新型裂缝性页岩气藏物质平衡方程

前人推导的物质平衡方程往往忽略了吸附相所占的孔隙体积,因而多低估了页岩气藏的单井控制储量。文中在考虑吸附相所占体积的基础上,调研了国内外学者研究的吸附相密度值,运用质量守恒方法考虑了吸附相体积随地层压力的变化,又根据Langmuir吸附定律及体积守恒原理建立了裂缝性页岩气藏物质平衡方程。通过实例计算得知,发育裂缝的页岩气藏,裂缝中的自由气储量占总储量的24.28%~33.29%,同时基质中的储量主要由吸附相提供。由此可知,利用考虑了双重孔隙和吸附相体积2个因素的裂缝性页岩气藏物质平衡方程,能够得到气藏基质、裂缝、吸附相的地质储量;同时随着吸附相密度的增加,基质中的自由气、吸附气储量以及总储量逐渐增加,裂缝中的自由气储量逐渐减少。     

欠饱和页岩气藏物质平衡方程及储量计算方法

针对页岩气藏特殊的储层特征及赋存状态,基于吸附气解吸原理,运用物质平衡理论、Ｂａｎｇｈａｍ 变形理论及Ｌａｎｇｍｕｉｒ 吸附模型,推导了欠饱和页岩气藏的物质平衡方程,并对物质平衡方程线性化,从而获得基于物质平衡方程的页岩气动态储量计算方法。研究表明：临界解吸压力对页岩气动态储量预测影响较大,考虑临界解吸压力页岩气动态储量比不考虑解吸压力动态储量低２％左右;临界解吸压力越小,储层欠饱和程度越高,吸附气含量越低,气藏动态储量越低;溶解气对动态储量影响相对较小,约占总储量的０. ０６％。     

新型页岩气藏物质平衡方程

页岩气主要以吸附气的形式吸附在基质微孔隙表面,以游离气的形式存在于基质孔隙和裂缝孔隙中,不考虑基质、裂缝双重孔隙介质的页岩气藏物质平衡方程不能准确地计算储量。文中从质量守恒的角度建立了同时考虑吸附相密度、吸附相视孔隙度、吸附气解吸对固相变形的影响,以及基质和裂缝孔隙体积随压力变化的新型物质平衡方程。通过实例计算可知:游离气主要存在于裂缝孔隙中,吸附气储量占据总储量的52.15%,基质中游离气储量、裂缝中游离气储量、基质中吸附气的储量的计算结果与基质孔隙度、裂缝压缩系数和吸附相密度密切相关。因此,在进行储量计算时需要考虑基质和裂缝双重孔隙介质,并应加强对基质孔隙度、裂缝压缩系数和吸附相密度的研究,以获取更加准确的参数。     

新吸附气藏物质平衡方程推导及储量计算

在非常规吸附气藏开采过程中,随着地层压力的不断下降,吸附气解吸使吸附层体积变小,游离气 空间增大。目前国内外均未考虑建立吸附层体积变化的物质平衡方程及研究吸附层体积变化、吸附层密 度对估算吸附气藏储量的影响。本次研究首次考虑吸附层体积的变化,建立了新的物质平衡方程。通过 实例分析验证了该方程的适用性和可靠性,同时认识到吸附层体积变化及吸附层密度对计算天然气储量 有较大的影响。     

考虑吸附相密度的页岩气物质平衡方程

以质量守恒为基础,建立了考虑地层吸附相密度的封闭性页岩气藏物质平衡方程,解决了吸附相在地下所占据的体积问题,以及采出天然气中吸附气和自由气的比例问题。实例计算结果表明,常规封闭气藏物质平衡方程由于没有考虑吸附气存在,计算所得储量偏小。王德龙物质平衡方程由于没有考虑吸附气解析后是要和自由气一起采出的,计算所得储量略微偏大。考虑吸附相密度的页岩气物质平衡方程将解吸气和自由气以整体形式考虑,计算所得储量更接近实际情况,拟合度也更高,随着吸附相密度的增加,气体总储量以及吸附气储量逐渐减少,自由气储量逐渐增加。     

有限水侵页岩气藏物质平衡方程及储量计算

页岩气主要以吸附状态和游离状态两种形式赋存于发育大量微裂缝的页岩中,仅少量以溶解状态存在。为此,分别考虑基质和裂缝系统的流体性质、储层性质并全面考虑天然气膨胀、裂缝和基质收缩、流体膨胀、水侵、吸附气解吸以及吸附相体积变化等各种驱动形式的影响,建立了有限水侵页岩气藏物质平衡方程。实例计算表明,该方程可有效计算页岩气藏储量,驱动形式的忽略会导致储量计算结果不准确,忽略吸附相体积变化所得储量结果偏小;忽略基质孔隙以及水的膨胀性会使基质系统游离气储量偏小,裂缝系统游离气储量偏大,总储量偏小。     

改进的页岩气藏物质平衡方程及储量计算方法

页岩气主要以吸附状态和游离状态两种形式赋存于发育大量天然微裂缝的页岩中。为此,分别考虑裂缝系统和基质系统的流体性质和储层性质,建立了考虑吸附相体积随地层压力变化的裂缝性页岩气藏物质平衡方程。实例计算结果表明：较之于改进后的物质平衡方程,King提出的物质平衡方程由于未考虑裂缝体系和吸附相体积,储量计算结果偏小;Williams提出的物质平衡方程未考虑裂缝体系,储量计算结果偏大;刘铁成提出的物质平衡方程未考虑吸附相体积,裂缝系统储量偏小;改进的物质平衡方程同时考虑了裂缝体系和吸附相体积两因素,当吸附相密度增大时,页岩气藏吸附气储量就增大,而总地质储量略有减小,而储层温度、压力、孔隙半径与吸附相密度的关系及最终对储量计算的影响还有待进一步研究。结论认为,考虑裂缝体系和吸附相体积对于页岩气藏物质平衡方程的建立和应用十分必要。     

考虑吸附相视孔隙度的页岩气藏物质平衡方程

页岩气藏储量是确定气藏开发规模和开发设计的必要参数,对于合理有效开发页岩气藏具有重要意义。在前人研究的基础上,建立了综合考虑吸附相视孔隙度、基质和裂缝孔隙体积随压力变化以及吸附相密度等因素的物质平衡方程。通过实例计算可知:考虑吸附相视孔隙度后,计算得到的基质中自由气储量大幅度减少,吸附气储量大幅度增加,总储量增加;而且吸附相密度、基质孔隙度和裂缝压缩系数对于储量的计算结果也有较大影响。     

修正岩石压缩系数的页岩气藏物质平衡方程及储量计算

由于页岩气藏孔隙度变化与常规气藏孔隙度变化不一样,受有效应力和基质收缩的耦合作用,前者使孔隙度减小,后者使孔隙度增加,因此建立页岩气藏物质平衡方程时必须考虑二者的综合作用。从物质平衡原理出发,运用Bangham固体变形理论、Langmuir等温吸附模型,推导出了修正岩石压缩系数的页岩气藏物质平衡方程,并对方程线性化,得到只含有原始游离气和原始吸附气的直线方程。代入实际生产数据,求得关于线性方程的数据点,并对数据点线性拟合,其拟合方程的斜率是原始游离气的含量,截距是原始吸附气的含量,两者相加求得页岩气藏的原始地质储量。实例分析表明,考虑基质收缩效应,使得页岩压缩系数前期不断减小,后期趋于稳定;由于压缩系数的改变,使得页岩气藏储层孔隙度的变化比常规气藏缓慢;通过对页岩气藏岩石压缩系数的修正以及实际生产数据点的线性拟合,求得页岩气藏中吸附气的含量增加,游离气的含量减少,页岩气藏总地质储量增大,且与实际储量更加接近。     

考虑多组分吸附的页岩气储量计算

页岩气藏是一种主要以游离态、吸附态和溶解态赋存于泥、页岩中自生自储的非常规气藏。由于页岩气存在吸附解吸等特性,常规气藏储量计算方法没有合理考虑吸附气和游离气相所占体积而导致计算的页岩气藏储量偏高。从页岩气藏储层特征及气体赋存形式的研究出发,研究多组分气体吸附情况下的页岩气藏地质储量计算方法。通过实例分析表明该方法更加符合页岩气藏实际,为合理评价页岩气藏的储量和开发方案提供了科学依据。     

页岩气藏吸附特征及其对产能的影响

页岩气藏中部分气体以吸附态存在,且受页岩性质和储集层条件的影响,吸附气约占总含气量的20%~85%.页岩吸附能力与有机质含量、矿物成分、储集层温度、压力和孔隙结构等因素有关。针对页岩气等温吸附特征（吸附曲线形状、Langmuir体积、Langmuir压力）,采用数值模拟方法,分析了吸附气对页岩气井产能的影响。结果表明,等温吸附曲线越接近于线性,Langmuir压力越高,吸附气解吸越容易,气井产出量越高;Langmuir体积越大,或者气藏中吸附气含量占气体储量的比例越高,页岩气井产能相对降低。     

页岩气储量计算方法探讨

页岩气藏是一种非常规气藏,由于气藏特征的特殊性导致储量计算方法有别于常规气藏。首先探讨了页岩气藏的特殊性,其一是存储特征为形式上游离气和吸附气并存、空间上孔隙和裂缝同在;其二是产气机制主要为游离气的扩散和吸附气的解吸。在此基础上,总结了计算页岩气储量的方法,主要有类比法、容积法、压力/累计产量法、物质平衡法、递减曲线分析等,并讨论了各种方法的适用条件。同时,指出在页岩气储量计算中应特别重视孔隙度、裂缝、吸附气、含气饱和度等几个关键问题,并介绍了这些参数的确定方法。     

裂缝性封闭页岩气藏物质平衡方程及储量计算方法

从物质平衡原理出发,运用Langmuir吸附模型,同时考虑基质孔隙体积和裂缝孔隙体积随地层压力的变化,推导出了封闭性页岩气藏物质平衡方程.实例应用表明,该方程可有效计算页岩气藏储量.计算结果表明,页岩气藏基质系统储量很小,裂缝系统储量更小.     

考虑多因素的页岩气藏物质平衡方程

页岩气由游离气、吸附气及溶解气构成,吸附气中不只存在着甲烷,乙烷和丙烷等其他气体也是吸附气的一部分,因此在计算吸附气储量时,要考虑多组分吸附;同时干酪根中也溶解了大量的页岩气,在评价页岩气储量时不可忽略。考虑了裂缝游离气、吸附相孔隙度、吸附相体积、吸附气临界解吸压力及吸附气解吸导致的岩石基质收缩变形,修正了岩石压缩系数,并同时考虑了多组分吸附及溶解气,建立了一种新的页岩气藏物质平衡方程。通过实例分析发现,考虑多组分吸附计算的游离气储量基本不变,吸附气储量增加了0.308 1×108 m3,总储量增加了0.259 5×108 m3（相当于总储量的10.97%）,溶解气占据总储量的6.58%,考虑溶解气会使得游离气储量和吸附气储量占总储量的比例下降,但对页岩气藏总储量影响较小。为了能更准确地掌握页岩气藏动态储量,需同时考虑多组分吸附及溶解气。     

基于复合解吸理论的煤层气物质平衡方法

通过分析煤层气吸附特点,在液相吸附理论基础上描述了煤层气复合解吸过程。对于初始状态具自由气的煤层,建立了考虑液相吸附及复合解吸的水侵气藏物质平衡方程,并利用气藏A压力对其进行线性化。气藏A压力与H压力下的生产指示曲线差值即煤层气的解吸气量。同时,对于初始状态下没有自由气的煤层气藏,根据King方法建立了考虑复合解吸作用的煤层气物质平衡通式。实例计算表明:该煤层气的物质平衡回归直线过原点,说明在初始状态下并没有自由气;复合解吸下的物质平衡直线斜率较气相吸附的回归直线小,复合解吸对产量的影响更大;复合解吸作用会降低煤层气的可采储量。     

考虑基质收缩的煤层气物质平衡方程

煤层气资源量丰富,为了探讨煤层气的地下储量,根据体积守恒原理,推导出适用于煤层气藏的物质平衡方程。煤层结构与常规储层结构不同,由煤基质块与割理组成,赋存形式主要以游离态和吸附态为主,其中吸附态占最主要部分。充分考虑了水侵量、岩石和流体的弹性变形,以及气体解吸变形等气藏内的驱动机理,并引入Palmer和Mansoori创建的基质收缩模型,利用弹性模量描述煤层体积随压力变化的影响,推导出一种新的适用于煤层气藏的物质平衡方程。通过气田实际数据,应用公式计算出煤层气总储量为127.784×108m3,其中包括游离气储量0.904×108m3,吸附气储量126.88×108m3。该物质平衡方程式在实践中具有较好的指导意义。     

页岩气吸附解吸效应对基质物性影响特征

为了研究页岩气降压开采过程中吸附气解吸作用对基质表观物性(如有效孔隙半径、有效孔隙度、表观渗透率)及气体流动机制的影响,推导了吸附解吸作用下页岩基质孔隙有效半径和表观渗透率动态模型,建立了考虑吸附解吸影响基质表观物性和气体传输机制的页岩气渗流数学模型。采用有限体积法对模型进行求解,利用实验及矿场数据验证了模型的可靠性,最后应用该模型研究了页岩气开采过程中基质物性参数、气体流动机制变化特征以及吸附效应对页岩气开发的影响规律。研究结果表明,页岩气开采过程中基质孔隙有效半径、有效孔隙度和表观渗透率逐渐变大,体积压裂改造区域流动机制由滑脱流转变为过渡流;忽略吸附层影响将导致地质储量和产气量严重高估;随着吸附层厚度增加,累计产气量变化不大,但采收率逐渐降低。     

页岩凝析气藏物质平衡方程及储量计算方法

页岩气藏的特点是无机基质孔隙、有机基质孔隙、天然裂缝孔隙、水力裂缝孔隙和吸附相孔隙并存。实验室和数学研究表明页岩气藏可以由五种孔隙度模型和干酪根溶解气储集机制来描述。基于Orozco和Aguilera方程,考虑页岩吸附气量和溶解气量随地层压力的变化以及两者对游离气储集空间的影响,建立页岩凝析气藏物质平衡方程。以Orozco和Aguilera文中的页岩凝析气藏为例,首先进行储量回归得到基质和裂缝游离气储量,再计算吸附气和溶解气储量以及总储量,然后根据各个储量所占比例计算一系列G_(pt)值(总的累计产气量),作p/Z_2(压力/两相气体偏差因子)和G_(pt)的关系曲线,与生产历史数据拟合较好。与Orozco和Aguilera的结果相比,总储量相差3%,各个储量所占比例也不尽相同。     

基于物质平衡修正的页岩气藏压裂水平井产量递减分析方法

基于压裂水平井非结构PEBI网格,引入尘气模型建立了综合考虑页岩气藏吸附/解吸、扩散和达西流的运移数学模型,结合控制体有限差分法和全隐式法推导了页岩气藏无限导流压裂水平井产量递减数学模型,并考虑了页岩吸附/解吸作用修正Blasingame现代产量递减分析方法中的物质平衡拟时间,将该方法扩展到页岩气藏,计算获得了页岩气藏无限导流压裂水平井Blasingame产量递减典型曲线。结果表明:与物质平衡修正后的产量递减曲线相比,修正前的页岩气藏无限导流压裂水平井产量递减曲线值偏小,并且边界拟稳定流出现的时间更早,计算出的单井控制储量偏小;页岩气藏无限导流压裂水平井Blasingame产量递减典型曲线可划分为早期裂缝线性流、早期径向流、复合线性流以及拟稳定流4个流动阶段;页岩吸附/解吸作用对产量递减典型曲线有显著影响,其中Langmuir压力对其影响是非线性的,而Langmuir体积对其影响为线性的。     

考虑修正BET吸附的异常高压页岩气藏物质平衡计算方法

页岩气物质平衡方程中,通常采用langmuir等温吸附方程表征吸附气量,但langmuir等温吸附方程的使用条件并不适合异常高压页岩气藏.鉴于此,针对异常高压页岩气藏的单井控制储量计算的问题,基于物质平衡方程的基本原理,考虑页岩气的多层吸附、超临界吸附、异常高压三重影响,引入修正BET吸附模型,表征页岩气的吸附特性,建...