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专利号: 2020108565231
申请人: 东北石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于赋存状态的页岩油量检测方法,其特征在于,包括:

获取干酪根分子模型,将所述干酪根分子模型加载至石墨烯片层结构形成的孔隙后依次进行能量最小化处理、驰豫处理、模拟退火处理和页岩油分子加载处理,得到干酪根内页岩油的溶胀及吸附模型;对所述干酪根内页岩油的溶胀及吸附模型中的页岩油分子及干酪根分子的力场进行赋值,确定干酪根及页岩油密度曲线,并根据所述干酪根及页岩油密度曲线中的页岩油密度曲线计算干酪根溶胀量;

根据所述干酪根内页岩油的溶胀及吸附模型的截面积和所述干酪根及页岩油密度曲线中的页岩油密度曲线确定干酪根壁面的吸附油量,并根据所述干酪根壁面的吸附油量和所述截面积计算单位面积干酪根吸附油量;根据泥页岩样品中有机质孔隙个数和有机质孔隙直径确定干酪根比表面积;将所述单位面积干酪根吸附油量与所述干酪根比表面积的乘积确定为干酪根吸附油量;

获取干酪根溶胀能力和因干酪根生成油气所产生的有机孔隙体积,根据所述干酪根溶胀能力和所述因干酪根生成油气所产生的有机孔隙体积计算有机碳对应的有机孔隙体积;

将所述有机碳对应的有机孔隙体积与干酪根吸附油相体积的差值与页岩油密度的乘积确定为有机孔隙游离油量;所述干酪根吸附油相体积为所述干酪根吸附油量与干酪根吸附油密度的比值;

将泥页岩样品分成第一泥页岩样品和第二泥页岩样品,对所述第一泥页岩样品使用氯仿进行抽提试验,得到泥页岩总页岩油含量;对所述第二泥页岩样品依次进行干酪根富集处理、烘干处理、使用氯仿进行抽提试验和干酪根质量比较处理,得到泥页岩样品的有机质赋存油量;根据所述泥页岩总页岩油含量和所述泥页岩样品的有机质赋存油量确定无机矿物赋存油量;

将页岩油化合物组分加载至高岭石孔隙中得到高岭石孔隙-页岩油模型,对所述高岭石孔隙-页岩油模型进行分子动力学模拟,得到高岭石孔隙内页岩油密度曲线;根据所述高岭石孔隙内页岩油密度曲线和所述高岭石孔隙-页岩油模型的表面积确定高岭石表面单位面积吸附油能力;根据泥页岩样品中无机孔隙的个数和泥页岩样品中无机孔隙的表面积确定泥页岩样品中无机矿物比表面积;将所述高岭石表面单位面积吸附油能力与所述泥页岩样品中无机矿物比表面积的乘积确定为泥页岩无机矿物吸附油量;

将所述无机矿物赋存油量与所述泥页岩无机矿物吸附油量的差值确定为无机孔隙游离油量;

根据所述干酪根溶胀量、所述干酪根吸附油量、所述有机孔隙游离油量、所述无机矿物吸附油量和所述无机孔隙游离油量建立基于赋存状态的页岩油量定量模型,根据所述基于赋存状态的页岩油量定量模型进行页岩油量检测。

2.根据权利要求1所述的基于赋存状态的页岩油量检测方法,其特征在于,所述将所述干酪根分子模型加载至石墨烯片层结构形成的孔隙后依次进行能量最小化处理、驰豫处理、模拟退火处理和页岩油分子加载处理,得到干酪根内页岩油的溶胀及吸附模型,具体包括:将所述干酪根分子模型加载至石墨烯片层结构形成的孔隙后进行能量最小化处理,在

75℃和20MPa的温压条件下进行200ps驰豫处理,得到压实后的干酪根集合体模型;

对所述压实后的干酪根集合体模型进行200ps驰豫升温,在800℃及常压的温压条件下利用等温等压系综对驰豫升温后的干酪根集合体模型进行2ns的模拟,得到干酪根狭缝型孔隙;

将页岩油分子加载至所述干酪根狭缝型孔隙中,得到干酪根内页岩油的溶胀及吸附模型。

3.根据权利要求2所述的基于赋存状态的页岩油量检测方法,其特征在于,所述根据所述干酪根及页岩油密度曲线中的页岩油密度曲线计算干酪根溶胀量,具体包括:根据所述干酪根及页岩油密度曲线采用公式 得到干酪根溶胀油

量;其中,Qoil为干酪根溶胀油量,Lo1为干酪根密度曲线与页岩油密度曲线相交的起始位置,Lo2为干酪根密度曲线与页岩油密度曲线相交的截止位置,Smodel为干酪根内页岩油的溶胀及吸附模型的截面积,ρoil为页岩油密度曲线中的页岩油密度曲线;

获取干酪根质量,并将所述干酪根溶胀油量除以所述干酪根质量,得到单位质量干酪根溶胀油量;

根据所述单位质量干酪根溶胀油量,采用公式Qs=Qw·mk·fs计算干酪根溶胀量Qs;其中,Qw为单位质量干酪根溶胀油量,mk为1g有机碳对应的干酪根质量,fs为溶胀率减小系数。

4.根据权利要求3所述的基于赋存状态的页岩油量检测方法,其特征在于,所述根据所述干酪根内页岩油的溶胀及吸附模型的截面积和所述干酪根及页岩油密度曲线中的页岩油密度曲线确定干酪根壁面的吸附油量,并根据所述干酪根壁面的吸附油量和所述截面积计算单位面积干酪根吸附油量,具体包括:根据如下公式计算单位面积干酪根吸附油量Qa:

Qa=(ma1+ma2)/(2·Smodel)

其中,

式中,ma1为干酪根左侧壁面的吸附油量;L1为干酪根密度曲线与页岩油密度曲线相交的左侧位置;L2为页岩油密度曲线吸附区与游离区的交界左侧位置;ma2为干酪根右侧壁面的吸附油量;L3为页岩油密度曲线吸附区与游离区的交界右侧位置;L4为干酪根密度曲线与页岩油密度曲线相交的右侧位置。

5.根据权利要求4所述的基于赋存状态的页岩油量检测方法,其特征在于,所述根据所述干酪根溶胀能力和所述因干酪根生成油气所产生的有机孔隙体积计算有机碳对应的有机孔隙体积,具体包括:根据如下公式计算有机碳对应的有机孔隙体积:

式中, 为有机碳对应的有机孔隙体积,Vf为干酪根中可转化部分所对应的体积,Ft为转化率,Vs为干酪根中不可转化部分所对应的体积,Qv为干酪根溶胀能力,Vgh为因干酪根生成油气所产生的有机孔隙体积。

6.根据权利要求5所述的基于赋存状态的页岩油量检测方法,其特征在于,所述对所述第二泥页岩样品依次进行干酪根富集处理、烘干处理、使用氯仿进行抽提试验和干酪根质量比较处理,得到泥页岩样品的有机质赋存油量,具体包括:对所述第二泥页岩样品进行干酪根富集处理,得到干燥后的干酪根;

对所述干燥后的干酪根进行烘干处理,得到烘干后的干酪根,并确定烘干后的干酪根质量;

对所述烘干后的干酪根使用氯仿进行抽提试验,确定抽提后干酪根的质量;

将所述烘干后的干酪根质量与所述抽提后干酪根的质量的差值确定为赋存于有机质中的油量;

将所述赋存于有机质中的油量与第二泥页岩样品重量的比值乘以100,得到泥页岩样品的有机质赋存油量。

7.根据权利要求6所述的基于赋存状态的页岩油量检测方法,其特征在于,所述根据所述泥页岩总页岩油含量和所述泥页岩样品的有机质赋存油量确定无机矿物赋存油量,具体包括:将所述泥页岩总页岩油含量与所述泥页岩样品的有机质赋存油量作差,得到泥页岩样品的无机矿物赋存油量;

对所述泥页岩样品的无机矿物赋存油量与所述泥页岩样品的有机质赋存油量的比值以及泥页岩样品参数进行拟合,建立泥页岩无机矿物赋存油量与有机质赋存油量比值的预测模型;所述泥页岩样品参数包括矿物成分比例、总有机碳含量、镜质体反射率和孔隙度;

获取待检测泥页岩的有机质赋存油量;

根据所述待检测泥页岩的有机质赋存油量采用所述预测模型确定待检测泥页岩的无机矿物赋存油量;

其中,所述预测模型的公式如下:

式中,W无机/有机表示泥页岩无机矿物赋存油量与泥页岩样品的有机质赋存油量的比值,TOC表示总有机碳含量,MTOC表示总有机碳含量系数,Quartz表示石英成分比例,Mq表示石英成分比例系数,Clay表示粘土矿物成分比例,Mc表示粘土矿物成分比例系数,Other表示包括碳酸盐矿物的成分比例,Mo表示包括碳酸盐矿物的成分比例系数,Ro表示镜质体反射率,a表示镜质体反射率第一系数,d1表示镜质体反射率第二系数,Φ表示孔隙度,b表示孔隙度第一系数,d2表示孔隙度第二系数。

8.根据权利要求7所述的基于赋存状态的页岩油量检测方法,其特征在于,所述对所述高岭石孔隙-页岩油模型进行分子动力学模拟,得到高岭石孔隙内页岩油密度曲线,具体包括:对所述高岭石孔隙-页岩油模型进行能量最小化及驰豫处理;

对驰豫处理后的高岭石孔隙-页岩油模型以预设温度压强条件在NPT系综下进行分子动力学模拟,得到高岭石孔隙内页岩油密度曲线。

9.根据权利要求8所述的基于赋存状态的页岩油量检测方法,其特征在于,所述根据所述高岭石孔隙内页岩油密度曲线和所述高岭石孔隙-页岩油模型的表面积确定高岭石表面单位面积吸附油能力,具体包括:根据如下公式确定高岭石表面单位面积吸附油能力:

c=(cada-a+cads-a)/2

式中,c表示高岭石表面单位面积吸附油能力,Cada-a表示铝氧八面体表面单位面积吸附油能力,Cads-a表示硅氧四面体表面单位面积吸附油能力,mada表示铝氧八面体表面吸附质量,mads表示硅氧四面体表面吸附质量,Aada表示高岭石孔隙-页岩油模型中铝氧八面体表面的表面积;Aads表示高岭石孔隙-页岩油模型中硅氧四面体表面的表面积,smodel(1)表示高岭石孔隙-页岩油模型截面积,ρoil(1)表示高岭石孔隙内页岩油密度曲线,L5表示高岭石孔隙内页岩油密度曲线的起始位置,L6表示铝氧八面体表面吸附层的截止位置,L7表示铝氧八面体表面吸附相与游离相分开的位置,L8表示高岭石孔隙内页岩油密度曲线的截止位置。

10.一种基于赋存状态的页岩油量检测系统,其特征在于,包括:

干酪根溶胀量确定模块,用于获取干酪根分子模型,将所述干酪根分子模型加载至石墨烯片层结构形成的孔隙后依次进行能量最小化处理、驰豫处理、模拟退火处理和页岩油分子加载处理,得到干酪根内页岩油的溶胀及吸附模型;对所述干酪根内页岩油的溶胀及吸附模型中的页岩油分子及干酪根分子的力场进行赋值,确定干酪根及页岩油密度曲线,并根据所述干酪根及页岩油密度曲线中的页岩油密度曲线计算干酪根溶胀量;

干酪根吸附油量确定模块,用于根据所述干酪根内页岩油的溶胀及吸附模型的截面积和所述干酪根及页岩油密度曲线中的页岩油密度曲线确定干酪根壁面的吸附油量,并根据所述干酪根壁面的吸附油量和所述截面积计算单位面积干酪根吸附油量;根据泥页岩样品中有机质孔隙个数和有机质孔隙直径确定干酪根比表面积;将所述单位面积干酪根吸附油量与所述干酪根比表面积的乘积确定为干酪根吸附油量;

有机孔隙游离油量确定模块,用于获取干酪根溶胀能力和因干酪根生成油气所产生的有机孔隙体积,根据所述干酪根溶胀能力和所述因干酪根生成油气所产生的有机孔隙体积计算有机碳对应的有机孔隙体积;将所述有机碳对应的有机孔隙体积与干酪根吸附油相体积的差值与页岩油密度的乘积确定为有机孔隙游离油量;所述干酪根吸附油相体积为所述干酪根吸附油量与干酪根吸附油密度的比值;

无机矿物赋存油量确定模块,用于将泥页岩样品分成第一泥页岩样品和第二泥页岩样品,对所述第一泥页岩样品使用氯仿进行抽提试验,得到泥页岩总页岩油含量;对所述第二泥页岩样品依次进行干酪根富集处理、烘干处理、使用氯仿进行抽提试验和干酪根质量比较处理,得到泥页岩样品的有机质赋存油量;根据所述泥页岩总页岩油含量和所述泥页岩样品的有机质赋存油量确定无机矿物赋存油量;

无机矿物吸附油量确定模块,用于将页岩油化合物组分加载至高岭石孔隙中得到高岭石孔隙-页岩油模型,对所述高岭石孔隙-页岩油模型进行分子动力学模拟,得到高岭石孔隙内页岩油密度曲线;根据所述高岭石孔隙内页岩油密度曲线和所述高岭石孔隙-页岩油模型的表面积确定高岭石表面单位面积吸附油能力;根据泥页岩样品中无机孔隙的个数和泥页岩样品中无机孔隙的表面积确定泥页岩样品中无机矿物比表面积;将所述高岭石表面单位面积吸附油能力与所述泥页岩样品中无机矿物比表面积的乘积确定为泥页岩无机矿物吸附油量;

无机孔隙游离油量确定模块,用于将所述无机矿物赋存油量与所述泥页岩无机矿物吸附油量的差值确定为无机孔隙游离油量;

模型建立模块,用于根据所述干酪根溶胀量、所述干酪根吸附油量、所述有机孔隙游离油量、所述无机矿物吸附油量和所述无机孔隙游离油量建立基于赋存状态的页岩油量定量模型,根据所述基于赋存状态的页岩油量定量模型进行页岩油量检测。