【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油气开采领域，具体涉及一种复合柔性页岩分子模型及其构建方法。
技术介绍
1、页岩油气作为典型的非常规油气，具有储量大、分布广和清洁高效的优点，有巨大的开发潜力和利用价值，因而受到各国重视。然而目前的开发数据表明，页岩油气采收率极低。美国是开发页岩油气最早和最成功的国家，页岩油藏平均采收率小于10％，页岩气藏平均采收率介于15％-25％。中国的页岩气开采起步虽晚但已初具规模，页岩油开采刚刚起步。但目前国内针对部分页岩油气部署的钻井产能较低，甚至没有达到预期的效果。
2、页岩储层纳米级孔喉广泛发育，具有低孔(孔隙度小于10％)和低渗(气测渗透率小于0.001μm2)的典型特征，这是页岩油气采收率较低的根本原因。常规储层孔隙尺寸一般在微米以上，油气基本以自由态赋存，易于采出；而页岩储层油气赋存方式多样，大部分以吸附态和溶解态赋存，较难动用。常规储层油气流动以粘性流为主，满足经典的达西定律；而页岩油气流动规律复杂，粘性流、表面扩散、努森扩散、边界滑移等多种机制并存，传统的渗流规律失效。对页岩油气赋存状态和渗流机理认识不清，影响了对储层的精准评价和宏观数值模拟，限制了有效开发方案的定制，制约了我国页岩油气的高效开发。
3、页岩组成复杂，不仅包含多种无机矿物，而且富含不同成熟度的有机质。目前，针对页岩的分子表征通常是将无机质和有机质分开考虑的。根据页岩的主要无机质组成，石英、粘土(蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石)和方解石矿物分子模型常被用于表征页岩无机质，相应的晶体结构(晶胞单元)可通过剑桥结构数据库、
技术实现思路
1、针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种对真实页岩的多组分特征和变形特性进行更准确的分子表征的复合柔性页岩分子模型及其构建方法。
2、为达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、提供一种复合柔性页岩分子模型，其模型模拟构建有机质与无机质成键连接结构，且模型中构建有页岩基质孔隙，模型在温度、压力发生改变或吸附油气时会发生变形。
4、提供一种上述的复合柔性页岩分子模型的构建方法，包括如下步骤：
5、s1：测定待构建样品的无机矿物组成以及干酪根成熟度；
6、s2：根据无机矿物组成构建主要矿物颗粒分子模型，根据干酪根成熟度构建干酪根分子模型；
7、s3：根据矿物颗粒分子模型和干酪根分子模型计算不同无机矿物分别与干酪根不同官能团成键反应的反应能；
8、s4：基于模拟退火分子动力学法模拟s3中的反应能最小的成键反应，构建柔性页岩分子模型；
9、s5：基于模拟退火分子动力学法根据柔性页岩分子模型和待构建样品的孔隙度构建得到复合柔性页岩分子模型。
10、进一步的，步骤s2中矿物颗粒分子模型的构建方法包括如下具体步骤：
11、a1：根据无机矿物组成查数据库得到代表性矿物晶体结构；
12、a2：根据代表性矿物晶体结构切割晶面并构建超晶胞；
13、a3：对超晶胞进行切割修饰得到主要矿物颗粒分子模型。
14、进一步的，步骤s4包括如下具体步骤：
15、b1：为主要矿物颗粒分子模型和干酪根分子模型分配力场并将其置于模拟盒子中；
16、b2：根据s3反应能的计算，判断主要矿物颗粒分子模型和干酪根分子模型之间是否存在未反应的具有最小反应能的官能团；若存在，则进入步骤b3，否则进入步骤b5；
17、b3：计算主要矿物颗粒分子模型和干酪根分子模型成键位点的距离d；
18、当d小于设定临界值dc时，令矿物颗粒分子与干酪根分子键连，将键连生成的小分子移除后，对力场参数进行更新；在更新参数后的分配力场中进行模拟退火并进入步骤b2；
19、当d大于或等于设定临界值dc时，进入步骤b4；
20、b4：进行模拟退火并判断时间t，当t小于设定时间ts时，返回步骤b3，否则进入步骤b6；
21、b5：进行模拟退火后进入步骤b6；
22、b6：输出柔性页岩分子模型。
23、进一步的，步骤s5包括如下具体步骤：将柔性页岩分子模型与虚拟粒子模型置于模拟盒子中，进行模拟退火；且在该次模拟退火的最后一阶段进行前，去除虚拟粒子模型，根据待构建样品的孔隙度在去除虚拟粒子模型形成的孔隙周围随机设置若干原子进行固定，再进行模拟退火的最后一阶段。
24、进一步的，模拟退火的流程包括如下阶段：
25、第一阶段：在nvt系综环境中，298.15k下，模拟时间1ns，时间步长为1.0fs；
26、第二阶段：在nvt系综环境中，由298.15k升温至1000k，模拟时间1ns，时间步长为0.1fs；
27、第三阶段：在nvt系综环境中，1000k下，模拟时间1ns，时间步长为1.0fs；
28、第四阶段：在npt系综环境中，10mpa下，由1000k降温至700k，模拟时间1ns，时间步长为0.1fs；
29、第五阶段：在npt系综环境中，10mpa下，由700k降温至500k，模拟时间1ns，时间步长为0.1fs；
30、第六阶段：在npt系综环境中，10mpa下，由500k降温至298.15k，模拟时间1ns，时间步长为0.1fs；
31、第七阶段：在npt系综环境中，298.15k下，由10mpa降压至0.1mpa，模拟时间1ns，时间步长为0.1fs；
32、第八阶段：在npt系综环境中，298.15k、0.1mpa下，模拟时间10ns，时间步长为1fs。
33、本专利技术的有益效果为：.
34、本专利技术通过构建方法构建的复合柔性页岩分子模型，充分考虑了页岩中的无机质、有机质以及变形特性，建立得到的分子模型能够准确的展现页岩真实情况，从而能够帮助对页岩油气赋存量和流动性进行准确的预估，从而能够对页岩的油气的开采提供帮助。
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1.一种复合柔性页岩分子模型，其特征在于，模型模拟构建有机质与无机质成键连接结构，且模型中构建有页岩基质孔隙，模型在温度、压力发生改变或吸附油气时会发生变形。
2.一种权利要求1所述的复合柔性页岩分子模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的复合柔性页岩分子模型构建方法，其特征在于，所述步骤S2中矿物颗粒分子模型的构建方法包括如下具体步骤：
4.根据权利要求2所述的复合柔性页岩分子模型构建方法，其特征在于，所述步骤S4包括如下具体步骤：
5.根据权利要求2所述的复合柔性页岩分子模型构建方法，其特征在于，所述步骤S5包括如下具体步骤：将柔性页岩分子模型与虚拟粒子模型置于模拟盒子中，进行模拟退火；且在该次模拟退火的最后一阶段进行前，去除虚拟粒子模型，根据待构建样品的孔隙度在去除虚拟粒子模型形成的孔隙周围随机设置若干原子进行固定，再进行模拟退火的最后一阶段。
6.根据权利要求2或5任一所述的复合柔性页岩分子模型构建方法，其特征在于，所述模拟退火的流程包括如下阶段：
【技术特征摘要】
1.一种复合柔性页岩分子模型，其特征在于，模型模拟构建有机质与无机质成键连接结构，且模型中构建有页岩基质孔隙，模型在温度、压力发生改变或吸附油气时会发生变形。
2.一种权利要求1所述的复合柔性页岩分子模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的复合柔性页岩分子模型构建方法，其特征在于，所述步骤s2中矿物颗粒分子模型的构建方法包括如下具体步骤：
4.根据权利要求2所述的复合柔性页岩分子模型构建方法，其特征在于，所述步...
【专利技术属性】
技术研发人员：李正，王晓光，寇建龙，詹世远，王恒，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：
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