一种确定页岩孔径分布的方法、装置、设备及系统制造方法及图纸

本说明书实施例公开了一种确定页岩孔径分布的方法、装置、设备及系统。所述方法包括基于液氮等温吸附实验，获得待测页岩样品的氮气吸附/脱附曲线；基于纳米孔隙中流体临界温度变化信息以及弯液面曲率对纳米孔表面张力的影响信息，建立纳米孔液氮表面张力计算模型；根据所述纳米孔液氮表面张力计算模型对Kelvin方程进行修正，获得不同相对压力下对应的临界凝聚孔径；根据所述不同相对压力下对应的临界凝聚孔径和所述氮气吸附/脱附曲线，确定所述待测页岩样品的孔径分布信息。利用本说明书实施例可以得到更准确的页岩孔径分布，从而有利于科学合理的评价实际页岩的孔隙分布特征。

A method, device, equipment and system for determining pore size distribution of shale

【技术实现步骤摘要】
一种确定页岩孔径分布的方法、装置、设备及系统
本说明书实施例方案属于非常规油气勘探开发领域，尤其涉及一种确定页岩孔径分布的方法、装置、设备及系统。
技术介绍
非常规油气资源的勘探和开发对于满足我国日益增长的能源需求具有重要的意义。在非常规油气藏中，页岩油气显示出巨大的开发潜力，是目前研究的热点和难点。页岩的孔隙分布特征评价是页岩油气开发过程中的重要环节，准确的孔隙信息对于分析页岩的含气能力及产气能力具有重要的指导意义。在页岩纳米孔隙发育中，传统的高压压汞实验通常很难准确反应页岩的孔隙结构。一方面由于汞不易进入页岩的微孔和中孔中；另一方面，由于高压通常会造成页岩原生孔隙的破坏，从而影响最终结果。液氮吸附适合的孔径范围为1.2nm到200nm，是页岩的孔隙分布测试最常用的方法。然而，现有的利用液氮吸附获取页岩孔隙分布方法中，表面张力视做恒定值，通常会产生偏差，计算结果无法准确合理的反应页岩真实的孔隙分布，从而极大的影响页岩储层含气能力和产气能力的评价。因此，业内亟需一种可以更准确确定页岩孔径分布的解决方案。>专利技术内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定页岩孔径分布的方法，其特征在于，包括：/n基于液氮等温吸附实验，获得待测页岩样品的氮气吸附/脱附曲线；/n基于纳米孔隙中流体临界温度变化信息以及弯液面曲率对纳米孔表面张力的影响信息，建立纳米孔液氮表面张力计算模型；/n根据所述纳米孔液氮表面张力计算模型对Kelvin方程进行修正，获得不同相对压力下对应的临界凝聚孔径；/n根据所述不同相对压力下对应的临界凝聚孔径和所述氮气吸附/脱附曲线，确定所述待测页岩样品的孔径分布信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种确定页岩孔径分布的方法，其特征在于，包括：
基于液氮等温吸附实验，获得待测页岩样品的氮气吸附/脱附曲线；
基于纳米孔隙中流体临界温度变化信息以及弯液面曲率对纳米孔表面张力的影响信息，建立纳米孔液氮表面张力计算模型；
根据所述纳米孔液氮表面张力计算模型对Kelvin方程进行修正，获得不同相对压力下对应的临界凝聚孔径；
根据所述不同相对压力下对应的临界凝聚孔径和所述氮气吸附/脱附曲线，确定所述待测页岩样品的孔径分布信息。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述待测页岩样品的孔径分布信息绘制孔径分布曲线。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于液氮等温吸附实验，获得待测页岩样品的氮气吸附/脱附曲线，包括：
选取待测页岩样品；
对所述待测页岩样品进行预处理，获得预处理样品，所述预处理包括脱水脱气处理；
对所述预处理样品进行氮气的吸附/脱附实验，获得所述待测页岩样品的氮气吸附/脱附曲线。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于纳米孔隙中流体临界温度变化信息以及弯液面曲率对纳米孔表面张力的影响信息，建立纳米孔液氮表面张力计算模型，包括：
根据分子势能模型，获得体相流体表面张力；
基于弯液面曲率对纳米孔表面张力的影响信息以及所述体相流体表面张力，建立纳米孔液氮表面张力计算模型。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据分子势能模型，获得体相流体表面张力，包括：
根据分子势能模型，获得表面层分子能量与体相分子能量间的差异信息；
根据表面层分子能量与表面张力之间的关系以及差异信息，按照下述公式获得体相流体表面张力：



其中，γb表示体相流体的表面张力，T表示某一温度，Tcb表示体相流体的临界温度，Nl表示液相分子数密度，Nv表示气相分子数密度，εi和σi分别表示分子势能模型中的参数。


6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于弯液面曲率对纳米孔表面张力的影响信息以及所述体相流体表面张力，建立纳米孔液氮表面张力计算模型，包括：
根据下述公式建立纳米孔液氮表面张力计算模型：
γc＝α·β·γb






其中，γc表示纳米孔隙中流体表面张力，α表示曲率影响系数，β表示临界温度变化影响系数，γb表示体相流体的表面张力，R表示曲率半径，Tc表示临界温度，T表示某一温度，Tcb表示体相流体的临界温度，Nlc表示纳米孔隙中液相氮分子数密度，Nvc表示纳米孔隙中气相氮分子数密度，Nl表示液相分子数密度，Nv表示气相分子数密度，σi表示分子势能模型中的参数。


7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述纳米孔液氮表面张力计算模型对Kelvin方程进行修正，获得不同相对压力下对应的临界凝聚孔径，包括：
根据所述纳米孔液氮表面张力计算模型对Kelvin方程进行修正，获得修正的Kelvin方程如下：



其中，χ表示相对压力，α表示曲率影响系数，β表示临界温度变化影响系数，γb表示体相液氮流体的表面张力，VL表示液氮的摩尔体积，Rc表示气体常数，Tm表示氮气吸附温度，Rk表示临界凝聚孔径；
基于所述修正的Kelvin方程，计算不同相对压力下对应的临界凝聚孔径。


8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述修正的Kelvin方程，计算不同相对压力下对应的临界凝聚孔径后，还包括：
根据下述公式获得吸附层厚度：
Hk＝0.354[-5/ln(χ)]1/3
其中，Hk表示吸附层液膜厚度；
基于所述吸附层厚度和所述不同相对压力下对应的临界凝聚孔径，按照下述公式获得不同相对压力下开始产生凝聚现象的孔的实际尺寸：
Rp＝Rk+Hk
其中，Rp表示孔的实际尺寸。


9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述不同相对压力下对应的临界凝聚孔径和所述氮气吸附/脱附曲线，确定所述待测页岩样品的孔径分布信息，包括：
将所述氮气吸附/脱附曲线上的数据点按照预设规则进行排序；
基于排序后的数据点以及不同相对压力下对应的临界凝聚孔径，确定所述待测页岩样品的孔径分布信息。


10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于排序后的数据点以及不同相对压力下对应的临界凝聚孔径，确定所述待测页岩样品的孔径分布信息，包括：
根据下述孔径分布计算基本方程确定所述待测页岩样品的孔径分布：












其中，Rk(i-1)和Rk(i)分别对应相对压力为χ(i-1)和χ(i)时的临界凝聚有效孔径，表示这一孔区的平均凝聚有效半径，Hk(i-1)和Hk(i)分别为相对压力为χ(i-1)和χ(i)时的吸附层厚度，Rp(i-1)和Rp(i)分别对应相对压力为χ(i-1)和χ(i)的实际孔径，对应这一孔区的平均实际孔隙半径，ΔVk(i)表示液氮的体积，ΔVp(i)表示孔径从Rp(i-1)变化到Rp(i)所对应的孔隙体积，ΔSp(i)表示对应孔隙的表面积，表示孔隙尺度大于Rk(i-1)的孔中由液膜厚度为Hk(i-1)降低至Hk(i)引起的氮气体积，i表示排序点的序列号。


11.一种确定页岩孔径分布的装置，其特征在于，包括：
获得模块，用于基于液氮等温吸附实验，获得待测页岩样品的氮气吸附/脱附曲线；
建立模块，用于基于纳米孔隙中流体临界温度变化信息以及弯液面曲率对纳米孔表面张力的影响信息，建立纳米孔液氮表面张力计算模型；
临界凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯东，宋兆杰，宋宜磊，吴克柳，李靖，张涛，何敏侠，李相方，
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