[发明专利]一种页岩全尺度孔隙结构非均质性特征的综合表征方法

说明书

本发明公开发明了一种页岩全尺度孔隙结构非均质性特征的综合表征方法。属于非常规油气勘探开发技术领域，利用Menger分形理论计算页岩大孔孔隙的分形维数，利用FHH分形模型计算页岩介孔孔隙的分形维数，利用微孔介质分形理论计算页岩微孔孔隙的分形维数；微孔是影响页岩孔隙结构非均质性的主要因素，且孔隙比表面积随微孔增多而增大，所以用不同孔径段的孔隙比表面积与全孔径段总比表面积之比作为加权值，计算页岩孔隙结构的综合分形维数，提出一种海相、海陆过渡相和陆相页岩非均质性强弱划分标准，从定量和定性两方面综合表征页岩孔隙结构的复杂程度和非均质性，为页岩储层精细表征提供依据。

技术领域

本发明涉及非常规油气勘探开发技术领域，特别是页岩全尺度孔隙结构非均质性特征的综合表征方法。

背景技术

页岩储层发育大量由纳米级至微米级不同尺度的孔隙，尤以纳米级孔隙为主，结构复杂，非均质性强。作为页岩气储集的重要场所，孔隙结构对页岩气赋存、渗流、扩散和富集有着重要作用。复杂的页岩孔隙结构具有良好的分形特征，所以运用分形理论来定量描述页岩孔隙结构的复杂程度和非均质性。分形维数D可以用来表征固体表面粗糙程度和结构不规则性。分形维数在2～3之间变化，一般将绝对光滑表面的分形维数值定为2，将极度粗糙表面的分形维数值定为3，在2～3区间范围内，分形维数值越大，代表孔隙表面与孔隙结构越复杂，非均质性越强。

汞侵入法和气体吸附法是测量页岩孔隙结构的重要手段，但是汞侵入法在进汞过程中页岩样品会因高压而形成人为裂缝，影响测定结果的准确性，不同的气体吸附法适用的孔隙范围不同，因此基于不同实验方法的分形理论难以综合全面的定量表征页岩孔隙结构的复杂性与非均质性。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提出一种页岩全尺度孔隙结构非均质性特征的综合表征方法，综合利用不同分形模型的适用性，考虑了各孔径段对页岩孔隙非均质性的贡献不同，提供一种页岩全尺度孔隙结构非均质性特征的综合表征方法，并提出一种海相、海陆过渡相以及陆相页岩非均质性强弱划分标准。本发明能够综合表征页岩孔隙结构复杂程度和非均质性，为页岩储层精细表征提供依据。

本发明采用的技术方案：

一种页岩全尺度孔隙结构非均质性特征的综合表征方法，包括以下步骤：

S1：对页岩样品分别进行高压压汞实验、低温氮气吸附实验和低温二氧化碳吸附实验；

S2：选取高压压汞实验中孔径大于50nm的实验数据，利用Menger海绵模型计算大孔孔径段孔隙的分形维数；

S3：选取低温氮气吸附实验中孔径介于2-50nm的实验数据，利用FHH分形模型计算介孔孔径段孔隙的分形维数；

S4：选取低温二氧化碳吸附实验中孔径小于2nm的实验数据，利用微孔介质分形理论计算微孔孔径段孔隙的分形维数；

S5：将不同孔径段的孔隙比表面积与全孔径段总比表面积之比作为加权值，对不同孔径段的分形维数进行加权计算，求得页岩样品孔隙结构的综合分形维数；

S6：根据综合分形维数判断页岩样品孔隙结构的非均质性；

S7：对海相、海陆过渡相和陆相页岩非均质性进行强弱划分。

优选的，所述的步骤S2中，Menger海绵模型计算公式为：

D＝4+Ln(dV_p/dp)/Lnp 式1

D为页岩孔隙分形维数；

V为压汞实验测得的页岩孔隙体积，单位——cm³/g；

p为压汞实验中施加的压力，单位——MPa。

优选的，所述的步骤S3中，FHH分形模型计算公式为：