常规取心过程中页岩含气量解吸测定分析及建议

我国页岩气储层埋深大,普遍采用常规取心方式。根据页岩储层条件及孔隙结构分析,解吸法可以更为准确的测定页岩含气量。统计发现,页岩气与煤层气在累计解吸气量与解吸时间的关系中比较一致,在解吸速率和解吸时间的关系中存在较大差距,因此,采用回归法计算损失气的方法不能在页岩气解吸中盲目使用,需谨慎选择稳定解吸点计算损失气。分析认为,通过三阶温度解吸分步骤计算损失气能够完善整个测定过程;同时,针对不同压力条件地层,损失时间的计算要根据实际储层压力、泥浆压力、大气压力进行计算,保障常规取心过程中损失气及页岩含气量的准确性。      

页岩含气量测定过程中的几点建议

页岩气以吸附或游离态赋存与泥页岩中,页岩气含气量数据对储层评价及开发规划具有重要意义.页岩气含气量测定借鉴煤层气标准,在取心方式、总含气量、解吸周期、解吸温度等方面具有一定的差异性,需要改进实验过程,优化实验方法.建议页岩气含气量测定在参考煤层气标准的同时,需要增加数据点、选用多阶解吸温度、选取稳定解吸数据计算损失气,然后根据损失时间进行修正,能有效提高页岩气含气量测定的准确性.     

煤岩粒度对煤层气损失量估算误差的影响实验

煤层含气量的精确测定是非常关键的。实践发现,煤层温度、粒度对损失气量计算误差存在较大的影响。本文利用自动等温吸附仪的实时压力测量系统得到不同粒度煤颗粒样品的解吸曲线,模拟计算损失气量与实际解吸气量之间的误差率,研究了不同解吸温度、不同样品粒度以及饱和吸附压力等对损失气计算误差的影响,并在此基础上提出了减少损失气计算误差的方法。研究结果表明,解吸温度增高、样品粒度变细可以急剧增大损失气计算误差,当煤层埋藏深度较深、煤样较为破碎时,损失气计算会存在很大的误差,严重影响煤层原位含气量的正确判断;减少损失气量回归计算的时间可以明显减小计算误差率,认为使用样品装罐后20 min内的数据进行损失气量回归估算是比较可行的方案。     

涪陵地区页岩含气量计算模型及应用

目前页岩含气量的预测获取方法主要包括现场解吸法、测井解释法、等温吸附法、线性拟合法以及地震反演法等,但每种方法都存在不足,因此研制了涪陵地区页岩含气量计算模型,为页岩资源量评价奠定基础.以岩心实验为基础,筛选并分析了研究区页岩游离气含量和吸附气含量的主控参数,分别建立了游离气含量和吸附气含量的计算模型,最终利用该模型得到了研究区页岩含气量与孔隙度、OC和深度的演化图版以及单井页岩含气量分布特征.当孔隙度和OC一定时,页岩含气量随深度的增加而增加,但是增加幅度逐渐降低;当深度一定时,页岩含气量随孔隙度和OC的增大而增加.A井五峰组-龙马溪组页岩气储层含气量呈现上低下高且随深度的增加而明显增加的特征;其中下部Ⅰ段储层段,总含气量高达7.76m3/t,游离气含量占60.7%,为优质层段.      

煤层含气量不同测定方法的对比分析

我国目前煤层含气量测定方法有地勘法、矿井法、自然解吸法和加温解吸法,这四种测定方法基本原理相同,在取心工艺、取心质量、解吸测定条件、残余气定义及测试等方面存在明显差异。自然解吸法和加温解吸法取心质量优于矿井法和地勘法,其损失气量也最小,而矿井法和地勘法所测定的残余气更加彻底。煤层含气量测定的最重要环节是取心过程,煤样的完整、保质、快速采取和损失气量的准确推算是测定煤层含气量的关键。     

页岩气高压吸附特征及其对储采规律的影响

针对目前页岩吸附等温线测试温度、压力通常未达到储层温压条件这一问题,设计了页岩高温高压吸附等温线测试方法,研究了储层温度、压力条件下页岩吸附等温线特征,以实际页岩岩心为例计算了游离气和吸附气随压力的变化规律,并采用全直径页岩氦气和甲烷控压生产实验研究了吸附气对产气特征的影响。结果表明：视吸附量先随压力增大而增大,到达峰值之后视吸附量随压力的增大而减小;在低压条件下,采用Langmuir外推计算的吸附气量与高压实验计算的吸附气量相差不大;而在高压条件下,采用低压Langmuir理论推算总含气量高估9.2%;低于临界解吸压力时,吸附气解吸附使得单位压差产气量增加;高于临界解吸压力时,吸附气对单位压差产气量几乎没有影响;开发初期,低于临界解吸压力范围较小,吸附气对产气量贡献较小,尽可能动用游离气是高效开发的关键。     

页岩气含气量和页岩气地质评价综述

页岩气为源岩区油气聚集,属于源岩滞留气,以游离和吸附状态为主存在。富有机质页岩含气量是页岩气资源评价和有利区优选的关键参数。页岩有机质含量和地层的压力、温度、湿度等因素影响页岩的含气量。含气量的确定方法主要有解吸和测井方法。开展页岩气地质评价,除含气量参数外,还要研究地层和构造特征、岩石和矿物成分、储层厚度和埋深、储集空间类型、储集物性、岩石力学参数、有机地球化学参数、区域现今应力场特征、流体压力、储层温度、流体饱和度、流体性质等其它参数。发展有效的系统集成方法,综合分析、评价页岩气资源潜力和预测有利区,目前也在不断探索之中。     

页岩气含气量和页岩气地质评价综述

页岩气为源岩区油气聚集,属于源岩滞留气.以游离和吸附状态为主存在.富有机质页岩含气量是页岩气资源评价和有利区优选的关键参数.页岩有机质含量和地层的压力、温度、湿度等因素影响页岩的含气量.含气量的确定方法主要有解吸和测井方法.开展页岩气地质评价,除舍气量参数外,还要研究地层和构造特征、岩石和矿物成分、储层厚度争埋深、储集空间类型、储集物性、岩石力学参数、有机地球化学参数、区域现今应力场特征、流体压力、储层温度、流体饱和度、流体性质等其它参数.发展有效的系统集成方法,综合分析、评价页岩气资源潜力和预测有利区,目前也在不断探索之中.     

基于“定体积法”的大佛寺井田煤储层稳产阶段动态含气量反演

含气量是影响煤层气井生产的关键参数,但是,多数煤层气井无法直接获得目标煤层含气量,且解吸法测定的低阶煤储层含气量误差较大。文章以大佛寺井田煤层含气量动态变化特征为研究目标,结合煤层气井排采数据对煤储层参数动态的同步反馈,采用“定体积法”分析煤层气井排采数据,进行4#煤储层实时含气量的动态反演。结果表明：（1）设定多个原始含气量,实时含气量随时间变化呈线性递减关系,且下降趋势一致,皆能得到实时含气量变化线性斜率相同的结果：产气量与含气量消耗同步,且与生产时间间隔无关。（2）分析1 d、3 d、5 d的不同时间步长,设定原始含气量分别为2 m3/t、3 m3/t、4 m3/t、5 m3/t、6 m3/t、8 m3/t时,煤储层实时含气量变化关系高度一致,认为煤层气井遵循“定体积”产气规律,即不存在压降漏斗的形成与扩展。（3）连续排采阶段,实时含气量与排采时间呈线性降低关系,排采间断前后两个阶段煤储层实时含气量线性降低速率不同：为-0.00546和 -0.00435;第二阶段较第一阶段实时含气量变化斜率减小,是因为排采过程产生煤粉,堵塞阻碍块煤的解吸作用,造成储层伤害,能够解吸的煤层体积缩小。     

页岩解吸气地球化学特征及其影响因素分析 ——以四川盆地焦石坝地区JYA井为例

通过对焦石坝地区JYA井五峰-龙马溪组页岩岩心样品进行现场解吸,计算页岩的总含气量,同时分时段采集解吸气样品进行气组分和稳定碳同位素测定.研究结果表明：1）研究区含气量较高,成分以甲烷为主,为典型干气,含气量主要受控于矿物组成、有机碳含量和含水饱和度等;2）页岩解吸气组分随着解吸时间呈规律性变化,CH₄和C₂H₆含量逐渐升高,CO₂含量先降低后升高,N₂含量逐渐降低;3）解吸气中δ¹³C₁和δ¹³C₂会出现不同程度的分馏现象,主要受控于吸附-解吸过程;4）不同岩相页岩气解吸过程存在差异,在一阶解吸阶段,富泥硅质混合页岩样品的δ¹³C₁由重变轻,而富硅质页岩样品由轻变重,这可能由于富泥硅质混合页岩无机孔占主导,孔径较大,游离气占总含气量比例较大.     

煤体结构对煤层气吸附-解吸及产出特征的影响

煤的孔隙、物理化学结构差异对煤层气的吸附-解吸及产出特征有巨大影响。基于对不同煤体结构煤的孔隙、结构、力学性质的认识,利用现场实测资料,分析了煤体结构对煤层气产出的影响。结果表明:构造变形使煤的孔容和比表面积增大,吸附能力增强。含气量和损失量呈正相关关系;在含气量相同的情况下,逸散速率相对大小依次为:原生结构煤<碎裂煤<碎粒煤<糜棱煤。原生结构煤和碎裂煤的临界解吸压力大于糜棱煤。在0~45 min、45~95 min、95~185 min,平均解吸速率关系为:原生结构煤<碎裂煤<糜棱煤,而在185~485 min内,平均解吸速率关系反生改变,即:糜棱煤<原生结构煤<碎裂煤。在含气量大致相等时,原生结构煤和碎裂煤的解吸量及解吸时间明显大于糜棱煤。      

鄂尔多斯盆地东南部上古生界海陆过渡相页岩储集性与含气性

鄂尔多斯盆地上古生界海陆过渡相页岩是重要的页岩气富集层系,但是含气性及其控制因素研究薄弱,制约了对该地区页岩气的勘探和研究。论文通过对鄂尔多斯东南部本溪和山西组大量页岩样品开展有机地球化学、矿物组成、页岩孔隙及分布的研究,评价了海陆过渡相页岩的储集性;通过含气量现场解吸和等温吸附实验,分析了页岩含气特征和影响因素。结论认为研究区海陆过渡相页岩有机质丰度高(TOC含量0.5%~11%),主要发育III型干酪根,有机质成熟度较高(1.0%~3.0% Ro);矿物组成以富黏土页岩为特征,黏土矿物含量可高达60%以上。总孔隙度分布在2%~8%,部分样品微裂缝发育。孔隙类型以平行板状的狭缝型孔隙介孔为主,在岩石孔隙比表面积和孔体积的贡献占90%以上;TOC含量与孔隙比表面积及孔隙总体积具有密切的相关性,有机质孔隙对岩石总孔隙构成具有重要贡献。现场解吸含气量为0.591~4.05 m3/t,兰氏体积从0.05 m3/t到14 m3/t都有分布,页岩实测含气量与气体吸附能力差异大。TOC含量是控制海陆过渡相页岩含气量和含气能力的重要因素,富黏土矿物的吸附作用可使样品含气能力显著增加。     

煤层含气量模拟试验方法及应用

利用IS-100等温吸附仪的高压吸附罐、精确的控温系统,配备气体电子流量计,并编制了控制程序,建立了煤层气含气量模拟试验方法。模拟试验方法的建立,可以全程模拟煤层气从提钻取心到解吸结束,了解含气量测试过程中煤层气的解吸规律,求取任意时间对应的逸散气量,为多种方法求取逸散气量的对比研究提供了方便。      

基于煤层气井排采数据的储层含气量动态反演研究

煤储层含气量是煤层气开发的核心参数,但实测煤储层含气量与煤储层的真实含气量之间往往存在误差。基于窑街矿区海石湾井田煤层气井不同时段的产气量,以煤储层含气量“定体积”降低为基础,反演煤储层实时含气量,研究煤层气井排采过程煤储层实时含气量的变化规律。结果表明:煤储层含气量随排采时间呈线性下降趋势,不同步长煤层气井产气量与煤储层含气量降低幅度一致,遵循“定体积”产气特征,即煤层气单井产气量是煤基质“定体积”产出;煤层气井的产气量与含气量降低速率有关,而与煤储层原始含气量无关。煤储层为隔水层,水力压裂难以改变煤基微孔隙通道的结合水状态,CH₄产出过程受水–煤界面作用控制,煤层气产出是“CH₄·煤·水”三相界面传质作用的结果,水–煤界面作用中水的湍动提供并传递能量,激励块煤中CH₄解吸与产出。      

温度对页岩吸附解吸的敏感性研究

页岩气的赋存方式主要是吸附,使吸附在页岩储层内表面的天然气解吸出来是提高页岩气井产量的最终目标。为了使吸附在页岩储层内的天然气完全地被采出来,提出了升温加速解吸的方法来提高页岩气采收率。通过室内吸附与解吸实验,对4块页岩岩心分别进行了不同温度下的等温吸附量与解吸量测定,分析影响页岩储层吸附量与解吸量的主要因素,研究提高储层温度来加速解吸页岩储层CH4吸附量的适应性。研究结果表明,页岩的吸附能力与页岩的有机碳含量和有机成熟度密切相关,随着页岩有机碳含量以及有机成熟度的提高,页岩的吸附能力增加。不同温度的吸附与解吸实验表明,温度越高,页岩的吸附能力越低,随着温度的升高,页岩气的解吸量增大。升温可以提高页岩气的解吸时间、解吸速度以及提高页岩气最终采收率。提高页岩储层温度进行加速解吸是一种提高页岩气产量的好方法,可以对页岩气藏开采和开发理论提供一定的指导意义。     

川西新场地区须五段泥页岩超压成因及其对含气性的影响

页岩气储集层中往往发育异常高的地层压力,其压力的大小不仅直接影响了泥页岩中有机质的热演化生烃作用,而且还决定着页岩气的保存和富集程度。为了研究川西新场地区须五段泥页岩的异常高压成因及其对含气性的影响,选取该地区3口井的页岩岩心样品进行现场解吸、X衍射矿物分析和等温吸附等一系列分析测试来辅助说明超压产生的原因。然后结合前人研究成果和测试数据,对泥页岩的异常高压成因进行了定性分析,初步探讨了泥页岩异常高压发育与含气量之间的关系。分析表明：造成川西新场地区须五段泥页岩异常高压现象的原因主要有欠压实作用、生烃作用、粘土矿物脱水作用和构造挤压作用。页岩含气量与异常高压的发育程度呈正相关关系,页岩异常高压越发育,其含气量越大,产气量也越高。同时压力系数可以作为保存条件的综合判别指标,川西新场地区须五段泥页岩压力系数较高,保存条件较好。     

下扬子宣泾地区二叠系大隆组页岩含气量主控因素分析——以港地1井为例

下扬子地区发育了寒武系、志留系和二叠系3套有利成藏的页岩,资源潜力大,但存在页岩含气量主控因素不明确的问题。为此,以下扬子宣泾地区港地1井为依托,钻遇的70.1 m厚上二叠统大隆组富有机质页岩为目的层,对岩心系统取样并应用对比分析法,在纵向上连续动态地进行包括矿物成分、孔隙结构、总有机碳(Total Organic Carbon, TOC)、镜质体反射率(vitrinite reflectance, Ro)和有机质类型等研究工作,深入分析TOC、Ro和有机质类型等地球化学指标与含气量之间的对应关系,从而厘定了影响含气量的关键地球化学参数。分析结果表明：TOC与页岩含气量之间存在强正相关关系;在有机质成熟阶段中期,Ro与含气量之间相关性偏弱,对含气量变化没有明显的影响;有机质类型对页岩含气量有重要影响,但是两者的相关性弱于TOC。通过对大隆组页岩从顶部到底部的系统分析,探索了用一套完整页岩在纵向上分析含气量影响因素的新方法。     

页岩解吸气地球化学特征及其影响因素分析——以四川盆地焦石坝地区JYA井为例

通过对焦石坝地区JYA井五峰-龙马溪组页岩岩心样品进行现场解吸，计算页岩的总含气量，同时分时段采集解吸气样品进行气组分和稳定碳同位素测定.研究结果表明：1）研究区含气量较高，成分以甲烷为主，为典型干气，含气量主要受控于矿物组成、有机碳含量和含水饱和度等；2）页岩解吸气组分随着解吸时间呈规律性变化，CH₄和C₂H₆含量逐渐升高，CO₂含量先降低后升高，N₂含量逐渐降低；3）解吸气中δ¹³C₁和δ¹³C₂会出现不同程度的分馏现象，主要受控于吸附-解吸过程；4）不同岩相页岩气解吸过程存在差异，在一阶解吸阶段，富泥硅质混合页岩样品的δ¹³C₁由重变轻，而富硅质页岩样品由轻变重，这可能由于富泥硅质混合页岩无机孔占主导，孔径较大，游离气占总含气量比例较大.     

涪陵焦石坝地区页岩气赋存特征定量表征及其主控因素

为解决页岩气开发过程中,单井实测含气量与测试产量存在明显矛盾的问题,系统开展了测井解释含气量和实测含气量的对比研究,认为在焦石坝地区使用测井解释含气量来代替实测含气量是可行的.在详细对比有机质丰度、有机质成熟度、孔隙结构、地层温度和压力等对页岩含气量影响的基础上,明确孔隙结构是控制页岩气赋存特征的主要因素.对涪陵焦石坝地区而言,由于纵向有机质丰度差异而带来的孔径和孔隙度等孔隙结构的不同是导致上、下部气层赋存状态变化的主要原因.对中国南方海相页岩开发选区评价而言,在今后的开发选区过程中,应更加注重开展页岩孔隙结构对赋存状态的影响研究.      

潘谢矿区石盒子组煤系页岩有机质特征及其对含气量的影响

潘谢矿区是安徽省淮南煤田重要的深部煤炭生产矿区,其石炭-二叠系煤系地层具有丰富的天然气资源。应用有机碳、热解、显微组分定量、等温吸附等实验分析数据,对潘谢矿区石盒子组煤系页岩有机质特征与含气量进行研究,并利用梯度下降算法建立了含气量与有机碳含量(TOC)和有机质成熟度(Ro)的多元线性模型。结果表明:潘谢矿区石盒子组煤系页岩TOC较高(平均为1.20%),有机质类型为Ⅲ型,成熟度Ro为0.75%~1.12%,处于成熟阶段,页岩含气量较高(平均为1.93 m 3/t)。多元线性模型表明,煤系页岩TOC和Ro的增加会有利于页岩气生成,但Ro对含气量的影响更为明显。