一种定量评价有机孔对页岩吸附气贡献的方法

摘要

本发明涉及页岩气储层评价及勘探开发技术领域，特别涉及一种定量评价有机孔对页岩吸附气贡献的方法，该方法主要包括以下步骤：S1、获取待测页岩样品，并依次对页岩样品进行预处理后，测试待测页岩样品的甲烷吸附量和有机碳含量；S2、将测完甲烷吸附的待测页岩样品进行燃烧处理后，再依次测试燃烧后的待测页岩样品的甲烷吸附量和有机碳含量；S3、重复S2的步骤，直至测得最后一次燃烧后的待测页岩样品的有机碳含量低于预设值；S4、采用绝对甲烷吸附量值表征待测页岩样品的有机孔对页岩吸附气的贡献量。本发明提供的方法，实验原理简单、高效快速，实验结果准确可靠。

权利要求

1.一种定量评价有机孔对页岩吸附气贡献的方法，其特征在于，其主要包括以下步骤：S1、获取待测页岩样品，并依次对页岩样品进行预处理后，测试待测页岩样品的甲烷吸附量和有机碳含量；

S2、将测完甲烷吸附的待测页岩样品进行燃烧处理后，再依次测试燃烧后的待测页岩样品的甲烷吸附量和有机碳含量；

S3、重复S2的步骤，直至测得最后一次燃烧后的待测页岩样品的有机碳含量低于预设值；

S4、根据S1和S3中最后一次燃烧后的待测页岩样品的甲烷吸附量值，对应的得到绝对甲烷吸附量值，将待测页岩样品燃烧前的绝对甲烷吸附量值与最后一次燃烧后的绝对甲烷吸附量进行做差处理，得到绝对甲烷吸附量差值，所述绝对甲烷吸附量差值即可表征待测页岩样品的有机孔对页岩吸附气的贡献量。

2.根据权利要求1所述的一种定量评价有机孔对页岩吸附气贡献的方法，其特征在于，S1中预处理的具体步骤为：将待测页岩样品粉碎至60‑80目后，对粉碎后的待测页岩样品进行脱气处理，以去除待测页岩样品上所吸附的气体和水蒸气。

3.根据权利要求1所述的一种定量评价有机孔对页岩吸附气贡献的方法，其特征在于，S1中甲烷吸附量的测试温度条件为30℃。

4.根据权利要求1所述的一种定量评价有机孔对页岩吸附气贡献的方法，其特征在于，S2中燃烧处理的温度条件为350℃。

5.根据权利要求1所述的一种定量评价有机孔对页岩吸附气贡献的方法，其特征在于，S2中预设值为0.2％·wt。

说明书

一种定量评价有机孔对页岩吸附气贡献的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及页岩气储层评价及勘探开发技术领域，特别涉及一种定量评价有机孔对页岩吸附气贡献的方法。

背景技术

[0002] 页岩储层中页岩气主要由吸附和游离态的高浓度甲烷气体组成，因此页岩储层对甲烷气体吸附性能的评定对估算地质储量具有重要意义。已有的研究表明页岩气储层中发
育着大量的微纳米级孔隙，其中有机孔隙对页岩孔隙具有重要贡献，是页岩气主要的储集
空间。页岩中有机质和黏土矿物都对页岩气有吸附作用，而目前的方法获取的页岩气吸附
量均为总吸附量，难以确定有机质对页岩吸附气的贡献。因此，开展页岩有机孔隙对页岩吸
附气的贡献的相关研究是有必要的。

[0003] 要研究页岩有机孔隙对页岩吸附气的贡献首先需要区分有机孔和无机孔。目前，定量评价页岩有机孔隙常用的方法有场发射扫描电镜(FE‑SEM)、核磁共振(NMR)和气体吸
附法等。场发射扫描电镜技术定量评价有机孔隙是利用镜下观察得到有机孔面孔率，结合
TOC计算得出页岩有机质孔隙度，再结合有效孔隙度得到有机孔比例。但此类方法受限于
FE‑SEM的分辨率，一般10nm以下的有机孔隙已经不能完全统计出来，因而在整体上低估了
有机孔含量。核磁共振方法定量评价有机孔隙是依据有机孔和无机孔润湿相的差异，其中
有机孔为亲油相，无机孔为亲水相，采用两块岩心样品分别进行自吸油、自吸水测试后进行
核磁共振测量，再结合其他测试手段最终得出有机孔和无机孔的孔径分布。但该方法仅测
量了页岩中连通的孔隙，从而忽略了闭孔的贡献，而且对于过成熟页岩，页岩中有机孔的亲
油随之减弱，因此此方法存在一定的局限性。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种定量评价有机孔对页岩吸附气贡献的方法。

[0005] 本发明提供一种定量评价有机孔对页岩吸附气贡献的方法，其主要包括以下步骤：

[0006] S1、获取待测页岩样品，并依次对页岩样品进行预处理后，测试待测页岩样品的甲烷吸附量和有机碳含量；

[0007] S2、将测完甲烷吸附的待测页岩样品进行燃烧处理后，再依次测试燃烧后的待测页岩样品的甲烷吸附量和有机碳含量；

[0008] S3、重复S2的步骤，直至测得最后一次燃烧后的待测页岩样品的有机碳含量低于预设值；

[0009] S4、根据S1和S3中最后一次燃烧后的待测页岩样品的甲烷吸附量值，对应的得到绝对甲烷吸附量值，将待测页岩样品燃烧前的绝对甲烷吸附量值与最后一次燃烧后的绝对
甲烷吸附量进行做差处理，得到绝对甲烷吸附量差值，所述绝对甲烷吸附量差值即可表征
待测页岩样品的有机孔对页岩吸附气的贡献量。

[0010] 进一步地，S1中预处理的具体步骤为：将待测页岩样品粉碎至60‑80目后，对粉碎后的待测页岩样品进行脱气处理，以去除待测页岩样品上所吸附的气体和水蒸气。

[0011] 进一步地，S1中甲烷吸附量的测试温度条件为30℃。

[0012] 进一步地，S2中燃烧处理的温度条件为350℃。

[0013] 进一步地，S2中预设值为0.2％·wt。

[0014] 本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明提供一种定量评价有机孔对页岩吸附气贡献的方法，能直观准确的评价有机孔对于页岩气吸附的贡献，克服了场发射扫
描电镜技术不能准确表征10nm以下有机孔隙相对贡献的缺陷，且实验原理简单、高效快速，
实验结果准确可靠。

附图说明

[0015] 图1是本发明待测页岩样品燃烧处理前后的有机碳含量测定结果图；

[0016] 图2是本发明待测页岩样品燃烧处理前和最后一次燃烧后的甲烷吸附量测定结果图。

具体实施方式

[0017] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

[0018] 本发明的实施例提供了一种定量评价有机孔对页岩吸附气贡献的方法，其主要包括以下步骤：

[0019] S1、获取待测页岩样品，并依次对页岩样品进行预处理后，测试待测页岩样品的甲烷吸附量和有机碳含量；具体的，将待测页岩样品粉碎至60‑80目后，采用德国RUBOTHERM磁
悬浮天平高压等温吸附仪在110℃真空条件下对粉碎后的待测页岩样品脱气5个小时，以进
行预处理，在本发明中，预处理的目的是除去待测页岩样品上所吸附的气体和水蒸气；预处
理后的待测页岩样品，在30℃(303.15K)温度条件下测试其甲烷吸附量，同时，称取100mg预
处理后的待测页岩样品粉碎至200目后，采用Elementar碳元素分析仪测试待测页岩样品的
有机碳含量；需要说明的是，本步骤中的甲烷吸附量为过剩吸附量，为吸附态甲烷质量和游
离态甲烷质量的差值，而有机碳含量的测定则是用于说明待测页岩样品中是否存在有机
孔。

[0020] S2、将测完甲烷吸附的待测页岩样品进行燃烧处理后，再依次测试燃烧后的待测页岩样品的甲烷吸附量和有机碳含量，其中，燃烧温度为350℃。采用S1中相同的方式对本
步骤燃烧后的待测页岩样品的甲烷吸附量和有机碳含量进行测定。具体的，待测页岩样品
置于马弗炉中进行燃烧。燃烧前得到的甲烷吸附量反映页岩整体孔隙吸附量，包括有机孔
和无机孔，而燃烧后得到的甲烷吸附量反映了无机孔的甲烷吸附量。

[0021] S3、重复S2的步骤，直至测得最后一次燃烧后的待测页岩样品的有机碳含量低于预设值；在本发明中，预设值为0.2％(wt)，当测得燃烧后的待测页岩样品的有机碳含量低
于0.2％(wt)时，即为最后一次对待测页岩样品的燃烧处理，此时，待测页岩样品中的有机
质已完全燃烧。在经过高温燃烧后，页岩的无机孔隙结构和矿物颗粒大小不会发生变化，因
此有机质燃烧尽之后测试得到的甲烷吸附量主要反映无机孔的吸附量。根据燃烧实验可
知，当对待测页岩样品燃烧30h后，待测页岩样品的有机碳含量低于0.2％·wt。

[0022] S4、根据S1和S3中最后一次燃烧后的待测页岩样品的甲烷吸附量值，对应的得到绝对甲烷吸附量值，将待测页岩样品燃烧前的绝对甲烷吸附量值与最后一次燃烧后的绝对
甲烷吸附量进行做差处理，得到绝对甲烷吸附量差值，所述绝对甲烷吸附量差值即可表征
待测页岩样品的有机孔对页岩吸附气的贡献量。

[0023] 具体的，分别将S1测得待测页岩样品的甲烷吸附量值与S3中最后一次燃烧后的待测页岩样品的甲烷吸附量值对应的换算成绝对甲烷吸附量值，以得到待测页岩样品燃烧处
理前后的绝对甲烷吸附量值，对燃烧处理前后的绝对甲烷吸附量值进行做差处理后，即可
得到待测页岩样品的有机孔对页岩吸附气的贡献信息。

[0024] 具体的，SC(过剩吸附量)＝SC(绝对吸附量)*(1‑ρfree/ρads)＝SC(绝对吸附量)‑ρfree*Vads

[0025] 式中ρfree和ρads分别为游离态和吸附态气体的密度，Kg/m3，各温度和压力下的游离3
态与吸附态气体密度可由数据库查得；Vads为单位质量岩石的吸附相孔隙空间，m/Kg，可由
实验求得。需要说明的是，本发明中的绝对吸附量的换算属于现有技术，本发明中未涉及之
处均适用于现有技术。

[0026] 本发明对待测页岩样品燃烧处理前后的有机碳含量测定结果如图1所示。

[0027] 本发明对待测页岩样品燃烧处理前和最后一次燃烧后的甲烷吸附量测定结果如图2所示。

[0028] 如图1和图2可知，一般认为400℃下燃烧30个小时后待测页岩样品的TOC含量已经小于0.2％(wt)，即认为此时待测页岩样品内已无有机碳，即没有有机孔隙存在；在30℃的
温度条件下，燃烧后的甲烷绝对吸附量比燃烧前的甲烷绝对吸附量少1.19mg/g，此部分即
为有机孔对于页岩吸附气量(甲烷)的贡献。

[0029] 本发明所述方法可适用于表征10nm以下有机孔隙相对贡献的缺陷。

[0030] 在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词
的使用不应限制本申请请求保护的范围。

[0031] 在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

[0032] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。