[發(fā)明專利]基于分子模擬的頁(yè)巖多礦物成分巖心骨架模型建立方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310043951.6
• 申請(qǐng)日: 2023-01-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116013423A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪周華;匡紅先;張琳羚;余曹;郭平;范琨鵬;朱光亞;位云生;劉煌;趙建飛;涂漢敏;胡義升;王爍石
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): G16C20/20
• 分類號(hào): G16C20/20;G06F30/20
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發(fā)明涉及基于分子模擬的頁(yè)巖多礦物成分巖心骨架模型建立方法，包括：（1）提取地層頁(yè)巖樣品，通過(guò)X?射線衍射實(shí)驗(yàn)獲取礦物成分信息，計(jì)算各礦物成分的百分含量；（2）分別構(gòu)建各礦物原晶胞單元模型；（3）對(duì)原晶胞單元模型進(jìn)行切面，切出其最易暴露在外的面，作為復(fù)合礦物模型的最小單元；（4）計(jì)算頁(yè)巖樣品中各礦物分子最小整數(shù)比，得到建立模型所需的各礦物分子個(gè)數(shù)；（5）使用分子模擬軟件Materials?Studio的Amorphous?Cell?Calculation板塊，將各礦物原晶胞單元切面模型進(jìn)行隨機(jī)吸附填充，形成不同礦物晶胞組成的復(fù)合礦物模型；（6）對(duì)復(fù)合礦物模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。本發(fā)明建立的模型能準(zhǔn)確計(jì)算真實(shí)地層條件下的頁(yè)巖油氣吸附量，為頁(yè)巖油氣的勘探開(kāi)發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣田開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種基于分子模擬的頁(yè)巖多礦物成分巖心骨架模型建立方法。

背景技術(shù)

頁(yè)巖儲(chǔ)層礦物成分較為復(fù)雜，由多種混合礦物組成，這些礦物在沉積后，進(jìn)入壓實(shí)和膠結(jié)作用階段。在上覆巖層壓力、沉積層之間作用力和構(gòu)造應(yīng)力作用下，產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)變化改變了儲(chǔ)層物性，猶以壓實(shí)作用和膠結(jié)作用對(duì)儲(chǔ)層改造作用最大，即成巖過(guò)程中壓實(shí)作用和膠結(jié)作用是最重要的成巖作用類型(王釗等，壓實(shí)作用和膠結(jié)作用對(duì)鄂爾多斯長(zhǎng)_8儲(chǔ)層的影響[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2018，40(06):56-68)，故不同礦物之間的連接方式更多以物理膠結(jié)存在。因此可以采用多種礦物進(jìn)行物理組合，以還原原始頁(yè)巖儲(chǔ)層礦物骨架模型。

分子模擬已被廣泛應(yīng)用于石油領(lǐng)域，如今已成為頁(yè)巖礦物表面吸附模擬的有效手段。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)頁(yè)巖礦物的吸附模擬多停留在單一礦物模型的研究上(黃亮等，深層頁(yè)巖伊利石中甲烷吸附特征分子模擬[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2022,53(09):3522-3531)，如蒙脫石、伊利石、石英等，而忽略了真實(shí)頁(yè)巖中其他次要礦物的存在，這些次要組分分布在頁(yè)巖礦物骨架中，不僅會(huì)影響儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率，還會(huì)影響儲(chǔ)層的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)，真實(shí)頁(yè)巖的礦物組成應(yīng)該是多種礦物組成的結(jié)合體，因此僅使用單一礦物進(jìn)行模擬計(jì)算，無(wú)法反應(yīng)非均質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層條件下的各種頁(yè)巖油氣的狀態(tài)，為表征儲(chǔ)層條件下頁(yè)巖礦物的真實(shí)物理和化學(xué)性質(zhì)，不能忽略結(jié)構(gòu)中次要成分的存在。

目前亟需一種基于分子模擬的多礦物成分巖心骨架模型建立方法，直接準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)原始地層條件下的頁(yè)巖油氣吸附量，更加可靠地表征頁(yè)巖油氣吸附的微觀機(jī)理，解決單一礦物分子模擬的缺陷和不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于分子模擬的頁(yè)巖多礦物成分巖心骨架模型建立方法，該方法原理可靠，操作簡(jiǎn)便，建立的模型能準(zhǔn)確計(jì)算出真實(shí)地層條件下的頁(yè)巖油氣吸附量，從而研究頁(yè)巖油氣吸附的規(guī)律和微觀機(jī)制，為后續(xù)頁(yè)巖油氣的勘探開(kāi)發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

基于分子模擬的頁(yè)巖多礦物成分巖心骨架模型建立方法，依次包括以下步驟：

(1)提取地層頁(yè)巖樣品，通過(guò)X-射線衍射實(shí)驗(yàn)獲取礦物成分種類信息，計(jì)算各礦物成分的百分含量(SY/T?5163-2010，沉積巖中黏土礦物和常見(jiàn)非黏土礦物X射線衍射分析方法)，通過(guò)提取X射線衍射譜圖中礦物晶體信息，得到各礦物晶胞信息；

(2)根據(jù)各礦物晶胞信息，輸入對(duì)應(yīng)的晶胞參數(shù)，分別構(gòu)建各礦物原晶胞單元模型；

(3)對(duì)各礦物原晶胞單元模型進(jìn)行切面，切出其最易暴露在外的面，作為復(fù)合礦物模型的最小單元；

(4)根據(jù)各礦物成分的百分含量計(jì)算各礦物的質(zhì)量最小整數(shù)比，再除以各礦物晶胞的摩爾質(zhì)量，得到頁(yè)巖樣品中各礦物分子最小整數(shù)比，根據(jù)所需建立的復(fù)合礦物模型的大小，將最小整數(shù)比乘以相應(yīng)的系數(shù)，得到建立該模型所需的各礦物分子個(gè)數(shù)；