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测量有机质密度的新方法
徐铭阳
（黑龙江省煤田地质勘察院，黑龙江哈尔滨150001）
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摘要：页岩气近年来已经成为北美最为重要天然气来源。尽管一些助探资源的比较经济的方法取得进展，但是地层评价仍存在很多原则问题。其中之一就是总储量。由于页岩中有机质不仅生烃，还可以保存，要想解答总储量，精确估算总孔腺度(有机孔隙度和无机孔隙度)是关键。其中一个最大的未知量，千酸根或有机质密度在估算过程产生较大的误差。结合低比重的颗粒密度(LPP)和总有机碳的测量实验日工测量有机质密度的新方法
关键词：新方法；有机质密度；无机孔隙度；千酪根类型；页岩
根据前人的文献研究，页岩定义为沉积碎屑岩，平均颗粒大小特征不同，通过化处理得到样品set2。LPP和TOC测量后得到矿
物颗粒密度，而k值和干酪根密度和sell相同。结合两组样品的计
小于4微米。与常规储层不同，有机质是导致非常规储层有别于常
规储层的重要因素。煤层中的有机质系统占据岩石80~90%的体积，评价起来相对简单。在页岩或类页岩含碳源岩中，有机质在物理和化学性质上使得评价特别复杂。在北美每天有干口页岩气钻并打出。随着各行各业的发展和进步，成功错并的比例越来越高。然而，对于页若气勘探而言，仍然存在很多原则上间题至今没有完全解决。一如既往，第一个间题就是页岩气储层的储量间题。
总孔隙度由三部分组分，包括天然微裂缝孔隙度、粒间孔孔隙度和有机质孔隙度"。据前人研究，有机质孔隙度可达到有机质体积的50%围。例如，在较好的烃源岩中，总有机碳含量2%，干酪根密度 1.2g/ce，有机质孔隙度达总岩石体积的2-3%，不可忽略。
有机质孔隙.通常在微米尺度以下。有机质孔隙度可反映源岩热史。如上所述，有机质孔度对总孔隙度起到相当贡献作用。
页岩孔原度可根据如下公式估算：
p h= p gmVk+ p gk Vk+ p fm m+ p fk k
其中，表示密度，表示体积分数，下表m、、fm和k分表表示
算结果（斜率和截距），有助于估算有机质密度和有机碳相对有机质的重量分数。
2实验过程
2.1每个样品压碎、过筛，获得题粒大小不超过90微米，重量 2025克。
2.2在处理后的样品中加人5克硬石膏，通过压碎面混合均匀，颗粒大小控制90微米以下。通过该方式，获得两种不同粉末样品，岩石特征不同，面有机质特征相同。
2.3对获得样品在低温条件灰化处理，从而去除一定的有机质浓度。该步骤重复4~5次。每次清楚后.通过LECO-TOC测量一次 TOC
实验数据来自Woodford，成熟度从未成熟生气窗到干气生气图，镜质组反射率0.47%-2.49%。干酯根类型为I和Ⅱ类混合型。 3结果
Woodford干酪根颗粒密度1.2g/ee到1.8g/ce，据研究其与镜质组
颗粒矿物、干酪根、液态矿物和液态干酪根。如果总孔隙度是粒间／反射率之间存在线性关系。y=0.32x+0.98，相关度0.88。
矿物孔隙度和干酪根/有机质孔隙度的综合，其计算公式简化如下 : = p h P gmTOM p b1 P gm p gk p h P gm+ p w P gSw
以上TOM表示干酪根重量分数，和代表液体系统中水的密度和饱和度，导出的方程基于以下合理假设：
a.矿物孔隙中游离气和吸附气密度相同(这一点由于不同相态
有机碳的重量分数倒数，随着Ro从0.5%到2.5%变化，减少 1.27~1.07。可以解释为.在一定成熟度下，官能团被去除.利余组分主要包括死碳和芳烃，这些都有很高的碳含量。这种现象可以在煤层(Ⅲ类型)中观察到。
根据结果，干酪根题粒密度随着热成熟度有增加趋势。结合研
：究(Woodford页岩)和文献数据。不同数据来源的结果具有较好的吻
气体的孔隙尺度和表面而行为不同，在最近的研究中领重新考虑)；
b.干酪根水饱和度为零；
c.吸附气看作总孔隙度的一部分。
对大多数参数，通过测并解释或者简单的实验技术测量就有可能得到，而利用各种相关性得到有机和无机颗粒密度可能给计算结果带来很多误差围
1问题途径
假设如果存在颗粒密度测量技术可以达到纳米级孔原级别，息
合性，都表明干酪根密度对成熟度有增加趋势。对于相同范围的成熟度，Ⅲ型干酪根密度大于Ⅱ型干酪根，Ⅱ型干酪根又大于和Ⅱ 混合型。然而，成熟度达到干气生气图时，相当于R值2%左右，不同类型干酪根曲线没有出现明显的化学分离，导致其具有相同的趋
4结论
实验设计在于测量干酪根密度，它又是控制度量总孔隙度和含
岩石颗粒密度仅包括矿物密度和有机质骨架/干酪根密度。根据大气量的重要因素。干酪根密度是随成熟度而增加。当Ro小于2%时，
量的平衡方程，由颗粒密度可由以下方程计算：
1 p gt=kTOC1 p gk1 p gm+1 p gm
其中，下标gt.、m分别代表总颗粒、矿物颗粒和干酪根颗粒；k为有机碳相对有机质的重量分数，取决于有机质特征（有机相、干酪根类型和热成熟度)：TOC为总有机碳相对岩石的重量分
数。
通过低压比重计测量，应用玻意尔定律测量颗粒总体积。实验
设置要求达到纳米级孔隙，如有机质孔，固此粉醇碎的颗粒大小和情性气体非常重要。本研究.选择颗粒大小不超过90微米，氨气作为情性气体，其分子大小足够满足进入纳米孔
TOC经酸化处理后由LECO-TOC测得。从以上方程中发现.未知量包括k，矿物颗粒密度和干酪根颗粒密度。假设存在一组样品(set1)具有相同的矿物特征但是TOC不同，与TOC的曲线为
一大
直线，截距，斜率为。通过低温灰化有机质去除和TOC测量，获得组样品数据。
假设存在另外这一组样品，其有相同的有机质特征，但是矿物
不同干酪根密度随成熟度的变化趋势不同，「和Ⅱ干酪根密度介于 1.2~1.6c/ec：Ⅱ型于酪根密度介于1.4~1.6c/cc：而型于酪根密度介于 1.6~1.8g/ee。然面，当成熟度达到干气生气窗时，各类型干酪根的变化趋势是相同的。本实验技术优势在于能够同时测量有机质和矿物的真密度，测量k值一有机碳对有机质的重量分数。
参考文献
[1JCurtis, M., Cardott, B., Sondergeld C., Rai C. 2012, Develop-ment of organic porosity in the Woodford Shale with increasing thermal maturity. Intemational Joumal of Coal Geology, Vol. 103, p.2631.
[2]Elgmati, M., Zhang, H., Bai, B., Flori, R. & Qu, Q. 2011. Sub-micronpore characterization of shale gas plays. SPE Paper 144050. Society of Petroleum Engineers, Richardson, Texas.
[3]Kinghorn, R., Rahman, M. 1983. Specific Gravity as a Kerogen Type and Maturation Indicator with Special Reference to Amor-phous Kerogens, Joumal of Petroleum Geology, 6, 2, p. 179194.
作者简介：徐铭阳(1983-)，民族：汉族，黑龙江省哈尔滨市人，职位：科级