涪陵地区五峰组-龙马溪组页岩吸附-游离气定量评价及相互转化

地层条件下页岩气主要以吸附和游离两种形式存在,确定页岩气的吸附-游离比例,对于评价页岩含气量及合理制定页岩气开发方案有着重要意义。对涪陵地区五峰组-龙马溪组页岩气而言,目前仍缺乏对其吸附-游离量的精细评价,对吸附-游离气的影响因素及转化规律尚未有清晰的认识。因此,在分析涪陵页岩吸附-游离气影响因素的基础上,建立根据页岩物质定量表达最大吸附量的模型,并选用微孔填充模型表征页岩绝对吸附量,评价实际吸附气和游离气含量,计算吸附-游离气比例。并研究了温压、TOC、含水饱和度、孔隙度等因素对吸附-游离气转化的影响,探讨不同条件下页岩吸附-游离气之间的相互转化。研究表明,涪陵地区五峰组-龙马溪组页岩由浅层到深层吸附气量逐渐增多,但随着深度进一步增加,页岩绝对吸附量不再变化;研究区页岩吸附气比例平均值约34%。在2 000~3 500 m深度范围内比较单一因素对吸附-游离气转化的影响,发现孔隙度、TOC对吸附比例影响显著,含水饱和度的影响次之,而压力系数改变对吸附气比例的影响最弱。     

页岩吸附与解吸气量实验研究

页岩气主要以游离气和吸附气形式存在于富含有机质页岩中,含气量的大小受页岩储集层压力、温度等多种因素影响。页岩吸附气量是评价页岩气资源量的关键性参数,也是评价页岩气是否具有开采价值的一项重要标准。在分析页岩气吸附与解吸机理的基础上,开展F页岩气田龙马溪组-五峰组岩心等温吸附、解吸实验研究,实验结果表明:利用等温吸附线法是获得朗氏体积(VL)和朗氏压力(pL)的有效途径;钻井现场页岩快速解吸获得的总含气量主要为吸附气量,游离气量占比较小;页岩朗氏体积(VL)与样品的有机碳含量(Cto)成正相关,达到饱和吸附后温度升高,吸附能力明显下降。     

考虑地层温度和压力的页岩吸附气含量计算新模型

页岩气在页岩储层中的赋存方式主要以吸附和游离为主,页岩吸附气含量是页岩气资源评价和目标区优选的关键性参数,也是评价页岩是否具有开采价值的一个重要标准。通过室内不同温度下的等温吸附实验,获得页岩等温吸附特征曲线及Langmuir体积和Langmuir压力值,分析温度对页岩吸附气含量的影响程度,利用Langmuir模型计算地层压力条件下的吸附气含量。根据温度、压力、TOC值、R_O值与吸附气含量之间的关系,建立考虑地层温度、压力、有机碳含量和成熟度4个因素的页岩吸附气含量计算新模型。新模型可计算任意埋藏深度下的页岩吸附气含量,埋藏深度越大,页岩吸附气含量越小。最后应用某一页岩气藏基础资料进行实例分析,建立得到的温度、压力、TOC值、R_O值与页岩吸附气含量的复相关系数可达0.9以上。通过新模型计算未知页岩吸附气含量的页岩,计算结果准确可靠,能正确评价页岩气资源量,可以作为一种计算页岩吸附气含量的新方法。同时采用新的页岩吸附气含量计算模型,弥补了目前普遍采用没有考虑地层温度的等温吸附实验方法所获取吸附气含量的不足,具有重要的现实意义。     

页岩含气量测定及计算方法研究

选取影响页岩含气量的评价参数,建立适当的页岩含气量的计算方法并作出准确评价,是页岩气储层研究的内容之一。页岩含气量的实验测试主要借鉴煤层气中的测试方法和理论,通过解吸法分别测量解吸气、残余气和损失气得到页岩总含气量;利用等温吸附实验确定页岩吸附气量。以含气量实验测试数据为基础,从页岩含气量内部和外部影响因素入手,分别优选总含气量和吸附气量关键影响参数指标,建立适合研究区域的总含气量和吸附气量计算模型,拟合模型计算的总含气量和吸附气量与实验测试值吻合良好,较好达到预测页岩含气量的效果。     

页岩含气量理论图版

页岩含气量主要包括游离气含量和吸附气含量,其中游离气含量的影响因素有孔隙度、含气饱和度、密度、压力、温度等,而影响吸附气含量的因素有有机碳含量、有机质成熟度、压力、温度等。不同有机质类型的页岩吸附能力（吸附量/有机碳含量）差别较大,且Ⅲ型＞Ⅱ型＞Ⅰ型,并分别建立了游离气含量和吸附气含量的计算公式。为了快速、准确地获取页岩含气量,分析并筛选了页岩含气量主控关键参数,基于含气量理论计算公式等相关理论计算得出不同有机质类型的页岩含气量图版。总体上,页岩含气量随深度增加而变大,但变大趋势逐渐降低。页岩含气量图版理论值与页岩现场测试含气量相关性拟合表明图版具有广泛的实用性。在页岩气勘探初期地质参数较少的情况下,页岩含气量图版的建立从理论上预测含气量,为合理评价页岩气资源潜力和预测有利区提供了依据。     

页岩对甲烷的吸附作用及其固气效应初步研究———以渝东南残留向斜为例

页岩对甲烷的吸附作用既有普遍性,又有差异性,其对页岩气赋存状态、保存、富集成藏影响的研究有待深化。采用等温吸附、扫描电镜、液氮吸附、有机质地球化学等技术手段,对渝东南残留向斜区常压页岩气藏五峰—龙马溪组页岩的吸附作用进行了研究。结果表明,页岩吸附作用受控于页岩的孔隙结构、有机质特征等内在特性,以及其所处的温度和压力等外部环境条件;地层条件下页岩的吸附作用强度可以利用Langmuir模型进行预测,渝东南某残留向斜五峰—龙马溪组页岩吸附作用强度存在临界深度,在临界深度吸附作用强度达到峰值。结合理论分析及三轴应力吸附条件下页岩渗透率测定实验数据,认为页岩的吸附作用致使其渗透率降低,形成一种阻滞页岩气渗流扩散的"固气效应",这种固气效应对残留向斜页岩气保存及富集边界的影响值得进一步研究。      

结合分形理论计算页岩内吸附气量

页岩中的吸附气是开发页岩气的重要部分,吸附气主要存在于页岩内部的微观孔隙中。对微孔隙极限孔径的研究有助于了解页岩内部吸附环境,获得相对准确的吸附气量。在文章中,本人结合分形理论对页岩中大小不规则变化的孔隙进行归一化处理,以及借助吸附势理论建立方程关系式,计算出了不同条件下吸附气存在的孔径极限值,这有助于对页岩气中的吸附气储量进行准确预测。     

基于煤层气理论下的页岩气吸附与解吸附理论新认识

页岩气在储层中的赋存状态分为吸附态和游离态。其比例受页岩性质和储集层条件的影响,一般吸附气占总含气量的25%~82%,页岩对气体的吸附能力取决于岩性、储层温度、压力和孔隙结构等因素。对页岩气等温吸附特征进行研究分析,页岩中气体两种存在状态对页岩气井产能的影响。结果表明页岩吸附与解吸附受到成藏圈闭、赋存水以及页岩含碳量等因素的影响。     

页岩气藏压裂水平井产量影响因素评价

基于对页岩岩心的核磁共振实验、扫描电镜观察结果、进气、放气实验的调研分析,并采用源函数法、Laplace变换法建立了考虑页岩中气体溶解、吸附、含水、滑脱等因素的三重介质页岩气藏多级压裂水平井产量预测模型,以评价主要开发影响因素对页岩气藏多级压裂水平井产量的影响。通过实例验证了模型的可靠性,并评价了影响开发的关键因素对产量的敏感性。分析结果表明：页岩中含有溶解气,且溶解气对页岩气井产量的影响不容忽视;页岩含水饱和度、有机质含量、溶解参数和吸附参数均对页岩气井产量存在明显影响。该研究对于页岩气藏开发过程中提高气井产量预测的准确性具有一定指导意义。     

关于页岩含气量确定方法的探讨

页岩含气量是页岩气资源评价和有利区优选的关键性参数,也是评价页岩是否具有开采价值的一个重要标准。对页岩含气量的获取方法进行了介绍,其一是通过解吸法分别测量解吸气、残余气和损失气;其二是利用等温吸附实验、测井解释等方法分别计算页岩中的吸附气、游离气含量。分析认为:解吸法测量结果容易受到取心方式、测定方法、损失气量计算方法、气体解吸温度等因素的影响,所测得的总含气量比间接法更接近于真实值;吸附气量的估算需要综合考虑有机碳含量、粘土矿物组分、成熟度、温度和压力等因素对页岩吸附能力的影响,建立适当的吸附气含量计算模型,游离气量估算的关键是确定页岩的有效孔隙度和含气饱和度。建立针对页岩含气量测试技术和等温吸附实验技术标准,量化各种控制因素对页岩含气量的影响,对准确评价页岩含气量具有重要意义。