，并发送至所述处理设备110；

所述处理设备110用于根据获得的初始吸附气体数据计算得到待测岩样的孔隙结构的初始分形维数；

所述浸泡腔室140用于对所述待测岩样进行浸泡处理，并将浸泡处理后的待测岩样送入所述吸附实验腔室120；

所述吸附实验腔室120还用于再次充入吸附气后对浸泡处理后的待测岩样进行吸附实验；

所述分析仪130还用于采集浸泡处理之后的待测岩样在吸附实验后的吸附气体数据，并发送至所述处理设备110；

所述处理设备110还用于根据获得的吸附气体数据计算得到待测岩样的孔隙结构的分形维数，并根据计算得到的所述初始分形维数以及浸泡处理之后的分形维数构建待测岩样的水化作用指数。

可选地，在本实施例中，所述处理设备110可以通过以下方式计算得到待测岩样的孔隙结构的分形维数：

计算获得的吸附气体数据的第一自然对数；

获取吸附实验中的平衡压力与饱和蒸汽压压力之间的比值，并计算所述比值的第二自然对数，再求取所述第二自然对数的第三自然对数；

根据所述第一自然对数以及所述第三自然对数绘制关系曲线图；

根据所述关系曲线图的斜率获得待测岩样的孔隙结构的分形维数。

进一步地，所述处理设备110可以用于根据所述第一自然对数以及所述第三自然对数按以下公式绘制得到关系曲线图：

ln(V)＝(D-3)ln(ln(P_o/P))+C

其中，P为吸附实验中的平衡压力，V为平衡压力P下的吸附气体体积，P₀为饱和蒸汽压压力，D为分形维数，范围为2-3，C为常数，ln(V)为第一自然对数，ln(ln(P₀/P))为第三自然对数。

可选地，在本实施例中，所述处理设备110可以用于根据计算得到的所述初始分形维数以及浸泡处理之后的分形维数，按以下公式构建得到待测岩样的水化作用指数：

其中，S为水化作用指数，D₀为初始分形维数，D_i为第i次浸泡处理之后的分形维数。

进一步地，在本实施例中，所述浸泡处理包括多次，各次浸泡处理持续不同的时长。

所述处理设备110还可以用于根据各次浸泡处理之后所得到的水化作用指数以及对应的浸泡处理的时长拟合得到水化作用指数与浸泡处理的时长之间的函数关系式。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。

综上所述，本申请实施例提供的岩石水化作用程度表征方法及***，通过在吸附实验腔室120充入吸附气对待测岩样进行低温氮气吸附实验，并根据分析仪130采集的待测岩样在吸附实验后的初始气体数据计算得到水化之前待测岩样的初始分形维数。然后通过浸泡腔室140对待测岩样进行浸泡处理，并对浸泡处理之后的待测岩样进行低温氮气吸附实验，再根据获得的分析仪130采集的待测岩样的吸附气体数据计算得到待测岩样在水化之后的孔隙结构的分形维数。最后，利用水化之前的初始分形维数及水化之后的分形维数构建待测岩样的水化作用指数。如此，通过获得待测岩样水化作用前后的吸附实验后的吸附气体数据以计算得到对应的分形维数，再利用水化作用前后的分形维数构建待测岩样的水化作用指数，可合理、有效地定量表征岩石的水化作用程度，为后续岩石储层分析提供参考资料。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种岩石水化作用程度表征方法，其特征在于，应用于岩石水化作用程度表征***，所述***包括处理设备以及与所述处理设备连接的吸附实验腔室、分析仪以及浸泡腔室，所述方法包括：

在所述吸附实验腔室内充入吸附气以进行待测岩样的吸附实验，其中，所述吸附实验为在液氮温度条件下进行的氮气吸附实验；

所述分析仪采集待测岩样在吸附实验后的初始吸附气体数据，并发送至所述处理设备；

所述处理设备根据获得的初始吸附气体数据计算得到待测岩样的孔隙结构的初始分形维数；

在所述浸泡腔室对所述待测岩样进行浸泡处理，并将浸泡处理后的待测岩样送入所述吸附实验腔室；

再次在所述吸附实验腔室内充入吸附气对浸泡处理后的待测岩样进行吸附实验；

所述分析仪采集浸泡处理之后的待测岩样在吸附实验后的吸附气体数据，并发送至所述处理设备；

所述处理设备根据获得的吸附气体数据计算得到待测岩样的孔隙结构的分形维数，并根据计算得到的所述初始分形维数以及浸泡处理之后的分形维数构建待测岩样的水化作用指数。

2.根据权利要求1所述的岩石水化作用程度表征方法，其特征在于，所述处理设备根据获得的吸附气体数据计算得到待测岩样的孔隙结构的分形维数的步骤，包括：

计算获得的吸附气体数据的第一自然对数；

获取吸附实验中的平衡压力与饱和蒸汽压压力之间的比值，并计算所述比值的第二自然对数，再求取所述第二自然对数的第三自然对数；

根据所述第一自然对数以及所述第三自然对数绘制关系曲线图；

根据所述关系曲线图的斜率获得待测岩样的孔隙结构的分形维数。

3.根据权利要求2所述的岩石水化作用程度表征方法，其特征在于，所述关系曲线图根据所述第一自然对数以及所述第三自然对数按以下公式绘制得到：

ln(V)＝(D-3)ln(ln(P_o/P))+C

其中，P为吸附实验中的平衡压力，V为平衡压力P下的吸附气体体积，P₀为饱和蒸汽压压力，D为分形维数，范围为2-3，C为常数，ln(V)为第一自然对数，ln(ln(P₀/P))为第三自然对数。

4.根据权利要求1所述的岩石水化作用程度表征方法，其特征在于，所述待测岩样的水化作用指数根据计算得到的所述初始分形维数以及浸泡处理之后的分形维数，按以下公式构建得到：

其中，S为水化作用指数，D₀为初始分形维数，D_i为第i次浸泡处理之后的分形维数。

5.根据权利要求1所述的岩石水化作用程度表征方法，其特征在于，所述浸泡处理包括多次，各次浸泡处理持续不同的时长，所述方法还包括：

所述处理设备根据各次浸泡处理之后所得到的水化作用指数以及对应的浸泡处理的时长拟合得到水化作用指数与浸泡处理的时长之间的函数关系式。

6.一种岩石水化作用程度表征***，其特征在于，所述***包括处理设备以及与所述处理设备连接的吸附实验腔室、分析仪以及浸泡腔室；

所述吸附实验腔室用于在充入吸附气后进行待测岩样的吸附实验，其中，所述吸附实验为在液氮温度条件下进行的氮气吸附实验；

所述分析仪用于采集待测岩样在吸附实验后的初始吸附气体数据，并发送至所述处理设备；

所述处理设备用于根据获得的初始吸附气体数据计算得到待测岩样的孔隙结构的初始分形维数；

所述浸泡腔室用于对所述待测岩样进行浸泡处理，并将浸泡处理后的待测岩样送入所述吸附实验腔室；

所述吸附实验腔室还用于再次充入吸附气后对浸泡处理后的待测岩样进行吸附实验；

所述分析仪还用于采集浸泡处理之后的待测岩样在吸附实验后的吸附气体数据，并发送至所述处理设备；

所述处理设备还用于根据获得的吸附气体数据计算得到待测岩样的孔隙结构的分形维数，并根据计算得到的所述初始分形维数以及浸泡处理之后的分形维数构建待测岩样的水化作用指数。

7.根据权利要求6所述的岩石水化作用程度表征***，其特征在于，所述处理设备通过以下方式计算得到待测岩样的孔隙结构的分形维数：

计算获得的吸附气体数据的第一自然对数；

获取吸附实验中的平衡压力与饱和蒸汽压压力之间的比值，并计算所述比值的第二自然对数，再求取所述第二自然对数的第三自然对数；

根据所述第一自然对数以及所述第三自然对数绘制关系曲线图；

根据所述关系曲线图的斜率获得待测岩样的孔隙结构的分形维数。

8.根据权利要求7所述的岩石水化作用程度表征***，其特征在于，所述处理设备用于根据所述第一自然对数以及所述第三自然对数按以下公式绘制得到关系曲线图：

ln(V)＝(D-3)ln(ln(P_o/P))+C

其中，P为吸附实验中的平衡压力，V为平衡压力P下的吸附气体体积，P₀为饱和蒸汽压压力，D为分形维数，范围为2-3，C为常数，ln(V)为第一自然对数，ln(ln(P₀/P))为第三自然对数。

9.根据权利要求6所述的岩石水化作用程度表征***，其特征在于，所述处理设备用于根据计算得到的所述初始分形维数以及浸泡处理之后的分形维数，按以下公式构建得到待测岩样的水化作用指数：

其中，S为水化作用指数，D₀为初始分形维数，D_i为第i次浸泡处理之后的分形维数。

10.根据权利要求6所述的岩石水化作用程度表征***，其特征在于，所述浸泡处理包括多次，各次浸泡处理持续不同的时长：

所述处理设备还用于根据各次浸泡处理之后所得到的水化作用指数以及对应的浸泡处理的时长拟合得到水化作用指数与浸泡处理的时长之间的函数关系式。