考虑多组分吸附的页岩气储量计算方法

储层中的页岩气通常不只含有单一组分的甲烷,为此在储量计算时,需要考虑多组分气体的吸附解吸。以体积守恒原理为基础,运用Bangham变形理论及扩展的Langmuir吸附模型,推导了多组分吸附的页岩气藏物质平衡方程,采用线性化处理,从而得到了页岩气动态储量计算方法。计算结果表明,多组分吸附对页岩气储量计算影响较大,只考虑单组分甲烷吸附时计算的页岩气储量与使用扩展的Langmuir吸附模型计算的页岩气储量相差近20%;原始气中甲烷浓度越高,吸附相密度越低,总吸附量降低,动态储量升高;压力越高,吸附相的视孔隙度大;压力降低,页岩基质变形程度增加。      

考虑储层改造体积页岩气藏复合模型

针对页岩气藏中水平井结合体积压裂开采、吸附气和游离气共存的方式,建立考虑储层改造体积的页岩气藏复合模型,定义新的参数表征基质中吸附解吸气量与游离气弹性释放量的比值,且将储层分为人工主裂缝区域、储层改造区域和未改造区域,其中人工主裂缝基于离散裂缝模型降维处理,储层改造区域为双孔双渗模型,未改造区域为单孔隙介质模型;模型采用有限元方法进行求解,与双重介质解析解对比验证算法的正确性.结果表明:页岩气藏水平井体积压裂复合模型主要存在主裂缝周围线性流、过渡区域拟稳态、窜流阶段、未改造区域的拟径向流动和到达边界后的拟稳态等5个主要流动阶段,且考虑吸附解吸后,定产量生产所需压差小,压力波传播到边界时间长,压力导数曲线凹槽更加明显,定井底流压生产时压裂水平井产量更大,稳产时间更长;储层改造体积越大,到达区域拟稳态流越晚,可判定储层改造体积;Langmuir吸附体积越大,压力波传播越慢,所需压差越小,压力导数曲线凹槽越深,页岩气藏稳产时间越长,产量越大,但产量的增幅越来越小.     

基于滑脱、应力敏感和非达西效应的页岩气压裂水平井产能模型

基于页岩气藏压裂水平井三线性流模型,考虑页岩气滑脱效应,分析页岩气的吸附、天然裂缝的应力敏感和人工裂缝的非达西效应,建立页岩气产能模型,运用全隐式有限差分和牛顿—拉普森迭代法进行数值求解,绘制无因次产量递减曲线。结果表明:页岩气的流动阶段分为人工裂缝中不稳定线性流阶段、人工裂缝和微裂缝的双线性流阶段、微裂缝中不稳定线性流阶段、微裂缝和基质的双线性流阶段、基质中线性流动阶段、边界流阶段;如果忽略滑脱效应,将导致页岩气产能预测产生误差。当页岩基质孔隙直径小于20nm时,滑脱效应造成的产量增加5%~25%。该结果对于认识页岩气藏水平井产能递减规律具有指导意义。     

鄂尔多斯盆地长7段泥页岩系孔隙特征及其演化规律

鄂尔多斯盆地延长组长7段泥页岩既是盆内优质烃源岩,又是有利的页岩气储层。页岩气储层孔隙特征和演化规律的研究,能够为分析页岩气储层储集性能、探讨页岩气赋存成藏过程和机理、预测页岩气“甜点区”提供指导。在总结国内外学者研究成果的基础上,采用氩离子抛光-场发射扫描电镜观察、高压压汞、气体吸附等分析测试方法,优化了前人对于页岩气储层孔隙的划分方案,将长7段泥页岩孔隙分为基质孔隙和裂缝孔隙两大类,进一步将基质孔隙分为粒间孔、粒内孔、晶间孔和有机质孔隙4个亚类;定性和定量地分析了研究区长7段泥页岩孔隙特征,孔隙形态复杂,以狭缝形和楔形为主,孔径分布范围宽泛(0.1～10 000 nm),孔隙度为0.5%～6.6%,中孔(2～50 nm)和宏孔(＞50 nm)是孔隙度的主要贡献者;提出泥页岩岩相类型、成岩作用、生烃作用和构造作用是影响泥页岩孔隙发育及演化的4个主控因素,建立了鄂尔多斯盆地长7段泥页岩孔隙演化模式。      

考虑压裂液返排的致密气藏气水两相产能分析

大部分压裂水平井产能模型以单相气体流动为主,忽略气井早期返排阶段压裂液和气体共存现象。基于线性双重孔隙模型,建立致密气藏气水两相早期返排计算模型,将储层改造区域(SRV)分为天然裂缝与基岩系统,其中天然裂缝系统为气水两相流动,基岩系统为单相气体解吸;根据实际返排液体积拟合,分析天然裂缝系统动态相对渗透率与时间的关系,采用Laplace变换方法对模型进行求解,研究有效孔隙体积和初始返排率对模型气井产能的影响。致密气藏x1井的应用结果表明:初始返排率越高,气井产能越高,气水两相早期返排分析模型产能拟合效果较好;结合产水量无量纲压力与平衡时间的关系,计算裂缝总体积为22.191×10~3 m~3,基岩—裂缝接触面积为2.456×10~5 m~2,平均裂缝开度为45.2 mm。该结果对致密气井压裂效果评价和产能预测具有指导意义。     

川南地区深层页岩气储层特征及含气性主控因素

深层页岩气是非常规天然气勘探的重要目标。以川南威荣页岩气田五峰—龙马溪组为研究对象,利用地球化学测试、X线衍射矿物分析、场发射扫描电镜、气体吸附实验及含气性测试等方法,分析深层页岩气储层特征及含气性,探讨含气性主控因素。结果表明：深层页岩气储层具有高TOC、高孔隙度、高含气量和高脆性矿物质量分数的特征;深层五峰—龙马溪组页岩主要孔隙类型为迁移有机质孔,存在黏土矿物层间孔,中孔和微孔约占孔体积的88%。纵向含气量具有差异性,呈底部含气量高、顶部含气量低的特征,页岩含气性受多种地质因素控制,TOC质量分数是控制含气性主要因素之一,与含气性呈正相关关系;低矿物质量分数对含气量有利,石英对含气量具有积极作用,黏土和碳酸盐矿物对含气量具有双重作用;岩相对含气量影响明显,富碳硅质页岩含气量最好,为优质岩相类型;高角度裂缝对含气量不利,水平裂缝发育区含气量较高;地层压力越大,页岩含气量越高。该结果对深层页岩气勘探开发具有指导意义。     

页岩气藏数值模拟及井底压力动态分析

为研究页岩气藏生产过程中井底压力动态及影响因素,基于质量守恒定律,考虑解吸和压力敏感系数,建立页岩气藏双孔双渗数学模型,对数学模型差分离散得到数值模型并求解;分析解吸、兰氏体积、兰氏压力、吸附时间、压力敏感系数等对井底压力双对数曲线的影响.结果表明:吸附气解吸使压降速率变缓且较晚触到边界;兰氏体积或兰氏压力越大,井底压力双对数曲线的下凹部分越明显;吸附时间常数越短,扩散效果越好,越容易达到整体径向流段;压力敏感系数越大,双对数曲线上翘越明显.该研究结果对页岩气藏开发具有指导意义.     

基于压裂液返排数据的页岩油气藏裂缝参数反演方法

为及时评价水平井压裂效果、准确反演裂缝参数,提出基于页岩油气藏压裂液返排数据的裂缝参数反演方法.以不稳定渗流理论为基础,考虑裂缝—基质间油水或气水两相复合流动,以及流体在储层中的复杂渗流机理,建立渗流数学模型并进行半解析求解,形成一套划分两相流动阶段的诊断曲线和反演裂缝参数的直线分析法,对半解析模型进行数值模拟验证.美...     

页岩黏土矿物CH_4/CO_2吸附规律的分子模拟

CH4和CO2在页岩黏土矿物中的吸附行为对页岩气的开采和CO2的封存具有重要意义。选取黏土矿物的主要成分蒙脱石为研究对象,构建层状裂缝型孔隙的分子模型,采用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)方法和分子动力学(MD)方法,在不同压力、不同温度条件下,研究不同狭缝孔隙宽度CH4和CO2气体的吸附行为,同时分析离子交换结构对吸附的影响。结果表明:CH4吸附符合Langmuir吸附规律,可以采用Langmuir方程进行拟合。随着温度的升高两种气体吸附量减小,随着压力的增大而增大;蒙脱石的离子交换结构对CH4的吸附影响较小,但促进对CO2的吸附;不同的狭缝孔隙宽度对应CH4和CO2的赋存状态不同,蒙脱石的离子交换结构影响CO2的赋存状态;平均作用势说明吸附层中分子间结合能力大于游离层,吸附态是CH4和CO2在蒙脱石狭缝中的主要赋存形式之一。基于CH4和CO2在页岩黏土矿物中的吸附规律,可为页岩气的勘探开发提供依据。     

赣西北武宁地区新开岭组页岩含气潜力新认识

鉴于赣西北武宁地区新开岭剖面附近一口水井钻遇新开岭组黑色页岩新鲜样品,开展了相关实验分析并对该层位页岩含气潜力进行了评价;通过岩心观察、有机地球化学分析、矿物组成分析、扫描电镜观察、比表面积分析以及等温吸附等研究方法,对武宁地区新开岭组页岩的生气条件和储集条件进行了研究,并分析了其含气潜力.研究结果表明,武宁地区新开岭组黑色页岩样品有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ型,w(TOC)介于１．１８％~３．１１％之间,平均为２．１１％,Ro 平均为２．９９％,处于过成熟早期－中期阶段,生气条件较好;宏观裂缝上高角度剪切裂缝、层间页理缝以及成岩收缩缝发育,微观孔隙上有机质孔隙、黏土矿物粒间微裂缝、粒间溶蚀孔隙以及矿物间孔隙发育,储集空间类型丰富,储集条件较好,且脆性矿物含量高易于后期压裂改造,储层条件较好;吸附气量介于２．１２~３．４７m３/t之间,具有较好的吸附能力.武宁地区新开岭组与中上扬子地区龙马溪组关键参数的对比分析表明,武宁地区新开岭组具备形成页岩气的有利条件,页岩气资源潜力较大.      

页岩气资源潜力评价的几个关键问题讨论

综合国内外的页岩气研究现状,认为页岩气是未来重要的补充能源,但其发展尚需要大量的工作;中国学者对页岩气的概念和资源评价方法的认识逐渐趋向于统一,关注的泥页岩评价指标主要是总有机碳、成熟度、连续厚度和泥页岩中脆性矿物含量.在对页岩气的定义进行限定的基础上,提出了含气泥页岩层段和泥页岩含气系统的概念,应用这种概念更有利于页岩气的资源评价和开发.除了常规的泥页岩评价指标外,应对泥页岩层段和系统中顶、底板的研究给予高度重视;提出了顶、底板主要特征,特别是不渗透岩层能封堵泥页岩中形成的天然气.在页岩气资源量计算中,应考虑到烃源岩纵横向上的非均质性,应用权重系数考虑不同厚度烃源岩的有机质丰度参数;同时,提出了一种新的泥页岩含气系统纵向单元精细划分方法.由于国内对页岩气中吸附气和游离气的测试方法尚不统一,对同一样品测试结果相差较大,缺乏相应的分析测试标准,因此提出了按照泥页岩总有机碳含量及氢指数确定含气量的方法;该方法尽管结果不一定很精确,但对于目前测试数据误差较大或缺乏的情况,能提供重要参考.页岩气资源评价总体上应兼顾评价方法的科学性、合理性、可靠性和可操作性;依据勘探程度选择评价方法,分类评价与分级评价相统一.最后,建议采用镜质体反射率与总有机碳的乘积和开采系数的关系图,来预测开采系数.     

页岩储层体积压裂缝网形成的主控因素及评价方法

页岩储层的体积压裂能有效沟通天然裂缝使其形成缝网系统,极大地提高了页岩气的产能,让页岩气的开采尽快获得经济效益,因此对体积压裂缝网形成研究显得尤为重要,在对国内外大量页岩储层测试数据和体积压裂缝网形成研究成果全面系统调研和深入分析总结的基础之上,认为页岩储层体积压裂缝网的形成主要受控于3个方面的因素:①储层本身质量好,高的脆性矿物含量、杨氏模量,低的断裂韧度、泊松比、应力衰减速率和储层敏感性等,即储层的可压裂性越高,越易形成缝网;②地质背景条件优越,低的应力各向异性、天然裂缝发育、小的逼近角等,利于压裂裂缝延伸并扩展成缝网;③压裂工程措施适当,包括起裂方位和压力、支撑剂及压裂液性能、施工液量及排量等施工参数设计合理,有利于水力裂缝的充分扩展;另外,对以上控制因素的评价方法主要有室内实验、软件数值模拟及现场监测等,这些认识对体积压裂缝网形成机理研究及压裂优化设计具有重要的理论价值和实践意义。      

层次分析法在四川盆地页岩气勘探区评价中的应用

为了对四川盆地页岩气勘探区进行优选分析,研究了影响页岩气有利区带勘探开发的关键因素,采用层次分析法的原理,通过建立层次结构模型、构造判断矩阵、层次单排序及一致性检验、层次总排序及一致性检验4个基本步骤,建立了页岩气勘探区评价优选层次结构模型:目标层,准则层,子准则层和方案层,并且计算了各个评价指标的权重大小。研究结果表明,影响页岩气勘探区勘探开发的因素主要分为地质条件、开发条件和支持条件三大类(准则层),其中地质条件是页岩气有利区带优选的首要因素,权重高达0.637 0。子准则层主要由富有机质页岩厚度、w(TOC)、R_o、有利面积、埋深、天然裂缝发育程度、市场需求等12个评价指标组成,其中含气量、天然裂缝发育程度、压力系数以及市场需求是页岩气有利区带优选的关键指标。通过评价指标赋值和加权求和法计算了四川盆地页岩气勘探区的综合得分,其中焦石坝和长宁页岩气区块得分最高,是页岩气最有利地区。最后建议在页岩气勘探区运用“分层次,分重点,分先后”的评价方法来优选“甜点”区,以规避不必要的损失。      

海陆交互相沉积岩页岩气生储特征——以鲁西南含煤区为例

鲁西南含煤区是山东重要的煤炭生产和储存区,也是山东省古生代海陆交互相沉积岩发育和保存较好的地区之一,本次以石炭-二叠纪海陆交互相沉积泥页岩为研究目标,对泥页岩沉积环境和发育特征、有机地化特征、岩石物性特征、含气性特征等方面进行分析研究,发现山西组和太原组是鲁西含煤区海陆交互相沉积岩最为发育层位,暗色泥页岩厚度100～2...     

页岩气藏压裂水平井产能模型及影响因素

由于页岩气在储层中存在解吸、扩散和渗流相互作用,使页岩气藏压裂水平井与常规气藏压裂水平井在渗流特征及产能递减规律方面有较大差异.综合考虑页岩气解吸、扩散和渗流特征,建立页岩气藏压裂水平井产能模型,应用Laplace变换和Duhamel原理,结合Stehfest数值反演求解产能模型,绘制页岩气藏压裂水平井产能递减曲线,分析解吸系数、无因次储容系数、无因次解吸时间、无因次人工裂缝间距、人工裂缝条数和裂缝表皮系数对产能递减曲线的影响.该结果对认识页岩气藏压裂水平井产能递减规律、评价预测产能及优化压裂裂缝提供参考.     

国内外页岩气研究进展及山东省页岩气资源潜力

当前国际能源供需矛盾突出,能源问题日益成为各国关注的焦点,页岩气资源勘查开发备受世界瞩目;全球页岩气资源非常丰富,主要分布在北美、中亚和中国、拉美、中东和北非、前苏联地区;近年来随着开采和利用技术的不断进步,美洲、欧洲、亚洲国家对页岩气的勘查开发正在形成热潮。中国页岩气资源丰富,对页岩气的区域勘查研究越来越多,取得了不错的成果,但总体上中国页岩气的研究和勘查尚处于起步阶段,同时中国的开发技术与国外相比还存在较大的差距。结合山东省不同类型富含有机质泥页岩的具体特点和国内外页岩气勘查经验,初步认为山东省具有一定的页岩气形成条件,山东省页岩气远景区地层主要为新生代古近纪济阳群和五图群及官庄群,中生代早白垩世莱阳群,古生代石炭—二叠纪月门沟群和石盒子群;在综合考虑页岩的赋存层位、页岩成气潜力和页岩气开发可行性的基础上,提出了山东省页岩气潜力区为:济阳坳陷区、临清坳陷区、胶莱坳陷区和黄县(龙口)凹陷以及鲁西南潜隆起区,其中济阳-临清坳陷地区页岩气潜力较好。     

印度尼西亚方程的改进及其在大庆长垣低孔渗储层的应用

针对大庆长垣F油层储层具有孔隙度小、渗透率低、泥质含量高、微孔隙发育、束缚水饱和度高等特点,通过理论和实验分析长垣F油层低孔、低渗储层的主要导电因素,得出泥质附加导电和束缚水导电是该区F油层的低孔、低渗泥质砂岩储层的重要导电因素.考虑束缚水和可动水导电路径不同,基于三水导电模型的推导原理,建立混合水等效电导率方程;依据该区矿化度较低和含泥高的储层特征,对适用于淡水高泥储层的印度尼西亚方程进行改进,用混合水等效电导率代替原方程中的地层水电导率,建立长垣地区F油层低孔低渗泥质砂岩含水饱和度模型.利用岩心分析数据和常规测井资料,采用多元回归法确定长垣F油层饱和度模型中的泥质体积分数、孔隙度、束缚水饱和度.利用岩电实验数据,采用最优化方法确定长垣F油层饱和度模型中的饱和度指数、胶结指数等参数.经密闭取心井含水饱和度对比和试油结果验证,建立的含水饱和度模型可用于F油层的低孔低渗泥质砂岩储层定量评价.     

气测录井在页岩气勘查中的应用——以潍北凹陷昌页参1井为例

潍北凹陷是昌潍坳陷的次一级凹陷盆地,也是传统油气开采区。潍北凹陷孔店组二段沉积了较厚的暗色泥岩、泥页岩,多为良好的烃源岩,也是凹陷内页岩气的主要生、储层位。通过分析昌页参1井气测录井数据,并结合现场解析实验数据,系统阐述了应用录井采集数据综合判别油气层的方法,以及该方法在实际油、气层判别中的应用情况。研究表明,利用该方法可对页岩气富集层段含油气情况作出较为准确的判断。     

宜昌天阳坪断裂两侧页岩气保存条件对比研究

中扬子宜昌地区在天阳坪断裂两侧实施了数口页岩气调查井和参数井，总体上，断裂两侧页岩的含气性差别较大。从页岩构造变形、裂缝发育特征、古流体活动等方面研究了保存条件差异的原因。结果表明:①因黄陵隆起的砥柱作用，天阳坪断裂以北的宜昌斜坡带为一简单的单斜构造，产状平缓，天阳坪断裂以南属于宜都-鹤峰复背斜的北端，断裂、褶皱构造发育，地层产状变化大；②典型井揭示天阳坪断裂以北地区页岩构造裂缝不发育，天阳坪断裂以南页岩构造裂缝非常发育并见多个破碎带，是页岩气逸散的主要通道；③古流体分析揭示天阳坪断裂以北页岩早期封闭体系的裂缝较发育，晚期裂缝不发育，天阳坪断裂以南地区晚期裂缝发育，古大气水下渗深度超过3 500~4 000 m，页岩的封闭性破坏严重；④综合研究表明，宜昌周边的页岩气勘探应围绕宜昌斜坡带向东西两侧巴东-大冶对冲干涉带拓展，天阳坪断裂以南的宜都-鹤峰复背斜北端构造变形最强、保存条件差，勘探风险较大。