[发明专利]一种页岩复合有机质分子模型的构建方法

权利要求书

1.一种页岩复合有机质分子模型的构建方法，其包括以下步骤：

步骤一：提取页岩样品中的沥青样品组分和干酪根样品，并对所述沥青样品进行组分分析，包括取页岩粉末样品开展沥青抽提实验，计算页岩有机质沥青含量，并对抽提出的沥青样品进行组分分离，获得沥青质、胶质、芳香烃和饱和烃的组分含量；

步骤二：对所述干酪根样品进行元素分析、FTIR光谱分析、¹³C NMR谱图测试和XPS能谱分析；

并根据元素分析结果判断所述干酪根样品中的元素组成、碳原子与杂原子的原子比；

根据FTIR光谱中的特征峰判断所述干酪根样品中的官能团种类；

根据¹³C NMR谱图计算所述干酪根样品中的碳骨架结构参数；所述干酪根样品中的碳骨架结构参数包括脂碳率、芳碳率、芳香簇尺寸、亚甲基链长度、烷链支化度和芳环取代度；

根据XPS能谱判断所述干酪根样品中杂原子的存在形态；

步骤三：根据所述元素分析、FTIR光谱分析、¹³C NMR谱图测试和XPS能谱分析的结果构建所述干酪根样品的初始分子结构；

步骤四：确定有机质分子模型中干酪根初始分子结构的数量、沥青组分分布和储层条件下的有机质轻质组分分布，采用分子模拟技术构建三维体相的页岩复合有机质分子模型；

所述沥青组分分布根据对所述沥青样品进行组分分析结果确定，包括沥青样品的组分和各组分的分子数量比；

确定沥青组分分布包括结合实验测试的沥青含量和沥青组分分离结果，确定有机质分子模型中的沥青组分分布；

所述储层条件下的有机质轻质组分分布由以下步骤确定：

基于原子平衡假设，参照相同有机质类型的未成熟干酪根的原子组分信息，确定有机质分子模型中的初始轻质组分分布；

对所述页岩样品所在区域的页岩气进行气相色谱测试，确定产出气的组分分布，并将其从所述初始轻质组分分布中扣除，获得所述储层条件下的有机质轻质组分分布；

所述杂原子为除碳氢以外的原子；

所述杂原子包括O、N和S的至少一种；

所述N原子的存在形态由所述XPS能谱上的N1s分峰经拟合后定量分析确定；

所述N原子的存在形态包括吡咯、吡啶、胺和氮氧化合物；

所述O原子的存在形态由所述XPS能谱上各种含氧基团的分峰经拟合后定量分析确定，所述含氧基团根据所述FTIR光谱中的特征峰判断；

所述含氧基团包括羰基、醇基、醚基和羧基；

所述S原子的存在形态由所述XPS能谱上的S2p分峰经拟合后定量分析确定；

所述S原子的存在形态包括硫醚、黄铁矿、亚砜和噻吩中的至少一种；

所述构建方法还包括将FTIR光谱分析结果、¹³C NMR谱图分析结果和XPS能谱分析结果相互检验的步骤，检测FTIR光谱、¹³C NMR谱图和XPS能谱的一致性；

所述分子模拟技术包括几何优化、退火优化及分子动力学弛豫。

2.根据权利要求1所述的页岩复合有机质分子模型的构建方法，其特征在于，所述碳骨架结构参数通过所述¹³C NMR谱图中各特征峰对应的峰面积计算获得。

3.根据权利要求1所述的页岩复合有机质分子模型的构建方法，其特征在于，

所述有机质轻质组分包括轻烃组分和/或非烃组分。

4.根据权利要求3所述的页岩复合有机质分子模型的构建方法，其特征在于，所述轻烃组分包括甲烷和/或乙烷；所述非烃组分包括二氧化碳、氮气和水中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的页岩复合有机质分子模型的构建方法，其特征在于，该构建方法还包括对所述干酪根样品的初始分子结构进行模拟调整的步骤；

具体为：模拟所述干酪根样品的初始分子结构的¹³C NMR谱图，并与所述干酪根样品的¹³C NMR谱图测试结果对比，然后调整所述干酪根样品的初始分子结构，直至模拟¹³C NMR谱图与实验¹³C NMR谱图近似。