本發(fā)明涉及頁巖流體賦存狀態(tài)領(lǐng)域，尤其涉及一種陸相頁巖全尺寸孔隙中流體賦存狀態(tài)定量表征方法。
背景技術(shù)：
1、隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有技術(shù)中通過核磁共振、x射線微斷層掃描和模型的建立等方法，雖然能夠提供有關(guān)孔隙結(jié)構(gòu)和流體分布的信息，但仍然無法完全揭示流體在孔隙中的賦存狀態(tài)。
2、中國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)為cn117969365a的專利文獻(xiàn)公開了一種致密儲(chǔ)層全尺寸孔隙定量表征方法，包括：s1：對(duì)致密儲(chǔ)層的全直徑巖心樣品進(jìn)行微米ct掃描，獲得巖石骨架與孔隙的三維空間結(jié)構(gòu)圖，并分割出直徑大于65μm的孔隙；
3、s2：從全直徑巖心樣品上鉆取直徑為25mm的第一巖心圓柱樣品，對(duì)第一巖心圓柱樣品進(jìn)行微納米ct掃描，獲得巖石骨架與孔隙的三維空間結(jié)構(gòu)圖，并分割出直徑介于15μm到65μm的孔隙；s3：從第一巖心柱塞樣品上鉆取直徑為2mm的第二巖心圓柱樣品，對(duì)第二巖心圓柱樣品進(jìn)行納米ct掃描，獲得巖石骨架與孔隙的三維空間結(jié)構(gòu)圖，并分割出直徑0.5μm到15μm的孔隙；s4：對(duì)第二巖心圓柱樣品表面進(jìn)行鎵離子束切割，獲取直徑為0.1mm的第三巖心樣品，并對(duì)第三巖心樣品進(jìn)行電子束掃描成像，分割出直徑介于儲(chǔ)層有效孔徑下限2.5nm到0.5μm的孔隙；s5：整合s1-s4中得到的各孔隙分布區(qū)間，得到各尺寸單位巖石體積內(nèi)所含孔隙的個(gè)數(shù)、平均孔徑和體積數(shù)據(jù)，定量表征出致密儲(chǔ)層全尺寸孔隙的三維空間結(jié)構(gòu)信息和大小分布。
4、現(xiàn)有技術(shù)中頁巖油各種賦存狀態(tài)的占比還有待討論，頁巖高度不均勻的物質(zhì)組成是頁巖油賦存條件的主要決定因素之一，頁巖中有機(jī)質(zhì)和無機(jī)礦物的相互作用影響了頁巖狹窄孔隙中碳?xì)浠衔锪黧w的賦存特征，導(dǎo)致了孔隙中流體賦存狀態(tài)判斷不準(zhǔn)確的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為此，本發(fā)明提供一種陸相頁巖全尺寸孔隙中流體賦存狀態(tài)定量表征，可以通過建立不同孔隙結(jié)構(gòu)中烴類流體的賦存狀態(tài)的表征模型以解決頁巖孔隙中流體賦存狀態(tài)判斷不準(zhǔn)確的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種陸相頁巖全尺寸孔隙中流體賦存狀態(tài)定量表征，包括：
3、采集任一孔隙中各采樣點(diǎn)處烴類流體的實(shí)時(shí)密度，得到所述孔隙中烴類流體的密度分布數(shù)據(jù)，根據(jù)所述密度分布數(shù)據(jù)分別計(jì)算孔隙中各吸附層對(duì)應(yīng)的單層吸附相平均密度，以根據(jù)所述單層吸附相平均密度計(jì)算吸附相平均密度，以及根據(jù)密度分布數(shù)據(jù)計(jì)算游離相平均密度；
4、根據(jù)單位面積吸附量計(jì)算所述孔隙內(nèi)流體的吸附量，以及獲取吸附層數(shù)，根據(jù)所述吸附層數(shù)計(jì)算吸附層厚度，以根據(jù)所述單位面積吸附量和所述吸附層厚度計(jì)算所述孔隙內(nèi)烴類流體的游離量；
5、根據(jù)所述吸附量和所述游離量計(jì)算吸附質(zhì)量占比，以根據(jù)所述吸附質(zhì)量占比、所述吸附相平均密度和所述游離相平均密度計(jì)算吸附體積占比；
6、利用高壓壓汞實(shí)驗(yàn)和核磁共振實(shí)驗(yàn)，確定巖心尺度孔隙分布規(guī)律，與所述吸附體積占比進(jìn)行分析，以獲取巖心尺度孔隙大小分布結(jié)果；
7、根據(jù)所述巖心尺度孔隙大小分布結(jié)果，獲取巖心尺度孔隙內(nèi)烴類流體的吸附態(tài)與游離態(tài)。
8、進(jìn)一步地，根據(jù)所述密度分布數(shù)據(jù)分別計(jì)算孔隙中各吸附層對(duì)應(yīng)的單層吸附相平均密度的公式為：
9、
10、其中，mali為第i吸附層的流體吸附質(zhì)量，vali為第i吸附層的流體吸附體積，ρmass為烴類流體的密度，單位為kg/m3，am為孔隙比表面積，單位為nm2，li為第i吸附層，其中i＝1，2...，n，n>2，lii為與第i層相鄰的吸附層，ρa(bǔ)li為第i吸附層的單層吸附相平均密度。
11、進(jìn)一步地，根據(jù)所述單層吸附相平均密度計(jì)算吸附相平均密度的公式為：
12、
13、其中，ρa(bǔ)為吸附相平均密度，單位為kg/m3，n為總吸附層層數(shù)，i＝1為第一層吸附層。
14、進(jìn)一步地，所述單位面積吸附量的計(jì)算公式為：
15、
16、其中，ca為單位面積吸附量。
17、進(jìn)一步地，計(jì)算所述孔隙內(nèi)烴類流體的吸附量的公式為：
18、qa＝ap·(ca+cb)；
19、其中，qa為吸附量，ca和cb為孔壁中不同位置上的單位面積吸附量，單位為mg/m2，ap為孔隙的內(nèi)表面積。
20、進(jìn)一步地，根據(jù)密度分布數(shù)據(jù)計(jì)算游離相平均密度的公式為：
21、
22、其中，ρf為游離相平均密度，vf為游離相體積，mf為單位流體游離相質(zhì)量，vali為單位流體游離相體積，ρmass為烴類流體的密度，單位為kg/m3，am為孔隙比表面積，單位為nm2，l1為烴類流體游離相開始出現(xiàn)的位置，l2為烴類流體游離相消失的位置。
23、進(jìn)一步地，所述吸附層厚度的公式為：
24、
25、其中，h為吸附層厚度，tai為單層吸附厚度，單位為nm，n為吸附層數(shù)，i＝1，2...n，n>2。
26、進(jìn)一步地，所述孔隙內(nèi)烴類流體的游離量的計(jì)算公式為：
27、qf＝ρf·vf＝ρf·ap(dm-2h)
28、其中，qf為游離量，dm為孔隙直徑，單位為nm，h為吸附層厚度。
29、進(jìn)一步地，根據(jù)所述吸附量和所述游離量計(jì)算吸附質(zhì)量占比的計(jì)算公式為：
30、
31、其中，ram為吸附質(zhì)量占比。
32、進(jìn)一步地，根據(jù)所述吸附質(zhì)量占比、所述吸附相平均密度和所述游離相平均密度計(jì)算吸附體積占比的計(jì)算公式為：
33、
34、其中，rav為吸附體積占比，va為吸附體積，vp為總烴類流體的體積。
35、進(jìn)一步地，獲取吸附層數(shù)的過程包括：
36、分別獲取各待檢測(cè)吸附層的實(shí)時(shí)烴類流體密度，獲取實(shí)時(shí)烴類流體密度和體相流體密度之差，得到實(shí)時(shí)密度差值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)密度差值對(duì)實(shí)時(shí)密度差值進(jìn)行判定；
37、若實(shí)時(shí)烴類密度差值大于標(biāo)準(zhǔn)密度差值，判定待檢測(cè)吸附層為吸附層；
38、若實(shí)時(shí)烴類密度差值小于等于標(biāo)準(zhǔn)密度差值，判定待檢測(cè)吸附層為非吸附層；
39、直至完成對(duì)全部待檢測(cè)吸附層的判定時(shí)，獲取吸附層的個(gè)數(shù)，得到吸附層數(shù)。
40、進(jìn)一步地，所述高壓壓汞實(shí)驗(yàn)的過程包括：
41、對(duì)頁巖樣品充滿汞液體，進(jìn)行洗油烘干處理；
42、將處理后的頁巖樣品置于充滿氮?dú)獾墓腆w膨脹劑內(nèi)，移至高壓壓汞實(shí)驗(yàn)儀器中；
43、在所述高壓壓汞實(shí)驗(yàn)儀器中進(jìn)行低壓抽真空脫氣處理，并設(shè)置實(shí)驗(yàn)的進(jìn)汞壓力值，基于孔徑的下限值，根據(jù)預(yù)設(shè)的程序注汞得到毛管壓力曲線，所述毛管壓力曲線反映的是孔徑的分布曲線。
44、進(jìn)一步地，所述核磁共振實(shí)驗(yàn)的過程包括：
45、首先，去除頁巖樣品孔隙中的自由流體，再將烴類流體進(jìn)行飽和處理，從而進(jìn)行測(cè)試，然后利用核磁檢測(cè)飽和烴類流體的信號(hào)，最后獲取頁巖樣品的孔隙體積。
46、進(jìn)一步地，獲取巖心尺度孔隙大小分布結(jié)果的過程包括：
47、將所述分布曲線和所述孔隙體積進(jìn)行峰值對(duì)比，以確定巖心尺度孔隙的分布規(guī)律，基于所述分布規(guī)律與所述吸附體積占比進(jìn)行分析，以獲取巖心尺度孔隙大小分布結(jié)果。
48、進(jìn)一步地，根據(jù)所述巖心全尺寸孔隙大小分布結(jié)果與所述孔隙內(nèi)烴類流體的存在狀態(tài)，確定孔隙內(nèi)烴類流體的吸附態(tài)與游離態(tài)的過程包括：
49、基于所述巖心尺度孔隙大小分布結(jié)果與所述吸附質(zhì)量占比以確定頁巖孔隙中賦存烴類流體的存在狀態(tài)，對(duì)所述存在狀態(tài)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果獲取孔隙內(nèi)烴類流體的吸附態(tài)與游離態(tài)。
50、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，通過采集孔隙中各采樣點(diǎn)的密度，可以更精確地了解孔隙內(nèi)烴類流體的分布情況，從而得到更準(zhǔn)確的孔隙結(jié)構(gòu)信息，通過計(jì)算單層吸附相平均密度、游離相平均密度、吸附量和游離量，可以定量地分析孔隙內(nèi)烴類流體的吸附態(tài)和游離態(tài)，這對(duì)于分析流體在孔隙介質(zhì)中的存在狀態(tài)提供了基礎(chǔ)，結(jié)合高壓壓汞實(shí)驗(yàn)和核磁共振實(shí)驗(yàn)，可以確定巖心尺度孔隙分布規(guī)律，從而獲得全尺寸孔隙大小分布結(jié)果，有助于評(píng)估孔隙結(jié)構(gòu)，通過分析吸附質(zhì)量占比和吸附體積占比，可以識(shí)別孔隙內(nèi)烴類流體的吸附態(tài)與游離態(tài)狀態(tài)，這對(duì)于預(yù)測(cè)流體在孔隙中的流動(dòng)和傳輸提供了基礎(chǔ)，通過上述分析，可以更準(zhǔn)確地評(píng)估頁巖孔隙結(jié)構(gòu)中烴類流體的賦存狀態(tài)，這對(duì)于頁巖中烴類流體的開發(fā)具有重要意義。
51、尤其，通過密度分布數(shù)據(jù)分別計(jì)算孔隙中各吸附層對(duì)應(yīng)的單層吸附相平均密度，有助于預(yù)測(cè)流體在孔隙中的流動(dòng)和傳輸，在數(shù)據(jù)處理過程中，利用該公式可以快速計(jì)算出單層吸附相的平均密度，減少數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性和時(shí)間成本，提升研究效率。
52、尤其，通過計(jì)算吸附相的平均密度，可以評(píng)估在頁巖孔縫中烴類流體的吸附性能，相比傳統(tǒng)的估計(jì)或粗略計(jì)算方法，基于密度分布數(shù)據(jù)的公式計(jì)算能夠顯著減少誤差，提高數(shù)據(jù)的可靠性和科學(xué)性。
53、尤其，通過利用密度分布數(shù)據(jù)，精確計(jì)算出游離相的平均密度，有助于更準(zhǔn)確地反映游離相的物理狀態(tài)和性質(zhì)，并為理解和預(yù)測(cè)孔隙中流體提供了重要的數(shù)據(jù)支持。
54、尤其，通過計(jì)算單位面積吸附量能夠直觀表達(dá)孔隙中流體的吸附量，是評(píng)估吸附能力的關(guān)鍵指標(biāo)，有助于確定流體在孔縫的吸附情況，提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。
55、尤其，通過科學(xué)的計(jì)算，可以更準(zhǔn)確地評(píng)估頁巖孔隙中流體的吸附量，為頁巖氣資源開發(fā)提供可靠的數(shù)據(jù)支持，有助于作為研究孔隙結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)的重要指標(biāo)。
56、尤其，通過獲取各待檢測(cè)吸附層的實(shí)時(shí)流體密度，能夠確保數(shù)據(jù)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，從而更準(zhǔn)確地反映吸附層的狀態(tài)，設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)密度差值作為判定依據(jù)，可以科學(xué)地劃分吸附層與非吸附層的界限，減少判斷的誤差，基于實(shí)時(shí)測(cè)量和比較密度差值，可以更精確地識(shí)別出哪些層是吸附層。
57、尤其，通過計(jì)算方法對(duì)游離相進(jìn)行定量評(píng)估，準(zhǔn)確的定量為孔隙中流體賦存狀態(tài)定提供了數(shù)據(jù)支持，可以減少開發(fā)過程中的不確定性，降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。
58、尤其，通過高壓壓汞實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)可以提供孔隙度的測(cè)量，即孔隙體積占總體積的比例，根據(jù)毛管壓力曲線，可以精確地測(cè)定頁巖樣品的孔徑分布，這對(duì)于理解孔隙結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。
59、尤其，通過所述核磁共振實(shí)驗(yàn)去除自由流體并將烴類流體進(jìn)行飽和處理，獲取頁巖樣品的孔隙體積，可以更精確地分析孔隙結(jié)構(gòu)。
60、尤其，通過對(duì)比分布曲線和孔隙體積的峰值，可以精確識(shí)別巖心中不同大小孔隙的占比和分布情況，有助于深入了解巖心的孔隙結(jié)構(gòu)特征，根據(jù)巖心尺度孔隙的分布規(guī)律，可以評(píng)估開發(fā)價(jià)值，從而提高采收率。
61、尤其，通過巖心尺度孔隙大小分布結(jié)果與所述吸附質(zhì)量占比確定流體的吸附態(tài)與游離態(tài)，有助于優(yōu)化開采策略，可以更準(zhǔn)確地評(píng)估頁巖資源的儲(chǔ)量和開發(fā)潛力，減少開發(fā)過程中的不確定性。