一种获得纯甲烷包裹体捕获压力的方法.pdf

本发明公开了一种获得纯甲烷包裹体捕获压力的方法，属于地质勘探技术领域。所述获得纯甲烷包裹体捕获压力的方法包括以下步骤获取纯甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v1；根据纯甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v1得到甲烷包裹体的密度；获得与纯甲烷包裹体同期形成的气-液两相盐水包裹体的捕获温度；根据纯甲烷包裹体密度和与甲烷包裹体同期气-液两相盐水捕获温度得到纯甲烷包裹体捕获压力。本发明获得纯甲烷包裹体捕获压力的方法对实验样品要求低，实验数据读取及处理速度快，测定精度高。

1.  一种获得纯甲烷包裹体捕获压力的方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取纯甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v₁；
根据所述甲烷激光拉曼散射峰v₁得到所述纯甲烷包裹体的密度；
获得与所述纯甲烷包裹体同期形成的气-液两相盐水包裹体的捕获温度；
根据所述密度与所述捕获温度得到纯甲烷包裹体捕获压力。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取纯甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v₁包括：
获得岩石样品的包裹体薄片，对捕获纯甲烷包裹体的宿主矿物进行拉曼探针测试，结合镜下特征判断宿主矿物成分；
对样品中捕获的矿物流体包裹体进行300光栅的拉曼探针测试；
对纯甲烷包裹体进行1800光栅，Ne灯校正的的拉曼探针测试，用于获取甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v_meas和Ne灯的两个测量峰位置v_meas；
根据分光器的非线性关系，利用氖灯的激光拉曼光谱标准峰Ne₁，即v_real为2836.9888cm^-1，和标准峰Ne₂，即v_real为3008.12744cm^-1对甲烷包裹体的甲烷拉曼散射峰v_meas进行校正，进而精确的确定甲烷包裹体真实的激光拉曼散射峰v_corr，甲烷包裹体真实的拉曼散射峰v_corr、甲烷包裹体测量的拉曼散射峰v_meas、氖灯峰，即Ne₁及Ne₂的标准峰位置v_real和测量峰位置v_meas存在如下关系：
vcorrCH4=12{[vmeasCH4+(vrealNe1,2836.98-vmeasNe1,2836.98)]+[vmeasCH4+(vrealNe2,3008.13-vmeasNe2,3008.13)]}]]>(1)，依据公式(1)可精确的计算甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v₁，单位是cm^-1。

3.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述得到甲烷包裹体的密度包括：
通过在玻璃毛细管系统中不同压力条件下测定甲烷拉曼散射峰v₁位 移，得到甲烷拉曼散射峰v₁位移、甲烷密度及压力的关系，甲烷包裹体甲烷拉曼散射峰v₁位移与甲烷包裹体密度ρ存在线性关系：
ρ(g/cm³)＝-5.17331×10^-5D³+5.53081×10^-4D²-3.51387×10^-2D(2)，相关系数为0.9987，其中：D＝v₁-v₀，v₁是氖灯校正后的实测甲烷包裹体的甲烷拉曼散射峰，v₀为当压力接近于0时的甲烷包裹体的甲烷拉曼散射峰；
通过甲烷拉曼散射峰v₁与甲烷包裹体密度ρ的关系公式(2)，计算得到甲烷包裹体密度，单位为g/cm³。

4.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得与纯甲烷包裹体同期形成的气-液两相盐水包裹体的捕获温度包括：
甲烷包裹体和与甲烷包裹体共生的气-液两相盐水包裹体是同时捕获的，包裹体捕获于饱和甲烷的不混容两相系统，气-液两相盐水包裹体的均一温度可以代表甲烷包裹体的捕获温度。

5.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述得到纯甲烷包裹体捕获压力包括：
建立的适用于CH₄体系的状态方程计算甲烷包裹体的捕获压力：
Z=PVRT=PrVrTr=1+BVr+CVr2+DVr4+EVr5+EVr2(β+γVr2)exp(-γVr2)---(3),]]>其中：
B=a1+a2Tr2+a3Tr3;C=a4+a5Tr2+a6Tr3;D=a7+a8Tr2+a9Tr3;E=a10+a11Tr2+a12Tr3;]]>
F=αTr3;Pr=PPc;Tr=TTc;Vr=VVc;Vc=RTcPc;]]>式中，P为压力(bar)；T为温度(K)；R为气体常数(R＝0.08314467bar·dm³·K^-1·mol^-1)；V为摩尔体积(dm³/mol)，可由甲烷包裹体的密度ρ及摩尔质量计算；Z为压缩因子；Pr、Tr分别为对比压力、对比温度，其量纲均为1；Pc、Tc分别为临界压力和临界温度，单位与P、T相同；a₁＝0.0872553928；a₂＝-0.752599476；a₃＝0.375419887；a₄＝0.0107291342；a₅＝0.0054962636；a₆＝-0.0184772802； a₇＝0.000318993183；a₈＝0.000211079375；a₉＝0.0000201682801；a₁₀＝-0.0000165606189；a₁₁＝0.000119614546；a₁₂＝-0.000108087289；α＝0.0448262295；β＝0.75397；γ＝0.077167。

一种获得纯甲烷包裹体捕获压力的方法
技术领域
本发明涉及地质勘探技术领域，特别涉及一种获得纯甲烷包裹体捕获压力的方法。
背景技术
在对焦石坝页岩气勘探开发研究中，证明焦石坝五峰-龙马溪组页岩储层为超压系统，超压与页岩气保存和富集的关系已成为当前国内研究的热点问题。焦石坝页岩气田晚燕山构造抬升剥蚀之前地层孔隙流体压力的恢复是研究页岩气层超压演化以及超压演化与页岩气富集关系的关键参数。流体包裹体作为古地质流体原始信息的有效赋存体，成为了解页岩气储层流体古温度、古压力条件的重要依据。但是流体包裹体捕获压力的模拟计算，受包裹体组分的影响较大，多组分的流体包裹体很难精确测定单个包裹体中的组分含量，因此有关多组分包裹体的压力模拟计算可能不太精确。而纯甲烷包裹体组分单一，是恢复地层孔隙流体压力的理想对象。传统计算甲烷包裹体捕获压力的方法是根据甲烷包裹体的均一温度推算出来，而甲烷包裹体均一温度数据的可靠获取需要选择形态规则，长轴长度大于6μm的甲烷包裹体进行均一温度测试，大部分油气储层中的甲烷包裹体不符合实验样品要求，而且甲烷包裹体均一温度测试过程繁琐，耗时较长。
发明内容
本发明提供一种获得纯甲烷包裹体捕获压力的方法，解决了或部分解决了现有技术获得甲烷包裹体捕获压力实验步骤多、实验数据以及计算结果误差较大的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种获得纯甲烷包裹体捕获压力 的方法，包括以下步骤：获取纯甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v₁；根据纯甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v₁得到纯甲烷包裹体的密度；获得与纯甲烷包裹体同期形成的气-液两相盐水包裹体的捕获温度；根据纯甲烷包裹体密度和与甲烷包裹体同期气-液两相盐水捕获温度得到纯甲烷包裹体捕获压力。
进一步地，所述获取纯甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v₁包括获得岩石样品的包裹体薄片，对捕获纯甲烷包裹体的宿主矿物进行拉曼探针测试，结合镜下特征判断宿主矿物成分；对样品中捕获的矿物流体包裹体进行300光栅的拉曼探针测试；对纯甲烷包裹体进行1800光栅，Ne灯校正的的拉曼探针测试，用于获取纯甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v_meas和Ne灯的两个测量峰位置v_meas；根据分光器的非线性关系，利用氖灯的激光拉曼光谱标准峰Ne₁，即v_real为2836.9888cm^-1和标准峰Ne₂，即v_real为3008.12744cm^-1)对甲烷包裹体的甲烷拉曼散射峰v_meas进行校正，进而精确的确定甲烷包裹体真实的激光拉曼散射峰v_corr，甲烷包裹体真实的拉曼散射峰v_corr、甲烷包裹体测量的拉曼散射峰v_meas、氖灯峰，即Ne₁及Ne₂的标准峰位置v_real和测量峰位置v_meas存在如下关系：
vcorrCH4=12{[vmeasCH4+(vrealNe1,2836.98-vmeasNe1,2836.98)]+[vmeasCH4+(vrealNe2,3008.13-vneasNe2,3008.13)]}]]>(1)，依据公式(1)可精确的计算甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v₁，单位是cm^-1。
进一步地，所述得到甲烷包裹体的密度包括通过在玻璃毛细管系统中不同压力条件下测定甲烷拉曼散射峰v₁位移，得到甲烷拉曼散射峰v₁位移、甲烷密度及压力的关系，甲烷包裹体甲烷拉曼散射峰v₁位移与甲烷包裹体密度ρ存在线性关系：
ρ(g/cm³)＝-5.17331×10^-5D³+5.53081×10^-4D²-3.51387×10^-2D(2)，相关系数为0.9987，其中：D＝v₁-v₀，v₁是氖灯校正后的实测甲烷包裹体的甲烷拉曼散射峰，v₀为当压力接近于0时的甲烷包裹体的甲 烷拉曼散射峰；通过甲烷拉曼散射峰v₁与甲烷包裹体密度ρ的关系公式(2)，计算得到甲烷包裹体密度，单位为g/cm³。
进一步地，所述获得与纯甲烷包裹体同期形成的气-液两相盐水包裹体的捕获温度包括甲烷包裹体和与甲烷包裹体共生的气-液两相盐水包裹体是同时捕获的，包裹体捕获于饱和甲烷的不混容两相系统，气-液两相盐水包裹体的均一温度可以代表甲烷包裹体的捕获温度。
进一步地，所述得到纯甲烷包裹体捕获压力包括建立的适用于CH₄体系的状态方程计算甲烷包裹体的捕获压力：
Z=PVRT=PrVrTr=1+BVr+CVr2+DVr4+EVr5+FVr2(β+γVr2)exp(-γVr2)---(3),]]>其中：B=a1+a2Tr2+a3Tr3;C=a4+a5Tr2+a6Tr3;D=a7+a8Tr2+a9Tr3;E=a10+a11Tr2+a12Tr3;]]>F=αTr3;Pr=PPc;Tr=TTc;Vr=VVc;Vc=RTcPc;]]>式中，P为压力(bar)；T为温度(K)；R为气体常数(R＝0.08314467bar·dm³·K^-1·mol^-1)；V为摩尔体积(dm³/mol)，可由甲烷包裹体的密度ρ及摩尔质量计算；Z为压缩因子；Pr、Tr分别为对比压力、对比温度，其量纲均为1；Pc、Tc分别为临界压力和临界温度，单位与P、T相同；a₁＝0.0872553928；a₂＝-0.752599476；a₃＝0.375419887；a₄＝0.0107291342；a₅＝0.0054962636；a₆＝-0.0184772802；a₇＝0.000318993183；a₈＝0.000211079375；a₉＝0.0000201682801；a₁₀＝-0.0000165606189；a₁₁＝0.000119614546；a₁₂＝-0.000108087289；α＝0.0448262295；β＝0.75397；γ＝0.077167。
本发明提供的获得纯甲烷包裹体捕获压力的方法，包括以下步骤获取纯甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v₁，根据纯甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v₁得到甲烷包裹体的密度，获得与纯甲烷包裹体同期形成的气-液两相盐水包裹体的捕获温度(均一温度)，根据纯甲烷包裹体密度和与甲烷包裹体同期气-液两相盐水捕获温度(均一温度)得到纯甲烷包裹体捕获压力， 对实验样品要求低，实验数据读取及处理速度快、测定精度高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的获得纯甲烷包裹体捕获压力的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的石英脉中纯甲烷包裹体的300光栅激光拉曼光谱图；
图3为本发明实施例提供的石英脉中纯甲烷包裹体的1800光栅激光拉曼光谱图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供的一种获得纯甲烷包裹体捕获压力的方法包括以下步骤：
步骤1，获取纯甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v₁。
步骤2，根据纯甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v₁得到甲烷包裹体的密度；显微激光拉曼光谱仪共焦效果可以达到横向0.1μm，深度约0.3μm的空间分辨率测量，理论上长轴长度达到1μm的甲烷包裹体就满足实验仪器对实验样品要求；显微激光拉曼光谱仪数据采集时间一般为10-100s，与甲烷包裹体均一温度测试过程相比，大大缩短了实验时间。
步骤3，获得与纯甲烷包裹体同期形成的气-液两相盐水包裹体的捕获温度(均一温度)。
步骤4，根据纯甲烷包裹体密度和与甲烷包裹体同期气-液两相盐水捕获温度(均一温度)得到纯甲烷包裹体捕获压力。
详细介绍步骤1。
所述获取纯甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v₁包括获得岩石样品的包裹体薄片，对捕获纯甲烷包裹体的宿主矿物进行拉曼探针测试，结合镜下特征判断宿主矿物成分。对样品中捕获的矿物流体包裹体进行300光栅的 拉曼探针测试；300光栅具有2.97cm^-1光谱分辨率，拉曼光谱峰信号较强，且可快速获取，用于定性分析流体包裹体成分，选择纯甲烷包裹体。对纯甲烷包裹体进行1800光栅，Ne灯校正的的拉曼探针测试，用于获取甲烷包裹体激光拉曼散射峰v₁(v_meas)和Ne灯的两个测量峰位置v_meas；1800光栅具有0.35cm^-1光谱分辨率，较300光栅激光拉曼光谱数据准确。由于在进行拉曼探针测试时，物质的激光拉曼散射峰位会发生一定程度的偏移，根据分光器的非线性关系，利用氖灯的激光拉曼光谱标准峰Ne₁(v_real为2836.9888cm^-1)和标准峰Ne₂(v_real为3008.12744cm^-1)对甲烷包裹体的甲烷拉曼散射峰v₁(v_meas)进行校正，进而精确的确定甲烷包裹体真实的激光拉曼散射峰v₁(v_corr)，甲烷包裹体真实的拉曼散射峰v₁(v_corr)、甲烷包裹体测量的拉曼散射峰v₁(v_meas)、氖灯峰(Ne₁,Ne₂)的标准峰位置v_real和测量峰位置v_meas存在如下关系：
vcorrCH4=12{[vmeasCH4+(vrealNe1,2836.98-vmeasNe1,2836.98)]+[vmeasCH4+(vrealNe2,3008.13-vneasNe2,3008.13)]}]]>(1)，依据公式(1)可精确的计算甲烷包裹体激光拉曼散射峰v₁，单位是cm^-1。
详细介绍步骤2。
所述得到甲烷包裹体的密度包括：通过在玻璃毛细管系统中不同压力条件下测定甲烷拉曼散射峰v₁位移，得到甲烷拉曼散射峰v₁位移、甲烷密度及压力的关系，甲烷包裹体甲烷拉曼散射峰v₁位移与甲烷包裹体密度ρ存在线性关系：
ρ(g/cm³)＝-5.17331×10^-5D³+5.53081×10^-4D²-3.51387×10^-2D(2)，相关系数为0.9987，其中：D＝v₁-v₀，v₁是氖灯校正后的实测甲烷包裹体的甲烷拉曼散射峰，v₀为当压力接近于0时的甲烷包裹体的甲烷拉曼散射峰，v₀主要受实验室校正方法的影响，不同实验室v₀的取值不同。通过甲烷拉曼散射峰v₁与甲烷包裹体密度ρ的关系公式(2)，计算得到甲烷包裹体密 度，单位为g/cm³。
详细介绍步骤3。
所述获得与纯甲烷包裹体同期形成的气-液两相盐水包裹体的捕获温度包括甲烷包裹体和与甲烷包裹体共生的气-液两相盐水包裹体是同时捕获的，包裹体捕获于饱和甲烷的不混容两相系统，气-液两相盐水包裹体的均一温度可以代表甲烷包裹体的捕获温度。
详细介绍步骤4。
所述得到纯甲烷包裹体捕获压力包括建立的适用于CH₄体系的状态方程计算甲烷包裹体的捕获压力：
Z=PVRT=PrVrTr=1+BVr+CVr2+DVr4+EVr5+FVr2(β+γVr2)exp(-γVr2)---(3),]]>其中：
B=a1+a2Tr2+a3Tr3;C=a4+a5Tr2+a6Tr3;D=a7+a8Tr2+a9Tr3;E=a10+a11Tr2+a12Tr3;]]>
F=αTr3;Pr=PPc;Tr=TTc;Vr=VVc;Vc=RTcPc;]]>
式中，P为压力(bar)；T为温度(K)；R为气体常数(R＝0.08314467bar·dm³·K^-1·mol^-1)；V为摩尔体积(dm³/mol)，可由甲烷包裹体的密度ρ及摩尔质量计算；Z为压缩因子；Pr、Tr分别为对比压力、对比温度，其量纲均为1；Pc、Tc分别为临界压力和临界温度，单位与P、T相同；a₁＝0.0872553928；a₂＝-0.752599476；a₃＝0.375419887；a₄＝0.0107291342；a₅＝0.0054962636；a₆＝-0.0184772802；a₇＝0.000318993183；a₈＝0.000211079375；a₉＝0.0000201682801；a₁₀＝-0.0000165606189；a₁₁＝0.000119614546；a₁₂＝-0.000108087289；α＝0.0448262295；β＝0.75397；γ＝0.077167。
为了更清楚的介绍本发明实施例，下面从本发明实施例的使用方法上予以介绍。
焦石坝页岩气田某页岩气井石英脉中纯甲烷包裹体捕获压力计算。
步骤1：获得含石英脉页岩样品的包裹体薄片，对捕获纯甲烷包裹体的宿主矿物进行拉曼探针测试，结合镜下特征判断宿主矿物成分为石英。
参见图2，然后对样品中捕获的矿物流体包裹体进行300光栅的拉曼探针测试：测定的流体包裹体具有五边形。在300光栅的0-4000cm^-1扫描光谱图中，2917.21cm^-1为强度很高的甲烷拉曼散射峰，除了高强度的甲烷散射峰以外，其它比较明显的拉曼峰为反映宿主矿物石英的拉曼散射峰，包裹体流体组分单一，说明流体包裹体为纯甲烷包裹体。
参见图3，接着利用配有Ne灯校正的1800光栅对纯甲烷包裹体进行2750-3080cm^-1激光拉曼光谱小范围扫描，用于获取甲烷包裹体甲烷激光拉曼散射峰v(v_meas)和Ne灯的两个测量峰位置v_meas；测量的纯甲烷包裹体的甲烷拉曼散射峰v₁(v_meas)为2908.470cm^-1，Ne₁的拉曼散射峰v_meas为2834.46cm^-1，Ne₂的拉曼散射峰v_meas为3005.76cm^-1，带入公式
vcorrCH4=12{[vmeasCH4+(vrealNe1,2836.98-vmeasNe1,2836.98)]+[vmeasCH4+(vrealNe2,3008.13-vneasNe2,3008.13)]}]]>(1)计算纯甲烷包裹体真实的甲烷拉曼散射峰v₁(v_corr)为2910.919cm^-1。
步骤2：依据甲烷拉曼散射峰v₁与甲烷包裹体密度ρ的关系公式ρ(g/cm³)＝-5.17331×10^-5D³+5.53081×10^-4D²-3.51387×10^-2D  (2)，计算得到纯甲烷包裹体密度为0.271g/cm³。其中：公式(2)中v₀值采用中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室激光拉曼实验室标定值。
步骤3：流体包裹体显微观察寻找与甲烷包裹体共生的气-液两相盐水包裹体，然后进行流体包裹体显微测温，获得与甲烷包裹体共生的气-液两相盐水包裹体均一温度，即甲烷包裹体的捕获温度，为216.3-227.2℃，为气-液两相盐水包裹体均一温度最低值216.3℃代表甲烷包裹体的捕获温度。
步骤4：将纯甲烷包裹体密度0.271g/cm³和捕获温度216.3℃带入公式Z=PVRT=PrVrTr=1+BVr+CVr2+DVr4+EVr5+FVr2(β+γVr2)exp(-γVr2)---(3),]]>即可获 得纯甲烷包裹体的捕获压力，为117.70MPa。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。