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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

页岩气储量计算的新物质平衡方程

页岩气总孔隙体积分为自由气体体积、吸附气体体积和孤立的孔隙体积。在原始状态,气藏孔隙内的自由气和吸附气处于平衡状态。气藏投入开采,压力就会降低,从而打破这种平衡,气藏内部主要表现为游离气的扩散和吸附气的解吸。随着吸附气不断解吸,吸附气体积不断变小,游离气体积逐渐增大。在以往页岩气物质平衡方程推导中,没有考虑页岩气的吸附气占据体积对动态储量估算影响。在推导页岩气新物质平衡方程时,引入了吸附气视孔隙度,考虑了吸附气体积对页岩气物质平衡方程影响,使得该方法更符合实际情况。     

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.     

考虑基质水的欠饱和煤层气藏物质平衡方程

欠饱和煤层气藏中存在基质水,该类气藏开发过程中的自调节效应会影响基质水的含量,进而影响利用物质平衡方程预测出的地质储量。在分析自调节效应对孔隙度及基质水影响的前提下,推导出考虑基质水情况下的煤层气藏物质平衡方程。通过实例分析得出：考虑基质水时,对预测的吸附气地质储量影响较小,但预测的游离气地质储量明显小于不考虑基质水时的地质储量;随着煤体基质最大收缩系数的增大,预测得到的吸附气和游离气地质储量均呈递减趋势,其中游离气地质储量的递减更为明显。     

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。     

确定饱和型煤层气藏地质储量、可采储量和采收率方法的推导及应用

非常规的煤层气藏又称为煤层甲烷气藏,其储集空间是由原生基质孔隙系统(微观孔隙)和次生裂缝孔隙系统(宏观孔隙)所组成.在煤层中存在的气体一部分是以分子吸附状态储存于基质系统中,另一部分则是以自由状态存在于裂缝系统中.对于原始地层压力等于临界解吸压力的饱和型煤层气藏,King利用气藏在开采过程中气体摩尔数平衡的原理提出了一个物质平衡方程式.但由于该方程存在不完善性,在实际中没有得到有效应用.Ahmed应用King的研究成果得到了一个可以用于确定定容饱和型煤层气藏含气面积的直线关系式,并已应用于实际.文中基于King和Ahmed的研究方法和气藏工程原理提出了一个新的直线关系式,该公式可以同时确定吸附气和自由气的地质储量,同时还提出了确定可采储量和采收率的方法.这些方法的实用性和有效性已被实例的应用所证明.     

裂缝型凝析气藏的动态储量和水侵量计算研究

针对存在活跃边、底水的裂缝型低含凝析油的凝析气藏,基于物质平衡原理,考虑基质和裂缝的 压缩系数、不同束缚水饱和度,建立具有水侵作用的裂缝型凝析气藏的物质平衡方程,并引入弹性储容比 参数,提出了一种计算裂缝型底水凝析气藏动态储量和水侵量的简便方法。研究表明,利用仅考虑单一孔 隙介质的视地质储量法和视地层压力法计算气藏的储量,结果均偏大,而考虑双重孔隙介质的新方法能 较准确地计算气藏的地质储量和水侵量。     

页岩气藏地质储量优化计算方法

精确评价地质储量是页岩气藏开发规划的重要一步,虽然理论方法不断完善,但仍存在不足。在页岩气藏中,吸附气不仅包含甲烷,还存在一定比例的乙烷等其他烃类气体,应采用多组分吸附模型计算吸附气储量。同时,天然裂缝中大量存在的天然气也不能忽略。此外,干酪根中也溶解了一定的气体,忽略会导致较大误差。采用多组分吸附模型,考虑了吸附相占据的孔隙度、裂缝游离气及干酪根中的溶解气,建立了一种优化的页岩气藏地质储量计算模型。实例分析发现,裂缝游离气和溶解气占总储量的比例分别为10.41%和7.05%,传统方法计算得到的吸附气储量偏小,基质游离气储量偏大,总储量偏小。为了合理评价页岩气藏地质储量,应采用多组分吸附模型,考虑吸附相孔隙度且不能忽略裂缝游离气及干酪根中的溶解气。