本发明涉及页岩油气资源开采，尤其是一种页岩孔隙分形维数的计算方法。
背景技术：
1、页岩油气资源作为能源战略的重要组成部分，其储层中丰富的微-纳米级孔隙对油气的吸附、渗流和运移过程起着决定性作用。孔隙分形维数作为研究页岩储层的关键量化指标，能够揭示孔隙结构的异质性和复杂性，有效评估储层的渗透性能，并综合反映孔隙结构特性，对储层开发效果进行评价，为页岩油气勘探和开发提供科学依据。已有研究表明，页岩的孔隙分形维数介于2～3之间。对于同一页岩来说，孔隙的孔径越小，其孔隙结构和微观状态越复杂，分形维数越接近于3；孔径越大，孔隙的形态和分布相对越规则，分形维数越接近于2。总的来说，随孔径增大，页岩孔隙分形维数呈逐渐减小的趋势，分形维数与孔径呈负相关关系。
2、目前，获取孔隙分形维数的主要方法有：①二氧化碳吸附实验法、氮气吸附实验法和压汞实验法。这三种方法通过测量不同压力下二氧化碳、氮气和汞在页岩孔隙中的吸附量，可以得到孔隙大小分布和孔隙结构的分形维数。但二氧化碳吸附实验法仅适用于孔径介于0～3nm的微孔，氮气吸附实验法仅适用于孔径介于3～50nm的中孔，压汞实验法仅适用于孔径大于50nm的大孔，不能表征任意孔径范围内的分形维数，连续性差，分辨率低。②小角度中子散射法(saxs)：使用同步辐射或实验室x射线源对样品进行照射，收集在小角度范围内(通常小于5°)的散射数据，收集到的saxs数据需要经过背景噪声的扣除、散射强度的归一化等预处理步骤，以获得清晰的散射曲线，通过分析saxs曲线，特别是其在低角度区域的行为，计算出分形维数。该方法对实验样品的形状尺寸要求高，且探测的是纳米至微米尺度的结构，对于更小或更大的结构特征，可能需要其他技术如tem或sem来补充。
技术实现思路
1、针对当前孔隙分形维数获取方法存在的上述不足，本发明提供一种页岩孔隙分形维数的计算方法。
2、本发明提供的页岩孔隙分形维数的计算方法，步骤如下：
3、s1、在同一块岩心上选取数个平行样品，分别进行二氧化碳吸附实验、氮气吸附实验和高压压汞实验。
4、s2、选取二氧化碳吸附实验中孔径介于0-2nm的实验数据，在该孔径段内取若干个的次级孔径段，计算每个次级孔径段的平均孔径，并利用微孔介质分形理论计算每个次级孔径段孔隙的分形维数。
5、s3、选取氮气吸附实验中孔径介于2-50m的实验数据，在该孔径段内取若干个的次级孔径段，计算每个次级孔径段的平均孔径，并利用fhh分形模型计算每个次级孔径段孔隙的分形维数。
6、s4、选取高压压汞实验中孔径大于50nm的实验数据，在该孔径段内取若干个的次级孔径段，计算每个次级孔径段的平均孔径，并利用menger海绵模型计算每个次级孔径段孔隙的分形维数。
7、s5、以步骤s2、s3、s4获得的所有平均孔径为横坐标，分形维数为纵坐标绘制分形维数-平均孔径曲线图，根据曲线斜率特征的不同，选择不同的函数表达式，求取函数表达式中的参数，拟合得到平均孔径与对应孔径段的分形维数之间的函数关系式。
8、根据曲线斜率特征的不同，选择不同的函数表达式，具体方法如下：
9、(1)第一种类型：当曲线斜率整体上呈现由小变大的趋势时，选择函数表示式如下：
10、y＝px+q
11、式中，y代表分形维数，x代表平均孔径，nm；p和q为待求解系数。
12、系数p和q的求解方法如下：
13、步骤(1)：求x、y两个变量的平均值和
14、步骤(2)：求取变量的协方差：
15、
16、
17、式中，yi代表每个分形维数，xi代表每个平均孔径；
18、步骤(3)：求取系数p、q：
19、
20、
21、将求得的系数p、q代入公式y＝px+q中，得到y与x的具体函数关系式。
22、(2)第二种类型：当曲线斜率整体上呈现由大变小的趋势时，选择函数表示式如下：
23、y＝uxv
24、式中，y代表分形维数，x代表平均孔径，nm；u和v为待求解系数。
25、系数u和v的求解方法如下：
26、步骤(1)：对公式y＝uxv两边同时取对数转化为：
27、lny＝vlnx+lnu
28、令lny＝α，lnx＝β，lnu＝γ，则转化为：
29、α＝vβ+γ
30、步骤(2)：求取α、β两个变量的平均值和
31、步骤(3)：求取变量的协方差：
32、
33、
34、式中，αi和βi分别是由每个分形维数yi，每个平均孔径xi计算得到；
35、步骤(4)：求取系数v、γ：
36、
37、
38、步骤(5)：根据系数γ计算得到u。
39、将求得的系数u和v代入公式y＝uxv中，得到y与x具体的函数关系式。
40、(3)第三种类型：当曲线斜率属于除上述(1)和(2)两种趋势以外的其他情况时，选择函数表示式如下：
41、y＝alnx+b
42、式中，y代表分形维数，x代表平均孔径，nm；a和b为待求解系数。
43、系数a和b的求解方法如下：
44、步骤(1)：公式y＝alnx+b中，令lnx＝t，则转化为:y＝at+b，
45、步骤(2)：求取t、y两个变量的平均值和
46、
47、
48、步骤(3)：求取变量的协方差：
49、
50、
51、式中，ti由每个平均孔径xi计算得到，yi表示每个分形维数；
52、步骤(4)求取系数a、b：
53、
54、
55、将求得的系数a、b代入公式y＝alnx+b中，得到y与x具体的函数关系式。
56、s6、根据步骤s5中拟合所得的函数关系式，求取任意孔径段的分形维数，对页岩全孔径段的分形维数进行表征。
57、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
58、本发明通过求取分形维数与孔径的函数关系，不仅能连续计算全孔径范围的分形维数，还能计算任意孔径范围内的分形维数，提高孔隙分形维数表征的分辨率。
59、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
1.一种页岩孔隙分形维数的计算方法，其特征在于，步骤如下：
2.如权利要求1所述的页岩孔隙分形维数的计算方法，其特征在于，步骤s5中，根据曲线斜率特征的不同选择不同的函数表达式，具体方法如下：
3.如权利要求2所述的页岩孔隙分形维数的计算方法，其特征在于，系数p和q的求解方法如下：
4.如权利要求2所述的页岩孔隙分形维数的计算方法，其特征在于，系数u和v的求解方法如下：
5.如权利要求2所述的页岩孔隙分形维数的计算方法，其特征在于，系数a和b的求解方法如下：
