[发明专利]基于分子模拟的页岩多矿物成分岩心骨架模型建立方法

说明书

本发明涉及基于分子模拟的页岩多矿物成分岩心骨架模型建立方法，包括：（1）提取地层页岩样品，通过X‑射线衍射实验获取矿物成分信息，计算各矿物成分的百分含量；（2）分别构建各矿物原晶胞单元模型；（3）对原晶胞单元模型进行切面，切出其最易暴露在外的面，作为复合矿物模型的最小单元；（4）计算页岩样品中各矿物分子最小整数比，得到建立模型所需的各矿物分子个数；（5）使用分子模拟软件Materials Studio的Amorphous Cell Calculation板块，将各矿物原晶胞单元切面模型进行随机吸附填充，形成不同矿物晶胞组成的复合矿物模型；（6）对复合矿物模型进行结构优化。本发明建立的模型能准确计算真实地层条件下的页岩油气吸附量，为页岩油气的勘探开发提供理论基础。

技术领域

本发明涉及油气田开发领域，具体涉及一种基于分子模拟的页岩多矿物成分岩心骨架模型建立方法。

背景技术

页岩储层矿物成分较为复杂，由多种混合矿物组成，这些矿物在沉积后，进入压实和胶结作用阶段。在上覆岩层压力、沉积层之间作用力和构造应力作用下，产生的一系列物理化学变化改变了储层物性，犹以压实作用和胶结作用对储层改造作用最大，即成岩过程中压实作用和胶结作用是最重要的成岩作用类型(王钊等，压实作用和胶结作用对鄂尔多斯长_8储层的影响[J].西南石油大学学报(自然科学版)，2018，40(06):56-68)，故不同矿物之间的连接方式更多以物理胶结存在。因此可以采用多种矿物进行物理组合，以还原原始页岩储层矿物骨架模型。

分子模拟已被广泛应用于石油领域，如今已成为页岩矿物表面吸附模拟的有效手段。目前国内外学者对页岩矿物的吸附模拟多停留在单一矿物模型的研究上(黄亮等，深层页岩伊利石中甲烷吸附特征分子模拟[J].中南大学学报(自然科学版),2022,53(09):3522-3531)，如蒙脱石、伊利石、石英等，而忽略了真实页岩中其他次要矿物的存在，这些次要组分分布在页岩矿物骨架中，不仅会影响储层的孔隙度和渗透率，还会影响储层的孔隙网络结构和力学性质，真实页岩的矿物组成应该是多种矿物组成的结合体，因此仅使用单一矿物进行模拟计算，无法反应非均质页岩储层条件下的各种页岩油气的状态，为表征储层条件下页岩矿物的真实物理和化学性质，不能忽略结构中次要成分的存在。

目前亟需一种基于分子模拟的多矿物成分岩心骨架模型建立方法，直接准确地预测原始地层条件下的页岩油气吸附量，更加可靠地表征页岩油气吸附的微观机理，解决单一矿物分子模拟的缺陷和不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分子模拟的页岩多矿物成分岩心骨架模型建立方法，该方法原理可靠，操作简便，建立的模型能准确计算出真实地层条件下的页岩油气吸附量，从而研究页岩油气吸附的规律和微观机制，为后续页岩油气的勘探开发提供理论基础。

为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。

基于分子模拟的页岩多矿物成分岩心骨架模型建立方法，依次包括以下步骤：

(1)提取地层页岩样品，通过X-射线衍射实验获取矿物成分种类信息，计算各矿物成分的百分含量(SY/T 5163-2010，沉积岩中黏土矿物和常见非黏土矿物X射线衍射分析方法)，通过提取X射线衍射谱图中矿物晶体信息，得到各矿物晶胞信息；

(2)根据各矿物晶胞信息，输入对应的晶胞参数，分别构建各矿物原晶胞单元模型；

(3)对各矿物原晶胞单元模型进行切面，切出其最易暴露在外的面，作为复合矿物模型的最小单元；

(4)根据各矿物成分的百分含量计算各矿物的质量最小整数比，再除以各矿物晶胞的摩尔质量，得到页岩样品中各矿物分子最小整数比，根据所需建立的复合矿物模型的大小，将最小整数比乘以相应的系数，得到建立该模型所需的各矿物分子个数；