CN107643232B - 确定页岩中有机质密度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种确定页岩中有机质密度的方法。该方法包括以下步骤：步骤一：获得待测页岩的密度ρb；获得单位体积页岩的总孔隙度值φt、总有机碳的质量百分比TOC、i种晶态矿物质中的每一种占总结晶态矿物质的质量百分比Miwt，i的取值为正整数；步骤二：基于总孔隙度值φt和质量百分比Miwt得到单位体积页岩内的非有机质的体积Vn；步骤三：基于总有机碳的质量百分比TOC获得单位体积页岩内有机质的质量Morg；有机质的密度ρorg为：

Description

确定页岩中有机质密度的方法
技术领域
本发明涉及石油勘探开发领域，特别是涉及一种确定页岩中有机质密度的方法。
背景技术
页岩气是蕴藏于页岩层内的可供开采的天然气资源。与常规天然气相比，页岩气的开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。
页岩中有机质含量及有机孔隙度是评价页岩油气储层的重要参数。然而，获得这两个重要参数的的关键中间参数是有机质密度。在实际情况中，页岩中的有机质为非晶态，使用现有的方法难以对其进行测量。此外，并且受沉积环境、沉积类型和成熟度影响，不同地区的页岩中的有机质的密度变化很大，导致不能使用其他地区的有机质的密度来代替本地区的有机质的密度。在实际工程中，为了方便甚至使用煤层密度代替页岩中有机质密度，这显然是更不准确的。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种确定页岩中有机质密度的方法。根据本发明的方法，通过测井参数和实验室分析可以方便地得出任一待测页岩样品中的有机质密度。
本发明的确定页岩中有机质密度的方法包括以下步骤：步骤一：获得待测页岩的密度ρb；获得单位体积页岩的总孔隙度值φt、总有机碳的质量百分比TOC、i种晶态矿物质中的每一种占总结晶态矿物质的质量百分比Miwt，i的取值为正整数；步骤二：基于总孔隙度值φt和质量百分比Miwt得到单位体积页岩内的非有机质的体积Vn；步骤三：基于总有机碳的质量百分比TOC获得单位体积页岩内有机质的质量Morg。有机质的密度ρorg为：
Figure GDA0001101120590000021
在本发明的方法中，密度ρb可通过现有技术中的常规物理方法得到、总孔隙度值φt可通过氦气法得到、总有机碳的质量百分比TOC可通过热解法得到、质量百分比Miwt可以通过X射线衍射法得到。由此，通过本发明的方法可方便地测得每一块待测页岩中的有机质的密度。
在一个实施例中，在步骤三中，首先由总有机碳的质量百分比TOC得到总有机质在单位体积页岩中的质量百分比ORGwt，
ORGwt＝β×TOC， 式1
其中，β为取值在1.22到1.33之间的常数，
质量Morg为：
Morg＝ρb×ORGwt。
式1是本领域的技术人员所熟知的计算式，这里不再赘述。
在一个实施例中，在步骤二中，非有机质的体积Vn为总孔隙度值φt与单位体积页岩内的总结晶态矿物质的体积Vtotal的和。在实际页岩中，有机质为非晶态，因此通过本发明的方法彻底避免了页岩中的孔隙和结晶态矿物质对最终测量结果的不利影响，从而提高了所得结果的准确性。
在一个实施例中，基于质量百分比Miwt和每一种晶态矿物质的密度DENi获得所述体积Vtotal。在一个具体的实施例中，i种晶态矿物质中每一种占单位体积页岩的质量百分比Miwtn为：
Miwtn＝(1-ORGwt)×Miwt， 式2
在单位体积页岩中，每一种晶态矿物质的体积Vi为：
Figure GDA0001101120590000022
体积Vtotal为：Vtotal＝V1+V2+V3+...+Vi。
在通过X射线衍射法测量晶态矿物质的含量时，只能得到每一种晶态矿物质占总晶态矿物质的质量百分比Miwt，通过本发明的式2可以将质量百分比Miwt转换成每一种晶态矿物质占单位体积页岩的质量百分比Miwtn。每一种晶态矿物质的密度DENi都可是可以查阅文献得到的。由此，通过本发明的方法可以精确地得到这些晶态矿物质的体积Vtotal，进而可以精确得得到有机质的体积和密度。
与现有技术相比，本发明的方法的优点在于：在发明的方法中，所使用的参数都是可以通过查阅资料或通过简单的实验室测试就可以得到，因此过本发明的方法可方便地测得每一块待测页岩中的有机质的密度。
具体实施方式
在某一地区的某一地层提取了4个页岩样品来测量其中的有机质的密度。根据地层的地质情况，将β取值为1.22，β取值的选择依据是本领域的技术人员所熟知的，这里不再赘述。根据X射线衍射分析，每一个页岩样品中都含有以下几种晶态矿物：粘土矿物、石英、长石、石灰石、白云质和黄铁矿，还根据X射线衍射分析得出了这些晶态矿物质的质量含量。还分别测试了这些页岩样品的密度、总孔隙度、总有机碳的质量百分比。测试结果如表1所示。
表1
Figure GDA0001101120590000031
粘土矿物、石英、长石、石灰石、白云质和黄铁矿的密度如表2所示。
表2
晶态矿物 密度(g/cm<sup>3</sup>)
粘土矿物 2.90
石英 2.65
长石 2.62
石灰石 2.71
白云质 2.87
黄铁矿 5.0
根据表1的测试结果和表2的密度值，计算了这4个页岩样品的有机质的密度。结果如表3所示。
表3
Figure GDA0001101120590000041
如表3所示，根据发明的方法测得处于相同地区的相同地层的页岩的有机质的密度集中处于1.16g/cm3到1.42g/cm3之间。这说明，根据本发明的方法能够精确地测得页岩的有机质的密度。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (4)

1.确定页岩中有机质密度的方法，包括以下步骤：
步骤一：获得待测页岩的密度ρb；
获得单位体积页岩的总孔隙度值φt、总有机碳的质量百分比TOC、i种晶态矿物质中的每一种占总结晶态矿物质的质量百分比Miwt，i的取值为正整数；
步骤二：基于所述总孔隙度值φt和所述质量百分比Miwt得到所述单位体积页岩内的非有机质的体积Vn；
步骤三：基于所述总有机碳的质量百分比TOC获得所述单位体积页岩内有机质的质量Morg；
所述有机质的密度ρorg为：
Figure FDA0002258764630000011
其中，在所述步骤二中，所述非有机质的体积Vn为所述总孔隙度值φt与所述单位体积页岩内的总结晶态矿物质的体积Vtotal的和；
在所述步骤三中，首先由所述总有机碳的质量百分比TOC得到总有机质在所述单位体积页岩中的质量百分比ORGwt，
ORGwt＝β×TOC，
其中，β为取值在1.22到1.33之间的常数，
所述质量Morg为：
Morg＝ρb×ORGwt；
基于所述质量百分比Miwt和每一种晶态矿物质的密度DENi获得所述体积Vtotal；
所述i种晶态矿物质中每一种占所述单位体积页岩的质量百分比Miwtn为：
Miwtn＝(1-ORGwt)×Miwt，
在所述单位体积页岩中，每一种晶态矿物质的体积Vi为：
Figure FDA0002258764630000012
所述体积Vtotal为：Vtotal＝V1+V2+V3+……+Vi。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过X射线衍射测得所述质量百分比Miwt。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过氦气法测得所述总孔隙度值φt。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过热解法测得所述总有机碳的质量百分比TOC。
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