[发明专利]模拟、预测页岩吸附天然气兰氏体积和兰氏压力的方法

摘要

本发明涉及模拟、预测页岩吸附天然气兰氏体积和兰氏压力的方法，属于通过测量气体压力或体积分析材料技术领域。其解决了现有技术存在的影响因素较少、不够全面，可能会影响模型的合理性和拟合精度的缺陷。本发明包括如下步骤：采用兰格缪尔模型对等温吸附实验进行拟合；在进行兰氏体积和兰氏压力建模前，通过统计分析确定兰氏体积和兰氏压力的影响因素；确定兰氏体积和兰氏压力的各影响因素后，通过各因素加权的方式进行建模，建立它们的综合预测模型，包括两小步：构建目标函数、构建惩罚函数；模型模拟及预测结果分析。本发明的综合预测模型能有效地模拟、预测兰氏体积和兰氏压力，减少实验工作量，对页岩气资源量和可采性评价具有积极意义。 1

主权项

1.一种模拟、预测页岩吸附天然气兰氏体积和兰氏压力的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：采用兰格缪尔模型对等温吸附实验进行拟合；

步骤二：在进行兰氏体积和兰氏压力建模前，通过统计分析确定兰氏体积和兰氏压力的影响因素，其中，兰氏体积的影响因素包括温度和页岩的总有机碳(TOC)、残留烃(S1)以及粘土矿物含量；兰氏压力的影响因素包括温度和页岩的残留烃(S1)、碳酸盐、伊利石以及长石含量；

步骤三：确定了兰氏体积和兰氏压力的各影响因素后，通过各因素加权的方式进行建模，建立它们的综合预测模型，如式(1)和式(2)所示:

其中，

a，b，c……h分别为各影响因素的权重；

a_n，b_n，c_n……h_n(n＝1 to 4)分别为各影响因素拟合的多项式系数和常数；

Tem_i，TOC_i，S1_i，Clay_i，Ill_i，Fsp_i，Cb_i为第i个等温吸附实验的温度及样品的总有机碳(TOC)、残留烃(S1)、粘土矿物、伊利石、长石和碳酸盐矿物的含量；

V_Li‑cal，P_Li‑cal为所计算第i个等温吸附实验的兰氏体积和兰氏压力；

模型的标定过程是不断调整a，b，c……h及a_n，b_n，c_n……hn(n＝1 to 4)，使计算的V_Li‑cal，P_Li‑cal与实验值最为接近；

建立它们的综合预测模型,包括两小步：

(1)构建目标函数，如式(3)、式(4)所示：

这里的m为吸附实验个数；这样，a，b，c……i及a_n，b_n，c_n……j_n(n＝1 to 4)的确定就变为求目标函数(3)、(4)极小点问题；

(2)构建惩罚函数，满足以下条件：

①a，b，c，d均大于零且和为1；

②e，f，g，h均大于零且和为1；

③各影响因素对兰氏体积和兰氏压力拟合的多项式均大于零；

步骤四：模型模拟及预测结果分析。

2.根据权利要求1所述的模拟、预测页岩吸附天然气兰氏体积和兰氏压力的方法，其特征在于：对于约束条件①和②,构建惩罚函数如式(5)和式(6)所示，其中，ε为一正小数，代表各反应分数之和为1的精度；

对于惩罚函数③，分别构建惩罚函数如式(7)‑式(14)所示：