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干酪根 弹性模量测试方法

阅读：1002发布：2020-05-12

专利汇可以提供干酪根弹性模量测试方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种干酪根弹性模量测试方法，涉及岩石物理研究技术领域，用于解决现有技术中存在的有机质岩石物理属性难以直接测量的技术问题。本发明通过采用化学分离的方法，即向页岩样品中加入非氧化型酸液和碱液，而从页岩样品中分离出有机质，并制备成干酪根样品，即人工岩心，通过对干酪根样品进行实验测量可得到有机质富集体即干酪根的弹性模量，从而为有机质的岩石物理研究通过了一种新手段。，下面是干酪根弹性模量测试方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种干酪根弹性模量测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10：获得研究区页岩样品，分别向所述页岩样品中加入非氧化型酸液和碱液，使其充分反应后的获得混合溶液；
步骤S20：对所述混合溶液进行离心处理，使其分层后获得干酪根；
步骤S30：将所述干酪根放入制样器中制样，并获得干酪根样品，
步骤S40：根据所述干酪根样品的纵波速度、横波速度以及密度，计算获得所述干酪根的弹性模量。
2.根据权利要求1所述的干酪根弹性模量测试方法，其特征在于，步骤S30包括以下子步骤：
步骤S31：将所述干酪根放入制样器中，在制样器两端加载压力；
步骤S32：保持压力一定时间后测量所述干酪根的纵波速度和横波速度，若第n次测量的纵波速度和横波速度分别与第n-1次测量的纵波速度和横波速度之间的差值小于1％，则获得结束加载压力并获得所述干酪根样品；否则重复步骤S31。
3.根据权利要求2所述的干酪根弹性模量测试方法，其特征在于，步骤S32中保持压力至少1h以上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的干酪根弹性模量测试方法，其特征在于，步骤S10包括以下子步骤：
步骤S11：获得研究区页岩样品，并将所述页岩样品研磨成粉末；
步骤S12：向所述页岩样品粉末中加入非氧化型酸液，反应后获得第一中间溶液；
步骤S13：对所述第一中间溶液进行蒸馏水洗涤，获得中性的第二中间溶液；
步骤S14：向所述第二中间溶液中加入碱液，反应后获得第三中间溶液；
步骤S15：对所述第三中间溶液进行蒸馏水洗涤，反应后获得中性的混合溶液。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的干酪根弹性模量测试方法，其特征在于，所述非氧化型酸液为浓度为6mol/L的盐酸。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的干酪根弹性模量测试方法，其特征在于，所述碱液为浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液。
7.根据权利要求4所述的干酪根弹性模量测试方法，其特征在于，步骤S12中，所述页岩样品粉末与所述非氧化型酸液的混合比例为1g：6mL。
8.根据权利要求4所述的干酪根弹性模量测试方法，其特征在于，步骤S12中，向所述页岩样品粉末中加入非氧化型酸液，至少反应2h。
9.根据权利要求4所述的干酪根弹性模量测试方法，其特征在于，步骤S14中，向所述第二中间溶液中加入碱液，至少反应1h。
10.根据权利要求2或3所述的干酪根弹性模量测试方法，其特征在于，步骤S20包括以下子步骤：
步骤S21：对所述混合溶液进行离心处理，使其分层后去除固体部分；
步骤S21：对所述固体部分进行烘烤去除其水分，获得干酪根。

说明书全文

干酪根 弹性模量测试方法

技术领域

[0001] 本发明涉及岩石物理研究技术领域，特别地涉及一种干酪根弹性模量测试方法。

背景技术

[0002] 页岩中的有机质含量是评价其生产油气能力的一个重要指标，在油气勘探、开发过程中，有机质富集区一直是油气藏勘探的重要目标之一。对于有机质的地震响应特征研究也一直是油气藏地震勘探的主要方向。在岩石物理领域，对于有机质的研究主要表现在干酪根的物理属性研究，包括干酪根的物性、力学、弹性属性。但是干酪根是一种有机质的聚集体，其形态不固定，直接用于岩石物理研究有很大难度。

发明内容

[0003] 本发明提供一种干酪根弹性模量测试方法，用于解决现有技术中存在的有机质岩石物理属性难以直接测量的技术问题。

[0004] 本发明提供一种干酪根弹性模量测试方法，包括以下步骤：

[0005] 步骤S10：获得研究区页岩样品，分别向所述页岩样品中加入非氧化型酸液和碱液，使其充分反应后的获得混合溶液；

[0006] 步骤S20：对所述混合溶液进行离心处理，使其分层后获得干酪根；

[0007] 步骤S30：将所述干酪根放入制样器中制样，并获得干酪根样品，[0008] 步骤S40：根据所述干酪根样品的纵波速度、横波速度以及密度，计算获得所述干酪根的弹性模量。

[0009] 在一个实施方式中，步骤S30包括以下子步骤：

[0010] 步骤S31：将所述干酪根放入制样器中，在制样器两端加载压力；

[0011] 步骤S32：保持压力一定时间后测量所述干酪根的纵波速度和横波速度，若第n次测量的纵波速度和横波速度分别与第n-1次测量的纵波速度和横波速度之间的差值小于1％，则获得结束加载压力并获得所述干酪根样品；否则重复步骤S31。

[0012] 在一个实施方式中，步骤S32中保持压力至少1h以上。

[0013] 在一个实施方式中，步骤S10包括以下子步骤：

[0014] 步骤S11：获得研究区页岩样品，并将所述页岩样品研磨成粉末；

[0015] 步骤S12：向所述页岩样品粉末中加入非氧化型酸液，反应后获得第一中间溶液；

[0016] 步骤S13：对所述第一中间溶液进行蒸馏水洗涤，获得中性的第二中间溶液；

[0017] 步骤S14：向所述第二中间溶液中加入碱液，反应后获得第三中间溶液；

[0018] 步骤S15：对所述第三中间溶液进行蒸馏水洗涤，反应后获得中性的混合溶液。

[0019] 在一个实施方式中，所述非氧化型酸液为浓度为6mol/L的盐酸。

[0020] 在一个实施方式中，所述碱液为浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液。

[0021] 在一个实施方式中，步骤S12中，所述页岩样品粉末与所述非氧化型酸液的混合比例为1g：6mL。

[0022] 在一个实施方式中，步骤S12中，向所述页岩样品粉末中加入非氧化型酸液，至少反应2h。

[0023] 在一个实施方式中，步骤S14中，向所述第二中间溶液中加入碱液，至少反应1h。

[0024] 在一个实施方式中，步骤S20包括以下子步骤：

[0025] 步骤S21：对所述混合溶液进行离心处理，使其分层后去除固体部分；

[0026] 步骤S21：对所述固体部分进行烘烤去除其水分，获得干酪根。

[0027] 与现有技术相比，本发明的优点在于：采用化学分离的方法，即向页岩样品中加入非氧化型酸液和碱液，而从页岩样品中分离出有机质，并制备成干酪根样品，即人工岩心，通过对干酪根样品进行实验测量可得到有机质富集体即干酪根的弹性模量，从而为有机质的岩石物理研究通过了一种新手段。附图说明

[0028] 在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

[0029] 图1是本发明的实施例中的干酪根弹性模量测试方法的流程图；

[0030] 图2是本发明的干酪根超声波测试示意图。

具体实施方式

[0031] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。

[0032] 如图1所示，本发明提供一种干酪根弹性模量测试方法，其包括以下步骤：

[0033] 第一步：获得研究区页岩样品，分别向页岩样品中加入非氧化型酸液和碱液，使其充分反应后的获得混合溶液。

[0034] 岩石中的有机质通常以固体(干酪根)、液体(油)、气体的形式存在，本发明中涉及的有机质指的是以固体形态存在的有机质。这部分有机质通常可以通过化学溶解分离的手段从岩石中提取。

[0035] 由于干酪根是沉积岩中不溶于碱、非氧化型酸和非极性有机溶剂的分散有机质，因此通过使页岩样品与非氧化型酸液和碱液进行反应，去除页岩中的其它成分即可获得干酪根。

[0036] 具体来说，首先，获得研究区页岩样品，并将页岩样品研磨成粉末。其中页岩样品一般为圆柱状，例如直径为25mm、高为50mm的柱状结构。另外，页岩样品需研磨成600目的粉末。

[0037] 其次，向页岩样品粉末中加入非氧化型酸液，反应后获得第一中间溶液。

[0038] 优选地，非氧化型酸液为浓度为6mol/L的盐酸。

[0039] 优选地，页岩样品粉末与非氧化型酸液的混合比例为1g：6mL，即每克页岩样品粉末中加入6毫升的非氧化型酸液。

[0040] 另外，向页岩样品粉末中加入非氧化型酸液，使页岩样品与非氧化型酸液在65℃的条件下至少反应2h或2h以上，保证页岩样品与酸液充分反应。

[0041] 反应完成后，对第一中间溶液进行蒸馏水洗涤，获得中性的第二中间溶液；向第二中间溶液中加入碱液，反应后获得第三中间溶液。

[0042] 优选地，碱液为浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液。

[0043] 另外，向第二中间溶液中加入碱液，使第二中间溶液与碱液在65℃的条件下至少反应1h或1h以上，保证二者充分反应。

[0044] 最后，对第三中间溶液进行蒸馏水洗涤，反应后获得中性的混合溶液。

[0045] 第二步，对混合溶液进行离心处理，使其分层后获得干酪根。

[0046] 具体来说，首先，对混合溶液进行离心处理，使其分层后去除固体部分。

[0047] 其次，对固体部分进行烘烤去除其水分，获得干酪根。例如将固体部分放入烘箱中，在60℃的条件下烘烤72h以上，以去除其中的水分。

[0048] 第三步，将干酪根放入制样器中制样，并获得干酪根样品。

[0049] 具体来说，首先，将干酪根3放入制样器1中，在制样器1两端加载压力至10Mpa。

[0050] 其次，保持压力一定时间，优选地，保持压力至少1h以上；然后测量干酪根3的纵波速度和横波速度，如图2所示，由于已经在制样器1中的干酪根3中埋入了超声波探头2，因此可以通过超声波探头2测量干酪根的纵波速度Vp和横波速度Vs。

[0051] 其中，若第n次测量的纵波速度和横波速度分别与第n-1次测量的纵波速度和横波速度之间的差值小于1％，则认为干酪根已经被充分压实，即可用于实验测量。则获得结束加载压力并获得干酪根样品；否则重复加载压力，直至上述差值小于1％。

[0052] 上述差值是指，前后两次测量的纵波速度相差小于1％，且前后两次横波速度相差小于1％。

[0053] 第四步，根据干酪根样品的纵波速度、横波速度以及密度，计算获得干酪根的弹性模量。

[0054] 如图2所示，制样器1的制样内径为25mm，将干酪根3放入制样器1中进行使其被压实，因此干酪根样品的直径为25mm。

[0055] 此外，在将干酪根3放入制样器1中后，分别在制样器1两端的干酪根中埋入超声波探头2，以测量干酪根的纵波速度和横波速度。

[0056] 并且制样器1上设置有刻度，因此干酪根样品的长度可以根据制样器1上的刻度获得，从而获得干酪根样品的体积V。

[0057] 另外，干酪根样品的质量m可以通过称重获得，从而根据V＝mρ计算得到干酪根的密度ρ。

[0058] 其中，干酪根的杨氏模量E满足以下定义式：

[0059]

[0060] 干酪根的剪切模量μ满足以下定义式：

[0061]

[0062] 干酪根的体积模量K满足以下定义式：

[0063]

[0064] 干酪根的拉梅常数λ满足以下定义式：

[0065]

[0066] 干酪根的泊松比σ满足以下定义式：

[0067]

[0068] 其中，ρ为干酪根的密度，Vp为纵波速度，Vs为横波速度。

[0069] 综上所述，本发明通过化学方法分离出干酪根颗粒并将其制备成人工岩心，用以通过实验测量的方法得到干酪根的弹性模量，从而用于页岩的岩石物理建模和页岩地震属性研究。

[0070] 虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

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干酪根弹性模量测试方法

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