基于保压取心的页岩含气量测试新方法

含气量是页岩气储层评价和储量计算中的关键参数,其准确测试是计算地质储量和确定开发方案的基础。目前常用的现场测试方法,由于需估算损失气量,导致其数据可信度不高。为了明确我国四川盆地南部龙马溪组页岩的真实含气能力,开展了我国首口海相页岩气保压取心井的现场含气量测试。保压取心技术可以使取出的岩心保持在原始地层压力状态,能最大限度地减少页岩中气体的散失。考虑保压取心过程的特殊性,针对性地研发了页岩含气量现场测试设备,建立完整的测试流程和方法,实现了页岩含气量的带压测试。新方法需分段测试降压阶段解吸气量和常压阶段加热解吸气量,将两部分测试结果直接相加即可得到页岩总含气量,无需再估算取心过程中的损失气量。测试结果表明,该井常规取心段页岩总含气量平均仅为1.26 m³/t,保压取心段页岩总含气量平均达3.77 m³/t,明显高于常规取心段页岩含气量。此外,还建立了页岩吸附气量和游离气量直接测试方法,发现龙马溪组页岩游离气量均大于吸附气量,游离气量所占比例平均为64.48%,底部游离气量所占比例可达75%左右。与邻井同层位页岩气井的总含气量对比认为,采用目前...     

页岩含气量的影响因素分析及含气量测试方法

北美页岩气的商业开发,掀起了全球勘探页岩气的热情,我国页岩广泛分布,资源潜力巨大。页岩气主要以游离态和吸附态存在于富有机质页岩中,含气量研究是页岩气资源评价的重要参数。总结国内外页岩气勘探开发研究成果,认为页岩气含气量的影响因素主要有有机质丰度和成熟度、孔隙结构和孔隙体积、矿物含量、裂缝发育程度、地层温度和压力,它们对含气量的影响主要体现在,有机质丰度和含气量正相关,成熟度越高,含气性越好;微孔比例越大,吸附性能越好;黏土矿物控制吸附气含量;微裂缝发育有助于吸附气的解吸,裂缝规模发育过大将破坏泥页岩的封闭性,不利于气体的储存;吸附气随压力的增加而加大,温度升高,吸附气量将成倍下降。并分析了目前页岩气含气量的测试方法,对比总结了各种测试方法的利弊。     

低煤化欠饱和煤心含气量预测数值模拟

为对比分析长焰煤储层煤心现场解吸动态与数值模拟解吸动态,实测了新疆某井长焰煤煤心现场含气量,构建了吸附气欠饱和储层煤心数值模型,并基于此分析了损失气量计算方法。结果表明：构建的吸附气欠饱和煤心（吸附气饱和度54.77%、77.51%、99.79%）数值模型计算的损失气量、解吸气量和残余气量与现场测试相应结果接近（误差<10.12%）,可近似反映欠饱和储层煤心含气量构成;对于构建的含气饱和（吸附气饱和与游离气饱和）储层煤心数值模型,损失气时间与解吸时间和的平方根与解吸初期累计解吸气量回归分析预测损失气量误差较大,已不适用;相同损失气时间下,饱和煤心损失气占比（18.64%）高于吸附气欠饱和煤心损失气占比（11.95%）,饱和煤心解吸气占比（80.90%）低于吸附气欠饱和煤心解吸气占比（87.32%）,饱和煤心残余气占比（0.46%）低于吸附气欠饱和煤心残余气占比（0.63%）。     

川西坳陷须五段页岩微观孔隙结构发育控制因素及其成藏意义

以川西坳陷须五段页岩为例,首先运用氮气吸附法对页岩纳米孔隙进行测定,通过等温线和DFT模型分析,对页岩的微观孔隙结构进行表征;然后通过等温吸附实验研究了页岩的甲烷吸附性能,通过解吸法测定了页岩的含气量;最后探讨了页岩微观孔隙结构发育的主要控制因素及其对页岩气成藏的意义。结果表明：川西坳陷须五段页岩孔隙结构较复杂,主要由中孔组成,主体孔径位于2~50 nm,中孔提供了主要的孔隙体积;在85 ℃条件下页岩甲烷吸附的兰氏体积为0.79~4.99 m3/t,页岩的含气量为0.50~2.44 m3/t;有机碳含量、伊/蒙间层矿物含量、脆性矿物含量以及热演化程度是控制页岩微观孔隙结构发育的主要因素;微孔和中孔对页岩气的吸附能力极强,在其内部有大量页岩气以结构化方式存在,增加了页岩气的存储量。     

城口地区页岩含气特征及影响因素研究（增刊）

重庆城口地区地处大巴山弧形构造带,经历过多期构造运动,地质条件复杂,区内早寒武世水井沱期沉积的一套浅海深水陆棚相页岩。本文通过对位于北大巴山的重庆城口地区水井沱组页岩气生烃条件,储集条件、保存条件分析研究,结合区域钻井岩心样品现场解吸及等温吸附含气特征,分析该区域页岩吸附气量与Toc、伊/蒙混层等指标相关性,综合总结复杂地区页岩含气特征影响因素及影响机理,为区域页岩气规模化勘探开发提供地质参考。     

城口地区页岩含气特征及影响因素研究

重庆城口地区地处大巴山弧形构造带,经历过多期构造运动,地质条件复杂,区内早寒武世水井沱期沉积的一套浅海深水陆棚相页岩。本文通过对位于北大巴山的重庆城口地区水井沱组页岩气生烃条件,储集条件、保存条件分析研究,结合区域钻井岩心样品现场解吸及等温吸附含气特征,分析该区域页岩吸附气量与Toc、伊/蒙混层等指标相关性,综合总结复杂地区页岩含气特征影响因素及影响机理,为区域页岩气规模化勘探开发提供地质参考。     

基于重量法的页岩气超临界吸附特征实验研究

为了有效分析页岩气体的超临界吸附特征,利用重量法等温吸附仪,借助高精度的磁悬浮天平系统,直接测试了不同压力条件下甲烷气体密度及其过剩吸附量。实验测试结果表明,当压力较小时,过剩吸附量随着压力增大而增大;当压力大于8 MPa后,过剩吸附量会随着压力的增大而减小,这主要是由于甲烷吸附相密度与游离相密度差值随压力先增大后减小导致的。页岩中超临界甲烷的等温吸附曲线在压力较大时,必然存在下降的趋势,这并非异常现象,而是超临界甲烷过剩吸附量的本质特征。此外,利用高压段甲烷过剩吸附量随压力直线递减的规律,确定了甲烷吸附相体积的计算方法,并且采取定吸附相体积的方法对绝对吸附量进行了校正,校正结果表明,超临界甲烷在页岩中的绝对吸附量依旧能很好的利用Langmuir吸附模型进行拟合及分析,可以将该经典的吸附理论扩展到超临界温度领域。     

页岩气资源评价中含气量计算方法初探

页岩气是以游离、吸附和溶解状态赋存于暗色泥页岩中的天然气,其赋存形式具有多样性,其中以游离态和吸附态为主,仅存在少量溶解态.页岩气资源评价的关键是吸附气和游离气含量的计算.游离气的主控因素是泥页岩有效孔隙度和气体饱和度,吸附气量的主控因素是有机质数量和有机质成熟度.本文在分析页岩气资源评价工作中关键参数的基础上,主要了介绍游离气和吸附气的主控因素及计算方法.     

准噶尔盆地深部煤层气赋存状态分析

准噶尔盆地腹部白家海凸起深部煤层气测试取得了较高产气量,通过分析该区煤层气试采情况,结合钻孔岩芯含气量测试、等温吸附试验及煤岩煤质分析化验数据,确定准噶尔盆地深部煤层气以游离气为主,吸附气次之,计算出游离气量占总气量的53.9%。并通过反推等温吸附曲线,发现解吸曲线平缓,排水降压12 MPa以上,仅解吸3～4 m3甲烷,解吸难度大,而游离气产气速度快,产量大。在此基础上,提出了准噶尔盆地深部煤层气勘探应以游离气为主,吸附气次之,并且煤层气应与常规气有机结合的综合勘探新思路。     

渝东南地区下古生界页岩含气性差异关键控制因素

渝东南地区紧邻涪陵页岩气田,区内的下寒武统牛蹄塘组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组是目前页岩气勘探开发的2套重点层位,相比于涪陵焦石坝地区,改造强度更强,演化程度更高,勘探效果也差别较大,已有研究证明构造运动是盆内与盆外页岩气差异富集的关键控制作用。而对于同样经历了强改造和高演化的渝东南地区下古生界的2套页岩层位来说,2者均具有优质的物质基础,但含气性却差异十分显著。从现场含气量解吸和室内等温吸附实验出发,通过动静态指标对比和相关性研究,分析含气性的关键控制因素。结果表明:下寒武统牛蹄塘组页岩吸附能力较强,但现场解吸气却表现为"高氮、低烃、微含气"的特征;上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩吸附能力略逊于下寒武统牛蹄塘组,但含气性却明显好于牛蹄塘组,多口井的解吸气量达到工业下限,气体成分以烃类气体为主。有机质的孔隙结构和富有机质页岩层系底板的封闭性是导致这2套层位含气性差异显著的关键因素。下寒武统牛蹄塘组页岩有机质孔欠发育,致使储集物性较差,而其底板发育不整合面并伴随流体活动,导致气藏遭到破坏,是其含气性差的关键。上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩中呈蜂窝状密集发育的有机质孔大大增加了页岩气赋存的空间,加之顶底板的封闭性较好,为页岩气富集提供了良好的条件。通过单井解剖总结建立了渝东南地区下古生界两种典型的页岩气保存散失模型:敛聚保存型聚集模式和底板冲刷破坏散失模式。针对2套目的层的含气性关键控制因素的差异,建议对于下寒武统牛蹄塘组应进一步加强选区指标的研究;上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组应进一步加强选带方法的研究。     

煤层气/页岩气开发地质条件及其对比分析

从煤层气、页岩气基本概念入手,系统分析了煤层气/页岩气开发地质条件,主要包括成藏地质条件、赋存环境条件和开发工程力学条件3个方面,进一步对煤层气/页岩气开发地质条件进行了对比分析,揭示了煤层气/页岩气开发地质条件的共性和差异性。煤层气/页岩气赋存于煤层/页岩中的一种自生自储式非常规天然气,其富集成藏主要取决于“生、储、保”基本地质条件是否存在、质量好坏以及相互之间的配合关系。在一定埋藏深度范围内煤层气/页岩气都发生过解吸-扩散-运移,并普遍存在“垂向分带”现象,有机质演化程度越高解吸带深度越小,风化带越深解吸带深度越大,解吸带内煤层气/页岩气富集在一定程度上服从于常规天然气的构造控气规律;原生带内煤层气/页岩气富集却可能更多地受控于煤储层/页岩层的吸附特性。不同赋存环境条件下所形成的煤/页岩储层差异性大,使煤/页岩储层中吸附气和游离气相互转化,导致煤层气/页岩气成藏类型、规模和质量等方面的差异性。影响煤层气开发的主要地质因素有：煤层厚度及其稳定性、含气量大小或煤层气资源丰度、构造及裂隙发育与渗透性和煤层气保存条件等方面;影响页岩气开发的主要地质因素包括页岩厚度、有机质含量、热成熟度、含气量、天然裂缝发育程度和脆性矿物含量等。     

砂岩-页岩互层气藏物质平衡方程构建与应用

在国内外很多盆地的气藏,富含有机质的页岩中发育不连续的砂岩夹层,页岩气层和砂岩气层具有很好的连通性,同属于一个压力系统。在这种类型的页岩气藏的储量计算中,不应该忽略砂岩中的游离气储量。为了计算地质储量,首先分析了页岩和砂岩的骨架、孔隙及其流体储存的差异性,在此基础上,将气藏的储集单元分为无机质基质和有机质基质两大类,并建立了此类页岩气藏的体积模型。根据体积守恒原理、Langmuir等温吸附模型和PalmerMansoori模型,分别讨论了两类基质在地层压力下降过程中孔隙和流体的变化特征,推导出页岩-砂岩互层气藏的物质平衡方程。通过实例分析验证了新的物质平衡方程能够分别计算出页岩与砂岩中的游离气储量和吸附气储量,以及开发过程中解吸的天然气体积。     

页岩黏土孔隙气-液-固三相作用下甲烷吸附模型

实际储层条件下含水页岩的甲烷吸附量低于实验室测定的干燥页岩吸附量,致使页岩气资源量被高估。在考虑页岩黏土孔隙含水的基础上,基于气-固界面Langmuir吸附理论、气-液界面Gibbs吸附理论及土壤吸附学,针对狭缝孔及圆管孔两类黏土孔隙,建立了气-液-固三相作用下甲烷吸附理论模型。该模型可以计算孔隙含水饱和度0~100%的吸附曲线,验证表明:计算结果与分子模拟结果吻合。并进一步揭示了甲烷在黏土水膜表面的气-液界面吸附特征:在低压下,吸附量与压力呈线性变化;在高压下,吸附量趋于饱和。     

煤层吸附气的全解吸过程及组分与碳同位素变化:基于热模拟实验结果

解吸法是测试煤层含气量、评价煤层气地球化学特征的常用方法,但由于存在一定数量的损失气,使得对煤层气的全解吸过程了解甚少,也难以评估损失气拟合计算的可靠性。利用自主研发的煤层气/页岩气生成与解吸实验装置,对一块煤岩样品(Ro=0. 84%)进行了模拟(模拟后样品Ro=1. 80%),精确测定了在设定条件下的损失气、解吸气与残留气的数量、成分与甲烷碳同位素,对比研究了USBM直线法和多项式回归法对损失气拟合计算的制约条件与可靠性,探讨了煤层气解吸过程中成分与甲烷碳同位素分馏的机理。结果表明:损失时间是影响损失气量估算结果可靠性的关键,当损失时间较短(0. 25 h),USBM直线法与多项式法估算的均损失气量较接近真实值;相比之下,多项式法的结果更为可靠。样品气体解吸过程存在成分与甲烷碳同位素分馏,表现为:气体干燥系数(C_1/C_(1-3))总体降低,甲烷碳同位素(δ~(13)C_1)逐渐变重。样品广泛发育纳米孔隙结构,在气体解吸过程中存在的解吸-扩散-运移分馏是导致气体组分和甲烷碳同位素分馏的重要原因。     

基于物质平衡方程的页岩气井产能预测方法

页岩气井产能受地质和压裂改造参数综合影响,在开发初期,难以确定可靠的地质模型来预测气井产能。为了快速、准确地预测气井产能,在研究页岩气物质平衡方程和产能方程的基础上,考虑吸附气和异常高压气藏岩石弹性能量影响,建立了基于物质平衡方程的页岩气井产能预测方法,该方法需要参数较少,可在开发初期快速对页岩气井产能进行预测。涪陵地区X1井实例计算表明:该方法综合考虑了页岩气吸附气解吸、异常高压气藏岩石弹性能量的影响,产能预测结果准确、可靠;吸附气对气井累产气量影响明显,约占总累产气量17%,对定产生产气井的稳产期影响不大;吸附气的贡献在2.5~4年逐渐体现出来,定压放喷生产初期产量高,地层压力下降快,吸附气的产出贡献比控制产量的定产生产方式要早;考虑岩石弹性能量的影响,气井稳产时间和累产气有所增加,但影响不明显。     

黔北龙潭组菱铁质泥岩解吸气来源及元素背景

贵州省含煤区龙潭组泥岩广泛发育,是煤系非常规天然气开发层位的重要组成部分。部分泥岩因含较多菱铁矿物致含气来源具有特殊性。基于贵州省北部LC-1井上二叠统煤系地层钻孔样品气测录井和实验测试结果,研究了龙潭组菱铁质泥岩的含气性及其元素地球化学背景。开展了现场解吸、气测录井、孔隙结构电镜观测、结构物性测试分析(汞注入法、液氮与CO2注入法)、矿物成分测试、岩石热解和有机碳测定、显微组分与同位素测定等系列实验。结果表明:有机质类型主要为Ⅲ型并处于过成熟阶段,TOC含量变化较大,在0. 90%～2. 71%,碳同位素指示了陆相有机质来源。岩芯样品解吸气组分以CH4为主,解吸气含量介于0. 08～7. 79 m3/t,平均1. 60 m3/t;样品黏土矿物和石英含量分别为35. 0%和15. 7%;多数样品含有较多的菱铁矿(38. 1%)和白云石(9. 5%)。研究发现:样品解吸气量与气体注入法测试BET比表面积和BJH总孔体积、石英和黏土矿物含量均呈显著负相关关系,揭示了有机质是解吸气的主要物质来源,但存储空间并非由矿物质内部的介孔和微孔提供。菱铁矿含量与比表面积、孔体积负相关,暗示菱铁矿自身发育的晶间孔也不足以提供解吸气赋存的容储空间。菱铁矿以似层状、葡萄状、透镜状或结核状分布在有机质周围且层理连续性保持完好,形成对有机质的包围从而形成泥岩内部"微圈闭"环境,形成对有机质内烃类气体的封堵,可能是解吸气与菱铁矿含量正相关的主要原因。有机质生烃后就地吸附存储并被"微圈闭"局限,随有机质和"微圈闭"增多,封闭气体量增大,具有进一步形成超压的可能性。菱铁质泥岩与临近煤层缺乏气体运移和交换,可以具有独立的"微含气系统"。元素地球化学指标反应的氧化还原条件与区域海平面升降一致。随海平面由底至顶先降后升,解吸气量、菱铁矿含量和有机碳含量随之规律性变化,揭示沉积期菱铁矿与有机质形成于Eh值、pH值相对稳定、水循环受限的潮坪—泻湖环境。砂粒间隙水代入高价铁离子溶液与有机质还原生成的还原性气体反应,生成烃类气体并被"微圈闭"封闭而原地吸附聚集,进而对菱铁质泥岩解吸气起控制作用。     

鄂阳页1井陡山沱组页岩储层含气性及可压性评价

我国南方海相页岩气储层主要有奥陶系无缝组-志留系龙马溪组、寒武系牛蹄塘组和震旦系陡山沱组,其中震旦系陡山沱组页岩气是目前我国发现的我国最古老地层的页岩气层,通过鄂阳页1井钻探获得了陡山沱组良好的页岩气显示,优质页岩厚度141m,现场岩心解析气含量可达1.8t/m~3,通过对比发现陡山沱组页岩储层特征与龙马溪组储层特征差异性较大,本文通过对陡山沱组页岩储层的含气性及可压性进行评价,以期为今后陡山沱组页岩气储层勘探开发及压裂改造提供指导建议。