地层温压条件下页岩总含气量获取方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及了一种地层温压条件下页岩总含气量获取方法和系统，一种地层温压条件下页岩总含气量获取方法，包括：获取目的层泥页岩的总有机碳含量，并对目的层泥页岩进行多温度点甲烷等温吸附实验；基于页岩的总有机碳含量、多个实验温度、地层温度建立绝对吸附气量计算模型；获取页岩样品的全孔径孔体积；基于全孔径孔体积、绝对吸附气量计算模型和高精度超临界甲烷密度建立地下游离气量计算模型；应用地下游离气量计算模型和绝对吸附气量计算模型，得到地下实际温度和压力条件下的页岩总含气量。本发明专利技术对深层高温高压条件下页岩含气量的计算适用性强，基于页岩气的赋存规律，给出了页岩总含气量更加精确的计算方法。出了页岩总含气量更加精确的计算方法。出了页岩总含气量更加精确的计算方法。

【技术实现步骤摘要】
地层温压条件下页岩总含气量获取方法和系统


[0001]本专利技术涉及页岩气含量评价和勘探开发领域。尤其涉及一种地层温压条件下页岩总含气量获取方法和系统。

技术介绍

[0002]页岩气是一种非常规天然气资源，是我国明确要增储上产的接替矿种。页岩作为一种富有微纳米孔隙的致密岩石，具有非常大的比表面积和吸附能力。目前评价页岩总含气量的方法分为直接法和间接法两类。
[0003]直接法是通过钻取地下含气岩心，把岩心置于解吸气测量装置中，通过获得从页岩中解吸出来的天然气体积，计算页岩中总含气量的方法。这一过程中，还需要估算取心过程中散失掉的损失气量和最终未解吸出来的残余气量。由于受到工程因素、地质因素、时间因素和设备因素等多种影响，导致直接法存在一定不可估计的误差。而且直接方法成本高、周期长，需要对刚刚钻取的岩心立刻进行分析，条件比较苛刻。间接法是通过基于实验数据、物探信号、地质要素与含气量间的经验关系，通过建立理论模型和经验公式，模拟计算页岩的总含气量的方法。一般认为，页岩气以吸附气和游离气为主要赋存状态存在于页岩微纳米级别的孔隙中。
[0004]现有的页岩总含气量间接计算方法普遍存在以下问题：(1)地下温压条件下，页岩气处于超临界状态，以游离态存在的超临界甲烷如采用理想气体状态方程进行评价，计算结果不准确；(2)地层条件下，页岩的孔隙空间有限，而有限的孔隙体积被吸附气与游离气共同占有，因此游离气计算时应扣除吸附气所占据的体积；(3)通过单一方法测量到的孔隙体积，不包含微小纳米孔隙，会导致所算含气量结果偏小。<br/>[0005]因此，为准确评价页岩层含气量，满足勘探及资源评价需求，需要一种更加精确计算地层温压条件下页岩储层中总含气量的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种地层温压条件下页岩总含气量获取方法和系统，以解决现有的含气量评价方法得到的页岩层含气量结果不准确的问题。
[0007]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种地层温压条件下页岩总含气量获取方法，包括：
[0008]获取目的层泥页岩的总有机碳含量，并对所述目的层泥页岩进行多温度点甲烷等温吸附实验，得到Langmuir压力以及Langmuir体积；
[0009]基于所述页岩的总有机碳含量、多个实验温度、地层温度、Langmuir体积
、
地层压力和Langmuir压力，建立绝对吸附气量计算模型；
[0010]通过低温二氧化碳吸附、低温氮气吸附和高压压汞测试方法，联合获取页岩样品的全孔径孔体积；
[0011]基于所述全孔径孔体积、标准状态下甲烷密度、吸附态甲烷密度、绝对吸附气量计
算模型和高精度超临界甲烷密度建立地下游离气量计算模型；
[0012]获取地下实际温度和压力条件，应用所述地下游离气量计算模型和所述绝对吸附气量计算模型，得到所述地下实际温度和所述压力条件下的页岩总含气量。
[0013]优选的，获取系数a1、b1、c1、a2和b2；基于所述地层压力、所述地层温度以及所述系数a1、b1、c1、a2和b2建立绝对吸附气量计算模型；
[0014]其中，所述获取系数a1、b1、c1、a2和b2，具体包括：
[0015]采用TOC和温度双参数对所述Langmuir体积进行建模，公式为：
[0016][0017]其中，V
L
为Langmuir体积，由甲烷等温吸附实验获得；TOC为页岩的总有机碳含量，由实验室测量获得；T
e
为甲烷等温吸附实验的温度；a1、b1、c1为系数，需要通过线性回归拟合获取；
[0018]采用温度T
e
对Langmuir压力P
L
进行建模，公式为：
[0019]P
L
＝a2·
T
e
+b2[0020]其中，P
L
为Langmuir压力，由甲烷等温吸附实验获得；a2、b2为系数，需要通过线性回归拟合获取。
[0021]优选的，所述基于所述地层压力、所述地层温度以及所述系数a1、b1、c1、a2和b2建立绝对吸附气量计算模型，具体为通过一下公式计算得到地层温压条件下的绝对吸附气量Vab：
[0022][0023]其中，P是地层压力，T是地层温度，根据需要评估地下页岩的条件设置或参考地区前期相关数据获得。
[0024]优选的，所述通过低温二氧化碳吸附、低温氮气吸附和高压压汞三种方法，联合获取页岩样品的全孔径孔体积V
t
，采用以下形式：
[0025]V
t
＝V
0―2nm
+V
2―50nm
+V
50+nm
[0026]式中，V
t
是页岩样品的全孔径孔体积；V0‑
2nm
是页岩中直径小于2nm的微孔，由低温二氧化碳吸附测试获取；V2‑
50nm
是页岩中直径在2
‑
50nm之间的中孔，由低温氮气吸附测试获取；V
50+nm
是页岩中直径大于50nm的宏孔，由高压压汞测试获取；
[0027]所述建立地下游离气量计算模型，具体包括：
[0028]计算可供游离气赋存的孔隙体积V
fp
，采用如下形式：
[0029][0030]式中，ρ
std
是标准状态下甲烷密度，ρ
std
＝0.716
×
10
‑3；ρ
ads
是吸附态甲烷密度，ρ
ads
＝0.373。
[0031]根据对应温度和压力下高精度超临界甲烷密度，建立地下游离气含量V
free
计算模型：
[0032][0033]式中，V
free
是地下页岩中游离气在标准状态下的体积；ρ
g
是高精度超临界甲烷密度。
[0034]优选的，所述对应温度和压力条件下高精度超临界甲烷密度是通过对高精度超临界甲烷密度交会图中的对应数值读值和差值获得的。
[0035]优选的，所述甲烷等温吸附实验的多个实验温度范围在15至80度之间。
[0036]优选的，得到所述地下实际温度和所述压力条件下的页岩总含气量V
g
，计算公式如下：
[0037]V
g
＝V
ab
+V
free
[0038]式中，V
g
是对应温度和压力条件下页岩的总含气量；V
ab
和V
free
由地下页岩对应所述地下实际温度和所述压力条件分别代入建立的绝对吸附气量计算模型和地下游离气量计算模型计算获得。
[0039]第二方面，本专利技术还涉及一种地层温压条件下页岩总含气量获取系统，包括：参数获取单元：用于获取目的层泥页岩的总有机碳含量、Langmuir压力以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地层温压条件下页岩总含气量获取方法，其特征在于，包括：获取目的层泥页岩的总有机碳含量，并对所述目的层泥页岩进行多温度点甲烷等温吸附实验，得到Langmuir压力以及Langmuir体积；基于所述页岩的总有机碳含量、多个实验温度、地层温度、Langmuir体积
、
地层压力和Langmuir压力，建立绝对吸附气量计算模型；通过低温二氧化碳吸附、低温氮气吸附和高压压汞测试方法，联合获取页岩样品的全孔径孔体积；基于所述全孔径孔体积、标准状态下甲烷密度、吸附态甲烷密度、绝对吸附气量计算模型和高精度超临界甲烷密度建立地下游离气量计算模型；获取地下实际温度和压力条件，应用所述地下游离气量计算模型和所述绝对吸附气量计算模型，得到所述地下实际温度和所述压力条件下的页岩总含气量。2.根据权利要求1所述的一种地层温压条件下页岩总含气量获取方法，其特征在于，所述建立绝对吸附气量计算模型，具体包括：获取系数a1、b1、c1、a2和b2；基于所述地层压力、所述地层温度以及所述系数a1、b1、c1、a2和b2建立绝对吸附气量计算模型；其中，所述获取系数a1、b1、c1、a2和b2，具体包括：采用TOC和温度双参数对所述Langmuir体积进行建模，公式为：其中，V
L
为Langmuir体积，由甲烷等温吸附实验获得；TOC为页岩的总有机碳含量，由实验室测量获得；T
e
为甲烷等温吸附实验的温度；a1、b1、c1为系数，需要通过线性回归拟合获取；采用温度T
e
对Langmuir压力P
L
进行建模，公式为：P
L
＝a2·
T
e
+b2其中，P
L
为Langmuir压力，由甲烷等温吸附实验获得；a2、b2为系数，需要通过线性回归拟合获取。3.根据权利要求2所述的一种地层温压条件下页岩总含气量获取方法，其特征在于，所述基于所述地层压力、所述地层温度以及所述系数a1、b1、c1、a2和b2建立绝对吸附气量计算模型，具体为通过一下公式计算得到地层温压条件下的绝对吸附气量Vab：其中，P是地层压力，T是地层温度，根据需要评估地下页岩的条件设置或参考地区前期相关数据获得。4.根据权利要求3所述的一种地层温压条件下页岩总含气量获取方法，其特征在于，所述通过低温二氧化碳吸附、低温氮气吸附和高压压汞三种方法，联合获取页岩样品的全孔径孔体积V
t
，采用以下形式：V
t
＝V
0―2nm
+V
2―50nm
+V
50+nm
式中，V
t
是页岩样品的全孔径孔体积；V0‑
2nm
是页岩中直径小于2nm的微孔，由低温二氧化碳吸附测试获取；V2‑
50nm
是页岩中直径在2
‑
50nm之间的中孔，由低温氮气吸附测试获取；V
50+nm
是页岩中直径大于50nm的宏孔，由高压压汞测试获取；
所述建立地下游离气量计算模型，具体包括：计算可供游离气赋存的孔隙体积V
fp
，采用如下形式：式中，ρ
std
是标准状态下甲烷密度，ρ
std
＝0.716
×
10
‑3；ρ
ads
是吸附态甲烷密度，ρ
ads
＝0.373。根据对应温度和压力下高精度超临界甲烷密度，建立地下游离气含量V
free
计算模型：式中，V
free
是地下页岩中游离气在标准状态下的体积；ρ
g
是高精度超临界甲烷密度。5.根据权利要求4所述的一种地层温压条件下页岩总含气量获取方法，其特征在于，所述对应温度和压力条件下高精度超临界甲烷密度是通过对高精度超临界甲烷密度交会图中的对应数值读值和差值获得的。6.根据权利要求4所述的一种地层温压条件下页岩总含气量获取方法，其特征在于，得到所述地下实际温度和所述压力条件下的页岩总含气量V
g
，计算公式如下：V
g
＝V
ab
+V
free
式中，V
g
是对应温度和压力条件下页岩的总含气量；V
ab
和V
free
由地下页岩对应所述地下实际温度和所述压力条件分别代入建立的绝对吸附气量计算模型和地下游离气量计算模型计算获得。7.根据权利要求4所述的一种地层...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓光，李世臻，苑坤，李飞，宋腾，陈相霖，高堋，
申请(专利权)人：中国地质调查局油气资源调查中心，
类型：发明
国别省市：