一种岩石含气数据的测定方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种岩石含气数据的测定方法及装置。所述方法包括：所述方法包括：将待测岩石装入解吸装置中自然解吸，监测解吸速率；拟合得出解吸速率与解吸时间的函数关系，根据函数关系，计算出损失气的体积；自然解吸直至监测到待测岩石所含气体被完全解吸，测得自然解吸和快速解吸所得解吸气的体积；将损失气的体积与所述解吸气的体积相加得到总体积，进而计算得到待测岩石的含气量。利用本发明专利技术各个实施例，可以有效简化测定过程，提高测定结果的准确度。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及油气勘探开发
，特别涉及一种岩石含气数据的测定方法及装置。
技术介绍
随着我国经济快速发展，油气资源供给紧张日益增强。页岩气、煤层气和页岩油等非常规油气资源勘探开发得到重视。岩石含气量是评价页岩气、煤层气等资源的品味的关键参数，如何准确测定岩石含气量显得尤为重要。现有技术中，岩石含气量的测定方法中应用最广泛的是美国矿业局直接法，该方法将待测岩石所含的气体分为三部分：解吸气、损失气和残余气，三部分气体含量的数量关系可以用以下表达式表示，G=Gl+Gd+Gr=Vl+Vdm+Vrmr]]>式中，G表示岩石含气量，单位为立方厘米每克；Gl表示损失气含量，单位为立方厘米每克；Gd表示解吸气含量，单位为立方厘米每克；Gr表示残余气含量，单位为立方厘米每克；Vl表示损失气体积，单位为立方厘米；Vd表示解吸气体积，单位为立方厘米；Vr表示残余气体积，单位为立方厘米；M表示样品总质量，单位为克；mr表示残余气样品质量，单位为克。分别测定出三部分气体的体积，就可以计算出待测岩石的含气量。该方法中，所述解吸气的定义是，待测岩石装入解吸装置中密封后，在一定温度、压力、时间条件下从待测岩石中解吸出来的气体，其体积可以直接测定出来，但是这个过程需要进行一周以上，效率低下；所述损失气的定义是，待测岩石从钻遇到待测岩石至待测岩石被装入解吸装置这段时间所解吸出的气体，这部分气体的体积无法直接测定，需要通过所述解吸气体积随时间变化的规律推算出来，但是由于大气环境中的压力与地层中的压力不同，因此解吸规律不同，直接通过解吸气体积随时间变化的规律推算出大气中和地层中损失气的总体积，会产生很大误差；所述残余气的定义是，待测岩石经过在解吸装置中自然解吸之后，将一部分待测岩石取出并粉碎，解吸出来的待测岩石中残存的气体，这部分气体的体积可以直接测定出来，但是待测岩石从打开解吸装置到粉碎待测岩石这段时间内，有气体逸散出来，这部分气体的体积难以测定，导致最终的测定结果产生误差。现有技术中至少存在如下问题：测定过程时间长，过程繁琐，测定过程中逸散的气体难以测定，造成测定结果产生误差。另外，现有技术中损失气的计算方法准确度低，损失气的计算结果与真实值偏差大。
技术实现思路
本申请实施例的目的是提供一种岩石含气数据的测定方法及装置，以简化测定过程，缩短测定时间，提高测定结果的准确度。为解决上述技术问题，本申请实施例提供的一种岩石含气数据的测定方法是这样实现的：一种岩石含气数据的测定方法，所述方法包括：将待测岩石装入解吸装置中进行自然解吸，监测解吸速率并获取自然解吸所得到的解吸气的体积；拟合得出所述自然解吸的解吸速率与解吸时间的函数关系，根据所述函数关系，分别计算第一时间段内和第二时间段内损失气的体积，得到总损失气体积；所述第一时间段为钻遇到所述待测岩石至待测岩石到达地面这段时间，所述第二时间段为所述待测岩石到达地面至装入解吸装置这段时间；所述自然解吸的时间到达预设周期后，在所述解吸装置内对所述待测岩石进行快速解吸，并监测所述快速解吸；直至监测到待测岩石所含气体被完全解吸，测得所述快速解吸所得到的解吸气的体积；将所述损失气的体积、所述自然解吸所得解吸气的体积、所述快速解吸所得解吸气的体积相加，得到所述待测岩石中所含气体的总体积。优选实施例中，所述拟合包括多项式拟合，所述拟合得出所述自然解吸的解吸速率与解吸时间的函数关系，包括：利用所述自然解吸所得解吸速率的数据，计算出拟合系数，得到多项式拟合的函数关系表达式。优选实施例中，所述多项式拟合的函数关系表达式包括：q(t)＝antn+an-1tn-1+…+a2t2+a1t1+a0式中，n表示整数；an，an-1，……a1，a0表示拟合系数；t表示解吸时间，单位是分钟；q(t)表示解吸t时间时的解吸速率，单位是毫升每分钟。优选实施例中，计算所述第二时间段内的损失气的体积包括：利用所述拟合得出的函数关系式，通过以下公式计算出所述第二时间段内损失气的体积Vl2：Vl2＝qm(tm-tm-1)+qm-1(tm-1-tm-2)+…+q2(t2-t1)+q1t1式中，m表示整数；tm表示待测岩石到达地面后所经历的时间，单位是分钟；qm表示待测岩石到达地面后经历tm时间后的解吸速率，单位是毫升每秒。优选实施例中，所述第二时间段内损失气的体积Vl1的估算方法包括：利用所述拟合得出的函数关系式，计算出待测岩石到达地面时刻的解吸速率q0，利用解吸速率与待测岩石内外压差的正比关系，得到钻采过程中待测岩石在地层不同深度的解吸速率q0i：q0i=q0(pf-pfi-0.1)pf-0.1]]>pfi＝GDp(h-hf)＝GDp(h-vt0i)式中，GDp表示地层压力梯度，单位是兆帕每米；h表示待测岩石所处原始地层深度，单位是米；v表示待测岩石提升过程中提升的平均速率，单位是米每秒；t0i表示待测岩石提升到某一深度所经过的时间，单位是分钟；pfi表示待测岩石提升到某一深度时地层压力，单位是兆帕；pf表示待测岩石所处原始地层压力，单位是兆帕，为已知量；进而通过以下算法计算出所述钻遇到所述待测岩石至待测岩石到达地面这段时间内损失气的体积Vl1：Vl1＝q0i(t0i-t0i-1)+q0i-1(t0i-1-t0i-2)+…+q02(t02-t01)+q01t01式中，i表示整数；t0i表示待测岩石提升到某一深度所经过的时间，单位是分钟；q0i表示钻采过程中待测岩石在地层不同深度的解吸速率。优选实施例中，所述待测岩石进行快速解吸包括采用振荡方式对待测岩石进行解吸。所述方法还包括：计算所述待测岩石中所含气体的总体积与所述待测岩石质量的比值，得到所述待测岩石的含气量。一种岩石含气数据的测定装置，所述装置包括：解吸罐，用于盛放所述待测岩石，调节待测岩石的解吸环境，对待测岩石进行自然解吸和快速解吸；与解吸罐连接的解吸速率监测装置，用于实时测量解吸速率和解吸气的累计体积；与监测装置相连接的气体收集装置，用于收集自然解吸和快速解吸所得的解吸气。优选实施例中，所述装置还包括：计算处理单元，用于获取所述监测装置测量得到的自然解吸的解吸速率数据和解吸气的累计体积数据；根据测量得到的自然解吸的解吸速率数据，采用设定的拟合算法得到自然解吸速率与解吸时间的函数关系；利用解吸速率与待测岩石内外压差的正比关系，计算得到钻采过程中待测岩石在地层不同深度的解吸速率q0i；采用设定的计算公式，计算所述第二时间段内的损失气的体积；采用设定的计算公式，计算所述第一时间段内的损失气的体积；还用于将计算所得的所述第一时间段内的损失气的体积、所述第一时间段内的损失气的体积、所述自然解吸所得解吸气的体积、所述快速解吸所得解吸气的体积相加，得到所述待测岩石所含气体的总体积。优选实施例中，所述解吸罐装有压力表和控温元件，用于调节解吸罐内的环境。优选实施例中，所述解吸罐装有振荡装置，用于对所述待测岩石进行快速解吸。优选实施例中，所述设定的拟合算法包括：多项式拟合算法；最小二乘拟合算法。优选实施例中，所述设定的计算所述第二时间段内的损失气的体积Vl2的计算公式包括：Vl2＝qm(tm-tm-1)+qm-1(tm-1-tm-2)+…+q2(t2-t1)+q1t1式中，m表示整数；tm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩石含气数据的测定方法，其特征在于，所述方法包括：将待测岩石装入解吸装置中进行自然解吸，监测解吸速率并获取自然解吸所得到的解吸气的体积；拟合得出所述自然解吸的解吸速率与解吸时间的函数关系，根据所述函数关系，分别计算第一时间段内和第二时间段内损失气的体积，得到总损失气体积；所述第一时间段为钻遇到所述待测岩石至待测岩石到达地面这段时间，所述第二时间段为所述待测岩石到达地面至装入解吸装置这段时间；所述自然解吸的时间到达预设周期后，在所述解吸装置内对所述待测岩石进行快速解吸，并监测所述快速解吸；直至监测到待测岩石所含气体被完全解吸，测得所述快速解吸所得到的解吸气的体积；将所述损失气的体积、所述自然解吸所得解吸气的体积、所述快速解吸所得解吸气的体积相加，得到所述待测岩石中所含气体的总体积。

【技术特征摘要】
1.一种岩石含气数据的测定方法，其特征在于，所述方法包括：将待测岩石装入解吸装置中进行自然解吸，监测解吸速率并获取自然解吸所得到的解吸气的体积；拟合得出所述自然解吸的解吸速率与解吸时间的函数关系，根据所述函数关系，分别计算第一时间段内和第二时间段内损失气的体积，得到总损失气体积；所述第一时间段为钻遇到所述待测岩石至待测岩石到达地面这段时间，所述第二时间段为所述待测岩石到达地面至装入解吸装置这段时间；所述自然解吸的时间到达预设周期后，在所述解吸装置内对所述待测岩石进行快速解吸，并监测所述快速解吸；直至监测到待测岩石所含气体被完全解吸，测得所述快速解吸所得到的解吸气的体积；将所述损失气的体积、所述自然解吸所得解吸气的体积、所述快速解吸所得解吸气的体积相加，得到所述待测岩石中所含气体的总体积。2.如权利要求1所述的岩石含气数据的测定方法，其特征在于，所述拟合包括多项式拟合，所述拟合得出所述自然解吸的解吸速率与解吸时间的函数关系，包括：利用所述自然解吸所得解吸速率的数据，计算出拟合系数，得到多项式拟合的函数关系表达式。3.如权利要求2所述的岩石含气数据的测定方法，其特征在于，所述多项式拟合的函数关系表达式包括：q(t)＝antn+an-1tn-1+…+a2t2+a1t1+a0式中，n表示整数；an，an-1，……a1，a0表示拟合系数；t表示解吸时间，单位是分钟；q(t)表示解吸t时间时的解吸速率，单位是毫升每分钟。4.如权利要求1所述的岩石含气数据的测定方法，其特征在于，计算所述第二时间段内的损失气的体积包括：利用所述拟合得出的函数关系式，通过以下公式计算出所述第二时间段内损失气的体积V12：Vl2＝qm(tm-tm-1)+qm-1(tm-1-tm-2)+…+q2(t2-t1)+q1t1式中，m表示整数；tm表示待测岩石到达地面后所经历的时间，单位是分钟；qm表示待测岩石到达地面后经历tm时间后的解吸速率，单位是毫升每秒。5.如权利要求1所述的岩石含气数据的测定方法，其特征在于，所述第二时间段内损失气的体积V11的估算方法包括：利用所述拟合得出的函数关系式，计算出待测岩石到达地面时刻的解吸速率q0，利用解吸速率与待测岩石内外压差的正比关系，得到钻采过程中待测岩石在地层不同深度的解吸速率q0i：q0i=q0(pf-pfi-0.1)pf-0.1]]>pfi＝GDp(h-hf)＝GDp(h-vt0i)式中，GDp表示地层压力梯度，单位是兆帕每米；h表示待测岩石所处原始地层深度，单位是米；v表示待测岩石提升过程中提升的平均速率，单位是米每秒；t0i表示待测岩石提升到某一深度所经过的时间，单位是分钟；pfi表示待测岩石提升到某一深度时地层压力，单位是兆帕；pf表示待测岩石所处原始地层压力，单位是兆帕，为已知量；进而通过以下算法计算出所述钻遇到所述待测岩石至待测岩石到达地面这段时间内损失气的体积V11：Vl1＝q0i(t0i-t0i-1)+q0i-1(t0i-1-t0i-2)+…+q02(t02-t01)+q01t01式中，i表示整数；t0i表示待测岩石...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛华庆，周尚文，郭伟，申卫兵，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11