【技术实现步骤摘要】
一种干酪根平均分子结构模型的构建方法
本专利技术属于石油化学领域，涉及一种干酪根平均分子结构模型的构建方法。
技术介绍
页岩气资源丰富，其商业化开采可以极大地缓解世界能源压力，改变能源结构。页岩气以吸附态、游离态和溶解态赋存于储层的纳米级孔隙内。其中吸附气在页岩气储量中占主要地位，其含量可达气体总量的60-85％。干酪根根是页岩气中比表面积和吸附能力的主要贡献者。研究页岩干酪根对气体的吸附特性对页岩气储量评价以及页岩气开采具有重要的指导意义。目前研究干酪根对气体的吸附主要有等温吸附实验方法和分子模拟方法。由于实验装置的局限性，等温吸附实验方法无法模拟实际页岩储层高温高压条件下干酪根吸附气体的行为，也无法探究干酪根吸附气体的微观机理。分子模拟方法可有效弥补等温吸附实验方法的局限性。但是运用分子模拟方法研究干酪根吸附性能的前提是构建合理的干酪根平均分子结构模型。众所周知，干酪根是一种没有固定化学结构的三维大分子混合物，无法获得其确定的分子结构，目前主要采用平均分子结构来近似模拟其化学结构。干酪根平均分子结构是指将结构中的芳香簇进行平均后得到的原子集合体，通常将其作为一...
【技术保护点】
1.一种干酪根平均分子结构模型的构建方法，其包括以下步骤：步骤一：获取同一区域多块页岩粉末样品的总有机碳量TOC和热解烃含量S2，计算各样品的氢指数HI，并由氢指数HI计算该区块页岩的干酪根平均分子结构参数；步骤二：提取至少一个页岩粉末样品中的干酪根样品进行XPS能谱分析和FTIR光谱分析，判断所述干酪根样品中的元素组成、碳原子与杂原子的原子比及杂原子的存在形态；并基于FTIR光谱中各基团的特征峰拟合峰面积根据以下公式计算得到所述干酪根样品的干酪根化学结构参数：
【技术特征摘要】
1.一种干酪根平均分子结构模型的构建方法，其包括以下步骤：步骤一：获取同一区域多块页岩粉末样品的总有机碳量TOC和热解烃含量S2，计算各样品的氢指数HI，并由氢指数HI计算该区块页岩的干酪根平均分子结构参数；步骤二：提取至少一个页岩粉末样品中的干酪根样品进行XPS能谱分析和FTIR光谱分析，判断所述干酪根样品中的元素组成、碳原子与杂原子的原子比及杂原子的存在形态；并基于FTIR光谱中各基团的特征峰拟合峰面积根据以下公式计算得到所述干酪根样品的干酪根化学结构参数：其中，SPk为第k个干酪根化学结构参数；PAi为A类基团第i个特征峰的拟合面积；PBj为B类基团第j个特征峰的拟合面积；N和M分别为A类基团和B类基团的特征峰个数；所述A类基团和B类基团是决定SPk的相关基团；步骤三：确定所述干酪根平均分子结构的总碳数，构建初始干酪根平均分子结构；步骤四：保持主碳骨架结构和杂原子官能团类型不变，不断调整所述初始干酪根平均分子结构中的各脂肪链结构和杂原子官能团位置，直至调整后的模型结构参数与XPS和FTIR实验结果以及基于氢指数HI的计算结果相对误差为5％以内，得到所述区域页岩的干酪根平均分子结构模型；其中，所述杂原子为除碳氢以外的原子。2.根据权利要求1所述的干酪根平均分子结构模型的构建方法，其特征在于：所述干酪根样品的干酪根化学结构参数包括脂肪链长度CL，芳碳率AR，芳香簇凝聚程度DOC，羰基分数Oca，醇基分数Oal和醚基分数Oet中的至少一种；优选地，所述干酪根样品的干酪根化学结构参数通过表1的物理定义进行计算：表13.根据权利要求1或2所述的干酪根平均分子结构模型的构建方法，其特征在于：所述杂原子包括O、N和S的至少一种；优选地，所述N原子的存在形态由所述XPS能谱上的N1s分峰经拟合后定量分析确定；优选地，所述N原子的存在形态包括吡咯、吡啶和四价氮中的至少一种；优选地，所述O原子的存在形态由所述干酪根化学结构参数中各含氧基团的占比百分数定量分析确定；优选地，所述含氧基团包括羰基、醇基和醚基中的至少一种；优选地，所述S原子的存在形态由所述干酪根平均分子结构参数中有机硫中的芳香硫分数fs和脂肪硫分数确定；优选地，所述芳香硫基团为噻吩，所述脂肪硫基团为硫醚。4.根据权利要求1所述的干酪根平均分子结构模型的构建方法，其特征在于：所述干酪根平均分子结构参数包括H/C原子比Hc，芳香碳含量fa，脂肪链碳数Cn，有机硫中的芳香硫分数fs和芳香簇中的芳香碳数Ca；优选地，所述H/C原子比Hc通过公式(1)计算：Hc＝0.1426HI+49.143(1)；优选地，所述芳香碳含量fa通过公式(2)计算：Hc＝-1.5183fa+179.32(2)；优选地，所述脂肪链碳数Cn通过公...
【专利技术属性】
技术研发人员：宁正福，黄亮，王庆，孙政，张彪，余雄飞，慕云涛，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11
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