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...     

煤层气排采过程三相态含气量动态变化研究

以沁水盆地的气压型、水压型以及混合型3种类型煤储层为例,基于所建模型,结合朗格缪尔方程,波义耳-马略特定律及煤层气在地层水中的矿化度模板,分别研究了排采过程中3种类型煤储层的游离气、吸附气、水溶气三相态含气量的动态变化。     

页岩含气量现场解吸技术优化的研究

页岩含气量是非常规油气资源潜力评价的重要依据,一般是在钻探施工现场使用含气量现场解吸设备进行测试分析,解吸仪调试状态、现场解吸梯度、解吸罐内水分等因素都会对页岩含气量解吸结果准确度产生影响。针对页岩含气量现场解吸的主要影响因素,采取充分调试解吸仪,设置科学合理的现场解吸温度梯度和时间梯度,减少解吸罐内水分等措施,以达到页岩含气量现场解吸技术优化的目的。研究结果表明,优化后的页岩含气量现场解吸技术实用性强,有助于提高页岩气资源潜力评价的精确度。     

煤层含气量的测定及影响因素

煤层含气量是确定煤层气有无开采价值的决定性参数。含气量包括现场解吸气量、残余气量和逸散气量。本文重点介绍：现场及室内煤层吸附气量的测定方法；USBM法、Smith-William法和曲线拟合法求取逸散气量：及分析影响含气量的因素。     

特性煤体含气量测定研究

通过不同粒径组合煤样的吸附和解吸实验,模拟测定不同破碎特性煤的原始含气量和国标法实测含气量,并研究了不同破碎特性煤体含气量的测定方法。研究结果表明,不同破碎程度煤的原始含气量和国标方法测定的含气量差别很大,对于煤体破碎的煤,采用国标方法测得的含气量与实际值偏差较大。分析认为这种偏差主要是由于损失气含量的估算偏差造成,在整个取心过程中,破碎程度大的煤解吸速率变化很大,以致估算方法不适用,而且用估算曲线上的趋于平缓段估算急剧上升段,造成估算结果偏小。煤样损失气含量与煤体破碎程度具有明显相关性,随着煤体破碎程度的增加,煤样的实际损失气含量呈现逐渐增大的趋势。基于此,建立了损失气含量估算值和损失气含量实际值的两段式拟合关系式,从而对国标方法估算损失气含量的偏差进行了修正。该研究对煤矿安全生产和煤层气勘探开发具有重要的实际意义。     

基于等温吸附的临兴地区8 9号煤层含气量预测

煤储层含气量是煤层气勘探开发的重要地质参数,如何准确预测煤储层含气量是煤层气地质研究的关键问题。以临兴地区8 9号煤层为研究对象,基于煤岩等温吸附试验测试数据,分析了兰氏参数与温度、镜质体反射率之间的关系,探讨了含气饱和度与温度、埋深之间的相关关系,基于等温吸附理论建立了临兴地区8 9号煤层含气量预测模型,并对模型进行误差分析。结果表明：兰氏参数与镜质体反射率(Ro<2.5%时)呈指数相关关系,与温度呈线性相关,含气饱和度与埋深、温度具有较好的线性关系;建立的含气量预测模型具有一定的可靠性。     

基于KIM方程预测沁水盆地柿庄南区块3#煤层含气量

以沁水盆地柿庄南区块3#煤层为研究对象,基于等温吸附理论和工业组分分析,建立了沁水盆地柿庄南区块3#煤层含气量预测模型,并且对模型进行了误差分析。分析结果表明:基于等温吸附和工业组分分析的KIM预测模型能够有效地预测目标区域含气量,而且能准确反映煤层含气量和各个测井参数及各工业组分之间的关系,相对误差一般小于10%,建立的含气量预测模型具有一定的可靠性。     

澳大利亚煤层气含气量测试方法及解吸分析——以G盆地二叠系煤为例

以G盆地为例,介绍澳大利亚现场采用的美国矿业局"USBM"方法的工作流程。通过与国内运用的煤层含气量测试方法进行对比,分析以全尺寸岩心进行试验对测量结果的影响,并利用解吸实验结果研究煤层解吸特征。研究表明G盆地二叠系煤层解吸率普遍大于80%,吸附时间多数小于1天。通过对不同时段解吸气组分变化的分析认为,在煤层含气量较低的情况下,含气量和解吸气组分是影响解吸速率快慢的主要原因。     

煤层气含气量测定影响因素分析

按照《GB/T 19559-2008煤层气含量测定方法》对鄂尔多斯盆地东南缘的延川南区块内主采煤层的煤样进行含气量的测试。以不同的损失时间对含气量的测定值作图,发现煤样的总含气量随着损失时间的延长而减小;分别以同一解吸温度和不同的解吸温度得到的数据做线性回归图,通过两张图中直线斜率的对比,发现煤样的总含气量随着解吸温度的减小而减小;建议采集损失时间较少的煤样按照储层温度来恒温解吸,减小其在煤层气含气量测试中产生的误差,提高测试数据的准确性。     

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。     

基于不同温压条件等温吸附实验的低煤级储层吸附气含量估算方法

为系统分析低煤级煤储层原位吸附气含量,收集了8个样品在25℃和45℃平衡水条件下的等温吸附资料,开展了2个低煤级煤样平衡水条件下等温吸附实验,提出了基于不同温压等温吸附实验的低煤级储层原位吸附气含量预测方法。结果显示:低煤级煤吸附气含量随温度增大而减小,甲烷吸附递减量随压力增加呈指数变化而非线性变化,基于预测方法对海拉尔盆地4煤样和准噶尔盆地南缘阜康矿区F1井钻遇层位原位条件下的吸附气含量进行了估算,结果显示低煤级储层吸附气含量随埋深增加而增加,但增加趋势不明显,与中-高煤级储层吸附气含量随埋深增大变化趋势不同,同时预测结果为F1井实测含气量所验证。本论文成果有助于低煤级储层煤层气的勘探与开发。     

考虑含水和多组分气体的页岩气含气量预测模型

基于体积法建立页岩气含气量预测模型,含气量包括吸附气量和游离气量,在计算吸附气量时考虑了页岩矿物组成、温度、压力、水分和非甲烷多组分气体,在计算游离气量时考虑了吸附相体积,最终采用涪陵焦石坝地区焦页1井页岩现场解吸数据验证模型。结果表明,当考虑吸附相体积时,含气量模型计算值与现场解吸数据较吻合,当不考虑吸附相体积时,页岩含气量被高估27%～38%;水分对页岩含气量的影响较小;多组分气体不仅改变页岩含气量,也改变页岩气的赋存状态,不考虑多组分气体将高估目标区域含气量5. 6%～31. 8%。所建含气量模型精确性依赖于室内岩芯实验结果,未来应进一步开展含水页岩对多组分气体吸附实验研究,准确计算页岩气含气量。     

高温高压下页岩气等温吸附线拟合模型优选

为研究贵州牛蹄塘组页岩气在高温高压下的吸附规律,利用高压气体等温吸附仪测定了50℃、60℃、80℃下CH_4、CO_2在页岩中的等温吸附线,采用符合吸附规律的吸附模型对等温吸附线进行拟合,并用平均相对误差评价拟合效果。研究表明:低压阶段,CH_4、CO_2等温吸附线呈阶段性递增,具有I型吸附曲线特征;通过分析具有物理意义模型拟合参数,揭示了页岩的吸附规律,饱和吸附量VL和微孔吸附量V0与温度呈负相关关系,与TOC含量呈正相关关系,吸附强度b值随温度升高而减小,其他拟合参数所反映的吸附规律存在一定的差异;对比评价了各模型的拟合效果,三参数模型拟合效果优于二参数模型,对CH_4拟合效果最优的是L-F模型,对CO_2拟合效果最优的是E-L模型。高压阶段,一元线性方程对CH_4、CO_2的拟合效果较好,CH_4、CO_2在页岩表面的吸附量与压力之间呈负相关关系。同时探讨了研究成果对页岩气开采及储量评估的重要影响,为页岩气开发提供理论依据。     

页岩气勘探开发风险分析

我国页岩气发展已取得重要进展，同时开发利用过程中的各种风险也逐渐引起人们的重视。论文针对我国页岩气资源特点，结合当前勘探开发现状，分析了当前可能存在的地质风险、技术风险、经济风险和环境风险。地质风险方面，通过开展平行试验，重点讨论了地质参数的不确定性，提出了用概率表征法来描述和分析地质不确定性。富集规律不明晰的现状和采收率低的资源特点进一步加大了地质风险。技术风险方面，分析认为，虽然我国页岩气自主核心技术水平能力不断提升，但技术的推广应用存在困难，基础设施的不完善加大了技术风险。经济风险主要来自于持续大量的投资和天然气价格波动。环境风险方面，结合国外页岩气工业发展历程，讨论了环境问题的发展趋势。论文依据我国南、北方人文、地理及地质条件的差异，初步探讨了页岩气开发对策。分析认为，在页岩气勘探开发过程中给，需进一步加强对各类风险的认识、描述及分析，开展全面的风险评价工作，以帮助决策者做出更为科学的判断。     

中美页岩气开发利用现状的文献分析及展望

美国“页岩气革命”的成功改变了世界各国依赖新能源和可再生能源的能源发展思路,使得页岩气的开发利用的现状、政策体系及其社会经济影响成为学术界关注的热点。本文通过对现有关于页岩气开发利用现状的文献进行系统梳理与归纳总结发现当前的研究主要集中在这些方面：1）中美页岩气政策的对比及国内政策现状;2）我国页岩气商业化面临的问题及挑战;3）页岩气开发利用的社会、经济及环境效益分析。基于上述文献总结,笔者认为未来应该进一步加强页岩气开发利用短期及长期的经济、社会、环境影响的研究,为我国页岩气产业政策的制定提供科学的决策依据。     

加拿大西加盆地页岩气储层测井评价研究

相比于常规储层,页岩气储层具有低孔低渗且含气性复杂的特点,为页岩气储层的测井评价增加了难度。为了系统性的研究页岩气储层的测井评价方法,以加拿大西加盆地页岩气储层为研究对象,针对页岩气储层特点,同时考虑到页岩气开发的实际需要,确定页岩气储层系统性的测井评价模型包括储层物性参数模型、地球化学模型、含气性模型和骨架矿物组分模型等。根据体积模型与数值回归分析分别建立基于测井资料的页岩气储层评价模型,确定研究区的页岩气储层测井评价体系。通过评价结果与实测结果的对比来检验模型的实用性与准确性。应用效果表明:页岩气测井评价模型具有良好的准确性,能够为页岩气开发提供良好的支持。     

页岩气藏不稳定压力传播研究

页岩气藏已经成为全球油气勘探的新亮点。由于页岩气藏特殊的地质特征和储层物性,页岩气藏不稳定的压力传播方式及影响规律并没有充分认识清楚。本文建立了考虑启动压力梯度和赋存状态的页岩气藏复合模型,利用非齐次虚宗贝塞尔函数进行页岩气藏复合模型井底压力数学模型的求解,分析页岩气藏不稳定压力传播的规律,研究了页岩气藏井储系数、解吸压缩系数、内区渗透率、表皮因子、启动压力梯度等因素的影响规律。结果表明,对于外区渗透率相对低的页岩气复合油藏中,解吸压缩系数、井储系数、内区渗透率和内区半径是敏感因素。     

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。     

中国页岩气开发利用环境效益评估

页岩气开发利用的环境效益产生于页岩气能源对于煤炭能源的替代价值。因此,其环境效益评估体系应包含页岩气与煤炭资源两方面,其环境效益评估的基础是煤炭资源开发利用的环境成本核算。本文在比较页岩气能源与煤炭能源的环境属性基础上,构建了页岩气环境效益评估体系,提出了环境效益评估模型,并对中国页岩气开发实际环境效益进行了评估。评估结果:每1m3页岩气生产带来0.60元环境效益,环境效益巨大。环境效益的主要贡献在于有害气体的大幅减排;环境风险的最大来源是压裂液返排。因此,加强生产环节监管、完善页岩气管理体系、注重压裂技术创新,是减少页岩气环境风险的重要手段。