一种页岩吸附气含量计算方法技术

公开了一种页岩吸附气含量计算方法，包括：建立单矿物与石英配置混合矿物的吸附气含量预测数学模型S1；建立有机质与单矿物、石英配置混合矿物的吸附气含量预测数学模型S2；根据页岩样品进行X‑衍射全岩分析结果，按实际样品矿物比例配置人工模拟样，对人工模拟样和页岩样品进行等温吸附实验；利用实际样品及相对应的模拟样品测试结果对模型S2进行修正；建立机质与单矿物、石英配置混合矿物在不同含水率下的吸附气含量预测数学模型S3。本发明专利技术引入结构系数、粘土系数和含水率系数建立计算页岩吸附气量兰氏体积的新等温吸附模型，是对等温吸附气模型的重要改进，计算值与实测值具有较好的一致性，该模型可拓展到元素测井评价含气性。

A calculation method of shale adsorbed gas content

【技术实现步骤摘要】
一种页岩吸附气含量计算方法
本专利技术涉及油气勘探领域，更具体地，涉及一种页岩吸附气含量计算方法。
技术介绍
中国页岩气类型多、分布广、潜力大，据估算，中国页岩气可开采资源大约为31X1012m3。页岩气藏中气体由三部分组成：裂缝和基质中的游离气、有机质中的溶解气以及吸附气。其中吸附态页岩气含量占页岩气总含量的20％～85％左右，而页岩的吸附能力受诸多因素影响，主要有孔隙结构、孔隙体积、有机碳含量、岩石矿物成分、含水率、温度及压力等。页岩吸附气含量对页岩气储量的计算至关重要并且其解吸规律直接影响页岩气井的产量及其产能预测。为满足国内不断增长的油气资源需求，在常规油气资源非常规油气的开发备受关注，其中页岩气的勘探开发在我国正逐年增加。然而在页岩吸附气量评价中，前人主要考虑页岩样品的有机质、粘土矿物和其他矿物含量在地层温度下吸附页岩气的能力。专利“预测页岩不同类型吸附气非均质性分布的方法”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。专利“页岩吸附气和游离气的计算方法及其测量装置”提出根据随自由气变化造成的声波衰减规律求出孔隙中的自由气体积与声衰减之间的转换关系。由含气量与声衰减之间的关系与吸附气造成的声衰减L2，求得甲烷的吸附气体积。该专利未提出有机质、粘土含量、含水率对吸附气量的影响。文献“修正的页岩气等温吸附模型”从修正压力的角度出发，对Langmuir方程修正，使非均质吸附质也能适用Langmuir模型。该模型未提出有机质、粘土含量、含水率对吸附气量的影响。文献“页岩气超临界吸附机理分析及等温吸附模型的建立”岩在超临界态的所建模型可反映粘土矿物与干酪根吸附能力的差异及不同孔径吸附状态的差异，该模型未提出有机质、粘土含量、含水率对吸附气量的影响。文献“温度对页岩等温吸附/解吸特征影响”提出温度影响页岩的吸附量以及解吸量，Langmuir模型与解吸式模型分别能很好地描述等温吸附和解吸过程。该模型未提出有机质、粘土含量、含水率对吸附气量的影响。文献“页岩等温吸附/解吸影响因素研究”提出页岩的等温吸附/解吸特征以及影响因素有温度、TOC、水分。但未提出有机质、粘土含量、含水率的吸附气量等温吸附模型。以上专利和文献中的评价页岩吸附气的方法均没有涉及到含水率和不同粘土类型吸附能力的问题，没有涉及对页岩不同含水率吸附气量类型的专项研究，这些制约了页岩吸附气量的精确评价。研究页岩中不同含水率和不同粘土含量吸附气含量的计算方法，对精确评价页岩吸附气量，具有重要意义。目前页岩吸附气含量的计算模型多是在干燥情况下基于有机质吸附气量的预测模型，几乎没有考虑到含水率和不同粘土含量的问题，没有技术涉及到含水率和不同粘土含量对页岩吸附气量的影响。因此，需要开发一种综合考虑温度、压力、有机质、粘土含量、含水率等因素来计算页岩吸附气的方法。公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术综合考虑了温度、压力、有机质、粘土含量、含水率等因素，提出了一种基于单矿物组份吸附能力测量的页岩吸附气含量计算方法。根据本专利技术的页岩吸附气含量计算方法包括：1)建立单矿物与石英配置混合矿物的吸附气含量预测数学模型S1；2)基于吸附气含量预测数学模型S1建立有机质与单矿物、石英配置混合矿物的吸附气含量预测数学模型S2；3)根据页岩样品进行X-衍射全岩分析结果，按实际样品矿物比例配置人工模拟样，对人工模拟样和页岩样品进行等温吸附实验；4)基于按照实际样品制备的模拟样吸附量与页岩样品的吸附量的差异，对吸附气含量预测数学模型S2进行修正；5)基于步骤4)中修正后的吸附气含量预测数学模型S2’建立有机质与单矿物、石英配置混合矿物在不同含水率下的吸附气含量预测数学模型S3。优选地，步骤1)包括：1.1)计算单矿物的最大吸附量；1.2)测量单矿物与石英配置混合矿物的最大吸附气量；1.3)基于步骤1.1)的计算结果与步骤1.2)的测量结果建立单矿物与石英配置混合矿物的吸附气含量预测数学模型S1。优选地，所述吸附气含量预测数学模型S1的表达式为：其中，VLi为不同粘土最大吸附量，Qi为不同粘土含量，I为页岩样品所含粘土成分的种类。优选地，步骤2)包括：2.1)基于兰格缪尔等温吸附方程式计算有机质的最大吸附量：VLTOC＝vL*p/(pL+p)(2)其中，VLTOC为有机质的最大吸附量，vL为达到饱和时所吸附的气体量，pL为吸附量达到饱和吸附量一半时的压力，p为储层压力；2.2)测量有机质与单矿物、石英配置混合矿物最大吸附气量；2.3)基于步骤2.1)的计算结果与步骤2.2)的测量结果建立有机质与单矿物、石英配置混合矿物的吸附气含量预测数学模型S2。优选地，所述吸附气含量预测数学模型S2的表达式为：其中，VLi为不同粘土最大吸附量，Qi为不同粘土含量，I为页岩样品所含粘土成分的种类，VLTOC为有机质的吸附气含量，QTOC为有机质含量。优选地，修正后的吸附气含量预测数学模型S2’的表达式为：其中，VLi为不同粘土最大吸附量，Qi为不同粘土含量，I为页岩样品所含粘土成分的种类，QTOC为有机质含量，P、K为结构系数。优选地，步骤3)包括：3.1)测量单粘土在不同含水饱和度下最大吸附气量，归一化处理后得到不同含水饱和度下最大吸附量预测模型S3’；3.2)测量页岩在不同含水饱和度下最大吸附量；3.3)基于3.1)中建立的最大吸附量预测模型S3、3.2)的测量值以及步骤4)中修正后的吸附气含量预测数学模型S2，建立不同含水饱和度下吸附量预测模型S3。优选地，所述最大吸附量预测模型S3’：其中，VL粘土为归一化后粘土最大吸附量，T为粘土含水系数，Sw为含水饱和度。优选地，所述有机质与单矿物、石英配置混合矿物在不同含水率下的吸附气含量预测数学模型S3：其中，VLi为不同粘土最大吸附量，Qi为不同粘土含量，I为页岩样品所含粘土成分的种类，QTOC为有机质含量，P、K为结构系数，T为粘土含水系数，Sw为含水饱和度，C为有机质含水系数。优选地，含水饱和度通过以下公式计算：其中，G1为平衡水前干燥页岩样品质量；G2为平衡水后页岩样品质量；G3为烘干减水后页岩样品质量。本专利技术综合考虑温度、压力、有机质、粘土含量、含水率等因素，引入结构系数、粘土系数和含水率系数建立计算页岩吸附气量兰氏体积的新等温吸附模型，是对等温吸附气模型的重要改进，计算值与实测值具有较好的一致性，该模型可拓展到元素测井评价含气性。本专利技术的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本专利技术的特定原理。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种页岩吸附气含量计算方法，其特征在于，包括：1)建立单矿物与石英配置混合矿物的吸附气含量预测数学模型S1；2)基于吸附气含量预测数学模型S1建立有机质与单矿物、石英配置混合矿物的吸附气含量预测数学模型S2；3)根据页岩样品进行X‑衍射全岩分析结果，按实际样品矿物比例配置人工模拟样，对人工模拟样和页岩样品进行等温吸附实验；4)基于按照实际样品制备的模拟样吸附量与页岩样品的吸附量的差异，对吸附气含量预测数学模型S2进行修正；5)基于步骤4)中修正后的吸附气含量预测数学模型S2’建立有机质与单矿物、石英配置混合矿物在不同含水率下的吸附气含量预测数学模型S3。

【技术特征摘要】
1.一种页岩吸附气含量计算方法，其特征在于，包括：1)建立单矿物与石英配置混合矿物的吸附气含量预测数学模型S1；2)基于吸附气含量预测数学模型S1建立有机质与单矿物、石英配置混合矿物的吸附气含量预测数学模型S2；3)根据页岩样品进行X-衍射全岩分析结果，按实际样品矿物比例配置人工模拟样，对人工模拟样和页岩样品进行等温吸附实验；4)基于按照实际样品制备的模拟样吸附量与页岩样品的吸附量的差异，对吸附气含量预测数学模型S2进行修正；5)基于步骤4)中修正后的吸附气含量预测数学模型S2’建立有机质与单矿物、石英配置混合矿物在不同含水率下的吸附气含量预测数学模型S3。2.根据权利要求1所述的页岩吸附气含量计算方法，其特征在于，步骤1)包括：1.1)计算单矿物的最大吸附量；1.2)测量单矿物与石英配置混合矿物的最大吸附气量；1.3)基于步骤1.1)的计算结果与步骤1.2)的测量结果建立单矿物与石英配置混合矿物的吸附气含量预测数学模型S1。3.根据权利要求2所述的页岩吸附气含量计算方法，其特征在于，所述吸附气含量预测数学模型S1的表达式为：其中，VLi为不同粘土最大吸附量，Qi为不同粘土含量，I为页岩样品所含粘土成分的种类。4.根据权利要求1所述的页岩吸附气含量计算方法，其特征在于，步骤2)包括：2.1)基于兰格缪尔等温吸附方程式计算有机质的最大吸附量：VLTOC＝vL*p/(pL+p)(2)其中，VLTOC为有机质的最大吸附量，vL为达到饱和时所吸附的气体量，pL为吸附量达到饱和吸附量一半时的压力，p为储层压力；2.2)测量有机质与单矿物、石英配置混合矿物最大吸附气量；2.3)基于步骤2.1)的计算结果与步骤2.2)的测量结果建立有机质与单矿物、石英配置混合矿物的吸附气含量预测数学模型S2。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：武清钊，孙建孟，李军，李召成，金武军，朱锦江，路菁，张爱芹，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11