技术摘要：
本发明公开了一种页岩储层含油饱和度的电化学预测方法，包括以下步骤：（a）在页岩试件的两端放置电极片，通过导线将电极片与电化学工作站数据采集系统连接，再与计算机数据处理系统连接；（b）对页岩试件施加电压或电流扰动信号，输入的扰动信号经过试件后产生相应的  全部
背景技术：
页岩油以游离态、溶解态和吸附态赋存于页岩储层中，其中游离态页岩油主要储 集在微-纳米级的孔隙和裂缝中，这类页岩油的流动性最好且易于开采，是页岩储层形成工 业油流的主要来源。溶解态页岩油主要赋存于有机质生烃形成的残留孔隙中，具有一定的 流动性，对页岩油开发具有一定的贡献，有机质含量越高，形成的有机质生烃残留孔隙越 多。吸附态页岩油主要附着于干酪根和矿物颗粒的表面，广泛分布的干酪根网络可以为页 岩油吸附提供大量的比表面。 页岩含油性的表征参数可以分为有机地球化学参数和岩心物理参数。有机地球化 学参数中最具代表性的是残留烃S1和氯仿沥青“A”，这两个参数主要受有机质丰度、类型和 热演化程度的影响，两者均可以定量地表征页岩储层的含油性。岩心物理参数中常用的是 含油饱和度S0，往往用于常规储层的含油性表征，一般通过洗油的方法来获取含油饱和度， 因此其只能对连通孔隙中的游离态烃进行表征，无法计算吸附态烃和封闭孔隙中的液态 烃。因此，建立一种能够全面评价页岩储层含油饱和度的预测方法是本领域技术人员亟需 解决的问题。 电化学阻抗谱(Electrochemical  Impedance  Spectroscopy，缩写EIS)能够反映 材料内部结构的一种新方法，能探讨电化学阻抗谱特性与页岩含油饱和度的关系。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种页岩储层含油饱和度的电化学预测方法，全面评价页岩 储层含油饱和度。该方法采用电化学阻抗谱原理研究页岩含油饱和度的理论基础上，分析 页岩孔隙结构的发展变化情况，从而能够监测页岩孔隙结构的动态演变过程。 本发明对一种页岩储层含油饱和度的电化学预测方法的原理作出以下描述。 电化学阻抗谱是给电化学系统施加一个频率不同的小振幅交流电势波，测量交流 电势与电流信号的比值随正弦波频率的变化，比值即为系统的阻抗，或者测量系统阻抗的 相位角随正弦波频率的变化。它是一种频率域测量方法，可测定的频率范围很宽，可以得到 比常规电化学方法更多的动力学信息和电极界面结构信息。由于采用小幅度的正弦电势信 号对系统进行微扰，电极上交替出现氧化和还原过程。因此，即使扰动信号长时间作用于电 极，也不会导致极化现象的积累性发展和电极表面状态的积累性变化。由于电势和电流间 存在线性关系，测量过程中电极处于准稳态，使得测量结果的数字处理简化。 本发明是由页岩试件、电极片、导线、电化学工作站及计算机组成的电化学系统实 现电化学阻抗谱特征参数数据的连续、自动监测与记录工作，并根据电化学阻抗谱特征参 数的变化来判断试件含油饱和度的一种方法。电化学系统可看做是一个等效电路，这个等 3 CN 111577266 A 说　明　书 2/4 页 效电路是由电阻、电容和电感等基本元件按照串、并联等不同方式组合而成的。通过电化学 阻抗谱，可以测定等效电路的构成以及各元件的大小，利用这些元件的电化学含义来分析 电化学系统的结构和电极过程的性质。页岩试件是一种特殊的电化学系统，在试件两端放 置电极，当页岩含油饱和度不同时，相当于在试件中增加了电容，导致试件在不同频率下的 阻抗发生变化，通过电化学工作站的分析，得到试件在不同频率下的电化学参数值，由计算 机绘制得到试件的电化学阻抗图谱，电化学阻抗图谱的特征变化与页岩含油饱和度存在对 应关系，能够很好地反映页岩孔隙结构及其发展情况。 为实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的： 一种页岩储层含油饱和度的电化学预测方法，包括以下步骤： (a)在页岩试件的两端放置电极片，通过导线将电极片与电化学工作站数据采集 系统连接，再与计算机数据处理系统连接； (b)对页岩试件施加不同频率的正弦交流电压或正弦交流电流扰动信号，输入的 扰动信号经过页岩试件后产生相应的响应信号，即正弦交流电流或正弦交流电压信号，响 应信号经过电化学工作站数据采集系统和计算机数据处理系统的处理，得到页岩试件的电 化学阻抗谱； (c)通过分析电化学阻抗谱的特征变化，对实测数据电化学阻抗谱进行拟合，建立 页岩固-液渗透等效电路模型，通过渗透扩散引起的法拉第阻抗参数的理论计算，建立页岩 储层含油饱和度的预测模型。 进一步，所述步骤(a)中电极片的数量为至少两个，位置以均匀分布或非均匀分布 的方式放置。 进一步，所述步骤(b)中扰动信号的频率范围为1Hz-10MHz。 进一步，所述步骤(b)中正弦交流电压振幅低于20mV。 进一步，所述步骤(b)中正弦交流电流振幅低于50mA。 进一步，所述步骤(b)中得到的页岩试件的电化学阻抗谱的表示方法包括Warburg 图、导纳图、电容图、Nyquist图和Bode图。 更进一步，所述步骤(b)中得到的页岩试件的电化学阻抗谱的表示方法优选为 Nyquist图和Bode图。 进一步，所述步骤(c)中页岩试件的电化学阻抗谱的特征变化是指在一定频率范 围内的相位角、角频率、阻抗矢量及阻抗模值随着频率增加或减小所对应的变化情况。 进一步，所述步骤(c)中页岩试件的电化学阻抗谱的特征变化与其含油饱和度存 在对应关系。 与现有技术相比，本发明的有益效果为： 1、本发明页岩储层含油饱和度的电化学预测方法中页岩试件的预测区域不受页 岩的结构和空间位置的限制，应用范围广。 2、本发明页岩储层含油饱和度的电化学预测方法能够全面评价页岩储层含油饱 和度，解决现有技术不能全面评价页岩储层含油饱和度的技术问题。 附图说明 图1为本发明页岩储层含油饱和度的电化学预测方法的示意图； 4 CN 111577266 A 说　明　书 3/4 页 图2为本发明实施例1得到的页岩试件的Nyquist曲线； 图3为本发明实施例1得到的页岩试件的Nyquist曲线的拟合曲线； 图4a为本发明实施1中页岩水层隙固液渗透模型阻抗谱； 图4b为本发明实施1中页岩水层隙固液渗透模型等效电路； 图4c为本发明实施1中页岩水层隙固液渗透模型等效电路的法拉第阻抗； 图5a为本发明实施1中含油饱和度较低条件下页岩油水层隙固液渗透模型Ⅰ阻抗 谱，图中基于Rx预测含油饱和度：R1＜R2＜R3； 图5b为本发明实施1中含油饱和度较低条件下页岩油水层隙固液渗透模型Ⅰ等效 电路，图中基于Rx预测含油饱和度：R1＜R2＜R3； 图5c为本发明实施1中含油饱和度较低条件下页岩油水层隙固液渗透模型Ⅰ等效 电路的法拉第阻抗，图中基于Rx预测含油饱和度：R1＜R2＜R3； 图6a为本发明实施1中含油饱和度中等条件下的页岩油水层隙固液渗透模型Ⅱ阻 抗谱，图中Zw值越大，含油饱和度越高； 图6b为本发明实施1中含油饱和度中等条件下的页岩油水层隙固液渗透模型Ⅱ等 效电路，图中Zw值越大，含油饱和度越高； 图6c为本发明实施1中含油饱和度中等条件下的页岩油水层隙固液渗透模型Ⅱ油 水半无限扩散层的阻抗，图中Zw值越大，含油饱和度越高； 图7a为本发明实施1中含油饱和度较高条件下页岩油水层隙固液渗透模型Ⅲ阻抗 谱，图中ZT值越大，含油饱和度越高； 图7b为本发明实施1中含油饱和度较高条件下页岩油水层隙固液渗透模型Ⅲ等效 电路，图中ZT值越大，含油饱和度越高； 图7c为本发明实施1中含油饱和度较高条件下页岩油水层隙固液渗透模型Ⅲ油水 阻挡层扩散的阻抗，图中ZT值越大，含油饱和度越高； 图中，1、第一工作电极，2、参比电极，3、第二工作电极，4、辅助电极，5、电极片，6、 电化学工作站数据采集系统，7、计算机数据处理系统。