| 主权项： |
1.一种评价泥页岩储层有机质、粘土和其它矿物所贡献孔隙赋存吸附态甲烷厚度和密度的方法，其特征在于：步骤1：粉碎一块泥页岩储层样品，筛选3个以上不同目数子样品进行有机碳含量、干酪根元素含量、全岩分析、低温氮气吸附‑解吸和甲烷等温吸附实验，获得泥页岩储层各子样品中有机碳质量百分比分别为wTOC10、wTOC20、…和wTOCn0，干酪根中碳元素质量百分比分别为wC1、wC2、…和wCn，粘土矿物质量百分比分别为w粘土10、w粘土20、…和w粘土n0，其它矿物质量百分比分别为w其它10、w其它20、…和w其它n0，单位质量的泥页岩储层各子样品中孔径范围分别为<2nm、2‑5 nm、5‑10nm、10‑20nm、20‑50nm、50‑100nm和100‑200nm的孔隙体积为Vij，单位质量的泥页岩储层各子样品在温度为Tx、压力为Py条件下赋存吸附态甲烷含量为Qixy，其中i=1、2、…、n，是泥页岩储层子样品的编号，j=1、2、…、7，是孔径范围由小到大的编号，x=1、2、…、m，是温度由低至高的编号，y=1、2、…、z，是压力由低至高的编号，泥页岩储层子样品中有机碳、粘土和其它矿物质量百分比的单位均为%，干酪根中碳元素质量百分比的单位为%，单位质量的泥页岩储层子样品各孔径范围的孔隙体积单位均为cm3/g，单位质量的泥页岩储层各子样品赋存吸附态甲烷含量的单位均为m3/t；步骤2：利用步骤1中实验测量泥页岩储层各子样品有机碳质量百分比wTOC10、wTOC20、…和wTOCn0，以及干酪根中碳元素质量百分比wC1、wC2、…和wCn，按照下列公式计算泥页岩储层各子样品中有机质质量百分比w有机质10、w有机质20、…和w有机质n0，w有机质i0=wTOCi0/ wCi×100%式中，w有机质i0是未做归一化处理的各子样品有机质质量百分比，wTOCi0是实验测量各子样品有机碳质量百分比，wCi是实验测量各子样品干酪根中碳元素质量百分比，i=1、2、…、n，是泥页岩储层子样品的编号,泥页岩储层子样品有机碳质量百分比、干酪根中碳元素质量百分比和泥页岩储层子样品中有机质质量百分比的单位均为%；然后按照下列公式对每个子样品有机质、粘土和其它矿物的质量百分比进行归一化处理，让每个子样品有机质、粘土和其它矿物的质量百分比之和等于100%，获得各子样品归一化之后有机质质量百分比w有机质i、粘土质量百分比w粘土i，和其它矿物质量百分比w其它i,w有机质i=w有机质i0×100%w粘土i=w粘土i0×(100‑w有机质i0)/100%w其它i=w其它i0×(100‑w有机质i0)/100%式中，w有机质i、w粘土i和w其它i是做归一化之后各子样品有机质、粘土和其它矿物质量百分比，w有机质i0、w粘土i0和w其它i0是做归一化之前各子样品有机质、粘土和其它矿物质量百分比，i=1、2、…、n，是泥页岩储层子样品的编号，有机质、粘土和其它矿物质量百分比的单位均为%；步骤3：根据步骤2中获得归一化之后的泥页岩各子样品中有机质质量百分比w有机质1、w有机质2、…和w有机质n，粘土矿物质量百分比w粘土1、w粘土2、…和w粘土n，其它矿物质量百分比w其它1、w其它2、…和w其它n，以及步骤1中获得单位质量各子样品中孔径范围分别为<2nm、2‑5 nm、5‑10nm、10‑20nm、20‑50nm、50‑100nm和100‑200nm的孔隙体积Vij，建立如下方程组和目标函数，当目标函数f(V有机质j，V粘土j，V其它j)的值最小时，即可获得单位质量有机质、粘土和其它矿物所贡献孔径范围编号为j的孔隙体积V有机质j、V粘土j和V其它j，![]() ![]() 式中，V有机质j、V粘土j和V其它j分别是单位质量有机质、粘土矿物和其它矿物所贡献孔径范围编号为j的孔隙体积，j=1、2、…、7，是孔径范围由小到大的编号，i=1、2、…、n，是泥页岩储层子样品的编号，泥页岩储层子样品中有机质、粘土和其它矿物的质量百分比单位均为%，单位质量泥页岩子样品中各孔径范围的孔隙体积的单位均为cm3/g，单位质量有机质、粘土和其它矿物所贡献各孔径范围的孔隙体积的单位均为cm3/g；步骤4：根据步骤2中获得归一化之后的泥页岩各子样品中有机质质量百分比w有机质1、w有机质2、…和w有机质n，粘土矿物质量百分比w粘土1、w粘土2、…和w粘土n，其它矿物质量百分比w其它1、w其它2、…和w其它n，以及步骤1中获得单位质量的泥页岩各子样品在温度为Tx、压力为Py条件下赋存吸附态甲烷含量Qixy，建立如下方程组和目标函数，当目标函数f(Q有机质xy，Q粘土xy，Q其它xy)的值最小时，即可获得单位质量有机质、粘土和其它矿物在温度为Tx、压力为Py条件下赋存吸附态甲烷含量Q有机质xy、Q粘土xy和Q其它xy，![]() ![]() 式中，Q有机质xy、Q粘土xy和Q其它xy分别是在温度为Tx、压力为Py条件下单位质量的有机质、粘土和其它矿物赋存吸附态甲烷含量，Qixy是在温度为Tx、压力为Py条件下单位质量且编号为i的子样品赋存吸附态甲烷含量， i=1、2、…、n，是泥页岩储层子样品的编号， x=1、2、…、m，是温度由低至高的编号，y=1、2、…、z，是压力由低至高的编号，单位质量的泥页岩储层子样品、有机质、粘土矿物和其它矿物赋存吸附态甲烷含量的单位均为m3/t，温度Tx的单位为℃，压力Py的单位为MPa；步骤5：在步骤3的基础上，将单位质量有机质所贡献的孔隙近似为相应孔径的圆柱体，在温度为Tx、压力为Py条件下单位质量有机质贡献的孔径范围编号为j的孔隙内赋存吸附态甲烷所占孔体积V吸有机质jxy由下列公式表达，该公式显示有机质贡献孔径范围编号为j的孔隙孔径D有机质j在小于0.38nm, D有机质j不大于2倍的吸附态甲烷厚度h吸有机质jxy且D有机质j不小于0.38nm,和 D有机质j大于2倍的吸附态甲烷厚度h吸有机质jxy且D有机质j不小于0.38nm三种情况下V吸有机质jxy的值，![]() 式中，V吸有机质jxy为温度为Tx、压力为Py条件下单位质量有机质贡献孔径范围编号为j的孔隙内赋存吸附态甲烷所占孔体积，V有机质j为单位质量有机质贡献孔径范围编号为j的孔隙体积，D有机质j为有机质所贡献孔径范围编号为j的孔隙孔径，h吸有机质jxy为有机质贡献孔径范围编号为j的孔隙内吸附态甲烷厚度，j=1、2、…、7，是孔径范围由小到大的编号，x=1、2、…、m，是温度由低至高的编号，y=1、2、…、z，是压力由低至高的编号，吸附态甲烷所占孔体积的单位为cm3/g，单位质量有机质所贡献孔隙体积的单位为cm3/g，孔隙孔径和吸附态甲烷厚度的单位均为nm；在步骤3的基础上，将单位质量粘土所贡献的孔隙近似为相应孔径的圆柱体，在温度为Tx、压力为Py条件下单位质量粘土贡献的孔径范围编号为j的孔隙内赋存吸附态甲烷所占孔体积V吸粘土jxy由下列公式表达，该公式显示粘土所贡献的孔径范围编号为j的孔隙孔径D粘土j在小于0.38nm, D粘土j不大于2倍的吸附态甲烷厚度h吸粘土jxy且D粘土j不小于0.38nm,和 D粘土j大于2倍的吸附态甲烷厚度h吸粘土jxy且D粘土j不小于0.38nm三种情况下V吸粘土jxy的值，![]() 式中，V吸粘土jxy为温度为Tx、压力为Py条件下单位质量粘土贡献的孔径范围编号为j的孔隙内赋存吸附态甲烷所占孔体积，V粘土j为单位质量粘土矿物所贡献的孔径范围编号为j的孔隙体积，D粘土j为粘土矿物所贡献的孔径范围编号为j的孔隙孔径，h吸粘土jxy为粘土矿物所贡献的孔径范围编号为j的孔隙内吸附态甲烷厚度，j=1、2、…、7，是孔径范围由小到大的编号，x=1、2、…、m，是温度由低至高的编号，y=1、2、…、z，是压力由低至高的编号，吸附态甲烷所占孔体积的单位为cm3/g，单位质量粘土矿物所贡献孔隙体积的单位为cm3/g，孔隙孔径和吸附态甲烷厚度的单位均为nm；在步骤3的基础上，将单位质量其它矿物所贡献的孔隙近似为相应孔径的圆柱体，在温度为Tx、压力为Py条件下单位质量其它矿物贡献的孔径范围编号为j的孔隙内赋存吸附态甲烷所占孔体积V吸其它jxy由下列公式表达，该公式显示其它矿物所贡献的孔径范围编号为j的孔隙孔径D其它j在小于0.38nm, D其它j不大于2倍吸附态甲烷厚度h吸其它jxy且D其它j不小于0.38nm,和 D其它j大于2倍吸附态甲烷厚度h吸其它jxy且D其它j不小于0.38nm三种情况下V吸其它jxy的值，![]() 式中，V吸其它jxy为温度为Tx、压力为Py条件下单位质量其它矿物贡献的孔径范围编号为j的孔隙内吸附态甲烷所占孔体积，V其它j为单位质量其它矿物所贡献的孔径范围编号为j的孔隙体积，D其它j为其它矿物所贡献的孔径范围编号为j的孔隙孔径，h吸其它jxy为其它矿物所贡献的孔径范围编号为j的孔隙内吸附态甲烷厚度，j=1、2、…、7，是孔径范围由小到大的编号，x=1、2、…、m，是温度由低至高的编号，y=1、2、…、z，是压力由低至高的编号，吸附态甲烷所占孔体积的单位为cm3/g，单位质量其它矿物所贡献孔隙体积的单位为cm3/g，孔隙孔径和吸附态甲烷厚度的单位均为nm；步骤6：在步骤4和步骤5的基础上，根据吸附态甲烷密度小于固态甲烷密度，吸附态甲烷密度大于游离态甲烷密度，有机质所贡献孔隙内吸附态甲烷密度随孔隙孔径的增大而减小，吸附态甲烷密度随温度的升高而减小，吸附态甲烷密度随压力增大而增大的规律，建立如下方程组和目标函数，当目标函数f(ρ吸有机质jxy，h吸有机质jxy)的值最小时，即可获得温度为Tx、压力为Py条件下由有机质贡献孔径范围编号为j的孔隙内吸附态甲烷的密度ρ吸有机质jxy和厚度h吸有机质jxy，![]() ![]() 式中， V吸有机质jxy为温度为Tx、压力为Py条件下孔径为有机质贡献的孔径范围编号为j的孔隙内吸附态甲烷所占孔体积，ρ吸有机质jxy为温度为Tx、压力为Py条件下有机质贡献孔径范围编号为j的孔隙内吸附态甲烷密度，ρ游xy为温度为Tx、压力为Py条件下游离态甲烷密度，Q有机质xy为单位质量有机质赋存吸附态甲烷含量，ρ固为固体甲烷密度，h吸有机质jxy为温度为Tx、压力为Py条件下有机质所贡献孔径范围编号为j的孔隙内吸附态甲烷厚度，M为甲烷的摩尔质量，其值为16.0425 g/mol，j=1、2、…、7，是孔径范围由小到大的编号，x=1、2、…、m，是温度由低至高的编号，y=1、2、…、z，是压力由低至高的编号，吸附态甲烷所占孔体积的单位是cm3/g，吸附态甲烷密度、游离态甲烷密度和固体甲烷密度的单位均为kg/m3，单位质量有机质赋存吸附态甲烷含量的单位是m3/t，吸附态甲烷厚度的单位是nm;在步骤4和步骤5的基础上，根据吸附态甲烷密度小于固态甲烷密度，吸附态甲烷密度大于游离态甲烷密度，粘土矿物所贡献孔隙内吸附态甲烷密度随孔径的增大而减小，吸附态甲烷密度随温度的升高而减小，吸附态甲烷密度随压力增大而增大的规律，建立如下方程组和目标函数，当目标函数f(ρ吸粘土jxy，h吸粘土jxy)的值最小时，即可获得温度为Tx、压力为Py条件下由粘土贡献孔径范围编号为j的孔隙内吸附态甲烷的密度ρ吸粘土jxy和厚度h吸粘土jxy，![]() ![]() 式中， V吸粘土jxy为温度为Tx、压力为Py条件下粘土贡献的孔径范围编号为j的孔隙内吸附态甲烷所占孔体积，ρ吸粘土jxy为温度为Tx、压力为Py条件下粘土矿物所贡献的孔径范围编号为j的孔隙内吸附态甲烷密度，ρ游xy为温度为Tx、压力为Py条件下游离态甲烷密度，Q粘土xy为单位质量粘土矿物赋存吸附态甲烷含量，ρ固为固体甲烷密度，h吸粘土jxy为温度为Tx、压力为Py条件下粘土矿物所贡献的孔径范围编号为j的孔隙内吸附态甲烷厚度，M为甲烷的摩尔质量，其值为16.0425 g/mol，j=1、2、…、7，是孔径范围由小到大的编号，x=1、2、…、m，是温度由低至高的编号，y=1、2、…、z，是压力由低至高的编号，吸附态甲烷所占孔体积的单位是cm3/g，吸附态甲烷密度、游离态甲烷密度和固体甲烷密度的单位均为kg/m3，单位质量粘土矿物赋存吸附态甲烷含量的单位是m3/t，吸附态甲烷厚度的单位是nm;在步骤4和步骤5的基础上，根据吸附态甲烷密度小于固态甲烷密度，吸附态甲烷密度大于游离态甲烷密度，其它矿物所贡献孔隙内吸附态甲烷密度随孔径增大而减小，吸附态甲烷密度随温度升高而减小，吸附态甲烷密度随压力增大而增大的规律，建立如下方程组和目标函数，当目标函数f(ρ吸其它jxy，h吸其它jxy)的值最小时，即可获得温度为Tx、压力为Py条件下由其它矿物贡献孔径范围编号为j的孔隙内吸附态甲烷的密度ρ吸其它jxy和厚度h吸其它jxy，![]() ![]() 式中， V吸其它jxy为温度为Tx、压力为Py条件下其它矿物贡献的孔径范围编号为j的孔隙内吸附态甲烷所占孔体积，ρ吸其它jxy为温度为Tx、压力为Py条件下其它矿物所贡献的孔径范围编号为j的孔隙内吸附态甲烷密度，ρ游xy为温度为Tx、压力为Py条件下游离态甲烷密度，Q其它xy为单位质量其它矿物赋存吸附态甲烷含量，ρ固为固体甲烷密度，h吸其它jxy为温度为Tx、压力为Py条件下其它矿物所贡献的孔径范围编号为j的孔隙内吸附态甲烷厚度，M为甲烷的摩尔质量，其值为16.0425 g/mol，j=1、2、…、7，是孔径范围由小到大的编号，x=1、2、…、m，是温度由低至高的编号，y=1、2、…、z，是压力由低至高的编号，吸附态甲烷所占孔体积的单位是cm3/g，吸附态甲烷密度、游离态甲烷密度和固体甲烷密度的单位均为kg/m3，单位质量其它矿物赋存吸附态甲烷含量的单位是m3/t，吸附态甲烷厚度的单位是nm。 |
