川南龙马溪组深层页岩气储层吸附气含量计算方法研究

针对众多吸附模型的计算原理和适用条件交代不清,对深层页岩吸附量计算适应性差等问题,以页岩气吸附机理为研究基础,分析Langmuir基本模型的局限性,厘清了单分子层吸附模型、多分子层吸附模型和微孔填充模型3类改进模型的计算原理及相互关系,并讨论了各改进模型的优缺点和适用条件。研究认为,黏土矿物大孔及干酪根中孔双组分单层吸附行为和干酪根超微孔以微孔充填形式吸附能较完整地表征深层页岩的物理吸附过程,并由此提出了双L-DA新模型。结果表明,该模型在川南龙马溪组深层页岩吸附量计算效果较好。该研究对深层页岩吸附气含量计算具有重要的现实意义。     

页岩气储层评价因素研究

为研究页岩气储层评价中主要参数的作用,有必要分析各参数的影响机理。在调研国内外研究进展的基础上,以美国五大盆地页岩气勘探开发认识为参考,分析总有机碳含量、含气量、温度和压力等参数对储层评价和开发的作用。发现页岩气储层评价比常规储层研究更复杂,多项评价参数对储层有正反两方面的影响,单一控制因素的优劣不能定性评价储层,页岩气体储集包含吸附态、游离态、溶解态,吸附解吸作用使其渗流规律异于常规储层,因此页岩气储层有利区块的优选需要进行多种指标的综合考虑。     

页岩吸附气含量测定的影响因素定量分析

页岩气是一种重要的非常规天然气资源,页岩吸附气含量的准确测定是正确评价页岩含气量和资源潜力的关键参数。通常采用等温吸附实验的方法确定页岩吸附气含量。但是,现在多数情况下页岩高压时的吸附量出现负值,等温吸附曲线特征也呈现下降形态,与以往在煤层气领域的认识明显不同。为了正确解释此种现象,研究中选取了国际页岩吸附量测定对比的标准样品(Kimmeridge页岩、Posidonia页岩)以及我国四川盆地龙马溪组和塔里木盆地奥陶系页岩等样品,开展了一系列的等温吸附实验和数值计算,对页岩吸附气含量测定的影响因素进行了半定量—定量分析。研究表明,气体状态方程、自由空间体积、压力传感器精度和空白测试等是影响页岩吸附气含量测定的主要因素。气体状态方程中,Se-W方程最适用于页岩的甲烷吸附量计算,其次是S-R-K方程,最差的是P-R方程。自由空间体积与吸附量呈负相关关系,即自由空间体积偏大,吸附量比实际减小;相反,自由空间体积偏小,吸附量结果比实际大,高压条件下对吸附量的影响更为明显。相对于温度传感器,压力传感器精度对页岩甲烷吸附量的影响更为突出,万分之一精度压力传感器的等温吸附实验结果比千分之一精度的更精确。此外,未经过空白测试校正的页岩吸附量通常比实际吸附量低,且会导致吸附量出现负值。因此,开展页岩吸附气含量的测定需要对影响因素进行系统的认识和相应的校正。     

页岩气吸附特征及影响因素

对页岩气吸附的基本特点及近年来页岩气吸附的研究进展进行了总结;介绍了影响页岩气吸附的影响因素以及页岩气吸附研究所取得的成果;提出了页岩气吸附研究中存在的问题;根据页岩气吸附的基本特点,基于页岩气吸附研究现状,对页岩气吸附研究进行了展望,并强调页岩气吸附的热力学、动力学模型以及微观角度研究等将是今后页岩气吸附研究的重点。     

自贡区块页岩气储层电阻率影响因素

川南自贡地区龙马溪-五峰组页岩气发育,但是有些井存在页岩气储层电阻率偏低的现象,这对测井评价页岩气提出了挑战。作者通过岩心的岩矿分析和岩电测试分析,侧重分析了页岩气储层黏土含量、含气饱和度、有机碳含量、黄铁矿含量和碳酸盐岩等综合分析,发现高黏土含量、高含水饱和度和低含气饱和度是低阻的主要原因,并且提出了页岩气低阻储层的评价方法。     

页岩气储层含气性影响因素及储层评价——以上扬子古生界页岩气储层为例

页岩气藏属于自生自储型气藏,在进行储层评价时,应该重点考虑含气性。以我国上扬子古生界7口页岩气井岩心样品测试数据为基础,首先从总含气量入手,讨论储层含气性影响因素,包括有机碳含量、镜质体反射率、孔隙度、等温吸附气量、伊/蒙混层含量和可动流体百分数,研究发现可以用总含气量0.5 m³/t作为区分储层与非储层的界限,各项指标均和总含气量呈不同程度的相关关系。进而运用灰色关联理论,进行储层评价,同时参考前人成果和经验数据,提出了储层评价方案和储层空间图像特征。     

页岩气超临界吸附与解吸附特性及影响因素

为加强页岩气吸附与解吸附规律及其吸附方法研究,在调研国内外相关文献基础上,概括了现有页岩气的吸附与解吸附实验研究方法,并首次着重对超临界状态页岩气吸附与解吸附规律及影响因素进行了归纳总结。研究成果可为页岩气高效开发与后期稳产提供技术支持。     

页岩气吸附量的影响因素及开发技术探讨

吸附量是评价页岩气藏含气量的重要依据之一,也是评价页岩气藏地质储量和产能的重要指标。由于页岩气储层地质特征的特殊性,影响页岩气吸附量的因素较多。总结国内外文献资料,页岩储层的有机地球化学性质和岩石物理特征是影响其吸附量的两大主要因素。其中有机地球化学性质包括热成熟度、有机质类型、有机碳含量;岩石物理特征包括矿物组成、孔隙半径、比表面、温度、压力。本文还探讨了页岩气藏吸附气的解吸方法,主要有降压解吸、置换解吸、升温解吸和扩散解吸。通过本文的探讨,为深入研究页岩气的吸附与解吸提供参考。     

页岩气井吸附气产出贡献率确定方法

为解决页岩气生产过程中吸附气产出量对产气量的贡献率难以确定的问题,基于地层压力分布计算模型、吸附气产量计算模型和游离气计算模型,建立了考虑应力敏感、扩散和吸附等因素的多段压裂页岩气水平井吸附气产出量对产气量贡献率的确定方法,通过国内页岩气井验证了该方法的实用性。研究发现:利用该方法可分别计算得到生产过程中的地层压力分布、储量变化和吸附气与游离气产出量的变化;实例井吸附气原始储量约为游离气原始储量的30%,但由于Langmuir吸附压力（6 MPa）远低于该井目前的井底压力（12 MPa）,吸附气解吸不明显;虽然该井已生产了25 000 h,但吸附气产出量对产气量的贡献率只是由开始生产时的9.0%上升到了10.5%,由此可见,国内部分页岩气藏虽然吸附气储量可观,但其对页岩气产量的贡献有限,且采出程度很低。研究认为,该方法可为页岩气井压裂后效果评价、产气量和动态储量评估提供理论参考。      

煤储层吸附时间特征及影响因素

煤层气含量测定时获得的吸附时间参数是评价气体扩散速率的量化指标,也是煤层气资源评价的一个敏感性指标。该指标控制煤层气井初始和长期的产出速率,直接参与煤储层模拟。通过我国部分煤层气井的实际测试,对煤储层的吸附时间特征及影响测试值的因素进行了探讨,对吸附时间参数的应用提出了一些新认识。     

页岩气储层压裂水平井气-水两相渗流模型

针对定量计算页岩气储层水平井压裂后含水对产气量影响程度的问题,应用渗流力学、油藏数值模拟及油层物理学等理论与方法,建立了考虑解吸-吸附、扩散、滑脱及应力敏感的双重介质气-水两相渗流模型,并进行了差分离散及方程组系数线性化处理,建立了数值模型。利用新模型对页岩气储层压裂水平井进行了气、水产量的预测,并对比分析了不同含水饱和度、压裂缝网参数、扩散、滑脱及应力敏感等对气井生产的影响。结果表明,原始含水饱和度决定产量回升幅度和稳产时间,原始含水饱和度越小,压裂液返排率对产量影响越大;当裂缝导流能力和缝网区域半长较大时,再提高其增产幅度会减小;扩散作用弱于滑脱作用,应力敏感作用要明显大于扩散和滑脱,增产稳产目标要重点考虑应力敏感。     

页岩气储层蠕变特性及其对页岩气开发的影响

页岩气储层渗透率极低,必须经过压裂改造才能形成有效产能,大量狭小自支撑裂缝在天然气解吸及流动中具有重要作用。页岩气储层生产周期长,人工裂缝导流能力对裂缝变形极其敏感。研究结果表明,页岩气储层具有一定的蠕变特性,并随着粘土含量的增加而增强。压裂改造后,储层会产生大量裂缝,裂缝闭合蠕变是蠕变形变的主要形式。裂缝的存在会使储层蠕变速率大幅度提高,并对裂缝导流能力产生不可忽视的影响。裂缝闭合蠕变速率与裂缝界面之间、裂缝界面与支撑剂间的相互作用有关,并与基质蠕变速率成正比。压裂改造形成的裂缝网络越发育、单裂缝宽度越小,蠕变对裂缝导流能力的影响越大。在页岩气数值模拟中,考虑裂缝闭合蠕变的累积产量与未考虑裂缝闭合蠕变的累积产量相差较大。同时,在地应力计算、储层可改造性、支撑剂和施工参数优选以及生产方式的选择等方面也应考虑蠕变的影响,保持流体压力有利于减小蠕变形变,维持裂缝导流能力,提高气井产能和采收率。     

页岩表面甲烷气吸附机理及影响因素研究

页岩表面甲烷气的吸附机理及影响因素研究对于准确预测页岩气藏的可采储量至关重要,为此利用MS软件,采用巨正则蒙特卡罗方法建立了页岩气在泥页岩地层中的吸附模型,对页岩气在地层中的存在状态进行了分子动力学模拟。分别用石墨代替有机质干酪根、二氧化硅晶体代替黏土矿物、甲烷气（CH4）代替页岩气,模拟了不同大小孔隙石墨和不同极性二氧化硅表面CH4的吸附过程,分析了吸附状态、吸附能等参数。分子模拟结果表明,CH4与二氧化硅表面的作用以库仑力为主,吸附能和吸附量随表面极性增强而降低;CH4与石墨表面的作用以范德华力为主,吸附体系总能量和吸附能均随孔隙直径增大而降低,因此CH4的吸附厚度和吸附态CH4的比例也随之减小。研究表明,有机质是CH4吸附的主要载体,石墨对CH4的吸附能力远大于二氧化硅,且CH4在石墨表面的吸附为多层的物理吸附,是影响页岩储层CH4储量的主要因素。      

页岩气储层表征研究综述

页岩气是指主体上以吸附态和游离赋存于富有机质的暗色泥页岩或高炭泥页岩层系中的天然气。它是天然气生成之后在源岩层内就近聚集的结果,具有自生、自储、自保、低孔、低渗等特点,为一种大规模、连续型、低丰度的非常规油气资源。近年来,世界上多个能源预测机构对全球气资源进行了评价,其评价结果相差不大,资源量大致在450×1012m3左右,与全球常规天然气资源量相当,表明页岩气是一种资源潜力巨大的非常规油气资源。目前北美地区已经进行了页岩气商业性勘探开发,而中国页岩气各项研究工作刚刚起步,处在资源评价与勘探开发启动阶段。对页岩气储层表征研究,对于指导页岩气储层开发具有深远的意义。     

构造作用对页岩气储层质量的影响

页岩气资源分布广泛,开采潜力巨大,但是页岩气藏与常规气藏相比,成藏机理、储层特征、开发技术都有很大区别。在研究过程中发现大量的富页岩气地区都有着非常复杂的地质构造特征,本文结合前人研究成果和实际生产经验,总结了构造作用对页岩气储层质量的利弊。     

吸附气对气水两相流页岩气井井底压力的影响

在页岩气藏中,有相当一部分页岩气以吸附气状态存在。在气藏开发过程中,随着气藏压力的不断降低,吸附气会发生解吸扩散,这一现象会影响页岩气藏的压力变化。应用Langmuir等温吸附曲线和Fick拟稳态扩散定律,对吸附气的解吸扩散特征进行了数学表征;结合气水两相渗流理论,建立了页岩气藏气水两相渗流数学模型;应用有限差分法得到相应的数值模型,编程求解得出了井底压力变化的数值解：分析了吸附气的解吸扩散对气水两相流并底压力变化的影响。研究结果表明：解吸气补充了流体供应量,提高了地层能量,使井底压力的下降变缓,压力差曲线下移;由于基质收缩及孔隙增大,储层物性和地层流动性能得到改善,压力差导数曲线前期凹陷加深。     

鄂尔多斯东南部页岩气储层特征及其主控因素

为探索富有机质泥页岩的储层特征,利用全岩X-射线衍射、比表面—孔径分布、等温吸附、有机碳、有机质成熟度等测试方法,对鄂尔多斯盆地东南部山西组泥页岩储层的矿物组成、孔隙体积和孔隙结构进行了综合研究。结果表明：泥页岩矿物组成主要为黏土矿物和陆源碎屑矿物石英、长石,含少量黄铁矿和菱铁矿等矿物;有机碳含量平均为3.03%,有机质成熟度平均为2.55%,CH₄饱和吸附量平均为1.91m³/t;泥页岩孔隙结构以中孔隙为主,泥页岩储层中主要是黏土矿物控制着中孔、宏孔的发育,TOC含量与微孔体积呈微弱的正相关关系;饱和吸附量与黏土矿物（尤其是伊利石）和有机碳含量呈正相关性。     

页岩气储层总有机碳含量测井评价新方法

对页岩气储层总有机碳含量(TOC)测井评价新方法进行了探索。利用有机质在电阻率测井和自然伽马测井中的不同响应特征以及数字岩石物理实验模拟的结果,提出了双泥质含量评价TOC含量的方法。利用双泥质含量法对实际资料进行了处理,并对处理结果与岩心TOC进行了验证和对比分析。双泥质含量法评价TOC方法精度较高,且方便易行,对于仅有常规测井曲线的地区可选择该方法进行TOC的评价。     

页岩气储层裂缝系统影响产量的数值模拟研究

页岩气储层中的裂缝系统对页岩气产量有着重要的影响。以四川盆地志留系含气页岩气层为基础,利用数值模拟手段分析了页岩气储层的基质渗透率、裂缝连通性、裂缝密度（改造体积）、页岩气储层主裂缝与次裂缝对产量的影响,并对页岩气井的压后产量递减规律进行了分析。结果表明:基质渗透率越低,对完井方式和改造规模要求越高;在超低渗透页岩气储层中,只有相互连通的有效裂缝对产量有贡献;改造体积越大,压后产量和最终的采收率越高;相同改造体积下,主裂缝的发育程度对于初期产量的影响较大,但对最终采收率影响较小;页岩气井生产过程中的递减主要发生在投产初期的1.0～1.5 a,其递减率60%～70%。      

页岩气吸附模型的适用性研究

页岩气吸附特征对于页岩气储量预测、渗流机理分析、产能评价有重要影响,而吸附模型是描述页岩气吸附特征的主要方法之一。目前国内外学者在页岩气吸附模型的选用上存在一定分歧,即对页岩气吸附模型的适用性认识不清。针对此问题,通过吸附模型与页岩对甲烷等温吸附实验数据的拟合,就4种常用吸附模型(Langmuir模型、BET模型、D—R模型、半孔宽模型)对于页岩气的适用性展开了深入研究。结果认为:Langmuir模型、BET模型未考虑到页岩孔隙表面各个活性位吸附能级的差异,当压力较低时,模型拟合误差相对较大;D—R模型考虑低压力区间的超高吸附量,只适用于微孔占孔隙比重较大的页岩;半孔宽模型将吸附势理论与页岩的孔径分布进行了综合考虑,与实验数据的拟合结果较好。4种典型吸附模型与鄂尔多斯盆地富县区页岩对甲烷等温吸附实验数据的拟合误差从小到大排序为:半孔宽模型、Langmuir模型、BET模型、D—R模型。