一种页岩纳米孔隙内流体临界参数表征方法及系统

本发明涉及油田开发，特别是涉及一种页岩纳米孔隙内流体临界参数表征方法及系统。

背景技术：

1、随着能源消耗的不断增加，页岩油气资源的开发越来越受到重视。与常规油气资源不同，页岩储层的孔隙尺寸多在纳米级。在纳米受限空间内，流体的临界参数与体相流体存在显著不同，进而导致页岩油的相变规律无法用现有理论进行描述。虽然目前页岩油的相态计算中已经考虑了纳米孔隙内流体临界参数的变化，但其采用的模型是基于石墨狭缝得到的，与真实页岩的化学组成差别很大。

2、申请号cn 201910549893.8（公开号为cn112214935 a）的发明专利公开了一种多孔介质中流体相态的计算方法及系统，属于油气田开发领域。所述方法包括根据各组分被吸附的物质的量，计算各组分的临界温度与临界压力。但临界参数受吸附作用和毛细管凝聚的双重影响，该专利并没有考虑毛细管凝聚的影响。

3、而且孔隙壁面与流体之间的相互作用对临界参数的变化影响很大，而页岩的化学组成非常复杂，既含有丰富的有机质（干酪根），同时也含有大量无机矿物，如方解石、石英和黏土矿物等。因此缺乏一种页岩纳米孔隙内流体临界参数的表征方法以实现页岩不同化学组成纳米孔隙内流体临界参数的准确表征。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种页岩纳米孔隙内流体临界参数表征方法及系统，能够对不同化学组成孔隙内的流体临界参数进行表征。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种页岩纳米孔隙内流体临界参数表征方法，包括：

4、根据岩石的化学组成构建相应的纳米孔隙模型；根据流体组成，构建相应的流体分子模型；

5、确定孔隙壁面和流体分子的分子模拟参数；

6、根据分子模拟参数以及纳米孔隙模型和流体分子模型，采用gauge-gemc方法模拟纳米孔隙内纯组分流体的气液相平衡点数据；

7、根据不同温度下的气液相平衡点数据确定临界参数；所述临界参数包括：临界温度、临界压力；

8、对不同尺寸孔隙内的临界参数中的临界温度进行拟合，得到不同化学组成的孔隙内临界温度的表征模型；

9、对不同尺寸孔隙内的临界参数中的临界压力进行拟合，得到不同化学组成的孔隙内临界压力的表征模型；

10、根据孔隙内临界温度的表征模型和孔隙内临界压力的表征模型进行页岩纳米孔隙内流体临界参数的表征。

11、可选地，所述根据岩石的化学组成构建相应的纳米孔隙模型；根据流体组成，构建相应的流体分子模型，具体包括：

12、所述纳米孔隙模型包括无机质孔隙模型和有机质孔隙模型；

13、采用x射线衍射技术分析岩石的无机质矿物组成；

14、根据无机质矿物组成，构建相应的晶胞模型；

15、将晶胞模型构建成相应的无机质孔隙模型；

16、采用岩石热解实验和干酪根镜检分析页岩的有机质组成；

17、根据有机质组成，建立干酪根的分子结构模型；

18、按照实际油藏条件下有机质的生成过程，采用干酪根的分子结构模型构建有机质孔隙模型；

19、采用构型偏倚蒙特卡罗方法构建相应的流体分子模型。

20、可选地，所述根据分子模拟参数以及纳米孔隙模型和流体分子模型，采用gauge-gemc方法模拟纳米孔隙内纯组分流体的气液相平衡点数据，具体包括：

21、利用，采用遵循麦克斯韦规则的等面积热力学积分方法计算气液相平衡点数据；

22、其中，a点为气液相平衡时的气相平衡点，b点为气相拟稳态点，c点为液相拟稳态点，d点为气液相平衡时的液相平衡点，为试验位置的势能，为密度。

23、可选地，所述根据不同温度下的气液相平衡点数据确定临界参数，具体包括：

24、利用公式确定临界温度；

25、利用公式确定临界压力；

26、其中，为气液平衡时的液相密度，为气液平衡时的气相密度，a0为前导振幅项，a1为临界指数项，c1和c2为拟合参数，p为压力，t为温度，tc为临界温度。

27、可选地，所述对不同尺寸孔隙内的临界参数中的临界温度进行拟合，得到不同化学组成的孔隙内临界温度的表征模型，具体包括：

28、采用公式对同一化学组成的不同尺寸孔隙内临界温度进行拟合，得到化学组成相应的孔隙内临界温度的表征模型；

29、其中，tcc是纳米孔隙内的临界温度，tc是体相流体的临界温度，l是孔隙尺寸，σ是流体分子尺寸参数，t1、t2、t3和t4是拟合参数。

30、可选地，所述对不同尺寸孔隙内的临界参数中的临界压力进行拟合，得到不同化学组成的孔隙内临界压力的表征模型，具体包括：

31、采用公式对同一化学组成的不同尺寸孔隙内临界压力进行拟合，得到化学组成相应的孔隙内临界压力的表征模型；

32、其中，pcc是纳米孔隙内的临界压力，pc是体相流体的临界压力，l是孔隙尺寸，p1、p2和p3是拟合参数。

33、一种页岩纳米孔隙内流体临界参数表征系统，包括：

34、纳米孔隙模型和流体分子模型构建模块，用于根据岩石的化学组成构建相应的纳米孔隙模型；根据流体组成，构建相应的流体分子模型；

35、分子模拟参数确定模块，用于确定孔隙壁面和流体分子的分子模拟参数；

36、气液相平衡点数据确定模块，用于根据分子模拟参数以及纳米孔隙模型和流体分子模型，采用gauge-gemc方法模拟纳米孔隙内纯组分流体的气液相平衡点数据；

37、临界参数确定模块，用于根据不同温度下的气液相平衡点数据确定临界参数；所述临界参数包括：临界温度、临界压力；

38、临界温度表征模型确定模块，用于对不同尺寸孔隙内的临界参数中的临界温度进行拟合，得到不同化学组成的孔隙内临界温度的表征模型；

39、临界压力表征模型确定模块，用于对不同尺寸孔隙内的临界参数中的临界压力进行拟合，得到不同化学组成的孔隙内临界压力的表征模型；

40、临界参数表征模块，用于根据孔隙内临界温度的表征模型和孔隙内临界压力的表征模型进行页岩纳米孔隙内流体临界参数的表征。

41、一种页岩纳米孔隙内流体临界参数表征设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现所述的一种页岩纳米孔隙内流体临界参数表征方法。

42、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

43、本发明所提供的一种页岩纳米孔隙内流体临界参数表征方法及系统，根据分子模拟参数以及纳米孔隙模型和流体分子模型，采用gauge-gemc方法模拟纳米孔隙内纯组分流体的气液相平衡点数据；进而确定不同化学组成孔隙内临界温度的表征模型和不同化学组成孔隙内临界压力的表征模型；本发明基于分子模拟方法建立的页岩纳米孔隙内流体临界参数的表征方法，方便、有效、可操作性强，解决了实验测量精度要求高，测试难度大，价格昂贵，而且实验周期长，工作量大的问题。