一种页岩油可流动孔吼下限的判示方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种页岩油可流动孔吼下限的判示方法，包括：(1)获取待研究区域的多个页岩原料样品；(2)对每个页岩原料样品中的烃类物质进行分析，得到每个页岩原料样品的∑nC20‑/∑nC21+比值；(3)对每个页岩原料样品进行压汞‑氮吸附联合测定，得到每个页岩原料样品的孔喉中值半径值；(4)对不同页岩原料样品的∑nC20‑/∑nC21+比值和孔喉中值半径值进行相关性分析，得到页岩原料的∑nC20‑/∑nC21+比值和孔喉中值半径值关系图；所述关系图的拐点即为该待研究区域的页岩油可流动孔吼下限。本发明专利技术的方法原理科学、实验技术普遍使用、判示工作操作性强、易推广，能够满足页岩油勘探开发研究的需求。

A method and system for determining the lower limit of shale oil flowable pore growl

【技术实现步骤摘要】
一种页岩油可流动孔吼下限的判示方法及系统
本专利技术涉及一种页岩油可流动孔吼下限的判示方法及系统，尤其涉及一种利用分子地球化学参数判示页岩油可流动孔喉下限的方法级系统，属于石油天然气勘探与开发研究

技术介绍
页岩油是赋存于富有机质泥页岩层系基质孔隙、天然裂缝及碳酸盐岩、砂岩、粉砂岩夹层之中的滞留油，基本是原位滞留或仅经过泥页岩层系内部短距离调整运移后就近聚集的液态烃，泥页岩既是烃源岩，又是储集层。页岩油有三种赋存状态，包括游离态、吸附态及干酪根互溶态，其中游离态的页岩油是有效的目标资源，页岩有机质类型、丰度、演化阶段与岩石物性组合对页岩油的赋存形式起至关重要的控制作用，而页岩含油性、页岩油分子组成与储集空间的匹配关系又是页岩油可动性最直接的主控因素。研究揭示，常规储层中油气的流动性可以由达西定律较好的表征，但泥页岩储层的微—纳米级孔隙比较发育，具有超低孔/超低渗和富含有机质的特点，且液-固作用复杂，一些在常规宏观—介观尺度流动中可以忽略的因素(如速度滑移、表面力和静电力)，逐渐开始在流动中占据主导地位，从而导致许多比较特殊的微—纳尺度流动现象。这些现象用常规的流体力学理论难以解释，因此针对页岩纳米级孔隙结构中流体流动规律进行的研究大多存在局限性，也可以说，迄今仍缺少有效的描述和表征方法，如针对研究目标地区，获取其页岩油可流动的孔喉下限，对评价页岩油有效资源和制定开发方案具有非常重要的指导意义，但相关成熟技术方法基本没有。张鹏飞等(江汉盆地新沟嘴组页岩油储集物性下限，石油与天然气地质，2016，37(1)：P93-100)使用Wall法获取了储集层最小流动孔喉半径，其使用的毛细管压力曲线由高压压汞实验直接获取，但汞物质的渗流机理与页岩油复杂组分的分子扩散机理明显不同，因此其结果非常不符合实际。另外，一些学者也做了其它方法的研究，如姚素平(内部资料：国家973计划项目中国东部古近系陆相页岩油富集机理与分布规律02课题陆相页岩油储集空间与发育模式成果报告，2014CB239102)通过显微观察，经测量得到页岩油溢出点处宽度随机值分布在8.9～20.1nm之间，平均宽度值为13.7nm，从裂隙宽度分布特征出发，认为10nm可以作为页岩油在泥页岩孔隙中能够实现运移的最小孔径，对于小于10nm的孔隙而言，页岩油不易发生位移，但能够以吸附状态进行储集，难以游离态形式存在；邹才能(Nano-sizedPore-throatsandHydrocarbonAccumulationFeaturesinShaleSystem。2012年4月，无锡国际页岩油会议)研究认为页岩油流动的孔喉下限半径为54nm，其中50nm为吼道水膜厚度，但在润湿性改变的情况下水膜不一定存在；江汉油田对潜江凹陷盐间出油井统计中值孔喉半径一般大于50nm(内部资料)。从现有研究进展看，有关页岩油可流动孔喉下限的研究无论从理论还是从技术方法都存在不足。页岩油是一种复杂的混合物，包括饱和烃、芳烃和非烃等，其中饱和烃是其优势组分。在纳米受限空间内，页岩油的流动既不满足达西渗流也与单一物质的流动机制不同。页岩油分子组分包括长短链烷烃、环烷烃、芳烃及稠环等大分子化合物，它们分子大小不同，纳米空间内扩散能力也不同。潘月秋等(重油特征分子尺寸的精确计算方法，石油学报(石油加工)2007，23(4)：P63-67)对重油特征分子尺寸进行了精确计算，大庆重油窄馏分特征分子的分子尺寸第一馏分的渣油分子(DQ-fcut)的体积和最小横截面直径分别为4.1427nm3和1.8703nm；而第二馏分的渣油分子(DQ-mcut)的分别为14.6209nm3和3.0080nm；残渣的渣油分子(DQ-endcut)的分别为25.249nm3和3.4929nm。从已采出的页岩油分子组成来看，只要驱动力足够，已被润湿的5nm的页岩孔喉直径足够不同分子碳数的链烷烃、环烷烃、芳烃和稠环大分子通过。但是，如前所述，分子在纳米空间流动主要是扩散的方式，受到多种因素的制约如速度滑移、表面力和静电力等，存在一个扩散能垒。研究表明，在纳米受限空间内，分子的扩散存在扩散能垒，相同孔径条件下分子尺寸越大其扩散能垒越大，相同分子孔喉半径越小其扩散能垒越大(袁帅，等。芳烃、环烷烃分子在MFI和FAU分子筛中扩散行为的分子模拟。石油学报，2011，27(4)：P508-515.)。页岩油是一种复杂的混合物，在一般空间内呈均质状态，而当孔喉半径小到一定级别时，受扩散能垒影响，页岩油分子组成会在纳米受限孔道内发生组分分异，孔喉越小，大分子组分赋存相对越少，而小分子组分则相反，因此，可以选择页岩油中的优势组分，利用小分子化合物与大分子化合物的含量比值如C20以下正构烷烃与C21以上正构烷烃的参数比值来表征页岩油在纳米孔喉内的分异情况。当分子参数比值无变化时，说明页岩油分子组分无变异，页岩油组分为均质，页岩油流动性不受影响；而当分子参数比值刚开始变化时，说明页岩油组分发生了分异，此时页岩油的流动性受到影响，而此时对应的页岩孔喉半径即是页岩油可流动的孔喉下限。这就是利用地球化学分析参数判示页岩油可流动孔喉下限的理论基础。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是针对现有技术的不足和页岩油勘探开发研究的实际需求，应用现有分析技术和纳米受限空间内分子扩散理论，研发一种利用分子地球化学参数判示页岩油可流动孔喉下限的方法，本专利技术的方法原理科学、实验技术普遍使用、判示工作操作性强、易推广，能够满足页岩油勘探开发研究的需求。根据本专利技术的一个方面，提供了一种页岩油可流动孔吼下限的判示方法，包括：(1)获取待研究区域的多个页岩原料样品；(2)对每个页岩原料样品中的烃类物质进行分析，得到每个页岩原料样品的∑nC20-/∑nC21+比值；(3)对每个页岩原料样品进行压汞-氮吸附联合测定，得到每个页岩原料样品的孔喉中值半径值；(4)对不同页岩原料样品的∑nC20-/∑nC21+比值和孔喉中值半径值进行相关性分析，得到待研究区域的页岩原料的∑nC20-/∑nC21+比值和孔喉中值半径值关系图；所述关系图的拐点即为该待研究区域的页岩油可流动孔吼下限。根据本专利技术的一些实施例，所述页岩原料样品应包含研究区不同TOC值、不同含油性的样品，个数为至少20个。根据本专利技术的优选实施例，所述步骤(2)包括：(2A)将页岩原料样品粉碎成直径6mm-8mm的样品颗粒/块样；(2B)将二氯甲烷和1-C18烯标样加入所述粉碎后的样品中，超声处理后经固液分离得到萃取液和固体颗粒；(2C)对所述萃取液进行质谱分析，得到页岩原料样品的∑nC20-/∑nC21+比值，其中∑nC20-为C13-C20的正构烷烃的含量之和，∑nC21+为C21以上正构烷烃的含量之和。其中，1-C18烯标样按1ug/ul配制，溶剂为二氯甲烷，每个样品的标样加入量为5ul-10ul。根据本专利技术的一些实施方式，所述超声处理的功率密度为0.3W/cm2-0.4W/cm2，超声频率为2KHz-3KHz，间为8-12min。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种页岩油可流动孔吼下限的判示方法，包括：/n(1)获取待研究区域的多个页岩原料样品；/n(2)对每个页岩原料样品中的烃类物质进行分析，得到每个页岩原料样品的∑nC20-/∑nC21+比值；/n(3)对每个页岩原料样品进行压汞-氮吸附联合测定，得到每个页岩原料样品的孔喉中值半径值；/n(4)对不同页岩原料样品的∑nC20-/∑nC21+比值和孔喉中值半径值进行相关性分析，得到待研究区域的页岩原料的∑nC20-/∑nC21+比值和孔喉中值半径值关系图；所述关系图的拐点即为该待研究区域的页岩油可流动孔吼下限。/n

【技术特征摘要】
1.一种页岩油可流动孔吼下限的判示方法，包括：
(1)获取待研究区域的多个页岩原料样品；
(2)对每个页岩原料样品中的烃类物质进行分析，得到每个页岩原料样品的∑nC20-/∑nC21+比值；
(3)对每个页岩原料样品进行压汞-氮吸附联合测定，得到每个页岩原料样品的孔喉中值半径值；
(4)对不同页岩原料样品的∑nC20-/∑nC21+比值和孔喉中值半径值进行相关性分析，得到待研究区域的页岩原料的∑nC20-/∑nC21+比值和孔喉中值半径值关系图；所述关系图的拐点即为该待研究区域的页岩油可流动孔吼下限。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述页岩原料样品的个数为至少20个。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：
(2A)将页岩原料样品粉碎成直径6mm-8mm的样品颗粒/块样；
(2B)将二氯甲烷和1-C18烯标样加入所述粉碎后的样品颗粒中，超声处理后经固液分离得到萃取液和固体颗粒；
(2C)对所述萃取液进行质谱分析，得到页岩原料样品的∑nC20-/∑nC21+比值，其中∑nC20-为C13-C20的正构烷烃的含量之和，∑nC21+为C21以上正构烷烃的含量之和。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述超声处理的功率密度为0.3-0.4W/cm2，超声频率为2-3KHz，时间为8-12min。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：
(3A)对步骤(2B)中的固体颗粒进行干燥处理；
(3B)对干燥后的固体颗粒样品进行压汞-氮吸附联合测定，得到样品的孔喉中值半径值。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述步骤(4)包括：
将不同页岩原料样品的∑nC20-/∑nC21+比值对孔喉中值半径值作图，进行相关性分析，拟合得到页岩原料的∑nC20-/∑nC2...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋启贵，马媛媛，曹婷婷，李志明，黎茂稳，钱门辉，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11