一种泥页岩有机质孔隙度的评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种泥页岩有机质孔隙度的评价方法，属于地质勘探领域。
【背景技术】
[0002] 页岩气是蕴藏于泥页岩层可供开采的天然气资源。页岩气是典型的非常规天然 气，产自低孔渗、以富有机质页岩为主的储集岩系中。页岩气与常规气的富集成藏控制因素 存在明显差异，页岩气的成藏主要有自生自储、成藏时间早、无明显圈闭、储层低孔低渗、气 体赋存状态多样和页岩气藏较易保存的特点。研究人员发现泥页岩中的有机质在热演化过 程中会产生大量的孔隙，这些孔隙是页岩气重要的赋存空间，所以评价页岩气储层要有别 于常规天然气储层，要着重评价泥页岩有机质孔隙度对总孔隙度的贡献程度。
[0003] 页岩气主要以吸附和游离状态储存于具有生烃能力的富含有机质的泥页岩岩层 中，其中有机质演化生成的孔隙是页岩气的储集空间，所以有机质孔隙直接影响着泥页岩 储层的储集能力，因此泥页岩有机质孔隙度是进行页岩气评价和有利区优选的重要评价参 数。由于有机质难以较为完整地提取，且泥页岩有机质孔容及孔隙度直接定量测定的方法 尚不成熟，因此不能较为准确地获得泥页岩有机质孔容和孔隙度。现有的泥页岩有机质孔 隙度评价方法主要有三种:第一种是氩离子抛光结合扫描电镜的方法，通过人眼观察半定 量分析泥页岩有机质孔隙大小及孔隙度，缺点主要是人为影响较大、所得孔隙度准确度低； 第二种是通过电子计算机断层扫描技术计算泥页岩孔隙度，通过断层扫描获取有机质体 积、有机孔体积来计算有机质孔隙度和泥页岩有机质孔隙度，这种方法理论上可以精确测 算泥页岩有机质孔隙度，但断层扫描技术尚不成熟，有机孔和无机孔识别难度大，断层扫描 测试费用高昂，就现在技术来说可实现程度不高;第三种是使用扫描电子显微镜或场发射 电子枪扫描电子显微镜技术，采用面积计数法求得总有机孔面孔率，进而计算有机质孔隙 度和泥页岩有机质孔隙度，使用这种方法时计算机无法准确识别有机孔和无机孔，而对有 机孔面积的计数，人为因素影响大，计算不精确且耗时费力。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种测量准确且易于操作的泥页岩有机质孔 隙度的评价方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种泥页岩有机质孔隙度的评价方 法，其包括以下步骤：
[0006] 1)对待测区的同种有机质类型且相近有机质热演化程度下的泥页岩样品进行有 机碳含量T0C和总孔容V的测定；
[0007] 2)在同种有机质类型且相近有机质热演化程度下，假设待测区的泥页岩储层中的 有机质孔容为V郁！、无机质孔容为V?/i，并结合步骤1)中有机碳含量T0C和总孔容V的数据建 立如下方程：
[0008] V概· A · T0C+Vafi( 1 -A · TOC) = V;
[0009] 上式中，为有机质孔容，v通I为无机质孔容，v为总孔容，A为有机系数，TOC为有 机碳含量；
[0010] 3)建立以有机碳含量T0C为横轴、总孔容V为纵轴的平面坐标系；
[0011] 4)将泥页岩样品的有机碳含量T0C和总孔容V的数据投入到步骤3)的平面坐标系 中，拟合出一条直线并求取该直线的斜率k和纵截距b;
[0012] 斜率k的方程为：
[0013] k=A.V概一A··几；
[0014] 纵截距b的方程为：
[0015] b = Va/i；
[0016] 上式中，k为直线斜率，b为直线纵截距；
[0017] 5)根据上述步骤2)的方程、步骤4)中的直线斜率k及纵截距b，得到有机质孔容V有机 的方程为：
[0018] v概=k/A+b;
[0019] 根据有机质孔容V郁i的数据进而对泥页岩有机质孔隙度Φ?Λ进行评价，从而完成 待测区泥页岩储层的储集能力评估。
[0020] 所述步骤2)中，总孔容V通过等温吸附试验测得。
[0021] 所述步骤5)中，有机质孔隙度〇_和有机质孔容V郁ι的关系式为：
[0022] φ獅几· a · TOC · Ρ;
[0023] 上式中，p为待测泥页岩样品的密度。
[0024] -种泥页岩有机质孔隙度的评价方法，其包括以下步骤：
[0025] 1)对待测区的同种有机质类型且相近有机质热演化程度的泥页岩样品进行有机 碳含量T0C和总孔隙度Φ的测定；
[0026] 2)在同种有机质类型且相近有机质热演化程度下，假设待测区的泥页岩储层中的 有机质孔隙度为Φ郁I、无机质孔隙度为Φ?;并结合步骤1)中测试所得的有机碳含量T0C和 总孔隙度Φ的数据建立如下方程：
[0027] Φ概· B · Τ(Χ+Φ?ι(1-B · Τ0〇 = Φ ;
[0028] 上式中，TOC为有机碳含量，为有机质孔隙度，Φ通为无机质孔隙度，Φ为总孔 隙度，Β表示有机质体积系数；
[0029] 3)建立一个以有机碳含量T0C为横轴、总孔隙度Φ为纵轴的平面坐标系；
[0030] 4)将泥页岩样品的有机碳含量T0C和总孔隙度Φ的数据投入到步骤3)的平面坐标 系中，并拟合出一条直线，求取该直线的斜率k和纵截距b;
[0031] 斜率k的方程为：
[0032] k = B · Φ概一Β · 几；
[0033] 纵截距b的方程为：
[0034] b=
[0035] 上式中，k为直线斜率，b为直线纵截距；
[0036] 5)根据上述步骤2)的方程、步骤4)中的直线的斜率k及纵截距b，得到有机质孔隙 度φ郁I的方程为：
[0037] φ 概=k/B+b;
[0038] 根据有机质孔隙度的数据进而对泥页岩有机质孔隙度Φ??_·机进行评价，从而 完成待测区泥页岩储层的储集能力评估。
[0039] 所述步骤1)中，总孔隙度Φ通过氦孔隙仪测得。
[0040] 所述步骤5)中，有机质孔隙度〇_和有机质孔隙度的关系式为：
[0041 ] φ·几=φ概· β · T0C。
[0042] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过测定泥页岩样品 的有机碳含量T0C、密度Ρ、总孔容V和总孔隙度Φ，计算泥页岩中的有机质孔容或有机质孔 隙度，从而推广到具有同种有机质类型且相近有机质热演化程度的泥页岩中，进而计算出 待测区泥页岩有机质孔隙度，从而能更加准确的评价泥页岩的页岩气储集能力。2、本发明 方法在评价过程中使用了能够整合大量数据的拟合曲线法，因此计算结果精度较高。3、本 发明方法易于操作、方法实用且成本较低。
【附图说明】
[0043] 图1是本发明关于泥页岩中有机碳含量和泥页岩孔容的坐标系；
[0044] 图2是本发明关于泥页岩中有机碳含量和泥页岩孔隙度的坐标系。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0046] 本发明涉及一种泥页岩有机质孔隙度的评价方法，包括以下步骤：
[0047] 1)在对泥页岩有机质孔隙度进行评价前，要根据待测区泥页岩的孔隙结构特点选 择合适的测试方法，当泥页岩样品中大部分孔隙孔径都在2~50nm，则选择等温吸附法测试 泥页岩孔容来计算泥页岩有机质孔隙度，如果泥页岩样品中大部分孔隙孔径都大于50nm， 也可以选择氦孔隙仪测试泥页岩孔隙度来计算泥页岩有机质孔隙度；
[0048] 2)对待测区的同种有机质类型且相近有机质热演化程度的泥页岩样品进行有机 碳含量T0C和总孔容V(或总孔隙度Φ)测定，其中，总孔容V可通过等温吸附试验使用采用 BJH(Barrett Joyner Halenda，孔径分布)法来获得，总孔隙度Φ通过氦孔隙仪测得。
[0049] 3)由于泥页岩是一种均质化程度很高的岩石，因此在同种有机质类型且相近有机 质热演化程度下，可以假设有机质孔容(有机质孔体积/有机质质量）、无机质孔容(无机质 孔体积/无机质质量）、有机质孔隙度(有机质孔体积/有机质体积）、无机质孔隙度(无机质 孔体积/无机质体积)是一个常数，那么泥页岩有机质孔容(有机质孔体积/泥页岩质量）、泥 页岩无机质孔容(无机质孔体积/泥页岩质量）、泥页岩有机质孔隙度(有机质孔体积/泥页 岩体积）、泥页岩无机质孔隙度(无机质孔体积/泥页岩体积)就与有机质或无机质的量成正 比例关系。设待测区的泥页岩储层中的有机质孔容为V郁I、无机质孔容为V?/!、有机质孔隙度 为Φ有机、无机质孔隙度为Φ通，并结合步骤2)中有机碳含量T0C和总孔容V的数据建立如下 方程：
[0050] V概· A · T0C+V?i( 1 -A · TOC) = V;
[0051] 或结合步骤2)中有机碳含量TOC和总孔隙度Φ的数据建立如下方程：
[0052] Φ概· B · Τ(Χ+Φ?ι(1-B · Τ0〇 = Φ ;
[0053] 上式中，表示有机质孔容，V通I表示无机质孔容，V表示总孔容，Α表示有机系数 (即泥页岩中有机质含量与有机碳含量的比值），TOC表示单位质量岩石中有机碳的质量百 分数，φ郁I表示有机质孔隙度，Φ?表示无机质孔隙度，φ表示总孔隙度，B表示有机质体积 系数(即泥页岩中有机质体积分数与有机碳含量的比值）。其中，^^，、巾^和於勾可直接测 得。
[0054] 4)建立一个以有机碳含量T0C为横轴、总孔容V(或总孔隙度Φ )为纵轴的平面坐标 系；
[0055] 5)如图1(或图2)所示，将泥页岩样品的有机碳含量T0C和总孔容V(或总孔隙度Φ) 的数据投入到平面坐标系中，根据有机碳含量T0C和总孔容V(或总孔隙度Φ )的坐标点拟合 出一条直线，并求取该直线的斜率k和纵截距b;其中，以有机碳含量T0C和总孔容V的坐标点 拟合的直线的斜率k = A · %机一A · V通;纵截距b = V通;以有机碳含量T0C和总孔隙度Φ的 坐标点拟合的直线的斜率k = B· Φ概一Β· Φ?ι;纵截距b=〇an;
[0056] 6)根据上述步骤3)的方程和上述步骤5)的斜率k及纵截距b的方程，可得到待测区 的泥页岩样品的有机质孔容V郁ι(或有机质孔隙度Φ郁I)的数据，其中，
[0057] 有机质孔容\%机的方程为：
[0058] v概=k/A+b;
[0059] 有机质孔隙度的方程为：
[0060] φ 概=k/B+b;
[0061] 根据有机质孔容V郁ι(或有机质孔隙度Φ郁I)的数据，进而可以对泥页岩有机质孔 隙度行评价，从而完成待测区泥页岩储层的储集能力评估，其中，
[0062] 泥页岩有机质孔隙度〇_和有机质孔容V郁ι的关系式为：