[发明专利]页岩释气过程中甲烷碳同位素变化的分析方法

权利要求书

1.一种页岩释气过程中甲烷碳同位素变化的分析方法，其特征在于，该分析方法包括以下步骤：

S1.获取页岩岩样，对所述页岩岩样进行现场解吸，获取在所述现场解吸过程中不同时刻所述页岩岩样释放的解析气的量以及解吸气中甲烷碳同位素的比值；所述解吸包括一阶解吸和二阶解吸；在所述一阶解吸中，解吸气来源于所述页岩岩样中的游离气和吸附气；在所述二阶解吸中，解吸气来源于所述页岩岩样中的吸附气；

S2.获取在开发初期阶段所述页岩产出的页岩气中甲烷碳同位素的比值，并将其作为在t＝0时刻解析气中甲烷碳同位素的比值的初始值δ¹³C₍₀₎；

S3.获取在地层温压条件下所述页岩岩样的吸附气总量；

S4.根据步骤S3获得的所述吸附气总量，以及在所述二阶解吸的不同时刻所述页岩岩样释放的解吸气的量，计算不同时刻对应的所述页岩岩样中吸附气的剩余比f，结合在所述二阶解吸中不同时刻对应的解吸气中甲烷碳同位素的比值δ¹³C_ins-ad(t)，并且根据公式1)，拟合计算吸附气中甲烷碳同位素的分馏系数α₂；

δ¹³C_ins-ad(t)＝δ¹³C₍₀₎+1000(α₂-1)×(lnf+1)公式1)；

S5.获取在地层温压条件下所述页岩岩样中游离气总量，结合步骤S3获得所述吸附气总量，计算所述页岩岩样的赋存气量；

S6.获取所述一阶解吸中在不同时刻所述页岩岩样释放的解吸气的量，结合步骤S5获得的所述页岩岩样的赋存气量，计算在不同时刻所述页岩岩样中赋存气的解吸比率Ra，将该解吸比率Ra与步骤S1获得的解吸气中甲烷碳同位素的比值对应；

S7.模拟页岩岩心中压力逐渐下降的过程，获取每个压力点对应的页岩岩心中游离气量、吸附气量和赋存气量，计算所述页岩岩心中游离气的剩余比R_res、吸附气剩余比f、页岩岩心气体的释放比例、以及每个压力点对应地游离气在解吸气中的占比f_A和吸附气在解吸气中的占比f_B，其中，游离气在解吸气中的占比f_A与吸附气在解吸气中的占比f_B之和等于1；

S8.根据步骤S6和步骤S7的结果，结合公式2)-公式4)，设定游离气中甲烷碳同位素的比值α₁的初始值为1，并且以预设步长进行递减，与步骤S1所得到的结果进行拟合，得到游离气中甲烷碳同位素的比值α₁；

δ_ins(CH₄)＝f_A·δ¹³C_ins-free(t)₊f_B·δ¹³C_ins-ad(t)公式2)；

δ¹³C_ins-free(t)＝δ¹³C₍₀₎+1000lnα₁·(lnR_res+A)公式3)；

A＝1+ln(π²/6)公式4)；

其中，δ¹³C₍₀₎代表t＝0时刻解析气中甲烷碳同位素的比值的初始值；

α₁代表在不同时刻页岩释放的游离气中甲烷碳同位素的分馏系数；

R_res代表在不同时刻游离气的剩余比；

A代表常数；

δ¹³C_ins-free(t)代表不同时刻页岩岩样释放的游离气中甲烷碳同位素的比值；

α₂代表在不同时刻页岩岩样释放的吸附气中甲烷碳同位素的分馏系数；

f代表在不同时刻吸附气剩余比；

δ¹³C_ins-ad(t)代表不同时刻页岩岩样释放的吸附气中甲烷碳同位素的比值；

f_A代表页岩岩样释放的游离气在解吸气中的占比；

f_B代表页岩岩样释放的吸附气在解吸气中的占比；

S9.根据公式1)-公式4)，得到页岩岩样从提钻到现场解吸过程页岩释气中甲烷同位素的变化规律。