书 书 书犐犆犛 ７１ ． ０４０ ． ４０ 犌 ０４ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 ３８５３１ — ２０２０ 微束分析 　 致密岩石微纳米级孔隙结构计算机层析成像 （ 犆犜 ） 分析方法 犕犻犮狉狅犫犲犪犿犪狀犪犾狔狊犻狊 — 犆狅犿狆狌狋犲犱狋狅犿狅犵狉犪狆犺狔 （ 犆犜 ） 犿犲狋犺狅犱犳狅狉犿犻犮狉狅犪狀犱狀犪狀狅狆狅狉犲狊狋狉狌犮狋狌狉犲犪狀犪犾狔狊犻狊犻狀狋犻犵犺狋狉狅犮犽狊犪犿狆犾犲狊 ２０２０  ０３  ０６ 发布 ２０２１  ０２  ０１ 实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会 发布目 　　 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 引言 Ⅱ ………………………………………………………………………………………………………… １ 　 范围 １ ……………………………………………………………………………………………………… ２ 　 规范性引用文件 １ ………………………………………………………………………………………… ３ 　 术语和定义 １ ……………………………………………………………………………………………… ４ 　 方法概述 ３ ………………………………………………………………………………………………… ５ 　 设备 、 器材与测试条件 ３ …………………………………………………………………………………… ６ 　 测试步骤 ４ ………………………………………………………………………………………………… ７ 　 数据处理 ５ ………………………………………………………………………………………………… ８ 　 分析报告 ６ ………………………………………………………………………………………………… 附录 Ａ （ 资料性附录 ） 　 致密岩石微纳米级孔隙结构计算机层析成像分析报告格式示例 ８ …………… 附录 Ｂ （ 资料性附录 ） 　 不确定度影响因素及典型样品多家实验室对比结果 １２ ………………………… 参考文献 １５ …………………………………………………………………………………………………… 犌犅 ／ 犜 ３８５３１ — ２０２０ 前 　　 言 　　 本标准按照 ＧＢ ／ Ｔ１．１ — ２００９ 给出的规则起草 。 本标准由全国微束分析标准化技术委员会 （ ＳＡＣ ／ ＴＣ３８ ） 提出并归口 。 本标准起草单位 ： 中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院 、 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司勘探开发研究院 、 中国石油天然气股份有限公司杭州地质研究院 、 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所 、 中国石油大学 （ 华东 ）、 数岩科技 （ 厦门 ） 股份有限公司 。 本标准主要起草人 ： 吴松涛 、 王晓琦 、 朱如凯 、 包有书 、 薛华庆 、 张文涛 、 金旭 、 崔景伟 、 周尚文 、 陈薇 、 杨永飞 、 赵天鹏 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ３８５３１ — ２０２０ 引 　　 言 　　 致密岩石是全球非常规油气勘探的重要领域 。 致密岩石蕴含丰富的化石能源 ， 潜力大 ， 但孔隙结构复杂 ， 表征难度大 。 计算机层析成像 （ ＣＴ ） 已成为致密岩石有效性评价的重要手段 ， 其获得的微观孔隙结构与定量结果成为致密岩石储集性能评价的关键参数 。 为适应我国非常规储层评价试验技术发展需要 ， 特制定本标准 ， 以规范计算机层析成像技术在致密岩石微纳米级孔隙结构评价中的应用 。 Ⅱ 犌犅 ／ 犜 ３８５３１ — ２０２０ 微束分析 　 致密岩石微纳米级孔隙结构计算机层析成像 （ 犆犜 ） 分析方法 １ 　 范围 本标准规定了计算机层析成像 （ ＣＴ ） 技术用于致密岩石微纳米级孔隙结构成像的术语和定义 、 分析方法 、 技术要求 、 数据处理 、 分析报告内容与不确定度分析 。 本标准适用于泥页岩 、 致密碳酸盐岩 、 致密砂岩 、 煤岩等岩石的微纳米级 ＣＴ 分析 ， 其他地质样品也可参照执行 。 ２ 　 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。 凡是注日期的引用文件 ， 仅注日期的版本适用于本文件 。 凡是不注日期的引用文件 ， 其最新版本 （ 包括所有的修改单 ） 适用于本文件 。 ＧＢ１７５８９ 　 Ｘ 射线计算机断层摄影装置质量保证检测规范 ＧＢ ／ Ｔ２７０２５ 　 检测和校准实验室能力的通用要求 ＧＢ ／ Ｔ２９０３４ 　 无损检测 　 工业计算机层析成像 （ ＣＴ ） 指南 ＧＢ ／ Ｔ２９０７０ 　 无损检测 　 工业计算机层析成像 （ ＣＴ ） 检测 　 通用要求 ３ 　 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 。 ３ ． １ 犡 射线穿透率 　 犡狉犪狔狆犲狀犲狋狉犪狋犻狅狀狉犪狋犲 经试样吸收后 ， Ｘ 光强度与未经试样吸收时光强度的比值 。 ３ ． ２ 分辨率 　 狆犻狓犲犾狉犲狊狅犾狌狋犻狅狀 单个像素点代表的试样上的实际尺寸 。 ３ ． ３ 伪影 　 犪狉狋犻犳犪犮狋 扫描重构后的样品图像中 ， 非随机性出现的非样品本身所具有的特征 。 　　 注 ： 包括环状伪影和线状伪影 。 ３ ． ４ 孔隙 　 狆狅狉犲 岩石中未被固体物质充填的空间 。 　　 注 ： 包括溶洞与裂缝 。 ３ ． ５ 孔隙度 　 狆狅狉狅狊犻狋狔 试样中孔隙总体积与试样总体积的比值 。 计算见式 （ １ ）： 犘 ＝ 犞 Ｐ ／ 犞 Ｓ × １００％ …………………………（ １ ） １ 犌犅 ／ 犜 ３８５３１ — ２０２０ 　　 式中 ： 犘 ——— 孔隙度 ； 犞 Ｐ ——— 孔隙总体积 ； 犞 Ｓ ——— 试样总体积 。 ３ ． ６ 形状因子 　 狊犺犪狆犲犳犪犮狋狅狉 目标图像特征的数学描述 。 计算见式 （ ２ ）： 犌 ＝ 犃犘 ２ …………………………（ ２ ） 　　 式中 ： 犌 ——— 形状因子 ； 犃 ——— 孔隙截面面积 ， 单位为平方米 （ ｍ ２ ）； 犘 ——— 孔隙截面形状的周长 ， 单位为米 （ ｍ ）。 ３ ． ７ 孔隙连通域 　 狆狅狉犲犮狅狀狀犲犮狋犻狏犻狋狔狆犪狉狋 连通域 　 犮狅狀狀犲犮狋犻狏犻狋狔狆犪狉狋 试样中相互连通的孔隙范围 。 　　 注 ： 连通域分为三类 （ 如图 １ 所示 ）， Ａ 类连通域指有孔隙像素落在且仅落在一个模型边界上的连通域 ； Ｂ 类连通域 指有孔隙像素落在相邻模型边界上 ， 且不为 Ａ 类连通的连通域 ； Ｃ 类连通域指有孔隙像素落在相对的模型边 界上的连通域 ［ １ ］ 。 　　 说明 ： Ａ ——— Ａ 类连通域 ； Ｂ ——— Ｂ 类连通域 ； Ｃ ——— Ｃ 类连通域 。 图 １ 　 活连通域分类示意图 （ 以正立方体为例 ） ３ ． ８ 孔隙连通率 　 狆狅狉犲犮狅狀狀犲犮狋犻狏犻狋狔狉犪狋犻狅 连通域的孔隙体积与总孔隙体积的比值 ［ １ ］ 。 计算见式 （ ３ ）： ２ 犌犅 ／ 犜 ３８５３１ — ２０２０ 犘 ＝ 犞 ＰＣｏｎｎｅｃｔｅｄ ／ 犞 ＰＴｏｔａｌ × １００％ …………………………（ ３ ） 　　 式中 ： 犘 　　　　 ——— 孔隙连通率 ； 犞 ＰＣｏｎｎｅｃｔｅｄ ——— 连通域的孔隙体积 ； 犞 ＰＴｏｔａｌ ——— 总孔隙体积 。 ４ 　 方法概述 致密岩石微纳米级孔隙结构计算机层析成像分析 ， 利用 Ｘ 射线微聚焦器件将 Ｘ 射线源发射的 Ｘ 射线聚焦 ， 穿透样品 ， 通过数据探测传输系统采集样品吸收后的 Ｘ 光信号 ， 对试样进行 ３６０° 扫描 ， 以特定算法 ， 利用重构软件 ， 求解出每个空间位置点的 Ｘ 光吸收系数 ， 并以灰度显示试样中不同组分 ， 获得试样孔隙结构及相关数据 。 ５ 　 设备 、 器材与测试条件 ５ ． １ 　 犡 射线 犆犜 扫描仪 ５ ． １ ． １ 　 设备校准 Ｘ 射线 ＣＴ 扫描仪应按照 ＧＢ ／ Ｔ２９０７０ 的规定进行校准 。 ５ ． １ ． ２ 　 射线源 能够发射稳定的 Ｘ 射线光源 ， 射线源 Ｘ 射线强度应满足对样品具有平均 ５０％ 以上的穿透率 。 ５ ． １ ． ３ 　 试样台 试样台能够相对于射线源和探测器做垂直 、 水平移动 ， 并可沿垂直轴向 ３６０° 旋转 。 试样台垂直及水平移动最小步长应小于或等于 ０．０１ｍｍ ， 沿垂直轴向旋转角度最小步长应小于或等于 ０．０１° 。 ５ ． １ ． ４ 　 探测器 能够接收 Ｘ 射线并成像 ， 扫描图像能够转化为数字信号并存储于存储器 。 探测器视野应满足对直径不小于 ５０ μ ｍ 致密储层样品的二维成像 ， 探测器像素点尺寸小于 ０．５ μ ｍ 。 ５ ． １ ． ５ 　 仪器外表面 犡 射线强度 Ｘ 射线源开启及工作时 ， 仪器外表面的每一点 Ｘ 射线强度应小于 １ μ Ｓｖ ／ ｈ 。 ５ ． ２ 　 软件系统 软件系统应具备以下功能 ： ａ ） 　 调节并控制 Ｘ 射线源功率 、 探测器曝光时间 、 射线源 、 样品台及探测器位置 、 样品扫描角度 ， 并能按照设定的扫描条件自动变换角度 ， 扫描并存储试样投影图像 。 ｂ ） 　 按照固定算法对投影图像计算得到二维切片 ， 具有重构 、 预览 、 去除伪影 、 中心偏移及图像增强等功能 。 ｃ ） 　 对二维切片进行三维模型分析 ， 具有图像滤波功能 ， 可计算孔隙度 、 孔隙直径 、 连通率等参数 。 ５ ． ３ 　 仪器工作环境 环境条件应符合 ＧＢ ／ Ｔ２７０２５ 、 ＧＢ ／ Ｔ２９０７０ 规