[发明专利]一种模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法

说明书

本发明公开了一种模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法，包括如下步骤：步骤一，对阵列纳米管的管壁进行分子修饰，得到致密岩石微纳孔隙模型；步骤二，将步骤一得到的致密岩石微纳孔隙模型置于容器中，向容器中充注储层油气，并对容器加压加热；步骤三，对容器进行同步辐射、中子散射和核磁共振测试，得到储层油气在致密岩石微纳孔隙模型中的原子排布和密度；步骤四，分析步骤三得到的原子排布和密度，表征模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态。本发明采用阵列纳米管模仿致密岩石微纳尺度孔隙，通过对列阵纳米管管壁的分子修饰，使其具有与致密岩石类似的原子种类和元素组成，从而实现真实描述致密岩石微纳尺度孔隙结构。

技术领域

本发明涉及石油与天然气开采技术领域。更具体地，涉及一种模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法。

背景技术

我国非常规油气(特指页岩油、页岩气、致密岩气等)资源丰富，其中陆上非常规天然气地质资源量132万亿立方米(据中国石油第四次油气资源评价结果)，是常规天然气资源量的3倍，已成为油气可持续发展的重要基础。然而非常规油气开采难度极大，油气赋存在渗透率极低的致密岩石微纳米孔隙裂缝中。油气赋存相态是油气高效开采的基础。

物理学研究表明，流体在高温高压且限域空间(例如纳米孔道)内，将以“类固态密堆”形式存在，其密度远超过游离态气体密度。致密岩石发育大量微纳米孔道，深埋于地下高温高压环境，其赋存机理仍然不清，同时天然气赋存相态对天然气吸附量、气体产出预测及储量估算具有重要意义。

因此，本发明提供一种模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法。该方法准确描述了真实地层条件下甲烷在致密岩石微纳尺度孔隙中的赋存相态，其利用中子对物质的高穿透能力，为探测高压釜内甲烷分子排列方式提供了关键的手段；同时硅片上生产纳米管列阵为准确模拟致密岩石微纳孔隙提供了快捷、精确的途径。

本发明的另一个目的在于提供一种中子散射方法在致密岩石微纳尺度孔隙甲烷赋存相态表征中的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态测定方法，包括如下步骤：

步骤一，对阵列纳米管的管壁进行分子修饰，得到致密岩石微纳孔隙模型；

步骤二，将步骤一得到的致密岩石微纳孔隙模型置于容器中，向容器中充注储层油气，并对容器加压加热；

步骤三，对容器进行同步辐射、中子散射和核磁共振测试，得到储层油气在致密岩石微纳孔隙模型中的原子排布和密度；

步骤四，分析步骤三得到的原子排布和密度，表征模拟致密岩石微纳孔隙环境的油气赋存相态。

优选地，步骤一中，所述阵列纳米管通过在硅片上定向生长得到；进一步地，在硅片上定向生长阵列纳米管之前还包括对硅片进行抛光处理的步骤；进一步地，采用氩离子抛光硅片。

优选地，步骤一中，所述对阵列纳米管的管壁进行分子修饰的具体过程包括：分析致密岩石的元素组成，根据分析得到的元素组成比例对阵列纳米管的管壁进行分子修饰。

进一步地，所述分析致密岩石的元素组成为通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和傅氏转换红外线光谱(FTIR)分析得到致密岩石的元素组成。

优选地，所述致密岩石的元素组成包括碳、氧、氮、磷和硫。

优选地，步骤二中，所述储层油气为甲烷、乙烷和二氧化碳中的一种或多种。

优选地，步骤二中，所述对容器加热加压具体为对容器加热加压至致密岩石所在储层的地层压力和地层温度。