页岩气含量分析方法和装置的制造方法_2

文档序号:9615176阅读:来源:国知局
主体可以为页岩气含量分析装置,页岩 气含量分析装置可以由扫描仪和处理组件等组成,能够获取页岩样本的孔隙数据和骨架数 据,并进行分析。
[0055] 步骤101具体可以包括:获取页岩样本;对页岩样本进行扫描,获取页岩样本在各 个角度上的平面图像;对各个角度上的平面图像进行重建,得到页岩样本对应的三维图像; 对三维图像中的各个像素点进行滤波和二值化,确定页岩样本的孔隙数据和骨架数据;根 据孔隙数据和骨架数据构建页岩样本对应的数字岩心。
[0056] 其中,对页岩样本进行扫描的扫描设备可以如下表1中的任意一种或多种设备。 扫描设备对页岩样本进行扫描得到的平面图像可以为tiff、gif、jpg等。页岩样本对应的 三维图像可以采用具有255个色差的像素点进行表示。页岩样本对应的三维图像的示意图 可以如图2所示,其中浅色为孔隙。
[0057] 表1可用于获取数字岩心的设备列表
[0058]
[0060] 其中,孔隙数据包括:孔隙度数值;孔隙度数值采用氦气孔隙度进行标定。其中, 孔隙度为页岩样品中所有孔隙空间体积之和与页岩样品的体积的比值,以百分数表示。
[0061] 102、结合离散格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann,LBM)和孔隙数据,确定不 同压强下数字岩心中的气体流动状态。
[0062] 其中,数字岩心中的气体流动状态指的是数字岩心中气体的流速和流量等参数。
[0063] 103、采用预设的气体状态方程计算确定不同压强下数字岩心中的气体密度。
[0064] 其中,预设的气体状态方程可以为理想气体状态方程,理想气体状态方程为pV = nRT。这个方程有4个变量:p是指理想气体的压强,V为理想气体的体积,η表示气体物质 的量,而T则表示理想气体的热力学温度;还有一个常量:R为理想气体常数。针对地下页 岩来说,T可以为设定值。在Shan-Chen模型下,设定常数G可以用于不同气体的状态方程。
[0065] 104、结合预设的Shan-Chen模型和骨架数据确定不同气体密度下数字岩心中的 气体吸附状态。
[0066] 105、根据不同压强下数字岩心中的气体流动状态、气体密度和气体吸附状态,确 定不同压强下数字岩心中的气体含量。
[0067] 其中,步骤105具体可以包括:根据不同压强下数字岩心中的气体吸附状态和孔 隙数据确定不同气压下吸附有气体的数字岩心的当前孔隙数据;根据当前孔隙数据对气体 流动状态进行调整;根据不同气压下调整后的气体流动状态和气体密度,确定不同压强下 数字岩心中的气体含量。
[0068] 本实施例中,通过在计算确定不同压强下数字岩心中的气体含量时,不仅考虑数 字岩心中的气体流动状态,还考虑数字岩心对不同气体密度的气体的吸附能力,从而结合 数字岩心中的气体流动状态、气体密度和气体吸附状态,确定不同压强下数字岩心中的气 体含量,提高测得的页岩气体储备量的准确度,提高勘探的准确性。
[0069]图3为本发明提供的页岩气含量分析方法又一个实施例的流程图,如图3所示,在 图1所示实施例的基础上,步骤104之前还可以包括:
[0070] 106、根据页岩样本中固体分子之间的吸引力,计算确定页岩样本中骨架单位表面 积上的气体吸附力。
[0071] 具体地,页岩气含量分析装置可以根据页岩样本中固体分子之间的吸引力,计算 确定页岩样本中骨架表面与页岩样本内部固体分子之间的吸引力,并计算页岩样本骨架表 面与气体分子之间的吸引力,根据骨架表面与页岩样本内部固体分子之间的吸引力与骨架 表面与气体分子之间的吸引力之间的差值,计算确定页岩样本中骨架单位表面积上的气体 吸附力。
[0072] 107、结合骨架单位表面积上的气体吸附力和气体密度,计算确定不同气体密度下 骨架单位表面积上的气体吸附量。
[0073] 108、根据不同气体密度下骨架单位表面积上的气体吸附量构建Shan-Chen模型。
[0074] 对应的,步骤104具体可以包括:根据骨架数据确定数字岩心中各个区域的骨架 的表面积;根据数字岩心中各个区域的骨架的表面积以及不同气体密度下骨架单位表面积 上的气体吸附量确定不同气体密度下数字岩心中各个区域的骨架的气体吸附量。
[0075] 其中,Shan-Chen模型可以模拟气体状态方程EOS。Shan-Chen模型将空间和时间 离散化之后,得到LBM的基本单位:晶格距离Δ Χ和At,将这两者相除,得到某个方向上的 离散速度c,这个离散速度在三维的情况下c2 = cs2/3。其中cs等于晶格声速。建立各个 方向上的分布函数,分别以fi表示。三维模拟在任意时间步骤,每一个fi都遵守LBGK演 化方程:
[0076]
[0077]
[0078] 其中关键是选择恰当的平衡态分布函数feq。最常用的是Qian提出的DnQb模型。 这里η代表空间维数,b代表离散速度个数。我们模拟二维流体应用D2Q9模型。而三维则 使用D3Q19模型。这类模型的格子是D维空间的立方体,ei为离散速度单位矢量。离散速 度ci = cei,粒子迀移速率c = Δχ/At。一旦选定了离散速度ci,只须确定权系数wi就 可得到feq。为了保证得到正确的宏观方程,在选择权系数时,应当使feq满足质量和动量 守恒,及各向同性等约束(同样适用于geq):
[0079]
[0080]
[0081] Shan-Chen的模型认为流体粒子之间存在非局部的相互作用,相应的势函数为:
[0082]
[0083] 这里仅仅使用最近格子作为相互作用力的范围,且同组分之间的作用强度固定 为-G,不同组分之间作用强度固定为G。这样方程就简化为:
[0084] Ff = - φ (χ) Σ G Φ (x+e ;) e; (6)
[0085] 其中G在|ei I不同的情况下不同:
[0086]
[0087]
[0088]
[0089] 其中ei的值在D3Q19下是:
[0090]
[0091] 每个格子受到作用力的方式为:
[0092] ueq (x, t) = u (x, t) + τ F (x, t) / p (x, t) (10)
[0093] F = Ff+Fs (11)
[0094] 其中Fs是固体表面对气体的作用力,而Ff是流体内部分子之间的作用力。
[0095] 固体表面力的函数Fs:
[0096] Fs= GSP (1-P ) (12)
[0097] 压力函数:
[0098]
[0099] 本实施例中,通过在计算确定不同压强下数字岩心中的气体含量时,不仅考虑数 字岩心中的气体流动状态,还考虑数字岩心对不同气体密度的气体的吸附能力,其中,数 字岩心对不同气体密度的气体的吸附能力由预设的Shan-Chen模型结合骨架数据确定, Shan-Chen模型为根据页岩样本中固体分子之间的吸引力和气体密度计算确定的不同气 体密度下骨架单位表面积上的气体吸附量构建得到的,从而结合数字岩心中的气体流动状 态、气体密度和气体吸附状态,确定不同压强下数字岩心中的气体含量,提高测得的页岩气 体储备量的准确度,提高勘探的准确性。
[0100] 本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通 过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程 序在执行时,执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟 或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0101] 图4为本发明提供的页岩气含量分析装置一个实施例的结构示意图,如图4所示, 包括:
[0102] 构建模块41,用于获取页岩样本的孔隙数据和骨架数据,根据孔隙数据和骨架数 据构建页岩样本对应的数字岩心;
[0103] 确定模块42,用于结合离散格子玻尔兹曼方法和孔隙数据,确定不同压强下数字 岩心中的气体流动状态;
[0104] 计算模块43,用于采用预设的气体状态方程计算确定不同压强下数字岩心中的气 体密度;
[0105] 确定模块42,还用于结合预设的Shan-Chen模型和骨架数据确定不同气体密度下 数字岩心中的气体吸附状态;
[0106] 确定模块42,还用于根据不同压强下数字岩心中
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