本发明涉及油页岩开采
技术领域：
，具体的说，涉及油页岩热破裂的概率预测方法。
背景技术：
：油页岩作为常规油气的重要接替能源之一，它的开发利用越来越受到世界各国的重视。据统计，目前世界油页岩油资源量约为4110亿吨，而我国油页岩油资源量约为476.44亿吨，排名全球第二，仅次于美国。油页岩的开采方式可分为地面干馏和原位开采两种。地面干馏是指将油页岩开采出来，在地面的干馏装置内进行干馏、产生油页岩油气。原位开采是指将埋藏于地下的油页岩不经开采到地面，直接在地下原位加热干馏，转化成油页岩油气后采出。地面干馏具有工艺成熟、加热周期短、投资见效快等优点，但对环境污染严重，大量破坏土地。原位开采对环境影响小，但技术还不成熟。然而，随着环保压力的增大，油页岩原位开采将成为未来油页岩商业化开发的趋势。无论是地面干馏还是原位开采，在油页岩干馏生成油气前都有一个干燥脱水的过程，在此过程中可能出现油页岩热破裂甚至热崩碎现象。油页岩热破裂主要由热应力引起，裂纹主要沿层理方向胶结面发生，起裂的条件是热应力大于油页岩的强度极限。此外，油页岩加热过程中微细孔内水分突发气化和干酪根热解生成气体所产生的扩张应力也会导致油页岩破裂。对于油页岩地面干馏，适度的热破裂有利于加快干馏速度，但是如果热破裂现象十分严重，大量油页岩块崩碎，则会影响干馏炉的正常工作，使得干馏过程可靠性变低。对于油页岩原位开采，提高油页岩的渗透性至关重要，而渗透性与油页岩加热过程中的热破裂密切相关，提高热破裂程度可以相应提高油页岩的渗透率，进而加快油气的生成和产出。若能对油页岩干馏过程中的热破裂进行预测和控制，则可有效避免地面干馏过程中的剧烈热破裂，增大原位开采过程中的热破裂程度。因此，亟需一种能够实现对油页岩热破裂的概率进行预测的方法。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种油页岩热破裂的概率预测方法，实现在油页岩的地面干馏和原位开采过程中对油页岩热破裂的概率的预测，从而解决油页岩的地面干馏过程可靠性低，原位开采油气产出效率低的技术问题。本发明提供一种油页岩热破裂的概率预测方法，该方法包括：获取油页岩的热破裂因子参数，所述热破裂因子参数包括：对所述油页岩在干馏过程中热破裂的发生产生影响的油页岩物性参数和/或干馏环境参数；根据所述油页岩的热破裂因子参数获得对应的热破裂因子指数，所述热破裂因子指数为所述热破裂因子参数与对应预设因子标定值的比值和/或所述预设因子标定值与所述热破裂因子参数的比值；根据所述油页岩的多个所述热破裂因子指数的乘积的数值大小获得油页岩热破裂的概率。在所述根据油页岩的热破裂因子参数获得相对应的热破裂因子指数的步骤中包括：若热破裂因子参数的增大对于油页岩在干馏过程中热破裂的发生起到促进作用，则计算该热破裂因子参数与对应预设因子标定值的比值获得对应的热破裂因子指数；若热破裂因子参数的增大对于油页岩在干馏过程中热破裂的发生起到抑制作用，则计算对应的预设因子标定值与该热破裂因子参数的比值获得对应的热破裂因子指数。在所述判断油页岩热破裂的概率的步骤中包括：将所述油页岩的多个所述热破裂因子指数相乘获得油页岩的热破裂可能性指数；将所述热破裂可能性指数与至少一个预设概率标定值进行比较，若所述热破裂可能性指数的数值大于所述预设概率标定值，则油页岩热破裂的概率位于所述预设概率标定值所标定的第一概率值范围内，若所述热破裂可能性指数的数值小于所述预设概率标定值，则油页岩热破裂的概率位于所述预设概率标定值所标定的第二概率值范围内，若所述热破裂可能性指数的数值等于所述预设概率标定 值，则油页岩热破裂的概率位于所述预设概率标定值所标定的第三概率值范围内。所述热破裂因子参数包括：单位质量油页岩中设定孔径范围内的孔隙总体积、油页岩含水率、油页岩等效半径、油页岩脆性矿物含量、油页岩升温速率以及油页岩加热时的环境压力。预设因子标定值包括：单位质量油页岩中设定孔径范围内的孔隙总体积标定值、油页岩含水率标定值、油页岩等效半径标定值、油页岩脆性矿物含量标定值、油页岩升温速率标定值以及油页岩加热时的环境压力标定值。在所述根据油页岩的热破裂因子参数获得相对应的热破裂因子指数的步骤中包括：分别计算单位质量油页岩中设定孔径范围内的孔隙总体积、油页岩含水率、油页岩等效半径、油页岩脆性矿物含量和油页岩升温速率与其标定值的比值获得孔径指数、含水率指数、粒径指数、脆性矿物指数、升温速率指数；计算环境压力标定值与环境压力的比值获得环境压力指数。所述单位质量油页岩中设定孔径范围内的孔隙总体积标定值为0.01ml/g-1.0ml/g，所述设定孔径范围为小于100nm，油页岩含水率标定值为1％-20％，油页岩等效半径标定值为1nm-1000nm，油页岩脆性矿物含量标定值为10％-70％，油页岩升温速率标定值为0.1℃/min-20℃/min，油页岩加热时的环境压力标定值为0.1mpa-10mpa。在将所述热破裂可能性指数与至少一个预设概率标定值进行比较的步骤中包括：所述预设变概率标定值为1和0.4，当热破裂可能性指数大于等于1时，热破裂概率大于等于90％，当热破裂可能性指数小于1大于等于0.4时，热破裂概率小于90％大于等于40％，当热破裂可能性指数小于0.4时，热破裂概率小于40％。本发明提供的油页岩热破裂的概率预测方法，通过对油页岩的物性参数和干馏过程中的加热条件参数进行计算处理，实现对油页岩干馏过程中热破裂的概率的预测。本方法对预测油页岩热破裂情况提供了一种依据，有利于优化油页岩开采条件。本方法可用于油页岩地面干馏过程中的热破裂预测，有利于避免油页岩出现过于剧烈的热破裂甚至崩碎现象而导致干馏炉无法正常使用的情况发生，提高了地面干馏的可靠性。同时，本该方法还可用于油页岩原位开采过程中的热破 裂预测，分析如何改变条件使油页岩增大热破裂程度、提高渗透率、加快油气生成和产出率。并且本发明提供的预测方法计算简单，使用方便。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：图1是本发明实施例提供的油页岩热破裂的概率预测方法的流程示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。本发明实施例提供一种油页岩热破裂的概率预测方法，如图1所示，该方法包括：步骤101、步骤102和步骤103。在步骤101中，获取油页岩的热破裂因子参数，热破裂因子参数包括：对油页岩在干馏过程中热破裂的发生产生影响的油页岩物性参数和/或干馏环境参数。热破裂现象与油页岩本身的物性参数和干馏的加热条件有关，基于热破裂现象发生的机理，不同的物性参数和加热条件下油页岩热破裂的发生概率也不相同，在本步骤中获取这些与热破裂有关的因子参数，用于在之后的步骤中进行计算处理来获得油页岩的热破裂概率，这些因子参数可以包括物性参数和环境参数，也可只是其一。在步骤102中，根据油页岩的热破裂因子参数获得对应的热破裂因子指数，热破裂因子指数为热破裂因子参数与对应预设因子标定值的比值和/或预设因子标定值与热破裂因子参数的比值。预设因子标定值是对应热破裂因子参数预先设定的值，其数值大小可以通过实验进行确定，也可根据研究经验进行确定。通过进行热破裂因子参数与对应预设因子标定值之间的比值计算生成的热破裂因子指数来量化热破裂因子参数对于热破裂发生概率的影响。在步骤103中，根据油页岩的多个热破裂因子指数的乘积的数值大小获得油页岩热破裂的概率。根据步骤102中的比值计算方法的不同，本步骤中所得乘积可以体现为数值越大热破裂几率越大，也可体现为数值越小热破裂几率越大。在本发明的一种实施方式中，在步骤102中，若热破裂因子参数的增大对于油页岩在干馏过程中热破裂的发生起到促进作用，则计算该热破裂因子参数与对应预设因子标定值的比值获得对应的热破裂因子指数，即热破裂因子参数与热破裂概率成正比关系。若热破裂因子参数的增大对于油页岩在干馏过程中热破裂的发生起到抑制作用，则计算对应的预设因子标定值与该热破裂因子参数的比值获得对应的热破裂因子指数，即热破裂因子参数与热破裂概率成反比关系。在此种方式中，步骤103所得乘积的数值越大则热破裂几率越大。进一步的，判断油页岩热破裂的概率的步骤103的过程具体为：首先，将油页岩的多个热破裂因子指数相乘获得油页岩的热破裂可能性指数。然后，将热破裂可能性指数与至少一个预设概率标定值进行比较，若热破裂可能性指数的数值大于预设概率标定值，则油页岩热破裂的概率位于预设概率标定值所标定的第一概率值范围内，若热破裂可能性指数的数值小于预设概率标定值，则油页岩热破裂的概率位于预设概率标定值所标定的第二概率值范围内，若热破裂可能性指数的数值等于预设概率标定值，则油页岩热破裂的概率位于预设概率标定值所标定的第三概率值范围内。预设概率标定值可以为一个或多个，其数值以及其第一、第二、第三概率值范围的设定与预设因子标定值的设定相关，通过实验或研究确定。当预设概率标定值为多个时，热破裂概率位于其在多个预设概率标定值所标定的概率范围的交集范围内。在本发明的一种实施方式中，热破裂因子参数包括：单位质量油页岩中设定孔径范围内的孔隙总体积v、油页岩含水率sw、油页岩等效半径r、油页岩脆性矿物含量b、油页岩升温速率v以及油页岩加热时的环境压力p。与热破裂因子相对应的预设因子标定值包括：单位质量油页岩中设定孔径范围内的孔隙总体积标定值v0、油页岩含水率标定值sw0、油页岩等效半径标定值r0、油页岩脆性矿物含量标定值b0、油页岩升温速率标定值v0以及油页岩加热时的环境压力标定值p0。由于单位质量油页岩中设定孔径范围内的孔隙总体积v、油页岩含水率sw、油页岩等效半径r、油页岩脆性矿物含量b、油页岩升温速率v这几个参数数值 的增大对于油页岩热破裂的发生起到促进作用，即与热破裂概率成正比，因此，在步骤102中，分别计算单位质量油页岩中设定孔径范围内的孔隙总体积v、油页岩含水率sw、油页岩等效半径r、油页岩脆性矿物含量b和油页岩升温速率v与其标定值v0、sw0、r0、b0、v0的比值获得孔径指数x1、含水率指数x2、粒径指数x3、脆性矿物指数x4、升温速率指数y1。油页岩加热时的环境压力p数值的增大对于油页岩热破裂的发生起到抑制作用，即与热破裂概率成反比，因此，在步骤102中，计算环境压力标定值p0与环境压力p的比值获得环境压力指数y2。即优选的，在本发明实施例中，单位质量油页岩中设定孔径范围内的孔隙总体积标定值v0为0.01ml/g-1.0ml/g，设定孔径范围为小于100nm，油页岩含水率标定值sw0为1％-20％，油页岩等效半径标定值r0为1nm-1000nm，油页岩脆性矿物含量标定值b0为10％-70％，油页岩升温速率标定值v0为0.1℃/min-20℃/min，油页岩加热时的环境压力标定值p0为0.1mpa-10mpa。在步骤103中，计算油页岩的热破裂可能性指数i＝x·y，x为油页岩物性因子指数，x＝x1·x2·x3·x4，y为油页岩加热条件指数，y＝y1·y2。基于在步骤102中设定的预设因子标定值以及比值计算方法，在步骤103中设定预设概率标定值为1和0.4。当热破裂可能性指数大于等于1时，标定热破裂概率大于等于90％，表明发生热破裂的可能性很大。当热破裂可能性指数小于1大于等于0.4时，标定热破裂概率小于90％大于等于40％，表明发生热破裂的可能性较大。当热破裂可能性指数小于0.4时，标定热破裂概率小于40％，表明发生热破裂的可能性较小。在本发明的上述实施方式中，基于预设因子标定值的设定，将预设概率标定值设置为1和0.4，使得预设概率标定值和所标定的热破裂概率在数值上有明显的对应，在计算时可以直观的根据预设概率标定值确定概率范围，使用更为简单、方便。下面通过以下具体的实施例和对比例对上述本发明提供的油页岩热破裂的概率预测方法的应用和效果做进一步的说明。实施例1油页岩开采方式为地面干馏。热破裂因子参数：孔径小于50nm的孔隙总体积v为0.07ml/g，含水率sw为18％，等效半径r为11mm，脆性矿物含量b为 35％，升温速率v为5℃/min，加热时的环境压力p为0.11mpa。预设因子标定值：孔径小于50nm的孔隙总体积标定值v0为0.05ml/g，含水率标定值sw0为10％，等效半径标定值r0为15mm，脆性矿物含量标定值b0为30％，升温速率标定值v0为15℃/min，加热时的环境压力标定值p0为0.1mpa。由本发明方法可计算得出热破裂可能性指数i为0.653，可知热破裂概率≥40％且<90％，表明发生热破裂的可能性较大。对比例1油页岩开采方式为地面干馏。利用热重仪考察油页岩加热过程中的破裂概率，热破裂因子参数与实施例1相同。实验结果如表1所示。实施例2油页岩开采方式为地面干馏。热破裂因子参数：孔径小于50nm的孔隙总体积v为0.07ml/g，含水率sw为18％，等效半径r为9mm，脆性矿物含量b为35％，升温速率v为20℃/min，加热时的环境压力p为0.11mpa。预设因子标定值与实施例1相同。由本发明方法可计算得出热破裂可能性指数i为2.138，可知热破裂概率≥90％，表明发生热破裂的可能性很大。对比例2油页岩开采方式为地面干馏。利用热重仪考察油页岩加热过程中的破裂概率，热破裂因子参数与实施例2相同。实验结果如表1所示。热破裂概率热破裂概率实施例1≥40％且<90％对比例150％实施例2≥90％对比例2100％表1从表1中可以看出，实施例1、2中采用本发明计算出的热破裂概率分别与对比例1、2中实验测得的热破裂概率相匹配。因此使用本发明的方法能够比较准确地预测或对比油页岩热破裂可能性。实施例3油页岩开采方式为原位开采。热破裂因子参数：孔径小于50nm的孔隙总体积v为0.08ml/g，含水率sw为11％，等效半径r为200mm，脆性矿物含量b为32％，升温速率v为0.01℃/min，加热时的环境压力p为8mpa。预设因子标定值：孔径小于50nm的孔隙总体积标定值v0为0.05ml/g，含水率标定值sw0为 10％，等效半径标定值r0为50mm，脆性矿物含量标定值b0为35％，升温速率标定值v0为0.1℃/min，加热时的环境压力标定值p0为10mpa。由本发明方法可计算得出热破裂可能性指数i为0.805，可知热破裂概率≥40％且<90％，表明发生热破裂的可能性较大。实施例4油页岩开采方式为原位开采。热破裂因子参数：孔径小于50nm的孔隙总体积v为0.09ml/g，含水率sw为15％，等效半径r为200mm，脆性矿物含量b为32％，升温速率v为0.01℃/min，加热时的环境压力p为8mpa。预设因子标定值与实施例3相同。由本发明方法可计算得出热破裂可能性指数i为1.234，可知热破裂概率≥90％，表明发生热破裂的可能性很大。由于目前油页岩原位开采技术还不成熟，现场先导试验较少，暂时无法准确测试或验证油页岩原位开采过程中的热破裂情况，不能对实施例3、4进行检验，但是从实施例3、4的计算结果中可以预测出实施例4的热破裂可能性比实施例3更大。本发明提供的油页岩热破裂的概率预测方法，通过对油页岩的物性参数和干馏过程中的加热条件参数进行计算处理，实现对油页岩干馏过程中热破裂的概率的预测。本方法对预测油页岩热破裂情况提供了一种依据，有利于优化油页岩开采条件。本方法可用于油页岩地面干馏过程中的热破裂预测，有利于避免油页岩出现过于剧烈的热破裂甚至崩碎现象而导致干馏炉无法正常使用的情况发生，提高了地面干馏的可靠性。同时，本该方法还可用于油页岩原位开采过程中的热破裂预测，分析如何改变条件使油页岩增大热破裂程度、提高渗透率、加快油气生成和产出率。并且本发明提供的预测方法计算简单，使用方便。虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属
技术领域：
内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。当前第1页12