一种模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法技术

本发明专利技术公开了一种模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法，包括如下步骤：步骤一，对阵列纳米管的管壁进行分子修饰，得到致密岩石微纳孔隙模型；步骤二，将步骤一得到的致密岩石微纳孔隙模型置于容器中，向容器中充注储层油气，并对容器加压加热；步骤三，对容器进行同步辐射、中子散射和核磁共振测试，得到储层油气在致密岩石微纳孔隙模型中的原子排布和密度；步骤四，分析步骤三得到的原子排布和密度，表征模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态。本发明专利技术采用阵列纳米管模仿致密岩石微纳尺度孔隙，通过对列阵纳米管管壁的分子修饰，使其具有与致密岩石类似的原子种类和元素组成，从而实现真实描述致密岩石微纳尺度孔隙结构。

A method to determine the phase state of oil and gas occurrence in micro and nano pore environment of dense rock

The invention discloses a method for determining the occurrence phase state of oil and gas in the micro nano pore environment of dense rock, which comprises the following steps: Step 1: molecular modification of the tube wall of array nanotube to obtain the micro nano pore model of dense rock; step 2: placing the micro nano pore model of dense rock obtained in step 1 in a container, filling the container with oil and gas of reservoir, and pressurizing the container Heating; step 3, synchrotron radiation, neutron scattering and nuclear magnetic resonance tests are carried out on the container to obtain the atomic arrangement and density of reservoir oil and gas in the tight rock micro nano pore model; step 4, analyze the atomic arrangement and density obtained in step 3 to characterize the oil and gas occurrence phase state in the tight rock micro nano pore environment. The invention adopts the array nanotube to imitate the micro nano scale pore of the compact rock, and through the molecular modification of the array nanotube wall, it has the atomic type and element composition similar to the compact rock, so as to realize the true description of the micro nano scale pore structure of the compact rock.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法
本专利技术涉及石油与天然气开采
更具体地，涉及一种模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法。
技术介绍
我国非常规油气(特指页岩油、页岩气、致密岩气等)资源丰富，其中陆上非常规天然气地质资源量132万亿立方米(据中国石油第四次油气资源评价结果)，是常规天然气资源量的3倍，已成为油气可持续发展的重要基础。然而非常规油气开采难度极大，油气赋存在渗透率极低的致密岩石微纳米孔隙裂缝中。油气赋存相态是油气高效开采的基础。物理学研究表明，流体在高温高压且限域空间(例如纳米孔道)内，将以“类固态密堆”形式存在，其密度远超过游离态气体密度。致密岩石发育大量微纳米孔道，深埋于地下高温高压环境，其赋存机理仍然不清，同时天然气赋存相态对天然气吸附量、气体产出预测及储量估算具有重要意义。因此，本专利技术提供一种模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法。该方法准确描述了真实地层条件下甲烷在致密岩石微纳尺度孔隙中的赋存相态，其利用中子对物质的高穿透能力，为探测高压釜内甲烷分子排列方式提供了关键的手段；同时硅片上生产纳米管列阵为准确模拟致密岩石微纳孔隙提供了快捷、精确的途径。本专利技术的另一个目的在于提供一种中子散射方法在致密岩石微纳尺度孔隙甲烷赋存相态表征中的应用。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：r>一种模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法，包括如下步骤：步骤一，对阵列纳米管的管壁进行分子修饰，得到致密岩石微纳孔隙模型；步骤二，将步骤一得到的致密岩石微纳孔隙模型置于容器中，向容器中充注储层油气，并对容器加压加热；步骤三，对容器进行同步辐射、中子散射和核磁共振测试，得到储层油气在致密岩石微纳孔隙模型中的原子排布和密度；步骤四，分析步骤三得到的原子排布和密度，表征模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态。优选地，步骤一中，所述阵列纳米管通过在硅片上定向生长得到；进一步地，在硅片上定向生长阵列纳米管之前还包括对硅片进行抛光处理的步骤；进一步地，采用氩离子抛光硅片。优选地，步骤一中，所述对阵列纳米管的管壁进行分子修饰的具体过程包括：分析致密岩石的元素组成，根据分析得到的元素组成比例对阵列纳米管的管壁进行分子修饰。进一步地，所述分析致密岩石的元素组成为通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和傅氏转换红外线光谱(FTIR)分析得到致密岩石的元素组成。优选地，所述致密岩石的元素组成包括碳、氧、氮、磷和硫。优选地，步骤二中，所述储层油气为甲烷、乙烷和二氧化碳中的一种或多种。优选地，步骤二中，所述对容器加热加压具体为对容器加热加压至致密岩石所在储层的地层压力和地层温度。优选地，步骤二中，所述容器为高温高压釜；进一步地，该高温高压釜的材料为石英，满足耐高温120℃且耐压100MPa，可用于核磁共振测试。优选地，步骤三中，原子排布和密度的分析为采用软件分析，例如可以为Mestrenova核磁数据处理软件。本专利技术还提供了一种中子散射方法在表征致密岩石微纳尺度孔隙中甲烷赋存相态的应用。致密岩石孔隙是甲烷赋存和流动的主要场所，其成分结构复杂，难以准确表征甲烷在致密岩石微纳尺度孔隙的赋存相态，而本专利技术通过对列阵纳米管管壁的分子修饰，使其具有与致密岩石类似的原子种类和元素组成，从而模拟致密岩石复杂的微纳尺度孔隙；本专利技术的技术原理基础是同步辐射、中子散射和核磁共振技术；其中，同步辐射是速度接近光速的带电粒子在磁场中沿弧形轨道运动时放出的电磁辐射。同步辐射是具有从远红外到X光范围内的连续光谱、高强度、高度准直、高度极化、特性可精确控制等优异性能的脉冲光源，可以用以开展其它光源无法实现的许多前沿科学技术研究；中子散射技术利用中子散射方法研究物质的静态结构及物质的微观动力学性质。中子具备不带电、穿透力强、可鉴别同位素、较之X射线对轻元素灵敏、具有磁矩等优点，因此中子散射技术作为一种独特的、从原子和分子尺度上研究物质结构和动态特性的表征手段；核磁共振技术已经广泛应用于医学诊断、石油勘探开发、农业、视频等领域，具有试样可重复使用、无损检测、检测速度快等显著优点。核磁共振技术作为一种岩石物理试验分析检测的手段，通过测定岩石孔隙中流体的核磁特性，来反映油气在致密孔隙中的密度。上述同步辐射、中子散射和核磁共振技术均为现有方法，本专利技术对此不再赘述。本专利技术将中子散射技术应用于致密岩石微纳尺度孔隙储层油气的赋存相态表征，精细描述微纳米孔内储层油气分子的排布方式，为准确判断真实地层条件下储层油气赋存相态提供关键的实验手段；纳米管模拟致密岩石微纳尺度孔隙特性为表征孔隙结构提供原理依据；中子散射分析软件为储层油气赋存相态判别提供技术支撑。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术采用阵列纳米管模仿致密岩石微纳尺度孔隙，通过对列阵纳米管管壁的分子修饰，使其具有与致密岩石类似的原子种类和元素组成，从而实现真实描述致密岩石微纳尺度孔隙结构；(2)本专利技术采用高温围压釜，可真实地提供地层高温高压环境，为油气赋存条件提供物质基础；(3)本专利技术将同步辐射、中子散射和核磁共振方法结合，研究储层油气的赋存相态，为准确判断真实地层条件下储层油气的赋存相态提供关键的实验手段。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本专利技术提供的模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法的流程图。图2示出本专利技术实施例1中致密岩石样品图。图3示出本专利技术实施例1中致密岩石样品的元素组成图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例对本专利技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。由于致密岩石发育大量微纳米孔道，同时深埋于地下高温高压环境，其赋存机理仍然不清，为解决上述问题，本专利技术提供了一种模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法，其流程如图1所示，包括如下步骤：S101、对阵列纳米管的管壁进行分子修饰，得到致密岩石微纳孔隙模型；S102、将步骤S101得到的致密岩石微纳孔隙模型置于容器中，向容器中充注储层油气，并对容器加压加热；S103、对容器进行同步辐射、中子散射和核磁共振测试，得到储层油气在致密岩石微纳孔隙模型中的原子排布和密度；S104、分析步骤S103得到的原子排布和密度，表征模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态。本专利技术采用阵列纳米管模仿致密岩石微纳尺度孔隙；通过对阵列纳米管的管壁进行分子修饰，使其具有致密岩石孔隙表面性质；通过对容器加热加压来模拟真实地层温度和压力环境；通过同步辐射、中子散射和核磁共振研究储层油气在纳米管内的原子位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤一，对阵列纳米管的管壁进行分子修饰，得到致密岩石微纳孔隙模型；/n步骤二，将步骤一得到的致密岩石微纳孔隙模型置于容器中，向容器中充注储层油气，并对容器加压加热；/n步骤三，对容器进行同步辐射、中子散射和核磁共振测试，得到储层油气在致密岩石微纳孔隙模型中的原子排布和密度；/n步骤四，分析步骤三得到的原子排布和密度，表征模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态。/n

【技术特征摘要】
1.一种模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，对阵列纳米管的管壁进行分子修饰，得到致密岩石微纳孔隙模型；
步骤二，将步骤一得到的致密岩石微纳孔隙模型置于容器中，向容器中充注储层油气，并对容器加压加热；
步骤三，对容器进行同步辐射、中子散射和核磁共振测试，得到储层油气在致密岩石微纳孔隙模型中的原子排布和密度；
步骤四，分析步骤三得到的原子排布和密度，表征模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态。


2.根据权利要求1所述的模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法，其特征在于，步骤一中，所述阵列纳米管通过在硅片上定向生长得到。


3.根据权利要求2所述的模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法，其特征在于，在硅片上定向生长阵列纳米管之前还包括对硅片进行抛光处理的步骤。


4.根据权利要求3所述的模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法，其特征在于，所述对硅片进行抛光处理为采用氩离子抛光硅片。


5.根据权利要求1所述的模拟致密岩石微纳孔隙...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛茂，田守嶒，王天宇，李根生，黄中伟，徐泉，宋先知，王海柱，
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