页岩含气量测井评价方法研究

针对现有页岩含气量计算模型关键参数计算困难、误差较大,部分参数需要通过大量的实验来获取,成本较高等问题,以长宁地区下志留系龙马溪组为例,以兰格缪尔等温吸附为理论依据,利用等温吸附实验数据和大量测井数据,通过优选拟合回归的方法计算页岩含气量关键参数,由此建立了基于常规测井资料的页岩含气量计算新模型。结果表明：兰格缪尔等温吸附方程关键参数V_P、V_L可利用TOC进行计算;SGR、DEN测井曲线计算的TOC比传统ΔlogR法计算结果相对误差降低14.00%;阿尔齐法和西门度法受异常电阻率低值影响,计算的含气饱和度偏低,SGR-DEN法计算的含气饱和度更加准确。新模型只需通过常规测井曲线即可计算页岩含气量,为页岩气水平井地质导向钻井和储层评价提供了可靠依据。     

声波衰减表征页岩吸附气、游离气含量实验研究

为研究一种表征页岩含气性的声波测试方法,对页岩进行等温吸附-声波联测实验。测试干燥页岩不同覆压下的孔隙度和渗透率,明确页岩在覆压条件下的孔隙空间变化;测试了氦气填充孔隙体积时的声波衰减特征,确定页岩孔隙中含有不同含量游离气时的声波衰减规律;通过等温吸附-声波联测实验,观察声波在页岩含有不同含量甲烷时的衰减现象,对比孔隙中只含有游离气时的声波衰减规律,明确吸附气对声波衰减的影响;根据声波衰减规律与页岩中游离气与吸附气含量的关系,提出了声波衰减表征页岩中游离气量与吸附气量的方法。     

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。     

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。     

深层页岩含气量评价及其差异变化——以四川盆地威荣、永川页岩气田为例

近年来我国页岩气勘探开发逐渐走向深层,但对高温高压条件下页岩吸附特征、游离气的赋存特征还不清楚,制约了深层页岩气大规模开发。以四川盆地威荣、永川地区深层页岩为研究对象,对不同有机碳含量和孔隙度的样品开展了高温高压(135 ℃、80 MPa)等温吸附实验和孔隙度实验,计算了页岩吸附气量、游离气量和总含气量的理论值,并与实际值进行对比。研究表明：①页岩吸附气含量随着压力增大逐渐增加,当压力大于40 MPa后,吸附气量增加趋于平缓,最大可达4.46 cm³/g。②页岩理论含气量随着地层压力的增加而增加,当地层压力达到80 MPa时总含气量达到最大,此时理论最大值为11.3 cm³/g;计算的游离气含量为6.8 cm³/g,吸附气含量为4.5 cm³/g,分别约占总含气量的60%和40%;游离气/吸附气比例随深度增加逐渐增加。③基于现场解吸实验,实测威页11-1井总含气量最大值为5.95 cm³/g,最小值为3.29 cm³/g,平均为4.52 cm³/g,对比理论含气量10.3 cm³/g,表明有近50%的气体在抬升过程中散失,同时一定程度上也说明了深层页岩气保存条件的复杂性,建议加强对保存条件的研究。     

页岩储层含气量测井解释方法及其应用研究

含气量是页岩储层评价的关键参数,对含气量的解释则是页岩测井评价的核心工作。为此,通过调研文献和综合研究,建立了以等温吸附和体积模型为基础的页岩含气量测井解释模型,并介绍了模型关键参数的测井计算方法。以澳大利亚Eromanga盆地Toolebuc页岩3口页岩气井为例,以岩心实验为基础,测井解释为手段,将相关性模型与经验公式结合起来计算关键参数,进行了Toolebuc页岩的含气量测井解释,并与实验测试结果进行对比分析,证明了含气量解释模型的合理性。结果表明:1基于等温吸附和体积模型的页岩含气量测井解释模型适用于页岩储层,模型中关键参数可以通过实验结果和测井数据的相关性模型或经验公式计算获得;2等温吸附和体积模型解释的含气量与储层实际含气性特征比较吻合,适用性强,尤其是对含气量较低的页岩,误差较小;3相关性模型在不同地区应用,需要根据储层的岩心实验结果和测井数据来不断修正。结论认为,通过测井资料分别计算游离气量、吸附气量是表征页岩含气量的最合理方法。     

渝东北南大巴山前陆褶皱冲断带下古生界页岩含气量影响因素分析

页岩含气量是页岩气资源潜力评价和选区的关键指标。以渝东北南大巴山前陆褶皱冲断带下古生界页岩气储层为研究对象,以岩心等温吸附实验为基础,对该地区下寒武统水井沱组和上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组两套页岩储层含气量及其影响因素进行了探讨。研究表明:有机碳含量、总烃含量、石英矿物含量、地层压力是页岩含气量的主控因素,与吸附气含量具有很好的正相关性;孔喉半径和比表面积与页岩吸附气含量具有一定的正相关性。     

煤层含气量和等温吸附模型

煤层含气量和等温吸附曲线主要用于描述煤层含气特征、预测产气能力．煤层含气量和等温吸附曲线受煤层埋深、煤质、煤阶等多种地质因素的影响。本文结合柳林试验区阐述煤层含气量和吸附模型的建立，并作了影响因素分析。     

页岩等温吸附特征及吸附异常原因

页岩含气量评价是页岩气资源潜力预测的重要内容,吸附气含量是页岩含气量的重要组成部分。目前,吸附量测定多是借助等温吸附实验完成。页岩吸附量相对较低,吸附曲线较平缓,在较低的压力下便可达到吸附饱和;而在实验过程中,多发现页岩吸附量数据不合理,从而失去指导实际开发的意义。结合前人研究成果认为,页岩吸附异常主要是由于实验本身的缺陷造成的,主要包括实验设计和实验操作2方面。由自由体积造成的吸附量误差与压力成正比,与质量成反比;而吸附相所产生的吸附量误差,一般采用体积校正公式来修正;误差对吸附量的影响在高压阶段更为明显。因此,设定合理的实验参数、规范实验操作、选取合适的数据处理模型及估算游离气含量可更加客观真实地反映页岩含气量,从而减小误差的影响。     

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。     

深部煤层气游离气含量预测模型评价与校正——以鄂尔多斯盆地东缘深部煤层为例

鄂尔多斯盆地深部煤层气资源量丰富,实现规模开发有助于油气增储上产,助力双碳目标落实。围绕深部煤层游离气含量预测这一关键问题,以盆地东缘埋深在1 911.60～1 924.84 m煤层的保压取心数据为依托,基于已有游离气含量预测模型的验证与评价,提出了新的游离气含量预测模型。研究结果表明,9件保压密闭取心样品的含气量在4.22～16.35 m³/t,其中游离气含量为1.24～2.56 m³/t,占总含气量的11.00%～36.17%。含气量差异受灰分含量影响明显,高灰分和高密度样品的含气量偏低,在垂向上呈现中间煤层过饱和、上下煤层欠饱和的特点。综合实验和理论计算储层实际温压条件下的甲烷气体密度、含水饱和度和孔隙度等参数,结合吸附态甲烷占据的孔隙空间,构建了基于吸附膨胀效应的深部煤层游离气含量预测模型。采用该模型预测的游离气含量在1.29～2.69 m³/t,占总含气量的10.01%～38.54%,含气比(实际含气量与理论最大吸附气量的比值)在33.86%～148.26%,与保压取心样品实测含气量的吻合程度高。相关模型可应用...     

页岩含气量主控因素及定量预测方法

在国内外研究进展调研的基础上,对页岩含气性主要影响因素进行了综合分析。研究认为:影响页岩含气量的主控因素包括有机碳含量、有机质热成熟度、岩石矿物成分、孔隙结构、页岩含水率、地层温压等;有机碳含量较高则页岩吸附气量较大,有机质成熟度较高则有机质孔隙发育,页岩的吸附能力大;黏土矿物较脆性矿物吸附甲烷的能力强,其中蒙脱石的吸附能力最强,其次为伊蒙混层和高岭石;页岩的微—中孔总体积越大对页岩气吸附能力越强,中—宏孔总体积越大游离态页岩气含量越高;页岩含水率较高时,含气量有降低趋势;页岩含气量随温度升高而降低,随压力升高而增加。     

澳大利亚博文盆地薄煤层含气量测井评价方法及应用

以澳大利亚博文盆地为例,利用煤组的地质、测井及大量煤心实验分析数据,开展薄煤层含气量预测模型参数优选,采用回归分析法、等温吸附法及等温吸附校正法,分析含气量与固定碳、地层温度、压力、埋深及测井曲线之间的关系,建立了3个含气量评价模型,并进行了精细误差分析和方法优选。结果表明,光电吸收截面指数、补偿密度测井曲线和受围岩岩性影响小的地层温度、压力、埋深等属性参数适用于薄层测井解释,在薄煤层含气量评价中应用效果好。基于上述参数建立的3种评价模型中,等温吸附校正法含气量预测值与实测值吻合度高,适用于薄煤、泥、砂互层的地层特征;回归分析法可作为辅助模型用于验证未校正的等温吸附法在含气量大于20m3/t时误差较大,具有局限性。     

川南地区海相深层页岩气吸附特征及控制因素

深层页岩气（埋深在3 500~4 500 m之间）是未来我国页岩气产量增长的主体和重要接替领域。对于深层页岩气储层关键参数的研究,是明确其基本地质特征和建立与之相适应开发方式的关键。为明确龙马溪组深层页岩气的吸附特征和控制因素,开展了高压甲烷吸附、低温氮气和二氧化碳吸附等综合性分析测试,并进行了吸附气模型拟合和对比分析。结果表明：在压力较大时深层页岩的等温吸附曲线也存在下降趋势,吸附特征无明显变化,这主要是由于深层页岩与中深层/中浅层页岩的微观孔隙结构特征无明显差异引起的。对比分析3种常用吸附模型,表明不同吸附模型均能对深层页岩的吸附曲线进行拟合,但转换后的绝对吸附量呈现出相同的规律：DA?LF模型>DR模型>Langmuir模型。结合孔隙结构与吸附气量的相关性分析,认为基于微孔充填的DR模型更适用于表征深层页岩的吸附规律。通过相关性分析认为,TOC是控制深层页岩气吸附量的关键物质因素,微孔比表面积是关键空间因素。与中深层/中浅层页岩相比,深层页岩硅质含量增高,方解石含量降低,TOC含量降低,吸附气量降低,吸附气量占总含气量比例仅为30%左右。     

涪陵页岩气田焦石坝页岩气储层含气量测井评价

为深化焦石坝区块页岩气储层评价认识,以四川盆地首口参数井页岩岩心实验为基础,建立了基于常规测井资料的页岩气储层游离气、吸附气及总含气量计算模型与评价标准,并应用于工区内3口探井连续含气量剖面建立和综合评价。焦石坝页岩气田龙马溪组下部—五峰组页岩气以游离气为主,吸附气为辅,游离气含量达到了吸附气含量的2倍以上。其页岩气层含气量呈"上低下高"且随深度增加而增大特征,其中下段总含气量大,游离气含量高,为最优"甜点"段,是典型的Ⅰ类气层,具有非常好的商业开发价值。     

基于动态吸附模型的煤岩吸附气含量测井计算新方法

煤层吸附气的定量计算方法是煤层气储层评价的关键和主要技术难题,利用测井资料计算其含量成为重要途径,其结果的准确度直接影响到煤层气的勘探开发决策。基于延川南地区煤层岩心的实验室分析资料,对煤岩组分含量的测井计算方法进行刻度,充分研究了地层条件下多种因素对煤层吸附气含量的影响,对兰氏方程加以改进,建立了基于常规测井资料的煤岩吸附气含量的动态吸附计算模型。与其他常用模型相比,该方法计算结果精度更高,应用条件更为广泛,在延川南地区获得了较好的应用效果。     

基于页岩现场含气量测试结果预测产能的方法

国内外还没有较好的提前预测页岩气井产能的方法,且由于含气量测试结果与后期产量差异较大,导致页岩气含气量测试在业内争议较多。通过对解吸过程剖析,初步解答了很多含气量相当的井产量差异较大的这个业内难题,认为单一含气量数据不足以表征含气性,还应该考虑其解吸过程,如解吸速率、游离气占比等因素,将解吸过程结合起来,由此定义了一个新的指数,即含气性指数,对其计算方法进行定义：含气性指数=解吸速率×游离气占比×总气量,并对其内在含义进行了分析。通过现场含气量测试数据,对产量具有相关性的因素进行筛选,挑选出含气性指数和压力系数对日产量具有明显相关性的因素,并通过含气性指数和压力系数2个因素,建立多元回归模型,得到日产量预测公式,并对模型的可靠性进行现场验证,发现此公式预测出产能与后期实际日产量高度吻合,使得今后现场含气量测试结束后,即可对其产能进行初步预测。     

利用核磁共振技术确定页岩中游离甲烷气与吸附甲烷气含量

在地表标准状态下,页岩储层中游离甲烷气与吸附甲烷气都表现为性质相同的天然气,但在地层孔隙介质条件下具有不同赋存状态和温压响应特征:游离气赋存在较大孔隙中,遵循自由气体状态方程,恒温下其游离气含量随压力变化而呈现线性变化规律;吸附气赋存在微孔隙中,遵循蓝格缪尔方程,恒温下吸附气含量随压力变化呈现非线性变化特征。基于这一原理,利用恒温不同压力下饱和甲烷页岩岩心核磁共振实验,观测核磁共振(NMR)T2谱随压力变化特征,借此分辨出页岩中游离气及吸附气位置,并进行定量评价。在页岩岩心NMR测井T2谱图上,游离气、吸附气分别形成了分离的T2谱峰,分别称为吸附气峰和游离气峰,借此识别出游离气和吸附气。吸附气T2时间较小,分布在0.1~1ms,主峰位置为0.2ms,表明吸附气分布在孔径小的微孔隙中;游离气分布在1~10ms,主峰位置3ms,表明游离气存在大孔隙中。游离气峰面积随压力呈现线性变化规律,符合自由气体状态方程描述的规律;吸附峰面积随压力呈现非线性变化规律,符合蓝格缪尔方程所描述的规律。游离气峰面积与标准状态下游离气体积存在定量转换关系,借此计算页岩中游离气、吸附气含量及其比例。这一技术具有易测量、成本低的优势,具有推广价值。     

川南长宁地区五峰组—龙马溪组页岩气评价新方法

为了准确评价川南长宁地区五峰组—龙马溪组海相页岩气的含气量,将页岩气分成吸附气和游离气单独进行计算再求和,以等温吸附实验数据为基础,提出并构建了基于微孔充填理论和D-A(Dubibin-Astakhov)方程相结合的吸附气量评价模型,模型中的可变参数微孔最大吸附量V₀、与吸附体系对气体的亲和力有关的常数B、与吸附体系表面非均质性相关的参数t的计算中均考虑了影响吸附气量的关键参数,如地层压力、总有机碳(TOC)含量和孔隙度等;以含气饱和度法为基础,结合吸附态甲烷对孔隙体积的影响,构建了对游离气量进行定量校正的评价模型。结果表明:新建立的吸附气与游离气含量评价模型在研究区页岩含气量评价中具有良好的应用效果,计算的含气量与实测数据相关系数超过0.90。该研究成果为页岩气资源潜力评价和"甜点"预测提供了依据。     

解吸法测量页岩含气量及其方法的改进

页岩含气量是计算页岩原地气量的关键参数,对页岩含气性评价、资源储量预测具有重要的意义,在我国还是一个新的研究课题。为此,介绍了页岩含气量测试的3种基本方法,包括解吸法、等温吸附法及测井解释法,并重点讨论了页岩含气量测试最直接的方法--解吸法的测试原理和实验方法。分析认为：损失气含量是解吸法中误差较大的部分,提高损失气量估算精度能提高含气量测试精度;直线回归法估算损失气量误差大,利用直线回归与多项式回归的加权平均或者采用非线性回归估算损失气量更为合理;根据实测的解吸数据,考虑扩散率随时间的变化情况,运用迭代非线性回归,可以精确确定损失气量。为减小实验系统误差,还对目前通用的解吸实验设备提出了高精度的改进方案。