恢复页岩含气量的方法技术

本发明专利技术提供一种恢复页岩含气量的方法，该方法通过吸附含气量以及孔隙体积含气量来恢复泥页岩的原始含气量，其中，所述吸附含气量恢复以Polanyi吸附势、London色散作用势能理论以及气体状态方程为理论基础，结合岩心柱体甲烷等温吸附曲线、气体组分的测试数据，页岩孔隙度与含水饱和度，通过气体在地层温度及95℃解析过程间的吸附含气量变化得到；所述孔隙体积含气量恢复采用孔隙度、含水饱和度的测试数据通过状态方程得到。该含气量恢复方法理论依据更加完善，并且可以恢复泥页岩各气体组分的原始含量，有利于更精确、客观、全面地评估页岩气藏的可开采性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及非常规油气勘探开发技术，尤其设及一种。
技术介绍
页岩气是当今热口的非常规油气资源，因此页岩的开发对于页岩气资源的获取至 关重要。在页岩开发前，为了避免勘探开发的经济损失或可采资源的遗失，通常需要对页岩 进行评价，而页岩的含气量是评价页岩气资源潜力和预测有利区的重要参考指标，因此，准 确的页岩总含气量可W为资源潜力评价和有利区预测提供可靠的依据。目前有关页岩气的总含气量是将损失气量和解析气量相加得到，而页岩损失气量 的估算方法主要采用美国矿业局对煤层损失气估算所采用的USBM法W及W该方法为基础 衍生的多种拟合公式来估算页岩气的损失气量。根据USBM法，解吸作用的初期，累计解析 气含量和解析时间的二次开方呈线性关系，将最初时间的解析气量数据外推至零时刻，通 过最小二乘法或图解法恢复损失气。由于页岩层的深度远大于煤层深度，其在取屯、方式、钻 井泥浆等方面与煤层具有巨大的差异性，因此该方法推广在页岩气损失气量的恢复上存在 着很多问题，并且实践证明，在损失时间较长的情况下，USBM法及其衍生的多种拟合公式并 不准确。同时，USBM法建立在多种假设条件的基础上，其本身也属于半经验方法，原理并不 完善。
技术实现思路
本专利技术提供一种，克服现有技术中页岩含气量恢复的理论 基础偏差过大而导致页岩含气量恢复不准确的缺陷。 本专利技术提供一种，包括如下步骤：1)从压力为P。、溫度为Τι的地层中取页岩，在溫度T1和常压P1下对取得的页岩进 行第一解析，直至无气体产生，收集第一解析气体； 2)在溫度Τ2和常压Ρ1下对经所述第一解析的页岩进行第二解析，直至无气体产 生，收集第二解析气体并得到其在标准状况下的体积V2,其中，Τ2为95°c ; 3)混合所述第一解析气体和第二解析气体，得到含有甲烧的混合气体，对所述混 合气体进行分析，得到所述混合气体中各组分的体积百分含量曰1; 4)根据式1，得到所述第二解析气体中各组分在标准状况下的吸附含气量V21，W11] 式1中，V。为所述页岩的体积，q为所述页岩的的孔隙度，W为所述页岩的含水量； 5)根据式2,得到所述页岩中各气体组分从地层到第二解析结束后在标准状况下 的吸附含气量Vll， 式2中，Vi。为第i组分气体在地层层位时吸附势对应的测试吸附体积，V11为第i 气体组分在所述第一解析时吸附势对应的测试吸附体积，Vi2为第i气体组分在所述第二解 析时吸附势对应的测试吸附体积； 6)根据式3,得到所述页岩从地层到第二解析结束后由孔隙体积中的气体膨胀所 产生的标准状况下的含气量Vp，式 3 页岩含气量为页岩中各气体组分吸附含气量Vii和与含气量Vp的总和。 本专利技术恢复的页岩含气量是指当页岩从地层层位到第二解析结束后，计算出页岩 在该过程中的所产生的总气量。 由于页岩从地层到取出至地面的过程中一般会经历数十个小时，因此在取岩过程 中页岩释放的气体体积无法进行收集测量，所W本专利技术对取出地层后的页岩在设定溫度压 力下的条件下进行了两次解析，在两次解析的过程中页岩产生的气体体积是可W准确测量 的，因此利用可W准确测量的气体体积W及化lan^吸附势理论去计算页岩从地层到第二 解析结束后释放气体的总体积。 在第二解析中，页岩释放气体的总体积中包含了该过程中页岩吸附含气量产生的 变化和页岩孔隙体积中的气体产生的变化量，具体的，第二解析为等压变溫过程，因此利用 气体状态方程PV=nRT与气体中各组分的百分含量得到式1，利用式1计算出页岩在第二 解析中产生的各组分气体的吸附含量。 本专利技术的步骤5)中的式2,是将页岩在第二解析中产生的各组分气体的吸附含量 结合化lanyi吸附势获得的。目P，采用吸附势理论根据页岩在第二解析中产生的各组分气 体的吸附含量获取页岩从地层到第二解析结束后产生的各组分气体的吸附含气量。 由于页岩从地层到第二解析结束后处于变溫变压过程，因此利用气体状态方程可 W得到本专利技术步骤6)中的式3,利用式3计算出页岩从地层到第二解析结束后孔隙体积中 的气体产生的变化量。 将页岩从地层到第二解析结束后的过程中产生的各组分气体的吸附含量之和与 页岩从地层到第二解析结束后孔隙体积中的气体产生的变化量相加，最终获得页岩从地层 到第二解析结束后的总含气量。 为了更加客观的表达页岩的含气量，本专利技术中的气体体积都是统一为标准状况下 的气体体积，即压力为101325化，溫度为0°C时的气体体积，在带入上述等式计算时，溫度 为热力学溫度，单位为K，压力单位为化。具体地，气体在标准状况下的体积可W根据式7 计算。 阳0巧]式7 阳0%] 其中，￥1+^是气体在1^#和1\+^下的气体体积。运里需要注意的是，页岩在进行解 析时的溫度与收集气体的溫度是不一致的，W第二解析为例，页岩是在溫度T2和常压P1的 解析箱中进行第二解析的，但是收集气体的环境即气体体积的读数环境是在现场溫度TsW 及现场压力P3下进行的，即解析的气体是在解析箱外收集并读数的，因此上述式中的P 和T*胃是收集并读出V*胃的环境的压力P3和溫度T3。 本专利技术的测量方法中，将页岩产生的总气量分为两大部分，一部分为页岩的吸附 气体从地层层位到第二解析结束后所产生的变化量，另一部分为页岩的孔隙体积中的气体 从地层层位到第二解析结束后所产生的变化量。由于页岩从地层到取出至地面的过程中释 放的气体体积无法进行收集测量，所W本专利技术对取出地层后的页岩进行两次设定溫度压力 下的解析，在两次解析的过程中页岩释放的气体体积是可W准确测量的，本专利技术利用运两 次可W准确测量的数据并结合化lanyi吸附势W及气体状态方程势最终获取页岩的含气 量，因此本专利技术所提供的测量页岩含气量的方法的理论依据完善，并且可W测量页岩气体 中各组分气体的原始含量，有利于更精确、客观、全面地评估页岩气藏的可开采性。[002引进一步地，根据甲烧的吸附特性曲线和式4得到第i气体组分的吸附特性曲线，并 根据第i气体组分的吸附特性曲线和式5得到所述Vi。、V。和V 12，[00川式4中，ει为第i气体组分在溫度为T、压力为P任意时的吸附势，ε甲烧为甲烧在 溫度为Τ、压力为Ρ任*时的吸附势，Vmi为第i气体组分的液态摩尔体积，Vmfig为液态甲烧的 摩尔体积。 其中，吸附特性曲线是V(体积）-ε(吸附势）曲线。具体在应用过程中，第i气 体组分的吸附特性曲线绘制方法为，W成为例：首先，液态甲烧的密度为42化g/m3,液态氮 气的密度为808kg/m3,分别除摩尔质量，得到液态甲烧的摩尔体积0. 037558685m3， 得到液态氮气的摩尔体积Vm氮0.034653465m3;然后，根据甲烧的吸附特性曲线上具体测 试数目的点η个，即可W得到η个ε"?化及对应的η个V甲烧;最后，将η个ε完带入式4 中得到η个再根据η个与对应的η个绘制出氮气的吸附特性曲线。其中， 为了保证吸附特性曲线的准确性，η> 13。 值得注意的是，本专利技术的第i气体组分的吸附特性曲线是根据甲烧的吸附特性转 换而来的，该转换原理，即式4,是根据London色散作用势能得到的。同样W成为例，计算V1。时，将地层溫度T1、地层压力P。W及氮气在T1时的饱和蒸 汽压带入式5中可W得到氮气在地层层位时的吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种恢复页岩含气量的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)从压力为P0、温度为T1的地层中取页岩，在温度T1和常压P1下对取得的页岩进行第一解析，直至无气体产生，收集第一解析气体；2)在温度T2和常压P1下对经所述第一解析的页岩进行第二解析，直至无气体产生，收集第二解析气体并得到其在标准状况下的体积V2，其中，T2为95℃；3)混合所述第一解析气体和第二解析气体，得到含有甲烷的混合气体，对所述混合气体进行分析，得到所述混合气体中各组分的体积百分含量ai；4)根据式1，得到所述第二解析气体中各组分在标准状况下的吸附含气量V2i，V2i=[V2-(T2T1-1)·V0·q·(1-w)·273.15·P1101325·T2]·ai]]>   式1式1中，V0为所述页岩的体积，q为所述页岩的的孔隙度，w为所述页岩的含水比例；5)根据式2，得到所述页岩中各气体组分从地层到第二解析结束后在标准状况下的吸附含气量V1i，V1i=(Vi2-Vi0Vi2-Vi1)·V2i]]>   式2式2中，Vi0为第i组分气体在地层层位时吸附势对应的测试吸附体积，Vi1为第i气体组分在所述第一解析时吸附势对应的测试吸附体积，Vi2为第i气体组分在所述第二解析时吸附势对应的测试吸附体积；6)根据式3，得到所述页岩从地层到第二解析结束后由孔隙体积中的气体膨胀所产生的标准状况下的含气量Vp，Vp=(P0·T2P1·T1-1)·V0·q·(1-w)·273.15·P1101325·T2]]>   式3页岩含气量为页岩中各气体组分吸附含气量V1i之和与含气量Vp的总和。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄何鑫，姜振学，李卓，杨潇，原园，陈磊，冯杰，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11