一种深层油页岩原位转化储层演化及潜在碳储空间评价的方法技术

本发明专利技术提供一种深层油页岩原位转化储层演化及潜在碳储空间评价的方法，S1：选取油页岩样品及其围岩样品；S2：样品预处理；S3：将多个油页岩样品分别进行低温干馏实验；S4：对油页岩样品分别进行3D表面扫描实验；S5：对油页岩样品分别进行微型X射线计算机断层扫描实验；S6：研究观察油页岩样品的封堵效果；S7：对加热处理后的多个油页岩样品分别进行甲烷吸附和高分辨率扫描电子显微镜成像实验；S8：对油页岩储层的进行综合评价；S9：评估原位转化后油页岩储层的碳储层潜力。本发明专利技术，从微观到宏观多尺度揭示在原位转换过程中，深层油页岩储层物性演化特征，同时准确计算原位转换后，枯竭的油页岩储层二氧化碳的封存潜力。枯竭的油页岩储层二氧化碳的封存潜力。枯竭的油页岩储层二氧化碳的封存潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种深层油页岩原位转化储层演化及潜在碳储空间评价的方法


[0001]本专利技术属于非常规油气勘探开发
，具体涉及一种深层油页岩原位转化储层演化及潜在碳储空间评价的方法。

技术介绍

[0002]近年来化石燃料的持续消耗使得非常规油气在提高全球油气总产量方面发挥着越来越重要的作用。与此同时，对非常规油气生产造成的碳排放的担忧在全球范围内引起了关注。世界可采石油资源量为12117.3
×
108t，其中非常规石油资源量为5603.3
×
108t。此外，世界可采天然气资源量为1102
×
10
12
m3，非常规天然气(不含天然气水合物)资源量为383
×
10
12
m3。页岩油气作为非常规资源，在该产量中占有相对较高的比例，已成为世界范围内的一个重要研究领域。油页岩是一种固体可燃有机沉积岩，是最重要的非常规油气资源之一；灰分含量高，干馏后形成页岩油。然而，页岩石油生产的高碳排放和低开采效率限制了商业开发。最近，向枯竭的油页岩储层注入二氧化碳进行永久碳封存有可能显著减少碳排放，这进一步促进了油页岩储层的研究。
[0003]原位转化技术将深层油页岩中的干酪根热解为页岩油气，提高了石油提取率，并提供了较高的生产效率和环境保护。然而，油页岩储层的特点是超低孔隙度(例如<0.6％)、低渗透性(例如<0.1mD)和强非均质性。同时，油页岩固体骨架的孔隙结构和裂缝的连通性直接影响油页岩储层物性，这是制约油气高效开采的关键因素。在原位热解过程中，很难确定深层油页岩中有机质的转化率和油页岩储层的发育阶段。在直接加热过程中观察深层储层孔隙(有机和无机孔隙)和裂缝的变化是一项重大挑战，进一步限制了勘探和开发。因此，研究油页岩在原位转化过程中有机质、孔隙结构、连通性、孔隙度和裂缝的热演化，以及在原位转换后研究向枯竭的油页岩储层注入二氧化碳进行永久碳封存，对油页岩高效开发、提高采收率具和环境的保护有重要的现实意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种深层油页岩原位转化储层演化及潜在碳储空间评价的方法。
[0005]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：
[0006]一种深层油页岩原位转化储层演化及潜在碳储空间评价的方法，包括以下步骤：
[0007]S1：选取油页岩样品及其围岩样品；
[0008]S2：样品预处理；
[0009]S3：将多个油页岩样品分别进行低温干馏实验，使得多个油页岩样品加热到不同预设的目标温度；
[0010]S4：对加热处理后的多个油页岩样品分别进行3D表面扫描实验；
[0011]S5：对加热处理后的多个油页岩样品分别进行微型X射线计算机断层扫描实验；
[0012]S6：对加热处理后的多个油页岩样品分别进行联合压汞处理，并对围岩样品进行高压压汞实验，以研究观察封堵效果；联合压汞处理包括高压压汞处理和氮气吸附处理；
[0013]S7：对加热处理后的多个油页岩样品分别进行甲烷吸附和高分辨率扫描电子显微镜成像实验；
[0014]S8：对油页岩储层的进行综合评价；
[0015]S9：建立枯竭的油页岩储层二氧化碳储集量化公式，计算二氧化碳封存量，评估原位转化后油页岩储层的碳储层潜力。
[0016]进一步的，在S2中，油页岩样品共8块，油页岩样品为3cm
×
3cm
×
3cm的立方体，以及对油页岩样品的顺层理方向和垂直层理方向围岩进行钻样。
[0017]进一步的，在S3中，低温干馏实步骤包括：
[0018]S31：将8块油页岩样品分别加热至预设的目标温度；
[0019]目标温度分别为：185℃、300℃、350℃、400℃、440℃、475℃、500℃和520℃；其中，185℃、300℃、350℃为低温加热阶段、400℃、440℃为中温加热阶段，475℃、500℃和520℃为高温加热阶段；
[0020]S32：每个油页岩样品均使用30min加热至目标温度后，在目标温度条件下恒温保持120min；
[0021]S32：测试并记录每个油页岩的TOC、生烃潜力以及半焦产率的变化情况。
[0022]进一步的，在S4中，表面扫描步骤包括：
[0023]S41：将多个油页岩分别置于HP
‑
E78223dn高分辨率扫描仪上进行高分辨率摄影，以获得表面图像；
[0024]S42：以1200dpi的分辨率扫描每个油页岩样品的三个相邻面，以得到高清图像，并观察描述每个油页岩样品表面的裂缝发育情况。
[0025]进一步的，在S5中，微型X射线计算机断层扫描步骤包括：
[0026]S51：使用NanoVoxel
‑
4000系列X射线显微镜分别对每个油页岩样品进行扫描；
[0027]S52：采用平板探测器，以0.5μm的体素大小进行数据采集，以实现三维图像重建；
[0028]S53：利用AVIZO软件对油页岩孔隙、裂隙和矿物的分布进行可视化研究处理。
[0029]进一步的，S6中，实验步骤为：
[0030]S61：利用3H
‑
2000PS2比表面积和孔径分析仪分别对多个油页岩样品进行低温氮吸附，获得样品的比表面积、孔体积和孔径分布的数据；
[0031]S62：使用Poresmaster60GT压汞仪分别对多个油页岩样品和围岩进行高压压汞试验；
[0032]S63：通过使用Washburn方程，在低压状态和高压状态下，根据注入的汞量，获得油页岩的孔径分布数据和比表面积以及围岩的排驱压力，研究观察封堵效果；其中，低压状态为1.5
‑
3350kPa状态，高压状态为0.14
‑
231MPa状态；
[0033]S64：联合压汞处理，对样品的孔径分布进行研究。
[0034]进一步的，S63中，Washburn的方程为：式中:Δp为毛细管压力；σ为汞的表面张力，σ＝485dynes/cm；θ为汞与多孔介质的接触角，θ为130
°
；r为喉道半径，单位为cm。
[0035]进一步的，在S7中,实验步骤包括：
[0036]S71：对油页岩样品进行Iso
‑
300气体自动等温吸附
‑
解吸实验；
[0037]S72：吸附曲线用经典Langmuir方程拟合，测量油页岩的甲烷吸附能力；
[0038]S73：使用氩离子研磨系统，对油页岩样品进行机械抛光；
[0039]S74：通过高速离子束轰击研磨表面，消除表面划痕和变形；
[0040]S75：用导电粘合剂将抛光样品固定在样品架上，并放置在高分辨率SEM系统中，观察和成像孔隙系统的二维特征。
[0041]进一步的，在S7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深层油页岩原位转化储层演化及潜在碳储空间评价的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：选取油页岩样品及其围岩样品；S2：样品预处理；S3：将多个油页岩样品分别进行低温干馏实验，使得多个油页岩样品加热到不同预设的目标温度；S4：对加热处理后的多个油页岩样品分别进行3D表面扫描实验；S5：对加热处理后的多个油页岩样品分别进行微型X射线计算机断层扫描实验；S6：对加热处理后的多个油页岩样品分别进行联合压汞处理，并对围岩样品进行高压压汞实验，以研究观察封堵效果；联合压汞处理包括高压压汞处理和氮气吸附处理；S7：对加热处理后的多个油页岩样品分别进行甲烷吸附和高分辨率扫描电子显微镜成像实验；S8：对油页岩储层的进行综合评价；S9：建立枯竭的油页岩储层二氧化碳储集量化公式，计算二氧化碳封存量，评估原位转化后油页岩储层的碳储层潜力。2.根据权利要求1所述的一种深层油页岩原位转化储层演化及潜在碳储空间评价的方法，其特征在于，在S2中，油页岩样品共8块，油页岩样品为3cm
×
3cm
×
3cm的立方体，以及对油页岩样品的顺层理方向和垂直层理方向围岩进行钻样。3.根据权利要求2所述的一种深层油页岩原位转化储层演化及潜在碳储空间评价的方法，其特征在于，在S3中，低温干馏实步骤包括：S31：将8块油页岩样品分别加热至预设的目标温度；目标温度分别为：185℃、300℃、350℃、400℃、440℃、475℃、500℃和520℃；其中，185℃、300℃、350℃为低温加热阶段、400℃、440℃为中温加热阶段，475℃、500℃和520℃为高温加热阶段；S32：每个油页岩样品均使用30min加热至目标温度后，在目标温度条件下恒温保持120min；S32：测试并记录每个油页岩的TOC、生烃潜力以及半焦产率的变化情况。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的一种深层油页岩原位转化储层演化及潜在碳储空间评价的方法，其特征在于，在S4中，表面扫描步骤包括：S41：将加热处理后的多个油页岩分别置于HP
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E78223dn高分辨率扫描仪上进行高分辨率摄影，以获得表面图像；S42：以1200dpi的分辨率扫描每个油页岩样品的三个相邻面，以得到高清图像，并观察描述每个油页岩样品表面的裂缝发育情况。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的一种深层油页岩原位转化储层演化及潜在碳储空间评价的方法，其特征在于，在S5中，微型X射线计算机断层扫描步骤包括：S51：使用NanoVoxel
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4000系列X射线显微镜分别对每个油页岩样品进行扫描；S52：采用平板探测器，以0.5μm的体素大小进行数据采集，以实现三维图像重建；S53：利用AVIZO软件对油页岩孔隙、裂隙和矿物的分布进行可视化研究处理。6.根据权利要求1
‑
3任一项所述的一种深层油页岩原位转化储层演化及潜在碳储空间
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙平昌，牛大鸣，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：