一种页岩气藏特性预测方法
【专利摘要】本发明涉及一种页岩气藏特性预测方法，所述预测方法是利用同步辐射光源，经镜箱反射镜聚焦成水平方向的扫描线，通过反射镜的旋转振丨动实现垂直扫描，得到页岩气赋存多孔介质样品微结构三维数据；然后将得到的微结构三维数据进行三维重构，利用分子动力学和晶格玻尔兹曼方法耦合计算得到页岩三维数字岩芯的孔隙度和，固有渗透率，并用数学表达式表示。本发明利用同步辐射光与计算机技术，研究页岩三维数字岩芯的孔隙度和固有渗透率，经济环保，操作简单；为页岩气的勘探和开发提供了必需的重要的评价参数；能够预测页岩气中游离气与吸附气的吸附/解析规律，研究页岩三维数字岩芯的孔隙度和固有渗透率，为页岩气的开采提供技术支持。
【专利说明】一种页岩气藏特性预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种页岩气藏特性预测方法，尤其涉及一种预测研究页岩三维数字岩 芯的孔隙度和固有渗透率的页岩气藏特性预测方法。
[0002]
【背景技术】
[0003] 页岩气是从页岩层中开采出来的一种非常重要的非常规天然气资源，页岩气的形 成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源地层中。较 常规天然气相比，页岩气开发具有开米寿命长和生产周期长的优点，大部分气页岩分布范 围广、厚度大且普遍含气，这使得页岩气井能够长期的以稳定的速率产气。
[0004] 页岩气有独特的存储特征，在形式上游离气和吸附气并存。吸附气主要吸附在基 质孔隙表面，而游离气存在于基质孔隙和次生裂缝中。页岩气基质由有机质和无机质组成， 裂缝也分为基质微裂缝和人工裂缝两种，显然，不同的孔隙或裂缝之间存在很大的尺度区 另IJ。目前公认页岩气储层一共包括四种不同的孔隙介质，分别是无机质、有机质、天然裂缝 和水力诱导裂缝。页岩有机质和无机质中的孔隙为纳米级尺度的微孔隙，有机质中的孔隙 产生在页岩气生成阶段，孔隙尺寸为5?lOOOnm，是游离气主要的存储空间。同时，不管是 有机质还是无机质，都存在有孔隙的基质和无孔隙的基质。上述决定了页岩气等在多孔介 质中有着复杂多样的渗流机理，以宏观统计的达西定律来表征这类渗流运动是有缺陷的。
[0005] 中国专利公布号CN103454198A，公布日2013年12月18日，名称为一种泥页岩有 机孔隙度检测方法，该申请案公开了一种泥页岩有机孔隙度检测方法，以代表性泥页岩样 品和原油样品的热预测实验为基础，利用化学动力学方法计算干酪根成油、干酪根成气和 原油裂解成气的化学动力学参数，结合目地层埋藏史和热史，确定研究层段泥页岩干酪根 成油、干酪根成气和原油裂解成气转化率；利用目地层泥页岩残余氢指数和残余有机碳数 据，结合干酪根成油、干酪根成气和原油裂解成气转化率，恢复目地层泥页岩原始氢指数和 原始有机碳；利用目地层泥页岩样品的Ar离子抛光薄片分析泥页岩有机孔隙压缩系数；计 算目地层段泥页岩样品有机孔隙。其不足之处在于，该方法可以计算得到泥页岩样品的有 机孔隙，但是无法得到页岩三维数字岩芯固有渗透率。
[0006]
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于为了解决现有研究检测页岩三维数字岩芯的孔隙度和固有渗 透率困难复杂的缺陷而提供一种预测页岩三维数字岩芯的孔隙度和固有渗透率的页岩气 藏特性预测方法。
[0008] 为了实现上述目地，本发明采用以下技术方案： 一种页岩气藏特性预测方法，所述预测方法是利用同步辐射光源，经镜箱反射镜聚焦 成水平方向的扫描线，通过反射镜的旋转振动实现垂直扫描，得到页岩气赋存多孔介质 样品微结构三维数据；然后将得到的微结构三维数据进行三维重构，利用分子动力学和晶 格玻尔兹曼方法耦合计算得到页岩三维数字岩芯的孔隙度和固有渗透率，并用数学表达式 表不。
【权利要求】
1. 一种页岩气藏特性预测方法，其特征在于，所述预测方法是利用同步辐射光源，经镜 箱反射镜聚焦成水平方向的扫描线，通过反射镜的旋转振动实现垂直扫描，得到页岩气 赋存多孔介质样品微结构三维数据；然后将得到的微结构三维数据进行三维重构，利用分 子动力学和晶格玻尔兹曼方法耦合计算得到页岩三维数字岩芯的孔隙度和固有渗透率，并 用数学表达式表示。
2. 根据权利要求1所述的一种页岩气藏特性预测方法，其特征在于，固有渗透率和 格子渗透率的关系为
'，其中D为格子分辨率单位m ;格子渗透率的表达式为：
，其中k为格子渗透率，N为空隙空间的格子总数，η为格子
方向，这里的η=18 ; 孔隙度的计算式为 。
3. 根据权利要求1或2所述的一种页岩气藏特性预测方法，其特征在于，同步辐射光源 包括200MeV直线加速器和800 MeV电子储存环。
4. 根据权利要求3所述的一种页岩气藏特性预测方法，其特征在于，直线加速器运行 参数为：脉冲束流为50mA，束流脉冲宽度为0. 1-1 μ s，束流脉冲重复频率为50Hz，能散度为 0. 8%，微波频率为2856. 04MHz，加速腔温度为41. 8-42. 2°C，真空度为2*l(T7-5*l〇-7pa。
5. 根据权利要求3所述的一种页岩气藏特性预测方法，其特征在于，电子储存环的参 数为：循环束流为l〇〇-3〇〇mA，循环电子数目为1. 38*10n-4. 14*10n，总辐射功率1. 63-4. 89 千瓦，电子轨道周长为66. 1308m，弯转磁铁曲率半径为2. 2221m，弯转磁铁磁场强度为 12000GS，高频频率204. 035兆周，谐波数为45。
6. 根据权利要求1所述的一种页岩气藏特性预测方法，其特征在于，所述模拟方法包 括以下步骤： a) 选择页岩介质，使用同步辐射对页岩介质进行扫描，获得页岩介质三维体数据，对页 岩介质三维体数据进行噪音处理，然后识别孔隙与固体骨架，采用孔隙追踪方法获取孔隙 通道，利用递归方法获得孔隙间的连通情况，建立孔隙的连通网络；使用等值面抽取方法进 行孔道的可视化显示；利用得到的孔壁数据使用数学方法重建孔壁曲面，进而重建页岩气 赋存介质的三维结构； b) 页岩气赋存介质三维虚拟重建：根据多点统计方法确定输入及训练图象，进行页岩 介质三维虚拟重建；利用同步辐射光获得的真实体数据切片对预测的切片进行对比研究， 修正算法的参数设置，以及对信息获取及多点统计方法进行修正，完善、优化算法； c) 数值计算：用PC cluster和Internet网格计算作为并行计算工具，基于分子动力 学和晶格玻尔兹曼方法耦合的数值计算模型进行大规模数值模拟的并行计算，得到页岩三 维数字岩芯的孔隙度和固有渗透率，并用数学表达式表示。
7. 根据权利要求6所述的一种页岩气藏特性预测方法，其特征在于，步骤b)中多点统 计时，温度范围为30-90°C，压力为0· 4-10Mpa。
8.根据权利要求3所述的一种页岩气藏特性预测方法，其特征在于，电子储存环的运 行参数为：储存电子能量为200-800MeV，储存束流为250-300mA，束流寿命> 8hrs，真空度 为 2*l(T7-5*l(T7pa。
【文档编号】G01N15/08GK104215559SQ201410335444
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】许友生, 范世炜, 周鑫发, 朱剑平 申请人:浙江科技学院, 浙江省能源与核技术应用研究院