[發明專利]一種測量純礦物納米級圓柱管內吸附態甲烷厚度的方法

有效

• 申請號: 201911147968.6
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110849844B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 陳方文;丁雪;鄭強;盧雙舫;趙紅琴;譚雅文
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種測量純礦物納米級圓柱管內吸附態甲烷厚度的方法,屬于天然氣勘探領域。該方法測量不同溫度、壓力條件下純礦物納米級圓柱管內吸附態甲烷厚度，彌補實驗室無法測量孔隙內吸附態甲烷厚度的缺陷。該方法步驟為：①選純礦物制成孔徑逐漸增大的一系列納米級圓柱管；②用單色光以入射角0?90度間某個角度沿圓柱管縱向最大截面分別照射充注液態氫納米級圓柱管，并按照圓柱管孔徑由小到大順序記錄單色光射入點和射出點沿管軸方向的距離；③用單色光以與②中相同入射角照射不同溫度、壓力條件下充注甲烷氣體納米級圓柱管，并記錄單色光射入點和射出點沿管軸方向的距離；④對比②和③中的距離差，確定純礦物納米級圓柱管內吸附態甲烷厚度。

技術領域

本發明涉及一種測量純礦物納米級圓柱管內吸附態甲烷厚度的方法,屬于天然氣勘探領域。

背景技術

頁巖氣是主體以吸附和游離狀態賦存于具有生烴能力的泥巖及頁巖等地層中的天然氣聚集，吸附作用是頁巖氣賦存的重要機理之一。目前國內外學者普遍認為泥頁巖中吸附氣含量占泥頁巖總含氣量的20-85%，吸附氣對頁巖氣資源量的貢獻具有舉足輕重的作用。在評價泥頁巖儲層所賦存吸附態甲烷含量方面，吸附甲烷厚度和密度是2個關鍵的參數。目前還沒有有效的實驗方法測量不同溫度和壓力條件下礦物孔徑內表面所賦存吸附態甲烷厚度。這直接影響著泥頁巖儲層中絕對吸附甲烷量、游離氣與吸附氣比例的定量評價。國內外眾多學者利用分子模擬方法認為在吸附態甲烷在粘土礦物所貢獻的孔隙內表面吸附態甲烷厚度約為1-3個甲烷吸附層。該結果僅為模擬計算結果，缺少相應的實驗結果進行驗證。如何有效的測量不同溫度和壓力條件下各種礦物或組分所貢獻的孔隙內表面吸附態甲烷厚度已經成為天然氣勘探領域的難點問題。若能夠通過實驗方法測量不同溫度和壓力條件下各種礦物或組分所貢獻的孔隙內表面吸附態甲烷厚度，可以作為驗證或校正分子模擬方法評價吸附態甲烷厚度的依據，還可以為計算泥頁巖儲層樣品賦存吸附態甲烷的絕對吸附量以及頁巖氣儲層中游離氣和吸附氣的比例提供關鍵的評價參數。

為此，本發明提出一種測量純礦物納米級圓柱管內吸附態甲烷厚度的方法。利用單色光在充注液態氫和氣態甲烷的不同孔徑納米級圓柱管中折射率的不同，測量單色光在兩種流體充注狀態下入射點和射出點沿管軸方向的距離差異特征，確定相應溫度、壓力條件下該孔半徑純礦物納米級圓柱管內吸附態甲烷厚度。

發明內容

本發明的目的是：提供一種測量純礦物納米級圓柱管內吸附態甲烷厚度的方法，實現對不同溫度、壓力條件下純礦物圓柱管內吸附態甲烷厚度進行定量評價，彌補實驗室無法測量孔隙內吸附態甲烷厚度的缺陷。

本發明采用的技術方案是：測量純礦物納米級圓柱管內吸附態甲烷厚度的方法，其特征在于：

步驟1：選取純礦物制成n個納米級圓柱形管，它們的管壁厚度為h，孔半徑為R_i，其中i=1,2,…,n, 是孔半徑逐漸變大的納米級圓柱管編號，R_i的范圍為0.3-10.0nm，R_i隨i值的增大而逐漸增大，且每次增大0.1nm，納米級圓柱管的孔半徑和管壁厚度的單位均為nm；

步驟2：將步驟1中n個納米級圓柱管充注液態氫，用單色光從A_i點以入射角為a沿圓柱管縱向最大截面依次照射納米級圓柱管，入射角a大于0度且小于90度，單色光進入納米級圓柱管管壁和液態氫的折射角分別為b和c，記錄單色光由圓柱管射出點位置B_i，測量單色光入射點位置A_i與射出點位置B_i沿管軸方向的距離D_i，i=1，2，…，n，是孔半徑逐漸變大的納米級圓柱管編號，入射角和折射角的單位為度，距離的單位為nm；