一种基于保压取心的页岩吸附气和游离气含量测试方法技术

本发明专利技术公开了一种基于保压取心的页岩吸附气和游离气含量测试方法。该方法包括以下步骤：S10、对取得岩心的保压取心筒进行降压，并通过排水采气的方法测量取心筒内释放出的气体量，即为游离气量；S20、打开保压取心筒，取20-25cm全直径短岩心放入解析罐，测试解析气总量即为吸附气量；S30、结合所取岩心及短岩心的重量，计算页岩岩心的游离气含量、吸附气含量和总含气量。该方法可同时测量吸附气和游离气含量，简化了测试步骤，节约了测试时间；且该方法拓宽了保压取心技术的应用范围，可在现场快速获取含气量这一重要评价参数。快速获取含气量这一重要评价参数。快速获取含气量这一重要评价参数。

【技术实现步骤摘要】
一种基于保压取心的页岩吸附气和游离气含量测试方法


[0001]本专利技术涉及地质勘探
，具体涉及一种基于保压取心的页岩吸附气和游离气含量测试方法。

技术介绍

[0002]页岩气是一种典型的非常规天然气资源，我国已实现了对页岩气的工业化开发，2018年产量突破100亿。我国的页岩气资源十分丰富，2019年累计探明地质储量超过17000亿，具有良好的勘探开发前景。页岩气目前已成为我国天然气产量增长的重要领域，大力开发页岩气，对满足我国持续快速增长的能源需求和能源的清洁高效利用具有重要意义。
[0003]页岩含气量的确定对于页岩气储层评价和储量计算具有重要意义。由于页岩气主要以吸附态和游离态两种状态赋存于孔隙和裂缝中，计算页岩含气量时，一般均需分别测试吸附气量和游离气量，然后将两者相加即为页岩的总含气量。因此，确定页岩的吸附气含量和游离气含量是计算总含气量和地质储量的基础。目前主要是采用等温吸附实验来确定页岩吸附气含量，通过孔隙度、含气饱和度等值来确定游离气量。但也存在一些问题：(1)等温吸附实验仅能模拟一定温压条件下的页岩吸附能力，对于其在地层条件下的真实吸附量并不能准确确定；(2)页岩游离气量计算过程中还需减去吸附气占据的孔隙空间，由于无法准确定量确定吸附气占据空间，因此对于游离气量的确定也并不准确。因此，通过数值模拟、核磁共振等新方法来确定页岩吸附气和游离气量已是行业中的一个研究热点和难点。
[0004]对于页岩气井，采用常规取心技术，将样品取至地面后进行现场含气量测试，已是目前页岩气地质勘探中的重要评价方法和手段。但对于常规取心技术，气体(甲烷)在取心过程中会无法避免地大量散失，该部分气体的量(损失气量)无法测试，导致最终只能通过数学的方法来对其进行恢复和计算。由于计算方法的差异，使得总含气量的确定必然会产生误差。为了减少气体在钻进过程中的损失，工程作业人员研发了保压取心技术。该技术最大的优点在于，气体在岩心取至地面的过程中不会散失，这对于直接、准确确定页岩含气量具有重要意义。
[0005]因此，现亟需建立与保压取心相配套的页岩吸附气和游离气含量的实验测试方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是建立与保压取心相配套的页岩吸附气和游离气含量的实验测试方法，提供一种基于保压取心的页岩吸附气和游离气含量测试方法，以准确确定页岩总含气量。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种基于保压取心的页岩吸附气和游离气含量测试方法，该方法包括以下步骤：
[0009]S10、对取得岩心的保压取心筒进行降压，并通过排水采气的方法测量取心筒内释
放出的气体量，即为游离气量；
[0010]S20、打开保压取心筒，取20-25cm全直径短岩心放入解析罐，测试解析气总量即为吸附气量；
[0011]S30、结合所取岩心及短岩心的重量，计算页岩岩心的游离气含量、吸附气含量和总含气量。
[0012]以下针对每一步进行详细说明：
[0013]步骤S10：对取得岩心的保压取心筒进行降压，并通过排水采气的方法测量取心筒内释放出的气体量，即为游离气量。
[0014]在本专利技术的一个优选方案中，S10中将保压取心筒与排水集气装置通过管线连接，然后对保压取心筒进行降压，通过排水采气的方法测量取心筒内释放出的气体量。
[0015]在本专利技术的一个优选方案中，所述对取得岩心的保压取心筒进行降压，并通过排水采气的方法测量取心筒内释放出的气体量V
f
的过程包括：
[0016]S11、将取得岩心的保压取心筒(长约1m)从取心钻杆内取出，水平放置于井场地面；本专利技术的游离气量测定必须在井场现场完成，以降低影响；放置时如果坡度太大，筒内的泥浆会流动，气体解析就会受影响，因此需要水平放置；
[0017]S12、将保压取心筒与排水集气装置通过管线连接，排水集气装置内的计量筒内装满水并稳定放置；
[0018]S13、缓慢打开保压取心筒阀门，气体延管线流入计量筒中，计量筒内水面下降；当水面下降到计量筒量程1/2-4/5(一般为2/3)时，关闭保压取心筒阀门，读取计量筒内水面所处刻度，记录刻度值V
f1
；
[0019]此步骤需注意：时刻观测水面下降速度，调整保压取心筒阀门开关程度使计量筒内水面稳定缓慢下降；一般情况下，该测量过程需要重复多次才能够将保压取心筒内的压力完全释放，计算多次排水测量的气体总量即为页岩游离气量，即该过程一般还包括以下步骤S14。
[0020]S14、继续将计量筒装满水，打开保压取心筒阀门，重复步骤S13，记录计量筒内水面所处刻度值V
f2
；多次重复直至保压取心筒内压力完全释放，关闭保压取心筒阀门；游离气量V
f
即为多次测量的气体量之和，如式(1)所示：
[0021]V
f
＝V
f1
+V
f2
+
···
+V
fn
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0022]其中n为测量次数。
[0023]S14中，继续将计量筒装满水之前，里面收集的气体可以直接排放，气量不会很大，速度很慢，对空气无影响；当然也可以转移到其他容器中，以备后续处理后排放。
[0024]步骤S20：打开保压取心筒，取20-25cm全直径短岩心进行解析，测试解析气总量即为吸附气量。
[0025]在本专利技术的一个优选方案中，S20中所述短岩心的长度为25cm。
[0026]在本专利技术的一个优选方案中，S20中采用自然解析法。
[0027]在本专利技术的一个优选方案中，所述打开保压取心筒，取20-25cm全直径岩心进行解析，测试解析气总量即为吸附气量的过程包括：
[0028]S21、保压取心筒内压力完全释放后，取出岩心，长约1m左右；
[0029]S22、从中选取长20-25cm短岩心，经清洗、擦干后，放入解析罐中；
[0030]S23、将解析罐密封，与解析计量设备相连；岩心解析出的气体会进入解析计量设备内置的流量计中，测得其流量；
[0031]S24、持续自然解析到连续三天每天解析量不大于5cm3，结束解析测定；
[0032]S25、流量计测得的总气量即为吸附气量。
[0033]步骤S30：结合所取岩心及短岩心的重量，计算页岩岩心的游离气含量、吸附气含量和总含气量。
[0034]在本专利技术的一个优选方案中，所述游离气含量通过式(4)计算得到，所述吸附气含量通过式(5)计算得到，所述总含气量通过式(6)计算得到：
[0035]G
f
＝V
f
/m1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0036]G
a
＝V
a
/m2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于保压取心的页岩吸附气和游离气含量测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S10、对取得岩心的保压取心筒进行降压，并通过排水采气的方法测量取心筒内释放出的气体量，即为游离气量；S20、打开保压取心筒，取20-25cm全直径短岩心进行解析，测试解析气总量即为吸附气量；S30、结合所取岩心及短岩心的重量，计算页岩岩心的游离气含量、吸附气含量和总含气量。2.根据权利要求1所述的基于保压取心的页岩吸附气和游离气含量测试方法，其特征在于，S10中将保压取心筒与排水集气装置通过管线连接，然后对保压取心筒进行降压，通过排水采气的方法测量取心筒内释放出的气体量。3.根据权利要求2所述的基于保压取心的页岩吸附气和游离气含量测试方法，其特征在于，S10具体包括：S11、将取得岩心的保压取心筒从取心钻杆内取出，水平放置于井场地面；S12、将保压取心筒与排水集气装置通过管线连接，排水集气装置内的计量筒内装满水并稳定放置；S13、缓慢打开保压取心筒阀门，气体延管线流入计量筒中，计量筒内水面下降；当水面下降到计量筒量程1/2-4/5时，关闭保压取心筒阀门，读取计量筒内水面所处刻度，记录刻度值V
f1
；S14、继续将计量筒装满水，打开保压取心筒阀门，重复步骤S13，记录计量筒内水面所处刻度值V
f2
；多次重复直至保压取心筒内压力完全释放，关闭保压取心筒阀门；游离气量V
f
即为多次测量的气体量之和，如式(1)所示：V
f
＝V
f1
+V
f2
+
···
+V
fn
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中n为测量次数。4.根据权利要求1所述的基于保压取心的页岩吸附气和游离气含量测试方法，其特征在于，S20中所述短岩心的长度为25cm。5.根据权利要求1所述的基于保压取心的页岩吸附气和游离气含量测试方法，其特征在于，S20中采用自然解析法。6.根据权利要求5所述的基于保压取心的页岩吸附气和游离气含量测试方法，其特征在于，S20具体包括：S21、保压取心筒内压力完全释放后，取出岩心；S22、从中选取长20-25cm短岩心，经清洗、擦干后，放入解析罐中；S23、将解析罐密封，与解析计量设备相连；岩心解析出的气体会进入解析计量设备内置的流量计中，测得其流量；S24、持续自然解析到连续三天每天解析量不大于5cm3，结束解析测定；S25、流量计测得的总气量即为吸附气量。7.根据权利要求1所述的基于保压取心的页岩吸附气和游离气含量测试方法，其特征在于，S30中所述游离气含量通过式(4)计算得到，所述吸附气含量通过式(5)计算得到，所述总含气量通过式(6)计算得到：
G
f
＝V
f
/m1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)G
a
＝V
a
/m2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)G
t
＝G
f
+G
a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)上式中，m1为取心筒实际获取岩心重量，g；m2为所选取短岩心重量，g；V
f
为测得的游离气量，cm3；V
a
为测得的吸附气量，cm3；G
f
为游离气含量，cm3/g；G
a
为吸附气含量，cm3/g；G
t
为总含气量，cm3/g。8.根据权利要求7所述的基于保压取心的页岩...

【专利技术属性】
技术研发人员：周尚文，王红岩，刘洪林，张琴，刘德勋，
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：