CN111505238A - 一种岩石白云化计算方法及计算*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种岩石白云化计算方法及计算***，包括：获取岩石中钙镁元素相对比例；获取岩石中无机碳含量；基于钙镁元素相对比例和无机碳含量，根据碳物质平衡公式，计算方解石百分比含量和白云石百分比含量；基于方解石百分比含量和白云石百分比含量，计算岩石白云化程度。本发明的岩石白云化计算方法及计算***根据碳物质平衡方法，计算岩石中方解石百分比含量和白云石百分比含量，进而实现对岩石白云化定量计算，方便、快速、准确地计算岩石白云化程度。
Description
技术领域
本发明属于油气勘探与开发领域，具体涉及一种岩石白云化计算方法及计算***。
背景技术
白云岩作为一种非常重要的油气储集层受到广泛关注，多年来一直是研究热点。近年来，随着页岩油的勘探开发，泥页岩中岩石白云化(白云石和方解石的含量)的研究受到关注。研究表明，白云化作用过程本身对储层孔隙有直接的影响，其交代作用对孔隙的形成、储层渗透率的改善起到了重要的建设作用，另一方面，白云化后形成的白云岩由于其脆性增加，影响页岩油气储层可压性评价。
目前，岩石白云化定量计算方法主要有以下三种：(1)利用室内实验室X衍射分析或X-射线荧光光谱法分析结果进行计算(高福红等，2017；张坤贞等.2017.等)，将白云石当作理想白云石处理，通过CaO和MgO的质量分数计算出白云岩样品中方解石和白云石的相对质量分数，进而对岩石白云化程度进行计算，但是由于X衍射分析和X-射线荧光光谱法分析依赖于对数据结果的解释处理，需要人为选定合理合适的定标岩性卡片才能获得比较正确的测试结果(譬如其中粘土矿物含量处理方法不同会导致其它矿物的测试结果偏差较大)，测试结果比较依赖测试人员的测试水平和经验，不同实验人员处理的数据结果可能偏差比较大。故而该方法对Ca2+和Mg2+的测定相对值虽然可靠性较高，白云石含量绝对值可信度不高。(2)利用氢氧化钠和氢氧化钾混合熔剂分解岩样，再利用酸碱滴定法测定氧化钙含量，然后用差减法求得氧化镁的含量，进而计算岩石样品中方解石和白云石的相对含量进行白云化定量计算(夏培民.2013；专利CN103528912A等)，该方法在测定氧化钙含量时受到氢氧化镁沉淀的吸附作用而影响钙元素的测定，而且该方法及其繁琐，不利于快速的进行岩石白云化定量计算。(3)专利CN107402411A等公布了一种利用测井信息(或是录井资料)中渗透率、孔隙度等识别参数与白云岩含量的交汇拟合，通过识别参数来计算白云岩含量的方法，该类型的方法通过联合方程组求解白云石含量，联合方程组中有大量经验参数需要人为确定，参数选取的好坏可以显著影响计算结果。因此，利用联合方程组得到的求解结果不够准确。
岩石白云化程度的精确计算有利于评价岩石可压性，支撑当前非常规页岩油开发评价；同时岩石白云化程度的判识，也有助于区分陆源碎屑与化学沉积，预测烃源岩发育规模。因此，特别需要一种方便、准确的岩石白云化计算方法。
发明内容
本发明的目的是能够方便、快速、准确的计算岩石白云化定量。
为了实现上述目的，本发明提供一种岩石白云化计算方法，包括：获取岩石中钙镁元素相对比例；获取所述岩石中无机碳含量；基于所述钙镁元素相对比例和无机碳含量，根据碳物质平衡公式，计算方解石百分比含量和白云石百分比含量；基于所述方解石百分比含量和白云石百分比含量，计算岩石白云化程度。
优选的，所述碳物质平衡公式为：
其中，ω方解石为方解石百分比含量，M(C)为C元素的质量分数，M(CaCO3)为CaCO3的质量分数，ω白云石为白云石百分比含量，M(MgCa(CO3)2)为MgCa(CO3)2的质量分数，CC为岩石中无机碳含量。
优选的，采用公式(3)和公式(4)计算方解石百分比含量和白云石百分比含量，
其中，ω白云石为白云石百分比含量，ω方解石为方解石百分比含量，M(Mg)为Mg元素的质量分数，M(MgCa(CO3)2)为MgCa(CO3)2的质量分数，
为岩石中钙镁元素相对比例，M(Ca)为Ca元素的质量分数，CC为岩石中无机碳含量，M(CaCO3)为CaCO3的质量分数，M(C)为C元素的质量分数。
优选的，通过X射线荧光光谱仪测定所述岩石中钙镁元素相对比例。
优选的，通过岩石热解仪测定所述岩石中无机碳含量。
根据本发明的另一方面，提出了一种岩石白云化计算***，该***包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：获取岩石中钙镁元素相对比例；获取所述岩石中无机碳含量；基于所述钙镁元素相对比例和无机碳含量，根据碳物质平衡公式，计算方解石百分比含量和白云石百分比含量；基于所述方解石百分比含量和白云石百分比含量，计算岩石白云化程度。
优选的，所述碳物质平衡公式为：
其中，ω方解石为方解石百分比含量，M(C)为C元素的质量分数，M(CaCO3)为CaCO3的质量分数，ω白云石为白云石百分比含量，M(MgCa(CO3)2)为MgCa(CO3)2的质量分数，CC为岩石中无机碳含量。
优选的，采用公式(3)和公式(4)计算方解石百分比含量和白云石百分比含量，
其中，ω白云石为白云石百分比含量，ω方解石为方解石百分比含量，M(Mg)为Mg元素的质量分数，M(MgCa(CO3)2)为MgCa(CO3)2的质量分数，
为岩石中钙镁元素相对比例，M(Ca)为Ca元素的质量分数，CC为岩石中无机碳含量，M(CaCO3)为CaCO3的质量分数，M(C)为C元素的质量分数。
优选的，所述岩石白云化计算***还包括X射线荧光光谱仪，用于测定所述岩石中钙镁元素相对比例。
优选的，所述岩石白云化计算***还包括岩石热解仪，用于测定所述岩石中无机碳含量。
本发明的有益效果在于：本发明的岩石白云化计算方法及计算***，获取岩石中的无机碳含量和钙镁相对比例，根据碳物质平衡方法，计算岩石中方解石百分比含量和白云石百分比含量，进而实现对岩石白云化定量计算，方便、快速、准确地计算岩石白云化程度。
本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种岩石白云化计算方法的流程图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
根据本发明的岩石白云化计算方法，包括：获取岩石中钙镁元素相对比例；获取岩石中无机碳含量；基于钙镁元素相对比例和无机碳含量，根据碳物质平衡公式，计算方解石百分比含量和白云石百分比含量；基于方解石百分比含量和白云石百分比含量，计算岩石白云化程度。
具体地，获取岩石中钙镁元素相对比例和无机碳含量，基于钙镁元素相对比例和无机碳含量，根据碳物质平衡公式，计算方解石百分比含量和白云石百分比含量，进而计算岩石白云化程度，白云石百分比含量与方解石百分比含量的比值就是岩石白云化程度。
根据示例性的实施方式的岩石白云化计算方法根据碳物质平衡方法，计算岩石中方解石百分比含量和白云石百分比含量，进而实现对岩石白云化定量计算，方便、快速、准确地计算岩石白云化程度。
作为优选方案，碳物质平衡公式为：
其中，ω方解石为方解石百分比含量，M(C)为C元素的质量分数，M(CaCO3)为CaCO3的质量分数，ω白云石为白云石百分比含量，M(MgCa(CO3)2)为MgCa(CO3)2的质量分数，CC为岩石中无机碳含量。
具体的，方解石中C的含量与白云石中C的含量之和等于岩石中C的总含量，其中，M(CaCO3)＝100，M(MgCa(CO3)2)＝184，M(C)＝12，M(Mg)＝24。
作为优选方案，采用公式(3)和公式(4)计算方解石百分比含量和白云石百分比含量，
其中，ω白云石为白云石百分比含量，ω方解石为方解石百分比含量，M(Mg)为Mg元素的质量分数，M(MgCa(CO3)2)为MgCa(CO3)2的质量分数，
为岩石中钙镁元素相对比例，M(Ca)为Ca元素的质量分数，CC为岩石中无机碳含量，M(CaCO3)为CaCO3的质量分数，M(C)为C元素的质量分数。
具体的，获取岩石中钙镁元素相对比例，采用公式(2)计算岩石中钙镁元素相对比例，
白云石中的镁/方解石中的钙+白云石中的钙＝镁元素/钙元素，其中，M(CaCO3)＝100，M(MgCa(CO3)2)＝184，M(Ca)＝40，M(Mg)＝24。
根据公式(1)和公式(2)推导出公式(3)和(4)，通过公式(3)和(4)计算方解石百分比含量和白云石百分比含量。
作为优选方案，通过X射线荧光光谱仪测定岩石中钙镁元素相对比例。
作为优选方案，通过岩石热解仪测定岩石中无机碳含量。
根据本发明的岩石白云化计算***，该***包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：获取岩石中钙镁元素相对比例；获取岩石中无机碳含量；基于钙镁元素相对比例和无机碳含量，根据碳物质平衡公式，计算方解石百分比含量和白云石百分比含量；基于方解石百分比含量和白云石百分比含量，计算岩石白云化程度。
具体地，获取岩石中钙镁元素相对比例和无机碳含量，基于钙镁元素相对比例和无机碳含量，根据碳物质平衡公式，计算方解石百分比含量和白云石百分比含量，进而计算岩石白云化程度，白云石百分比含量与方解石百分比含量的比值就是岩石白云化程度。
根据示例性的实施方式的岩石白云化***方法根据碳物质平衡方法，计算岩石中方解石百分比含量和白云石百分比含量，进而实现对岩石白云化定量计算，方便、快速、准确地计算岩石白云化程度。
作为优选方案，碳物质平衡公式为：
其中，ω方解石为方解石百分比含量，M(C)为C元素的质量分数，M(CaCO3)为CaCO3的质量分数，ω白云石为白云石百分比含量，M(MgCa(CO3)2)为MgCa(CO3)2的质量分数，CC为岩石中无机碳含量。
具体的，方解石中C的含量与白云石中C的含量之和等于岩石中C的总含量，其中，M(CaCO3)＝100，M(MgCa(CO3)2)＝184，M(C)＝12，M(Mg)＝24。
作为优选方案，采用公式(3)和公式(4)计算计算方解石百分比含量和白云石百分比含量，
其中，ω白云石为白云石百分比含量，ω方解石为方解石百分比含量，M(Mg)为Mg元素的质量分数，M(MgCa(CO3)2)为MgCa(CO3)2的质量分数，
为岩石中钙镁元素相对比例，M(Ca)为Ca元素的质量分数，CC为岩石中无机碳含量，M(CaCO3)为CaCO3的质量分数，M(C)为C元素的质量分数。
具体的，获取岩石中钙镁元素相对比例，采用公式(2)计算岩石中钙镁元素相对比例，
白云石中的镁/方解石中的钙+白云石中的钙＝镁元素/钙元素，其中，M(CaCO3)＝100，M(MgCa(CO3)2)＝184，M(Ca)＝40，M(Mg)＝24。
根据公式(1)和公式(2)推导出公式(3)和(4)，通过公式(3)和(4)计算方解石百分比含量和白云石百分比含量。
作为优选方案，岩石白云化计算***还包括X射线荧光光谱仪，用于测定岩石中钙镁元素相对比例。
作为优选方案，岩石白云化计算***还包括岩石热解仪，用于测定岩石中无机碳含量。
实施例
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种岩石白云化计算方法的流程图。
如图1所示，岩石白云化计算方法，包括：
S102：获取岩石中钙镁元素相对比例；
其中，通过X射线荧光光谱仪测定岩石中钙镁元素相对比例；
选取江汉盆地潜江凹陷某A井潜三段9米岩心40个样品为例，涵盖泥质白云岩和白云质泥岩等岩性，利用手持X射线荧光光谱仪，例如采用布鲁克S1Titan手持式X荧光光谱仪，采集模式为双段地球化学模式，采集时间为60秒，对岩心样品进行元素扫描，获取氧化镁和氧化钙的元素比例，再对钙镁元素比例进行结果计算，计算结果见附表1；
S104：获取岩石中无机碳含量；
其中，通过岩石热解仪测定岩石中无机碳含量；
利用岩石热解仪测定岩石中的碳酸盐碳含量，例如使用仪器型号为HAWK岩石热解仪，载气为氦气，检测器类型为FID检测器和红外检测器测定岩石中无机碳含量，测试结果见附表1；
S106：基于钙镁元素相对比例和无机碳含量，根据碳物质平衡公式，计算方解石百分比含量和白云石百分比含量；
其中，碳物质平衡公式为：
其中，ω方解石为方解石百分比含量，M(C)为C元素的质量分数，M(CaCO3)为CaCO3的质量分数，ω白云石为白云石百分比含量，M(MgCa(CO3)2)为MgCa(CO3)2的质量分数，CC为岩石中无机碳含量，M(CaCO3)＝100，M(MgCa(CO3)2)＝184，M(C)＝12，M(Mg)＝24；
采用公式(2)计算岩石中钙镁元素相对比例，
M(CaCO3)＝100，M(MgCa(CO3)2)＝184，M(Ca)＝40，M(Mg)＝24；
采用公式(3)和公式(4)计算方解石百分比含量和白云石百分比含量，
其中，ω白云石为白云石百分比含量，ω方解石为方解石百分比含量，M(Mg)为Mg元素的质量分数，M(MgCa(CO3)2)为MgCa(CO3)2的质量分数，
为岩石中钙镁元素相对比例，M(Ca)为Ca元素的质量分数，CC为岩石中无机碳含量，M(CaCO3)为CaCO3的质量分数，M(C)为C元素的质量分数；
利用公式(3)和(4)对上述测试结果进行计算，分别计算方解石百分比含量和白云石百分比含量，并对方解石和白云石的百分比比例进行计算，结果见附表1；
S108：基于方解石百分比含量和白云石百分比含量，计算岩石白云化程度；
其中，白云石百分比含量与方解石百分比含量的比值就是岩石白云化程度。
附表1测试结果和计算结果
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种岩石白云化计算方法，其特征在于，包括：
获取岩石中钙镁元素相对比例；
获取所述岩石中无机碳含量；
基于所述钙镁元素相对比例和无机碳含量，根据碳物质平衡公式，计算方解石百分比含量和白云石百分比含量；
基于所述方解石百分比含量和白云石百分比含量，计算岩石白云化程度。
2.根据权利要求1所述的岩石白云化计算方法，其特征在于，所述碳物质平衡公式为：
其中，ω方解石为方解石百分比含量，M(C)为C元素的质量分数，M(CaCO3)为CaCO3的质量分数，ω白云石为白云石百分比含量，M(MgCa(CO3)2)为MgCa(CO3)2的质量分数，CC为岩石中无机碳含量。
3.根据权利要求1所述的岩石白云化计算方法，其特征在于，采用公式(3)和公式(4)计算方解石百分比含量和白云石百分比含量，
其中，ω白云石为白云石百分比含量，ω方解石为方解石百分比含量，M(Mg)为Mg元素的质量分数，M(MgCa(CO3)2)为MgCa(CO3)2的质量分数，
为岩石中钙镁元素相对比例，M(Ca)为Ca元素的质量分数，CC为岩石中无机碳含量，M(CaCO3)为CaCO3的质量分数，M(C)为C元素的质量分数。
4.根据权利要求1所述的岩石白云化计算方法，其特征在于，通过X射线荧光光谱仪测定所述岩石中钙镁元素相对比例。
5.根据权利要求1所述的岩石白云化计算方法，其特征在于，通过岩石热解仪测定所述岩石中无机碳含量。
6.一种岩石白云化计算***，其特征在于，该***包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
获取岩石中钙镁元素相对比例；
获取所述岩石中无机碳含量；
基于所述钙镁元素相对比例和无机碳含量，根据碳物质平衡公式，计算方解石百分比含量和白云石百分比含量；
基于所述方解石百分比含量和白云石百分比含量，计算岩石白云化程度。
7.根据权利要求6所述的岩石白云化计算***，其特征在于，所述碳物质平衡公式为：
其中，ω方解石为方解石百分比含量，M(C)为C元素的质量分数，M(CaCO3)为CaCO3的质量分数，ω白云石为白云石百分比含量，M(MgCa(CO3)2)为MgCa(CO3)2的质量分数，CC为岩石中无机碳含量。
8.根据权利要求6所述的岩石白云化计算***，其特征在于，采用公式(3)和公式(4)计算方解石百分比含量和白云石百分比含量，
其中，ω白云石为白云石百分比含量，ω方解石为方解石百分比含量，M(Mg)为Mg元素的质量分数，M(MgCa(CO3)2)为MgCa(CO3)2的质量分数，
为岩石中钙镁元素相对比例，M(Ca)为Ca元素的质量分数，CC为岩石中无机碳含量，M(CaCO3)为CaCO3的质量分数，M(C)为C元素的质量分数。
9.根据权利要求6所述的岩石白云化计算***，其特征在于，还包括X射线荧光光谱仪，用于测定所述岩石中钙镁元素相对比例。
10.根据权利要求6所述的岩石白云化计算***，其特征在于，还包括岩石热解仪，用于测定所述岩石中无机碳含量。
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