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专利号: 2020108607770
申请人: 东北石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种泥页岩中干酪根游离油定量评价方法,其特征在于,包括:建立不同类型的干酪根分子模型,将各所述干酪根分子模型加载进入石墨烯片层结构组成的狭缝型孔隙中,得到初始模型;

将各所述初始模型进行能量最小化处理和驰豫处理,得到压实后的干酪根集合体模型,具体包括:利用Gromacs软件对所述初始模型在75℃和20MPa的温压条件下,使用NPT系综,进行能量最小化处理和200ps驰豫处理,得到压实后的干酪根集合体模型;

将所述压实后的干酪根集合体模型模拟退火过程,得到干酪根狭缝型孔隙,具体包括:对所述压实后的干酪根集合体模型进行200ps驰豫升温;

在800℃及常压的温压条件下利用NPT系综对驰豫升温后的干酪根集合体模型进行2ns的模拟、降温和加压处理,得到干酪根狭缝型孔隙;

将页岩油分子加载至所述干酪根狭缝型孔隙,得到干酪根内页岩油的溶胀及吸附初始模型,具体包括:使用Packmol软件将页岩油分子加载至所述干酪根狭缝型孔隙中,得到干酪根内页岩油的溶胀及吸附初始模型;

对所述干酪根内页岩油的溶胀及吸附初始模型中的页岩油分子及干酪根分子的力场进行赋值,得到干酪根及页岩油密度结果;

根据所述干酪根及页岩油密度结果,绘制干酪根及页岩油密度曲线,具体包括:使用Charmm36/Cgenff力场对所述干酪根内页岩油的溶胀及吸附初始模型中页岩油分子及干酪根分子的力场进行赋值,页岩油分子与干酪根分子的相互作用力使用Lorentz‑Berthelot混合规则,静电力模型使用Particle‑Mesh‑Ewald模型,范德华半径取1.4nm,使用Gromacs软件对力场赋值后的模型进行NPT系综的模拟,模拟温度为75℃,压力20MPa,模拟时间200ns,并绘制干酪根及页岩油密度曲线图;

根据所述干酪根及页岩油密度曲线,确定单位质量干酪根溶胀油量,具体包括:根据所述干酪根及页岩油密度曲线采用公式 得到干酪根溶胀油量;

其中,Qoil为干酪根的溶胀油量,单位为g;Lo1为干酪根密度曲线与页岩油密度曲线相交的起始位置,单位为nm;Lo2为干酪根密度曲线与页岩油密度曲线相交的截止位置,单位为2

nm;Smodel为干酪根‑页岩油溶胀及吸附模型的截面积,单位为m ;ρoil为页岩油密度曲线,单3

位为kg/m;

获取干酪根质量;

根据所述干酪根溶胀油量和所述干酪根质量,确定单位质量干酪根溶胀油量;

通过所述单位质量干酪根溶胀油量,确定干酪根比表面积;

根据所述干酪根及页岩油密度曲线,确定单位面积干酪根吸附油量,具体包括:根据所述干酪根及页岩油密度曲线采用公式 和

得到干酪根左侧壁面的吸附油量和右侧壁面的吸附油量;

将所述干酪根左侧壁面的吸附油量和所述右侧壁面的吸附油量相加,得到干酪根吸附油定量;

其中,ma1为干酪根左侧壁面的吸附油量,单位为g;L1为干酪根密度曲线与页岩油密度曲线相交位置的左侧,单位为nm;L2为页岩油密度曲线吸附区与游离区的交界位置的左侧,单位为nm;ma2为干酪根右侧壁面的吸附油量,g;L3为页岩油密度曲线吸附区与游离区的交界位置的右侧,单位为nm;L4为干酪根密度曲线与页岩油密度曲线相交位置的右侧,单位为2

nm;Smodel为干酪根‑页岩油溶胀及吸附模型的截面积,单位为m ;ρoil为页岩油密度曲线,单3

位为kg/m;

获取干酪根模型左侧截面积和右侧截面积;

将所述左侧截面积和所述右侧截面积相加,得到干酪根模型截面积之和;

将所述干酪根吸附油量除以所述干酪根模型截面积之和,得到单位面积干酪根游离油量;

根据所述单位面积干酪根游离油定量和所述干酪根比表面积,确定不同演化阶段的干酪根吸附油量;

根据所述干酪根吸附油量,确定干酪根吸附油相体积;

根据所述干酪根及页岩油密度曲线,确定页岩油密度;

根据所述干酪根比表面积、所述干酪根吸附油相体积和所述页岩油密度,确定有机孔隙游离油量。

2.根据权利要求1所述的泥页岩中干酪根游离油定量评价方法,其特征在于,所述通过所述单位质量干酪根溶胀油量,确定干酪根比表面积,具体包括:根据单位质量干酪根溶胀油量采用公式

确定干酪根比表面积;

其中, 为干酪根比表面积,Qv为单位质量干酪根溶胀油量,Vgh为因干酪根生成油气所产生的有机孔隙体积,Vf为干酪根中可转化部分所对应的体积,Ft为转化率,Vs为干酪根中不可转化部分所对应的体积。

3.根据权利要求1所述的泥页岩中干酪根游离油定量评价方法,其特征在于,所述根据所述单位面积干酪根游离油定量和所述干酪根比表面积,确定不同演化阶段的干酪根吸附油量,具体包括:将所述单位面积干酪根吸附油量与所述干酪根比表面积相乘,得到不同演化阶段的干酪根吸附油量。

4.根据权利要求1所述的泥页岩中干酪根游离油定量评价方法,其特征在于,所述根据所述干酪根吸附油量,确定干酪根吸附油相体积,具体包括:获取页岩油吸附相密度;

根据所述干酪根吸附油量和所述页岩油吸附相密度,确定干酪根吸附油相体积。

5.根据权利要求1所述的泥页岩中干酪根游离油定量评价方法,其特征在于,所述根据所述干酪根比表面积、所述干酪根吸附油相体积和所述页岩油密度,确定有机孔隙游离油量,具体包括:根据所述干酪根比表面积、所述干酪根吸附油相体积和所述页岩油密度采用公式确定有机孔隙游离油量;

其中, 为干酪根比表面积,Vad为干酪根吸附油相体积,ρoil为页岩油密度,Qfree为有机孔隙游离油量。

6.一种泥页岩中干酪根游离油定量评价系统,其特征在于,包括:第一初始模型建立模块,用于建立不同类型的干酪根分子模型,将各所述干酪根分子模型加载进入石墨烯片层结构组成的狭缝型孔隙中,得到初始模型;

压实模块,用于将各所述初始模型进行能量最小化处理和驰豫处理,得到压实后的干酪根集合体模型,具体包括:利用Gromacs软件对所述初始模型在75℃和20MPa的温压条件下,使用NPT系综,进行能量最小化处理和200ps驰豫处理,得到压实后的干酪根集合体模型;

退火模块,用于将所述压实后的干酪根集合体模型模拟退火过程,得到干酪根狭缝型孔隙,具体包括:对所述压实后的干酪根集合体模型进行200ps驰豫升温;

在800℃及常压的温压条件下利用NPT系综对驰豫升温后的干酪根集合体模型进行2ns的模拟、降温和加压处理,得到干酪根狭缝型孔隙;

第二初始模型建立模块,用于将页岩油分子加载至所述干酪根狭缝型孔隙,得到干酪根内页岩油的溶胀及吸附初始模型,具体包括:使用Packmol软件将页岩油分子加载至所述干酪根狭缝型孔隙中,得到干酪根内页岩油的溶胀及吸附初始模型;

赋值模块,用于对所述干酪根内页岩油的溶胀及吸附初始模型中的页岩油分子及干酪根分子的力场进行赋值,得到干酪根及页岩油密度结果;

油密度曲线绘制模块,用于根据所述干酪根及页岩油密度结果,绘制干酪根及页岩油密度曲线,具体包括:使用Charmm36/Cgenff力场对所述干酪根内页岩油的溶胀及吸附初始模型中页岩油分子及干酪根分子的力场进行赋值,页岩油分子与干酪根分子的相互作用力使用Lorentz‑Berthelot混合规则,静电力模型使用Particle‑Mesh‑Ewald模型,范德华半径取1.4nm,使用Gromacs软件对力场赋值后的模型进行NPT系综的模拟,模拟温度为75℃,压力20MPa,模拟时间200ns,并绘制干酪根及页岩油密度曲线图;

单位质量干酪根溶胀油量确定模块,用于根据所述干酪根及页岩油密度曲线,确定单位质量干酪根溶胀油量,具体包括:根据所述干酪根及页岩油密度曲线采用公式 得到干酪根溶胀油量;

其中,Qoil为干酪根的溶胀油量,单位为g;Lo1为干酪根密度曲线与页岩油密度曲线相交的起始位置,单位为nm;Lo2为干酪根密度曲线与页岩油密度曲线相交的截止位置,单位为nm;Smodel为干酪根‑页岩油溶胀及吸附模型的截面积,单位为m2;ρoil为页岩油密度曲线,单位为kg/m3;

获取干酪根质量;

根据所述干酪根溶胀油量和所述干酪根质量,确定单位质量干酪根溶胀油量;

干酪根比表面积确定模块,用于通过所述单位质量干酪根溶胀油量,确定干酪根比表面积;

单位面积干酪根吸附油量确定模块,用于根据所述干酪根及页岩油密度曲线,确定单位面积干酪根吸附油量,具体包括:根据所述干酪根及页岩油密度曲线采用公式 和

得到干酪根左侧壁面的吸附油量和右侧壁面的吸附油量;

将所述干酪根左侧壁面的吸附油量和所述右侧壁面的吸附油量相加,得到干酪根吸附油定量;

其中,ma1为干酪根左侧壁面的吸附油量,单位为g;L1为干酪根密度曲线与页岩油密度曲线相交位置的左侧,单位为nm;L2为页岩油密度曲线吸附区与游离区的交界位置的左侧,单位为nm;ma2为干酪根右侧壁面的吸附油量,g;L3为页岩油密度曲线吸附区与游离区的交界位置的右侧,单位为nm;L4为干酪根密度曲线与页岩油密度曲线相交位置的右侧,单位为nm;Smodel为干酪根‑页岩油溶胀及吸附模型的截面积,单位为m2;ρoil为页岩油密度曲线,单位为kg/m3;

获取干酪根模型左侧截面积和右侧截面积;

将所述左侧截面积和所述右侧截面积相加,得到干酪根模型截面积之和;

将所述干酪根吸附油量除以所述干酪根模型截面积之和,得到单位面积干酪根游离油量;

干酪根吸附油量确定模块,用于根据所述单位面积干酪根游离油定量和所述干酪根比表面积,确定不同演化阶段的干酪根吸附油量;

干酪根吸附油相体积确定模块,用于根据所述干酪根吸附油量,确定干酪根吸附油相体积;

页岩油密度确定模块,用于根据所述干酪根及页岩油密度曲线,确定页岩油密度;

游离油量确定模块,用于根据所述干酪根比表面积、所述干酪根吸附油相体积和所述页岩油密度,确定有机孔隙游离油量。