预测页岩不同类型吸附气非均质性分布的方法技术

本发明专利技术属于非常规油气勘探开发领域，具体地，预测页岩不同类型吸附气非均质性分布的方法。该方法包括以下步骤：步骤一、建立页岩气吸附气含量的概念模型和综合预测数学模型；步骤二、建立基于测井信息预测有机质含量的高精度数学模型；步骤三、建立基于测井信息预测不同矿物含量的高精度数学模型；步骤四、计算页岩吸附气量，评价页岩吸附气分布的非均质性。本发明专利技术建立了不同形式的概念模型，将页岩吸附气分为有机质吸附气、粘土矿物吸附气、石英吸附气、其他碎屑岩矿物吸附气、碳酸盐矿物吸附气和其他盐类矿物吸附气，并建立了方法模型，可计算出这些各种形式的吸附气含量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于非常规油气勘探开发领域，具体地，涉及一种页岩气预测模型和方法， 用于预测页岩中不同类型吸附气的非均质性分布。
技术介绍
页岩气是指储集在富含有机质的细粒碎肩岩中的天然气，一部分以游离态存在于 孔隙和裂缝中，一部分吸附于有机质和矿物表面，可以是生物成因、热解成因或混合成因， 在一定地质条件下聚集成藏并达到经济开采价值。页岩吸附气是页岩气中的重要形式和组 成部分，是由页岩中的有机和无机矿物表面吸附所致，这里首次将它分为有机质吸附气、 粘土矿物吸附气、石英吸附气、其他碎肩岩矿物吸附气、碳酸盐矿物吸附气和其他盐类矿物 吸附气。如何高精度地预测这些不同类型的吸附气在大套页岩中的非均质性分布，对科学 和准确地预测页岩气资源有着重要的意义。 由于不断攀升的能源需求和日益增大的能源压力，让页岩油气这一非常规能源受 到越来越多的重视。美国对页岩气的勘探开发走在世界的前列，是目前页岩气大规模商 业开发取得成功的唯一国家。1976年，美国能源部开始关注东部页岩气，就Antrim页岩、 Ohio页岩、New Albany页岩、Barnett页岩和Lewis页岩等五大页岩气系统开展了针对 页岩气地质、地球化学和石油工程的研究（Curtis，2002)。加拿大紧随其后，近年来也开 展了页岩气的勘探及实验研究，对泥盆系、石炭系和侏罗系页岩气的勘探潜力进行了评估 (RossD&Bustin，2007, 2008)。我国近些年也加大了对四川、鄂尔多斯等西部盆地页岩气的 勘探和研究工作，取得了一些可喜的成绩。这些西部盆地古生代海相地层分布范围广、地层 厚度大、有机质含量普遍较高，可作为区域上页岩气勘探研究的重要层系，富集层位主体存 在于中一古生界中。相对而言，东部地区的新生界发育了大套湖相页岩，也是一个不可忽视 的重要领域。 已有的相关研究主要涉及到页岩气的赋存形式及影响因素、不同盆地页岩气的成 藏条件和机理等。研究认为，虽然页岩气的赋存形式具有多样性，如游离态（游离形式存 在于岩石空隙中）、吸附态（吸附于有机质、粘土矿物与干酪根颗粒以及孔隙表面之上）、 溶解态（少量溶解于干酪根、沥青质、残留水以及液态原油中），但目前发现的页岩气多以 吸附态为主，吸附性是页岩气的重要性质（李新景等，2007 ;张金川等，2008 ;聂海宽等， 2009)，典型的实例是美国FortWorth盆地密西西比亚系Barnett组页岩的吸附态页岩气就 占原始页岩气总量的40%~60%(1&^(^，2003出〇￥1?^，2003 ;聂海宽等，2009)。吸附作 用是页岩气聚集的基本方式之一，吸附状天然气的赋存与游离状天然气含量之间呈彼此 消长关系，一般前者天然气的含量变化在20%~85%之间（Curtis, 2002 !Montgomery et al. , 2005) 〇 基于吸附性对于页岩气的重要性，许多研究人员研究了影响页岩气吸 附作用的地质因素。勘探实践和相关实验研究表明，页岩的复杂的矿物成分 (Schettler&Parmoly, 1990 ;Loucks&Ruppel, 2007)能影响页岩气的赋存形式和吸 附作用。富有机质页岩的孔隙结构对于吸附作用及页岩储层中储气潜力的含量 来说甚为关键（Montgomery et al.，2005 ;Bustin, 2005 ;Loucks&Ruppel, 2007 ; Ross&Bustin, 2007, 2008)。页岩中孔隙结构分布的非均质性决定了页岩气的资源评价是 复杂的，原因是孔隙结构与许多因素有关，包括有机碳含量、矿物分布、成熟度和颗粒大小 (Ross，2004 ;Ross&Bustin, 2007 ;Chalmers&Bustin, 2007)。页岩中孔隙结构的分布与页岩 中矿物组成有很大关系，因此矿物组成是页岩油气聚集的重要因素（Ross&Bustin，2009 ; 聂海宽等，2009)。同时，页岩层中矿物的组成一方面会影响有机质的赋存形式，如粘土型页 岩中有机质主要以有机粘土复合体的形式存在（蔡进功等，2004);另一方面不同矿物的物 理化学性质不同会导致对油气吸附能力的差异，因此页岩层中矿物的组分会影响页岩气的 向外排出乃至页岩系统内的生排烃平衡。 粘土矿物是页岩层系中的一种主要矿物组分，如北美福特沃斯盆地Barnett页 岩气产量最高的地区粘土矿物含量平均约为27% (Loucks&Ruppel，2007 Jarvie et al.，2007)，著名的Uinta盆地绿河页岩粘土矿物含量则小于10 %，北海地区Heather页岩 粘土矿物含量小于5% (Hunt, 1996)，Willistton盆地Bakken页岩粘土矿物含量小于20% (郝芳等，2004)。中国南方中上扬子区古生界大隆组页岩中粘土矿物含量极低，分布在 0. 1 %~8. 0 %，平均仅2. 1 %，粘土矿物主要为伊利石和伊蒙混层矿物，相对含量平均分别 为56%和23% ;然而同为中上扬子区古生界的龙潭组粘土矿物中粘土矿物含量变化大，最 低仅0. 5%，最高可达80. 0%，平均为14. 4%，为粘土型页岩，粘土矿物中主要为伊利石，相 对含量平均约50% (付小东等，2011);四川盆地南缘下志留统龙马溪组粘土矿物含量高， 为16. 8%~70. 1%，平均达53. 39% (陈尚斌等，2011)。以前的勘探表明，虽然海相地层 中粘土矿物含量一般小于50%，但粘土矿物对页岩气的吸附有重要影响。在同等地层压力 和TOC值条件下，粘土矿物含量为45%的页岩单位体积吸附气量是粘土土矿物含量为7% 的页岩的近两倍（Mavor，2003)。 湖相页岩相对海相页岩而言，其中的粘土矿物更发育，含量在40% -60%左右。由 于页岩气的吸附能力受粘土矿物影响大，因此粘土矿物中吸附气的含量来是预测湖相页岩 中的吸附气含量的一项必要和重要内容。粘土矿物中不同成分如蒙脱石、伊/蒙混层、伊利 石及绿泥石具有不同的吸附能力，建立不同粘土矿物成分的页岩气预测模型也是进一步分 析和评价是页岩气赋存机制的一个必要环节。同时湖相页岩中，石英含量高，石英对吸附气 的贡献也应该考虑；而在海相页岩中，碳酸盐矿物含量高，碳酸盐矿物吸附气的能力不可忽 略。 对于页岩而言，存在一个普遍的非均质性特征，即页岩的矿物组成在不同的深度 段会有一定的变化，这会导致吸附的页岩气含量在剖面上的非均质性分布特征。目前在页 岩气勘探中，对页岩气资源量的定量评价均是采用整体评价的方法，即采用某一深度页岩 气含量来代表整段页岩气的平均含量，这种评价方法忽略了页岩气的非均质性分布，缺乏 科学性和准确性。在此背景上，专利技术一种可表征页岩不同类型吸附气非均质性分布的定量 预测模型非常有必要。 授权专利（授权公告号：CN103411848B)介绍了一种页岩吸附页岩气能力评价方 法。该方法的步骤为：对同一套页岩储层不同深度的若干样品分别测定有机质含量、粘土矿 物含量和其它矿物含量；对上述页岩样品进行等温吸附实验，测定页岩样品在地层温度下 的兰氏体积；结合上述页岩样品的有机质、粘土矿物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预测页岩不同类型吸附气非均质性分布的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立页岩气吸附气含量的概念模型和综合预测数学模型步骤二、建立基于测井信息预测有机质含量的高精度数学模型步骤三、建立基于测井信息预测不同矿物含量的高精度数学模型步骤四、计算页岩吸附气量，评价页岩吸附气分布的非均质性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈中红，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37