CN105927218A - 一种陆相泥页岩储层含气量预测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种陆相泥页岩储层含气量预测方法及装置，涉及天然气勘探技术领域。方法包括：获取陆相泥页岩储层的测井资料及岩心样本，确定陆相泥页岩储层相关参数；进而分别确定陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数、有效孔隙度、含水饱和度、陆相泥页岩储层温度、孔隙压力；进而根据陆相泥页岩储层吸附气量预测模型确定陆相泥页岩储层吸附气量；根据陆相泥页岩储层游离气量预测模型确定陆相泥页岩储层游离气量；从而根据陆相泥页岩储层吸附气量和陆相泥页岩储层游离气量，确定陆相泥页岩储层总含气量。本发明可以解决现有技术未充分考虑影响页岩吸附能力的各种因素，造成当前陆相泥页岩储层含气量预测不准确的问题。

Description

一种陆相泥页岩储层含气量预测方法及装置

技术领域

本发明涉及天然气勘探技术领域，尤其涉及一种陆相泥页岩储层含气量预测方法及装置。

背景技术

页岩储层含气量是指每吨岩石中所含天然气折算到标准温度和压力条件下的天然气总和，其是页岩气储层实现经济开采的重要参数之一，准确计算页岩储层含气量可为泥页岩资源评估、“甜点”预测以及产量计算等提供重要依据。一般情况下，页岩主要含气包括游离气、吸附气和溶解气。此处，我们主要关注游离气和吸附气。游离气是指以游离状态赋存于孔隙和微裂缝中的天然气；吸附气是指吸附于有机质和粘土表面的天然气。

目前，确定页岩储层含气量的方法可根据获取方式分为直接获取法和间接计算法。直接获取法包括现场解析法、等温吸附法以及常规饱和度等测试方法；间接计算法包括根据实验结果进行线性拟合法以及利用测井资料进行拟合求取方法。直接获取法是确定页岩储层含气量最准确、可靠的方法，但直接测量方法存在成本高、样品有限以及测量方法受限等缺点。因此，许多研究者采用间接计算方法确定页岩储层含气量。然而，由于泥页岩中天然气的吸附机理较复杂，影响页岩吸附能力的因素比较多，例如气体组分、泥页岩矿物成分、总有机碳含量、有机质类型、热成熟度、温度、压力及湿度等，因此，进行泥页岩吸附气量计算时需要考虑这些因素。当前，现有技术还未充分考虑影响页岩吸附能力的各种因素，造成当前陆相泥页岩储层含气量预测不准确。

发明内容

本发明的实施例提供一种陆相泥页岩储层含气量预测方法及装置，以解决现有技术未充分考虑影响页岩吸附能力的各种因素，造成当前陆相泥页岩储层含气量预测不 准确的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种陆相泥页岩储层含气量预测方法，包括：

获取陆相泥页岩储层的测井资料及岩心样本，根据所述测井资料和岩心样本确定陆相泥页岩储层相关参数；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层有效孔隙度；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数和所述陆相泥页岩储层有效孔隙度，确定陆相泥页岩储层的含水饱和度；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定所述陆相泥页岩储层温度；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层孔隙压力；

根据陆相泥页岩储层吸附气量预测模型确定陆相泥页岩储层吸附气量；

根据陆相泥页岩储层游离气量预测模型确定陆相泥页岩储层游离气量；

根据所述陆相泥页岩储层吸附气量和陆相泥页岩储层游离气量，确定陆相泥页岩储层总含气量。

具体的，所述陆相泥页岩储层相关参数包括不含有机质的泥岩电阻率基线、不含有机质的泥岩声波时差基线、地区的有机碳背景值、有机质热成熟度指数、有机质密度、电阻率曲线、声波时差曲线和地层体积密度；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数，包括：

根据公式：

TOC＝(ΔlgR)×10^{1.5374-0.944×LOM}+ΔTOC；

$V_{TOC\_Well}=\frac{TOC\×{\mathrm{\ρ}}_b\×k}{{\mathrm{\ρ}}_{TOC}};$

确定陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数V_{TOC_Well}；其中，R为深侧向电阻率曲线，单位为Ω·m；R_基线为不含有机质的泥岩电阻率基线，单位为Ω·m；Δt为声波时差曲线，单位为μs/ft；Δt_基线为不含有机质的泥岩声波时差基线，单位为μs/ft；ΔTOC为地区的有机碳背景值,单位为％；LOM为有机质热成熟度指数，所述LOM通过研究区地化分析资料与测井响应特征交会图版标定，单位为％；TOC为总有机碳质量分数，单位为％；K为转换因子；ρ_b为地层体积密度，单位为g/cm³；ρ_TOC为有机质密度， 单位为g/cm³。

进一步的，所述陆相泥页岩储层相关参数还包括有机质体积、泥质含量、陆相泥页岩骨架密度、有机质密度、陆相泥页岩流体密度和陆相泥页岩测井密度；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数确定陆相泥页岩储层有效孔隙度，包括：

根据公式：

${\mathrm{\φ}}_e=\frac{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_b}{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_f}-V_{TOC}\×\frac{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_{TOC}}{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_f}-V_{sh}\×\frac{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_{sh}}{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_f}$

确定陆相泥页岩储层有效孔隙度φ_e，单位为％；其中，V_TOC为有机质体积，单位为％；V_sh为泥质含量，单位为％；ρ_ma为陆相泥页岩骨架密度，单位为g/cm³；ρ_b为陆相泥页岩测井密度，单位为g/cm³；ρ_TOC为有机质密度，单位为g/cm³；ρ_f为陆相泥页岩流体密度，单位为g/cm³。

进一步的，所述陆相泥页岩储层相关参数还包括与陆相泥页岩储层岩性相关的岩性系数、陆相泥页岩储层胶结指数、陆相泥页岩储层饱和度指数、地层水电阻率、地层电阻率；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数和所述陆相泥页岩储层有效孔隙度，确定陆相泥页岩储层的含水饱和度，包括：

根据公式：

$S_w=\frac{{(a\×R_w)}^{1/n}}{({{\mathrm{\φ}}_e}^m\×R_t)}$

确定陆相泥页岩储层的含水饱和度S_w；其中，a是与陆相泥页岩储层岩性相关的岩性系数；m是陆相泥页岩储层胶结指数；n是陆相泥页岩储层饱和度指数；R_w为地层水电阻率，单位为Ω·m；R_t为地层电阻率，单位为Ω·m；φ_e为所述陆相泥页岩储层有效孔隙度，单位为％。

进一步的，所述陆相泥页岩储层相关参数还包括地层温度梯度和陆相泥页岩储层深度；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定所述陆相泥页岩储层温度，包括：

根据所述地层温度梯度和陆相泥页岩储层深度确定所述陆相泥页岩储层温度。

进一步的，所述陆相泥页岩储层相关参数还包括陆相泥页岩储层上覆地层压力、陆相泥页岩储层静液柱压力、陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的声波时差以及陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的地层实际声波时差；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层孔隙压力，包括：

根据公式：

确定陆相泥页岩储层孔隙压力P_P；其中，P₀为陆相泥页岩储层上覆地层压力，单位为Mpa；P_n为陆相泥页岩储层静液柱压力，单位为Mpa；Δt_n为陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的声波时差，单位为μs/ft；Δt’为陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的地层实际声波时差，单位为μs/ft；c为伊顿指数。

进一步的，所述根据陆相泥页岩储层吸附气量预测模型确定陆相泥页岩储层吸附气量，包括：

根据陆相泥页岩储层吸附气量预测模型：

$Q_a=\frac{V_L^{*}\×P_P}{P_P+P_L^{*}}$

确定陆相泥页岩储层吸附气量Q_a；

其中，P_P为陆相泥页岩储层孔隙压力；

其中，为外推兰格缪尔压力，a’、b、c’为经验系数；T为陆相泥页岩储层温度；

为外推的兰格缪尔体积系数， 为温度校正后的兰格缪尔体积，α、β、χ、d、e、f为经验系数；V_qua为陆相泥页岩储层石英体积含量；V_{TOC_relative}为陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数V_{TOC_Well}与实测样品平均总有机碳含量的比值。

进一步的，所述根据陆相泥页岩储层游离气量预测模型确定陆相泥页岩储层游离气量，包括：

根据陆相泥页岩储层游离气量预测模型：

$Q_f=E(P,T)\×\left(\frac{{\mathrm{\φ}}_e(1-S_w)}{{\mathrm{\ρ}}_b}\right)$

确定陆相泥页岩储层游离气量Q_f；

其中，E(P,T)为地层压力与温度校正因子；

其中，φ_e为陆相泥页岩储层有效孔隙度；S_w为陆相泥页岩储层的含水饱和度；ρ_b为陆相泥页岩测井密度；Z为陆相泥页岩储层实际地层条件下气体压缩因子；P_s为陆相泥页岩储层标准条件下地层压力；P_P为陆相泥页岩储层孔隙压力；T_s为陆相泥页岩 储层标准条件下地层温度；T为陆相泥页岩储层温度；R为陆相泥页岩储层气体系数。

进一步的，根据所述陆相泥页岩储层吸附气量和陆相泥页岩储层游离气量，确定陆相泥页岩储层总含气量，包括：

根据公式：Q_t＝Q_a+Q_f确定陆相泥页岩储层总含气量Q_t；

其中，Q_f为陆相泥页岩储层游离气量；Q_a为陆相泥页岩储层吸附气量。

一种陆相泥页岩储层含气量预测装置，包括：

陆相泥页岩储层相关参数确定单元，用于获取陆相泥页岩储层的测井资料及岩心样本，根据所述测井资料和岩心样本确定陆相泥页岩储层相关参数；

总有机碳体积分数确定单元，用于根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数；

有效孔隙度确定单元，用于根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层有效孔隙度；

含水饱和度确定单元，用于根据所述陆相泥页岩储层相关参数和所述陆相泥页岩储层有效孔隙度，确定陆相泥页岩储层的含水饱和度；

温度确定单元，用于根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定所述陆相泥页岩储层温度；

孔隙压力确定单元，用于根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层孔隙压力；

吸附气量确定单元，用于根据陆相泥页岩储层吸附气量预测模型确定陆相泥页岩储层吸附气量；

游离气量确定单元，用于根据陆相泥页岩储层游离气量预测模型确定陆相泥页岩储层游离气量；

总含气量确定单元，用于根据所述陆相泥页岩储层吸附气量和陆相泥页岩储层游离气量，确定陆相泥页岩储层总含气量。

具体的，所述陆相泥页岩储层相关参数确定单元确定的陆相泥页岩储层相关参数包括不含有机质的泥岩电阻率基线、不含有机质的泥岩声波时差基线、地区的有机碳背景值、有机质热成熟度指数、有机质密度、电阻率曲线、声波时差曲线和地层体积密度；

所述总有机碳体积分数确定单元，具体用于：

根据公式：

TOC＝(ΔlgR)×10^{1.5374-0.944×LOM}+ΔTOC；

$V_{TOC\_Well}=\frac{TOC\×{\mathrm{\ρ}}_b\×k}{{\mathrm{\ρ}}_{TOC}};$

确定陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数V_{TOC_Well}；其中，R为深侧向电阻率曲线，单位为Ω·m；R_基线为不含有机质的泥岩电阻率基线，单位为Ω·m；Δt为声波时差曲线，单位为μs/ft；Δt_基线为不含有机质的泥岩声波时差基线，单位为μs/ft；ΔTOC为地区的有机碳背景值，单位为％；LOM为有机质热成熟度指数，所述LOM通过研究区地化分析资料与测井响应特征交会图版标定，单位为％；TOC为总有机碳质量分数，单位为％；K为转换因子；ρ_b为地层体积密度，单位为g/cm³；ρ_TOC为有机质密度，单位为g/cm³。

进一步的，所述陆相泥页岩储层相关参数确定单元确定的陆相泥页岩储层相关参数还包括有机质体积、泥质含量、陆相泥页岩骨架密度、有机质密度、陆相泥页岩流体密度和陆相泥页岩测井密度；

所述有效孔隙度确定单元，具体用于：

根据公式：

${\mathrm{\φ}}_e=\frac{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_b}{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_f}-V_{TOC}\×\frac{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_{TOC}}{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_f}-V_{sh}\×\frac{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_{sh}}{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_f}$

确定陆相泥页岩储层有效孔隙度φ_e，单位为％；其中，V_TOC为有机质体积，单位为％；V_sh为泥质含量，单位为％；ρ_ma为陆相泥页岩骨架密度，单位为g/cm³；ρ_b为陆相泥页岩测井密度，单位为g/cm³；ρ_TOC为有机质密度，单位为g/cm³；ρ_f为陆相泥页岩流体密度，单位为g/cm³。

进一步的，所述陆相泥页岩储层相关参数确定单元确定的陆相泥页岩储层相关参数还包括与陆相泥页岩储层岩性相关的岩性系数、陆相泥页岩储层胶结指数、陆相泥页岩储层饱和度指数、地层水电阻率、地层电阻率；

所述含水饱和度确定单元，具体用于：

根据公式：

$S_w=\frac{{(a\×R_w)}^{1/n}}{({{\mathrm{\φ}}_e}^m\×R_t)}$

确定陆相泥页岩储层的含水饱和度S_w；其中，a是与陆相泥页岩储层岩性相关的岩性系数；m是陆相泥页岩储层胶结指数；n是陆相泥页岩储层饱和度指数；R_w为地 层水电阻率，单位为Ω·m；R_t为地层电阻率，单位为Ω·m；φ_e为所述陆相泥页岩储层有效孔隙度，单位为％。

进一步的，所述陆相泥页岩储层相关参数确定单元确定的陆相泥页岩储层相关参数还包括地层温度梯度和陆相泥页岩储层深度；

所述温度确定单元，具体用于：

根据所述地层温度梯度和陆相泥页岩储层深度确定所述陆相泥页岩储层温度。

进一步的，所述陆相泥页岩储层相关参数确定单元确定的陆相泥页岩储层相关参数还包括陆相泥页岩储层上覆地层压力、陆相泥页岩储层静液柱压力、陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的声波时差以及陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的地层实际声波时差；

所述孔隙压力确定单元，具体用于：

根据公式：

确定陆相泥页岩储层孔隙压力P_P；其中，P₀为陆相泥页岩储层上覆地层压力，单位为Mpa；P_n为陆相泥页岩储层静液柱压力，单位为Mpa；Δt_n为陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的声波时差，单位为μs/ft；Δt’为陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的地层实际声波时差，单位为μs/ft；c为伊顿指数。

此外，所述吸附气量确定单元，具体用于：

根据陆相泥页岩储层吸附气量预测模型：

$Q_a=\frac{V_L^{*}\×P_P}{P_P+P_L^{*}}$

确定陆相泥页岩储层吸附气量Q_a；

其中，P_P为陆相泥页岩储层孔隙压力；

其中，为外推兰格缪尔压力，a’、b、c’为经验系数；T为陆相泥页岩储层温度；

为外推的兰格缪尔体积系数， 为温度校正后的兰格缪尔体积，α、β、χ、d、e、f为经验系数；V_qua为陆相泥页岩储层石英体积含量；V_{TOC_relative}为陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数V_{TOC_Well}与实测样品平均总有机碳含量的比值。

此外，所述游离气量确定单元，具体用于：

根据陆相泥页岩储层游离气量预测模型：

$Q_f=E(P,T)\×\left(\frac{{\mathrm{\φ}}_e(1-S_w)}{{\mathrm{\ρ}}_b}\right)$

确定陆相泥页岩储层游离气量Q_f；

其中，E(P,T)为地层压力与温度校正因子；

其中，φ_e为陆相泥页岩储层有效孔隙度；S_w为陆相泥页岩储层的含水饱和度；ρ_b为陆相泥页岩测井密度；Z为陆相泥页岩储层实际地层条件下气体压缩因子；P_s为陆相泥页岩储层标准条件下地层压力；P_P为陆相泥页岩储层孔隙压力；T_s为陆相泥页岩储层标准条件下地层温度；T为陆相泥页岩储层温度；R为陆相泥页岩储层气体系数。

此外，所述总含气量确定单元，具体用于：

根据公式：Q_t＝Q_a+Q_f确定陆相泥页岩储层总含气量Q_t；

其中，Q_f为陆相泥页岩储层游离气量；Q_a为陆相泥页岩储层吸附气量。

本发明实施例提供的一种陆相泥页岩储层含气量预测方法及装置，在泥页岩等温吸附实验的基础上，充分考虑了陆相泥页岩储层温度、孔隙压力、总有机碳含量等因素对陆相泥页岩吸附能力的影响，形成陆相泥页岩储层吸附气量预测模型和陆相泥页岩储层游离气量预测模型，最终确定得到陆相泥页岩储层总含气量。本发明可以解决现有技术未充分考虑影响页岩吸附能力的各种因素，造成当前陆相泥页岩储层含气量预测不准确的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种陆相泥页岩储层含气量预测方法的流程图；

图2为本发明实施例中的陆相泥页岩体积概念模型示意图；

图3为本发明实施例中的兰格缪尔压力与温度关系示意图；

图4为本发明实施例中的不同实验温度与兰格缪尔体积关系示意图；

图5为本发明实施例中的陆相泥页岩岩心样品的TOC与吸附气量关系示意图；

图6为本发明实施例中的实测兰格缪尔体积与外推兰格缪尔体积对比分析示意图；

图7为本发明实施例中的YC地区YY井目的层段测井多矿物分解计算结果与岩心实验结果对比示意图；

图8为本发明实施例中的YC地区YY井陆相泥页岩层段储层参数与游离气量计算结果示意图；

图9为本发明实施例中的YC地区YY井泥页岩层段测井计算吸附气量与实测吸附气量对比分析示意图；

图10为本发明实施例中的YY井陆相泥页岩层段总含气量计算结果精度分析示意图；

图11为本发明实施例提供的一种陆相泥页岩储层含气量预测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种陆相泥页岩储层含气量预测方法，包括：

步骤101、获取陆相泥页岩储层的测井资料及岩心样本，根据所述测井资料和岩心样本确定陆相泥页岩储层相关参数。

步骤102、根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数。

步骤103、根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层有效孔隙度。

步骤104、根据所述陆相泥页岩储层相关参数和所述陆相泥页岩储层有效孔隙度，确定陆相泥页岩储层的含水饱和度。

步骤105、根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定所述陆相泥页岩储层温度。

步骤106、根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层孔隙压力。

步骤107、根据陆相泥页岩储层吸附气量预测模型确定陆相泥页岩储层吸附气量。

步骤108、根据陆相泥页岩储层游离气量预测模型确定陆相泥页岩储层游离气量。

步骤109、根据所述陆相泥页岩储层吸附气量和陆相泥页岩储层游离气量，确定陆相泥页岩储层总含气量。

本发明实施例提供的一种陆相泥页岩储层含气量预测方法，在泥页岩等温吸附实验的基础上，充分考虑了陆相泥页岩储层温度、孔隙压力、总有机碳含量等因素对陆相泥页岩吸附能力的影响，形成陆相泥页岩储层吸附气量预测模型和陆相泥页岩储层游离气量预测模型，最终确定得到陆相泥页岩储层总含气量。本发明可以解决现有技术未充分考虑影响页岩吸附能力的各种因素，造成当前陆相泥页岩储层含气量预测不准确的问题。

对于上述步骤101，根据所述测井资料和岩心样本确定陆相泥页岩储层相关参数的方式有很多，例如通过岩心样本进行实验分析，包括对岩心样本进行总有机碳含量(Total Organic Carbon，简称TOC)实验分析得到总有机碳含量；等温吸附实验分析得到等温吸附数据；X射线衍射全岩分析得到岩心主要矿物成分及含量；物性分析得到岩心孔隙度、渗透率、含水饱和度、孔隙流体性质、胶结指数m、饱和度指数n等相关参数。

具体的，上述的陆相泥页岩储层相关参数可以包括不含有机质的泥岩电阻率基线、不含有机质的泥岩声波时差基线、地区的有机碳背景值、有机质热成熟度指数、有机质密度、电阻率曲线、声波时差曲线和地层体积密度。

则上述步骤102：根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数，可以根据ΔlgR法来确定陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数V_{TOC_Well}：

TOC＝(ΔlgR)×10^{1.5374-0.944×LOM}+ΔTOC； (2)

$V_{TOC\_Well}=\frac{TOC\×{\mathrm{\ρ}}_b\×k}{{\mathrm{\ρ}}_{TOC}};---\left(3\right)$

其中，0.0061为相对刻度的比例系数；R为深侧向电阻率曲线，单位为Ω·m；R_基线为不含有机质的泥岩电阻率基线，单位为Ω·m；Δt为声波时差曲线，单位为μs/ft；Δt_基线为不含有机质的泥岩声波时差基线，单位为μs/ft；ΔTOC为地区的有机碳背景值，单位为％；LOM为有机质热成熟度指数，其可以通过研究区地化分析资料与测井响 应特征交会图版来标定，单位为％；TOC为总有机碳质量分数，单位为％；K为转换因子，其值与干酪根类型有关；ρ_b为地层体积密度，单位为g/cm³；ρ_TOC为有机质密度，单位为g/cm³。

进一步的，该陆相泥页岩储层相关参数还包括有机质体积、泥质含量、陆相泥页岩骨架密度、有机质密度、陆相泥页岩流体密度和陆相泥页岩测井密度。

则上述步骤103：根据所述陆相泥页岩储层相关参数确定陆相泥页岩储层有效孔隙度，可以根据公式：

${\mathrm{\φ}}_e=\frac{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_b}{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_f}-V_{TOC}\×\frac{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_{TOC}}{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_f}-V_{sh}\×\frac{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_{sh}}{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_f}---\left(4\right)$

确定陆相泥页岩储层有效孔隙度φ_e，单位为％；其中，V_TOC为有机质体积，单位为％；V_sh为泥质含量，单位为％；ρ_ma为陆相泥页岩骨架密度，单位为g/cm³；ρ_b为陆相泥页岩测井密度，单位为g/cm³；ρ_TOC为有机质密度，单位为g/cm³；ρ_f为陆相泥页岩流体密度，单位为g/cm³。

另外，在上述步骤103中，首先需要建立岩石体积模型，如图2所示，该岩石体积模型与常规储层体积模型相比，主要区别在于泥页岩孔隙体积模型方面存在显著差别。本发明所提出的泥页岩体积模型中，将泥页岩体积分为固体基质体积和孔隙体积两个部分，其中泥页岩基质体积主要由各种无机矿物、干酪根及束缚水(粘土束缚与毛管压力束缚水)体积构成；泥页岩孔隙体积则由无机矿物构成的可动流体孔隙空间和干酪根内孔隙空间构成。通过研究发现对密度孔隙度作类似于泥质校正的方法进行校正以后的孔隙度，接近于泥页岩的真实有效孔隙度，因此提出上述公式(4)的孔隙模型。

进一步的，该陆相泥页岩储层相关参数还可以包括与陆相泥页岩储层岩性相关的岩性系数、陆相泥页岩储层胶结指数、陆相泥页岩储层饱和度指数、地层水电阻率、地层电阻率。

则上述步骤104：根据所述陆相泥页岩储层相关参数和所述陆相泥页岩储层有效孔隙度，确定陆相泥页岩储层的含水饱和度，可以根据如下的阿尔奇公式：

$S_w=\frac{{(a\×R_w)}^{1/n}}{({{\mathrm{\φ}}_e}^m\×R_t)}---\left(5\right)$

确定陆相泥页岩储层的含水饱和度S_w；其中，a是与陆相泥页岩储层岩性相关的岩性系数；m是陆相泥页岩储层胶结指数；n是陆相泥页岩储层饱和度指数；R_w为地层水电阻率，单位为Ω·m；R_t为地层电阻率，单位为Ω·m；φ_e为所述陆相泥页岩储 层有效孔隙度，单位为％。

进一步的，该陆相泥页岩储层相关参数还可以包括地层温度梯度和陆相泥页岩储层深度。

则上述步骤105：根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定所述陆相泥页岩储层温度，可以通过如下方式进行：

根据地层温度梯度和陆相泥页岩储层深度确定所述陆相泥页岩储层温度。

进一步的，该陆相泥页岩储层相关参数还可以包括陆相泥页岩储层上覆地层压力、陆相泥页岩储层静液柱压力、陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的声波时差以及陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的地层实际声波时差。

则上述步骤106：根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层孔隙压力，可以根据公式：

确定陆相泥页岩储层孔隙压力P_P；其中，P₀为陆相泥页岩储层上覆地层压力，单位为Mpa；P_n为陆相泥页岩储层静液柱压力，单位为Mpa；Δt_n为陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的声波时差，单位为μs/ft；Δt’为陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的地层实际声波时差，单位为μs/ft；c为伊顿指数。

进一步的，上述步骤107：根据陆相泥页岩储层吸附气量预测模型确定陆相泥页岩储层吸附气量，则可以采用如下方式实现：

根据陆相泥页岩储层吸附气量预测模型：

$Q_a=\frac{V_L^{*}\×P_P}{P_P+P_L^{*}}---\left(10\right)$

确定陆相泥页岩储层吸附气量Q_a；

其中，P_P为陆相泥页岩储层孔隙压力；

其中，为外推兰格缪尔压力，a’、b、c’为经验系数，其可由等温吸附实验结果拟合得到；T为陆相泥页岩储层温度；

为外推的兰格缪尔体积系数；

为温度校正后的兰格缪尔体积，α、β、χ、d、e、f为经验系数；V_qua为陆相泥页岩储层石英体积含量；V_{TOC_relative}为陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数V_{TOC_Well}与实测样品平均总有机碳含量的比值。

如图3所示，图3为三块陆相泥页岩样品在不同温度条件下的等温吸附实验结果。图中离散点为实验数据，直线表示根据上述公式(7)外推的兰格缪尔压力曲线。根据实验结果，兰格缪尔压力与温度倒数近似呈线性关系，总体上温度增加将引起兰格缪尔压力降低，吸附气量减少，但兰格缪尔压力减小过程比较复杂。根据上述公式(7)进行实验数据拟合，可确定兰格缪尔压力预测模型的a’、b、c’系数的取值，其中系数a’与岩石的吸附热性能有关，系数b与标准熵有关。根据拟合参数及公式(7)即可将兰格缪尔压力外推至任意地层温度条件下。

兰格缪尔等温吸附方程中，兰格缪尔体积表示测量温度下单位体积样品中甲烷气体分子在单层吸附面积上的最大吸附气体体积。不同温度对兰格缪尔体积具有重要作用，见图4所示。图4中离散点是根据泥页岩样品等温吸附实验结果计算的兰格缪尔体积与实验温度数据点。根据泥页岩实验结果，兰格缪尔体积不仅与岩石样品性质有关，还受到实验温度的较大影响，兰格缪尔体积与实验温度的倒数存在较强的线性关系，温度升高将引起同一样品兰格缪尔体积系数减小，减小幅度比较大。根据天然气物理吸附机理，由于范德华力的存在，在有机质表面形成吸附势，甲烷分子在吸附势的作用下，由自由分子状态转变为吸附态分子，在此过程中自由气体分子需释放部分所具有的能量才能停留在有机质颗粒的表面。因此，吸附是放热过程，实验温度升高，甲烷气体分子的热运动加剧，其动能增大，甲烷分子吸附在岩石表面的可能性降低。根据图4所示实验结果，本发明提出上述公式(8)为兰格缪尔体积的温度校正关系式。

图4中的线条计算结果是根据上述公式(8)计算的兰格缪尔体积与温度关系曲线。该关系式确定了研究区不同地层温度下兰格缪尔体积变化特征。

当前，国内外大量实验结果表明，陆相泥页岩的吸附气量与TOC含量成正比。图5为10个陆相泥页岩样品等温吸附实测结果，测试样品的TOC变化范围为0.85％～6.4％，测定的吸附气量变化范围为0.68m³/t～4.5m³/t。由实验结果可知，泥页岩的TOC含量在实验条件下对页岩吸附能力有较大影响，吸附气量随着TOC增大而增大。

根据等温吸附实验结果外推兰格缪尔体积和压力系数，是建立在特定的泥页岩实验样品基础上的。由于实验样品中TOC含量不一样，且有机质是气体吸附的主要吸附体，样品性质将影响外推兰格缪尔体积和压力的预测精度。因此，使用上述公式(8) 进行吸附气量预测时应考虑泥页岩地层中TOC含量对吸附气量的影响。

通常，采用实验或测井资料可确定泥页岩地层中TOC含量。利用测井资料确定不同深度泥页岩的TOC含量的实现方法较多。虽然这些TOC计算模型的参数大多经过实验测定TOC的标定，但测井预测的TOC与实测TOC存在一定的差异。因此，采用测井资料进行泥页岩吸附气量预测时有必要使用实测TOC对测井预测TOC进行校正。

海相泥页岩地层的矿物成分横向变化小，沉积厚度大、岩性比较稳定，计算吸附气量时可以忽略岩性变化对同一地层的兰格缪尔体积系数的影响。但是，YC地区陆相泥页岩的岩石矿物含量复杂，横向变化较大，非均质性强，泥页岩中粘土含量高，泥页岩在纵、横向上岩性快速变化使得地层吸附能力随之变化较大，泥页岩矿物成分变化影响了兰格缪尔方程预测吸附气含量的精度。

国外许多学者分析了不同气体组分及页岩矿物成分对页岩吸附能力的影响，认为在特定温度条件下，兰格缪尔体积是一个常数，其大小与样品的比面相关。一般而言，泥页岩的比面与矿物成分、颗粒大小等因素有关研究发现Woodford页岩吸附气量与页岩中硅质含量呈正比；Nie等统计了四川地区泥页岩的等温吸附性质与页岩矿物含量关系，认为石英含量与吸附气量成正比。YC地区泥页岩矿物分析结果表明，泥页岩的比面与石英含量成正比。因此，可利用石英含量及TOC含量对兰格缪尔体积系数进行校正。本发明提出校正公式，即上述公式(9)。

图6给出了兰格缪尔体积系数经页岩矿物成分和TOC含量校正预测的精度分析结果，结果显示兰格缪尔体积系数经岩性校正后可显著提供预测精度。图6中的(a)部分显示了实测兰格缪尔体积系数与由上述公式(9)计算的兰格缪尔体积系数(图中离散点)，其中，根据公式(9)计算兰格缪尔体积系数时仅考虑TOC影响(V_qua＝0)情况。对比实测值与公式(9)计算的兰格缪尔体积系数可见，仅考虑TOC含量影响确定的兰格缪尔体积系数存在一定误差。

利用岩石矿物分析结果及TOC含量，结合上述公式(9)计算的兰格缪尔体积系数与实测兰格缪尔体积交会图见图6的(b)部分。计算结果表明，扩展的兰格缪尔体积系数经过TOC及石英含量校正后，与实测兰格缪尔体积系数更加接近(计算值与实测值聚集在对角线附近)。因此，确定陆相泥页岩吸附气量时，需要综合考虑无机矿物成分与TOC含量变化的影响。本发明实例中采用石英含量及TOC对兰格缪尔 体积进行校正，确定的兰格缪尔体积系数的精度明显得到提高，表明本发明提出的兰格缪尔体积校正模型较传统方法的计算精度高，可适用于陆相泥页地层的岩吸附气预测和分析。

进一步的，上述步骤108：根据陆相泥页岩储层游离气量预测模型确定陆相泥页岩储层游离气量，可以采用如下方式实现：

根据陆相泥页岩储层游离气量预测模型：

$Q_f=E(P,T)\×\left(\frac{{\mathrm{\φ}}_e(1-S_w)}{{\mathrm{\ρ}}_b}\right)---\left(11\right)$

确定陆相泥页岩储层游离气量Q_f。

其中，E(P,T)为地层压力与温度校正因子，实质其为体积膨胀系数，表示标准条件下气体所占体积与地层温度和压力条件下气体体积之比；

其中，φ_e为陆相泥页岩储层有效孔隙度；S_w为陆相泥页岩储层的含水饱和度；ρ_b为陆相泥页岩测井密度；Z为陆相泥页岩储层实际地层条件下气体压缩因子；P_s为陆相泥页岩储层标准条件下地层压力；P_P为陆相泥页岩储层孔隙压力；T_s为陆相泥页岩储层标准条件下地层温度；T为陆相泥页岩储层温度；R为陆相泥页岩储层气体系数。

进一步的，上述步骤109：根据所述陆相泥页岩储层吸附气量和陆相泥页岩储层游离气量，确定陆相泥页岩储层总含气量，可以采用如下方式实现：

根据公式：Q_t＝Q_a+Q_f (13)

确定陆相泥页岩储层总含气量Q_t；

其中，Q_f为陆相泥页岩储层游离气量，单位为m³/t；Q_a为陆相泥页岩储层吸附气量，单位为m³/t。

根据YC地区页岩气不同赋存机理，使用测井资料确定泥页岩含气量时，可分别计算泥页岩游离气量和吸附气量，最后根据上述公式(13)可以确定陆相泥页岩的总含气量。利用测井资料计算地层含气量的预测精度主要取决于地层孔隙度、饱和度、孔隙流体性质、地层压力和温度等主要储层参数的精确度。这些储层参数可通过岩心测试或由测井资料解释获得。本发明在使用测井资料确定泥页岩游离气量时，首先根据本文提出的岩石体积模型，参照X射线衍射实验结果，分别使用密度测井、伽马能谱测井、声波测井、补偿中子测井及电阻率测井曲线建立泥页岩响应方程，使用最优化求解方法确定泥页岩层段无机矿物成分和干酪根含量，计算结果可以如图7所示。

在此基础上，根据上述孔隙度体积模型、等温吸附实验结果以及测井数据，计算得到泥页岩有效孔隙度；采用Pickett交会图分析方法，使用地层电阻率曲线和声波曲线，计算得到泥页岩含水饱和度，进而确定含气饱和度；根据泥页岩矿物成分计算结果，结合泥页岩样品声学实验数据，建立有效应力计算模型，并使用密度测井与声波测井进行地层压力和温度预测；最后，利用上述计算结果，根据上述公式(11)计算得到泥页岩层段游离气含量，计算结果见图8所示。

图8为研究区YY井测井预测的游离气量结果，图中孔隙度、饱和度及地层压力计算曲线是根据上述方法确定的，使用这些计算地层参数及公式(11)预测的游离气量见图中最右图道所示曲线。根据计算结果可知，泥页岩中游离气量的大小主要与地层压力、饱和度、有效孔隙度以及气体性质等因素有关。对比图8所示游离气量预测结果可以看出，游离气量的纵向变化与地层压力及有效孔隙度正相关，与含水饱和度呈负相关。研究区泥页岩层段孔隙度较小，孔隙度主要集中在2％左右，孔隙度对游离气量纵向变化的影响相对较小；游离气量与地层压力及含水饱和度存在显著地相关性。因此，该区游离气量的主控因素依次为含气饱和度、地层压力和孔隙度。

使用测井资料预测泥页岩吸附气量需要进行实际岩心样品等温吸附实验，建立吸附气预测模型。具体实现过程中，首先根据等温吸附实验所测定的气体压力与吸附气量，应用兰格缪尔方程建立误差函数，使用最小平方方法获取含不同TOC含量及温度条件下泥页岩兰格缪尔体积与压力常数；根据测井资料计算的地层压力和温度曲线，分别采用公式(7)和公式(9)将实验温度和压力下的兰格缪尔体积和压力参数外推至实际地层压力和温度下的兰格缪尔参数值。最后，采用兰格缪尔校正公式(10)及测井资料，计算得到目的层段吸附气量。计算结果可以见图9所示。

图9中石英含量与泥质含量由前述测井资料求解方法计算得到，TOC含量则由电阻率测井与声波测井确定，兰格缪尔压力曲线是由等温吸附实验结果及测井资料，采用公式(7)计算得到。兰格缪尔体积曲线是由实验和测井资料及公式(9)计算得到。目的层段各深度的吸附气量是根据校正后的兰格缪尔公式(10)计算得到，图9中最右侧的离散点是采用等温吸附实验实际测试的吸附气量。

由图9中吸附气量与矿物成分、TOC、地层压力及兰格缪尔系数可见，吸附气量与这些参数呈正相关，其中兰格缪尔体积对预测结果具有重要影响，兰格缪尔压力对预测吸附气量的纵向变化特征影响比较小，TOC和地层压力对吸附气量的影响比较 显著。一般情况下，实际地层温度随深度线性增加。由公式(7)和公式(9)可知，温度对兰格缪尔系数具有一定影响，是确定不同深度泥页岩兰格缪尔系数的重要依据。但兰格缪尔系数，特别是兰格缪尔体积的纵向高频变化还受地层TOC纵向分布的影响。测井预测的吸附气量在纵向变化特征综合体现了不同深度地层的兰格缪尔系数、TOC及地层压力的变化规律。

对比图9中测井计算的吸附气量和实验测定吸附气量(图9中最右侧的离散点)，两者在绝对值和纵向变化特征方面比较一致。

根据公式(13)可得到地层总含气量，计算结果如图10所示。图中所示的预测总含气量表示由上述测井资料计算的天然气量，解析气量表示在现场解析并经损失气量校正后的实测天然气含量。对比图中总含气量与吸附气量及游离气量随深度变化关系可知。研究区泥页岩含气量主要以吸附气量为主，游离气量仅占总含气量的30％左右。

图10最右侧是总含气量曲线道中方框内容的放大显示，以便对比测井预测总含气量的计算精度。图10最右侧中9个离散点代表现场解析样品的含气量与所在深度位置。通过对比可知，测井预测总含气量与现场解析含气量的绝对值和纵向变化特征较一致，表明本文所述测井预测含气量的方法具有较高的计算精度，满足陆相泥页岩含气量评价的精度要求。

对应于上述图1所示的方法实施例，如图11所示，本发明实施例提供一种陆相泥页岩储层含气量预测装置，包括：

陆相泥页岩储层相关参数确定单元21，可以获取陆相泥页岩储层的测井资料及岩心样本，根据所述测井资料和岩心样本确定陆相泥页岩储层相关参数。

总有机碳体积分数确定单元22，可以根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数。

有效孔隙度确定单元23，可以根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层有效孔隙度。

含水饱和度确定单元24，可以根据所述陆相泥页岩储层相关参数和所述陆相泥页岩储层有效孔隙度，确定陆相泥页岩储层的含水饱和度。

温度确定单元25，可以根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定所述陆相泥页岩储层温度。

孔隙压力确定单元26，可以根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层孔隙压力。

吸附气量确定单元27，可以根据陆相泥页岩储层吸附气量预测模型确定陆相泥页岩储层吸附气量。

游离气量确定单元28，可以根据陆相泥页岩储层游离气量预测模型确定陆相泥页岩储层游离气量。

总含气量确定单元29，可以根据所述陆相泥页岩储层吸附气量和陆相泥页岩储层游离气量，确定陆相泥页岩储层总含气量。

具体的，所述陆相泥页岩储层相关参数确定单元21确定的陆相泥页岩储层相关参数包括不含有机质的泥岩电阻率基线、不含有机质的泥岩声波时差基线、地区的有机碳背景值、有机质热成熟度指数、有机质密度、电阻率曲线、声波时差曲线和地层体积密度；

所述总有机碳体积分数确定单元22，具体用于：

根据公式：

TOC＝(ΔlgR)×10^{1.5374-0.944×LOM}+ΔTOC；

$V_{TOC\_Well}=\frac{TOC\×{\mathrm{\ρ}}_b\×k}{{\mathrm{\ρ}}_{TOC}};$

确定陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数V_{TOC_Well}；其中，R为深侧向电阻率曲线，单位为Ω·m；R_基线为不含有机质的泥岩电阻率基线，单位为Ω·m；Δt为声波时差曲线，单位为μs/ft；Δt_基线为不含有机质的泥岩声波时差基线，单位为μs/ft；ΔTOC为地区的有机碳背景值，单位为％；LOM为有机质热成熟度指数，其可以通过研究区地化分析资料与测井响应特征交会图版来标定，单位为％；TOC为总有机碳质量分数，单位为％；K为转换因子，其值与干酪根类型有关；ρ_b为地层体积密度，单位为g/cm³；ρ_TOC为有机质密度，单位为g/cm³。

进一步的，所述陆相泥页岩储层相关参数确定单元21确定的陆相泥页岩储层相关参数还包括有机质体积、泥质含量、陆相泥页岩骨架密度、有机质密度、陆相泥页岩流体密度和陆相泥页岩测井密度；

所述有效孔隙度确定单元23，具体可以根据公式：

${\mathrm{\φ}}_e=\frac{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_b}{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_f}-V_{TOC}\×\frac{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_{TOC}}{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_f}-V_{sh}\×\frac{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_{sh}}{{\mathrm{\ρ}}_{ma}-{\mathrm{\ρ}}_f}$

确定陆相泥页岩储层有效孔隙度φ_e，单位为％；其中，V_TOC为有机质体积，单 位为％；V_sh为泥质含量，单位为％；ρ_ma为陆相泥页岩骨架密度，单位为g/cm³；ρ_b为陆相泥页岩测井密度，单位为g/cm³；ρ_TOC为有机质密度，单位为g/cm³；ρ_f为陆相泥页岩流体密度，单位为g/cm³。

进一步的，所述陆相泥页岩储层相关参数确定单元21确定的陆相泥页岩储层相关参数还包括与陆相泥页岩储层岩性相关的岩性系数、陆相泥页岩储层胶结指数、陆相泥页岩储层饱和度指数、地层水电阻率、地层电阻率；

所述含水饱和度确定单元24，具体可以根据公式：

$S_w=\frac{{(a\×R_w)}^{1/n}}{({{\mathrm{\φ}}_e}^m\×R_t)}$

确定陆相泥页岩储层的含水饱和度S_w；其中，a是与陆相泥页岩储层岩性相关的岩性系数；m是陆相泥页岩储层胶结指数；n是陆相泥页岩储层饱和度指数；R_w为地层水电阻率，单位为Ω·m；R_t为地层电阻率，单位为Ω·m；φ_e为所述陆相泥页岩储层有效孔隙度，单位为％。

进一步的，所述陆相泥页岩储层相关参数确定单元21确定的陆相泥页岩储层相关参数还包括地层温度梯度和陆相泥页岩储层深度；

所述温度确定单元25，具体用于：

根据所述地层温度梯度和陆相泥页岩储层深度确定所述陆相泥页岩储层温度。

进一步的，所述陆相泥页岩储层相关参数确定单元21确定的陆相泥页岩储层相关参数还包括陆相泥页岩储层上覆地层压力、陆相泥页岩储层静液柱压力、陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的声波时差以及陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的地层实际声波时差；

所述孔隙压力确定单元26，具体可以根据公式：

确定陆相泥页岩储层孔隙压力P_P；其中，P₀为陆相泥页岩储层上覆地层压力，单位为Mpa；P_n为陆相泥页岩储层静液柱压力，单位为Mpa；Δt_n为陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的声波时差，单位为μs/ft；Δt’为陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的地层实际声波时差，单位为μs/ft；c为伊顿指数。

此外，所述吸附气量确定单元27，具体用于：

根据陆相泥页岩储层吸附气量预测模型：

$Q_a=\frac{V_L^{*}\×P_P}{P_P+P_L^{*}}$

确定陆相泥页岩储层吸附气量Q_a；

其中，P_P为陆相泥页岩储层孔隙压力；

其中，为外推兰格缪尔压力，a’、b、c’为经验系数；T为陆相泥页岩储层温度；

为外推的兰格缪尔体积系数， 为温度校正后的兰格缪尔体积，α、β、χ、d、e、f为经验系数；V_qua为陆相泥页岩储层石英体积含量；V_{TOC_relative}为陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数V_{TOC_Well}与实测样品平均总有机碳含量的比值。

此外，所述游离气量确定单元28，具体用于：

根据陆相泥页岩储层游离气量预测模型：

$Q_f=E(P,T)\×\left(\frac{{\mathrm{\φ}}_e(1-S_w)}{{\mathrm{\ρ}}_b}\right)$

确定陆相泥页岩储层游离气量Q_f；

其中，E(P,T)为地层压力与温度校正因子；

其中，φ_e为陆相泥页岩储层有效孔隙度；S_w为陆相泥页岩储层的含水饱和度；ρ_b为陆相泥页岩测井密度；Z为陆相泥页岩储层实际地层条件下气体压缩因子；P_s为陆相泥页岩储层标准条件下地层压力；P_P为陆相泥页岩储层孔隙压力；T_s为陆相泥页岩储层标准条件下地层温度；T为陆相泥页岩储层温度；R为陆相泥页岩储层气体系数。

此外，所述总含气量确定单元29，具体用于：

根据公式：Q_t＝Q_a+Q_f确定陆相泥页岩储层总含气量Q_t；

其中，Q_f为陆相泥页岩储层游离气量；Q_a为陆相泥页岩储层吸附气量。

本发明实施例提供的一种陆相泥页岩储层含气量预测装置，在泥页岩等温吸附实验的基础上，充分考虑了陆相泥页岩储层温度、孔隙压力、总有机碳含量等因素对陆相泥页岩吸附能力的影响，形成陆相泥页岩储层吸附气量预测模型和陆相泥页岩储层游离气量预测模型，最终确定得到陆相泥页岩储层总含气量。本发明可以解决现有技术未充分考虑影响页岩吸附能力的各种因素，造成当前陆相泥页岩储层含气量预测不准确的问题。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (18)

1.一种陆相泥页岩储层含气量预测方法，其特征在于，包括：

获取陆相泥页岩储层的测井资料及岩心样本，根据所述测井资料和岩心样本确定陆相泥页岩储层相关参数；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层有效孔隙度；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数和所述陆相泥页岩储层有效孔隙度，确定陆相泥页岩储层的含水饱和度；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定所述陆相泥页岩储层温度；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层孔隙压力；

根据陆相泥页岩储层吸附气量预测模型确定陆相泥页岩储层吸附气量；

根据陆相泥页岩储层游离气量预测模型确定陆相泥页岩储层游离气量；

根据所述陆相泥页岩储层吸附气量和陆相泥页岩储层游离气量，确定陆相泥页岩储层总含气量。

2.根据权利要求1所述的陆相泥页岩储层含气量预测方法，其特征在于，所述陆相泥页岩储层相关参数包括不含有机质的泥岩电阻率基线、不含有机质的泥岩声波时差基线、地区的有机碳背景值、有机质热成熟度指数、有机质密度、电阻率曲线、声波时差曲线和地层体积密度；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数，包括：

根据公式：

TOC＝(ΔlgR)×10^{1.5374-0.944×LOM}+ΔTOC；

确定陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数V_{TOC_Well}；其中，R为深侧向电阻率曲线，单位为Ω·m；R_基线为不含有机质的泥岩电阻率基线，单位为Ω·m；△t为声波时差曲线，单位为μs/ft；Δt_基线为不含有机质的泥岩声波时差基线，单位为μs/ft；ΔTOC为地区的有机碳背景值，单位为％；LOM为有机质热成熟度指数，所述LOM通过研究区地化分析资料与测井响应特征交会图版标定，单位为％；TOC为总有机碳质量分数， 单位为％；K为转换因子；ρ_b为地层体积密度，单位为g/cm³；ρ_TOC为有机质密度，单位为g/cm³。

3.根据权利要求2所述的陆相泥页岩储层含气量预测方法，其特征在于，所述陆相泥页岩储层相关参数还包括有机质体积、泥质含量、陆相泥页岩骨架密度、有机质密度、陆相泥页岩流体密度和陆相泥页岩测井密度；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数确定陆相泥页岩储层有效孔隙度，包括：

根据公式：

确定陆相泥页岩储层有效孔隙度φ_e，单位为％；其中，V_TOC为有机质体积，单位为％；V_sh为泥质含量，单位为％；ρ_ma为陆相泥页岩骨架密度，单位为g/cm³；ρ_b为陆相泥页岩测井密度，单位为g/cm³；ρ_TOC为有机质密度，单位为g/cm³；ρ_f为陆相泥页岩流体密度，单位为g/cm³。

4.根据权利要求3所述的陆相泥页岩储层含气量预测方法，其特征在于，所述陆相泥页岩储层相关参数还包括与陆相泥页岩储层岩性相关的岩性系数、陆相泥页岩储层胶结指数、陆相泥页岩储层饱和度指数、地层水电阻率、地层电阻率；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数和所述陆相泥页岩储层有效孔隙度，确定陆相泥页岩储层的含水饱和度，包括：

根据公式：

确定陆相泥页岩储层的含水饱和度S_w；其中，a是与陆相泥页岩储层岩性相关的岩性系数；m是陆相泥页岩储层胶结指数；n是陆相泥页岩储层饱和度指数；R_w为地层水电阻率，单位为Ω·m；R_t为地层电阻率，单位为Ω·m；φ_e为所述陆相泥页岩储层有效孔隙度，单位为％。

5.根据权利要求4所述的陆相泥页岩储层含气量预测方法，其特征在于，所述陆相泥页岩储层相关参数还包括地层温度梯度和陆相泥页岩储层深度；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定所述陆相泥页岩储层温度，包括：

根据所述地层温度梯度和陆相泥页岩储层深度确定所述陆相泥页岩储层温度。

6.根据权利要求5所述的陆相泥页岩储层含气量预测方法，其特征在于，所述陆相泥页岩储层相关参数还包括陆相泥页岩储层上覆地层压力、陆相泥页岩储层静液 柱压力、陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的声波时差以及陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的地层实际声波时差；

根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层孔隙压力，包括：

根据公式：

确定陆相泥页岩储层孔隙压力P_P；其中，P₀为陆相泥页岩储层上覆地层压力，单位为Mpa；P_n为陆相泥页岩储层静液柱压力，单位为Mpa；Δt_n为陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的声波时差，单位为μs/ft；Δt’为陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的地层实际声波时差，单位为μs/ft；c为伊顿指数。

7.根据权利要求6所述的陆相泥页岩储层含气量预测方法，其特征在于，所述根据陆相泥页岩储层吸附气量预测模型确定陆相泥页岩储层吸附气量，包括：

根据陆相泥页岩储层吸附气量预测模型：

确定陆相泥页岩储层吸附气量Q_a；

其中，P_P为陆相泥页岩储层孔隙压力；

其中，为外推兰格缪尔压力，a’、b、c’为经验系数；T为陆相泥页岩储层温度；

为外推的兰格缪尔体积系数， 为温度校正后的兰格缪尔体积，α、β、χ、d、e、f为经验系数；V_qua为陆相泥页岩储层石英体积含量；V_{TOC_relative}为陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数V_{TOC_Well}与实测样品平均总有机碳含量的比值。

8.根据权利要求7所述的陆相泥页岩储层含气量预测方法，其特征在于，所述根据陆相泥页岩储层游离气量预测模型确定陆相泥页岩储层游离气量，包括：

根据陆相泥页岩储层游离气量预测模型：

确定陆相泥页岩储层游离气量Q_f；

其中，E(P,T)为地层压力与温度校正因子；

其中，φ_e为陆相泥页岩储层有效孔隙度；S_w为陆相泥页岩储层的含水饱和度；ρ_b为陆相泥页岩测井密度；Z为陆相泥页岩储层实际地层条件下气体压缩因子；P_s为陆相泥页岩储层标准条件下地层压力；P_P为陆相泥页岩储层孔隙压力；T_s为陆相泥页岩储层标准条件下地层温度；T为陆相泥页岩储层温度；R为陆相泥页岩储层气体系数。

9.根据权利要求8所述的陆相泥页岩储层含气量预测方法，其特征在于，根据所述陆相泥页岩储层吸附气量和陆相泥页岩储层游离气量，确定陆相泥页岩储层总含气量，包括：

根据公式：Q_t＝Q_a+Q_f确定陆相泥页岩储层总含气量Q_t；

其中，Q_f为陆相泥页岩储层游离气量；Q_a为陆相泥页岩储层吸附气量。

10.一种陆相泥页岩储层含气量预测装置，其特征在于，包括：

陆相泥页岩储层相关参数确定单元，用于获取陆相泥页岩储层的测井资料及岩心样本，根据所述测井资料和岩心样本确定陆相泥页岩储层相关参数；

总有机碳体积分数确定单元，用于根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数；

有效孔隙度确定单元，用于根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层有效孔隙度；

含水饱和度确定单元，用于根据所述陆相泥页岩储层相关参数和所述陆相泥页岩储层有效孔隙度，确定陆相泥页岩储层的含水饱和度；

温度确定单元，用于根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定所述陆相泥页岩储层温度；

孔隙压力确定单元，用于根据所述陆相泥页岩储层相关参数，确定陆相泥页岩储层孔隙压力；

吸附气量确定单元，用于根据陆相泥页岩储层吸附气量预测模型确定陆相泥页岩储层吸附气量；

游离气量确定单元，用于根据陆相泥页岩储层游离气量预测模型确定陆相泥页岩储层游离气量；

总含气量确定单元，用于根据所述陆相泥页岩储层吸附气量和陆相泥页岩储层游离气量，确定陆相泥页岩储层总含气量。

11.根据权利要求10所述的陆相泥页岩储层含气量预测装置，其特征在于，所 述陆相泥页岩储层相关参数确定单元确定的陆相泥页岩储层相关参数包括不含有机质的泥岩电阻率基线、不含有机质的泥岩声波时差基线、地区的有机碳背景值、有机质热成熟度指数、有机质密度、电阻率曲线、声波时差曲线和地层体积密度；

所述总有机碳体积分数确定单元，具体用于：

根据公式：

TOC＝(ΔlgR)×10^{1.5374-0.944×LOM}+ΔTOC；

确定陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数V_{TOC_Well}；其中，R为深侧向电阻率曲线，单位为Ω·m；R_基线为不含有机质的泥岩电阻率基线，单位为Ω·m；△t为声波时差曲线，单位为μs/ft；Δt_基线为不含有机质的泥岩声波时差基线，单位为μs/ft；ΔTOC为地区的有机碳背景值，单位为％；LOM为有机质热成熟度指数，所述LOM通过研究区地化分析资料与测井响应特征交会图版标定，单位为％；TOC为总有机碳质量分数，单位为％；K为转换因子；ρ_b为地层体积密度，单位为g/cm³；ρ_TOC为有机质密度，单位为g/cm³。

12.根据权利要求11所述的陆相泥页岩储层含气量预测装置，其特征在于，所述陆相泥页岩储层相关参数确定单元确定的陆相泥页岩储层相关参数还包括有机质体积、泥质含量、陆相泥页岩骨架密度、有机质密度、陆相泥页岩流体密度和陆相泥页岩测井密度；

所述有效孔隙度确定单元，具体用于：

根据公式：

确定陆相泥页岩储层有效孔隙度φ_e，单位为％；其中，V_TOC为有机质体积，单位为％；V_sh为泥质含量，单位为％；ρ_ma为陆相泥页岩骨架密度，单位为g/cm³；ρ_b为陆相泥页岩测井密度，单位为g/cm³；ρ_TOC为有机质密度，单位为g/cm³；ρ_f为陆相泥页岩流体密度，单位为g/cm³。

13.根据权利要求12所述的陆相泥页岩储层含气量预测装置，其特征在于，所述陆相泥页岩储层相关参数确定单元确定的陆相泥页岩储层相关参数还包括与陆相泥页岩储层岩性相关的岩性系数、陆相泥页岩储层胶结指数、陆相泥页岩储层饱和度指数、地层水电阻率、地层电阻率；

所述含水饱和度确定单元，具体用于：

根据公式：

确定陆相泥页岩储层的含水饱和度S_w；其中，a是与陆相泥页岩储层岩性相关的岩性系数；m是陆相泥页岩储层胶结指数；n是陆相泥页岩储层饱和度指数；R_w为地层水电阻率，单位为Ω·m；R_t为地层电阻率，单位为Ω·m；φ_e为所述陆相泥页岩储层有效孔隙度，单位为％。

14.根据权利要求13所述的陆相泥页岩储层含气量预测装置，其特征在于，所述陆相泥页岩储层相关参数确定单元确定的陆相泥页岩储层相关参数还包括地层温度梯度和陆相泥页岩储层深度；

所述温度确定单元，具体用于：

根据所述地层温度梯度和陆相泥页岩储层深度确定所述陆相泥页岩储层温度。

15.根据权利要求14所述的陆相泥页岩储层含气量预测装置，其特征在于，所述陆相泥页岩储层相关参数确定单元确定的陆相泥页岩储层相关参数还包括陆相泥页岩储层上覆地层压力、陆相泥页岩储层静液柱压力、陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的声波时差以及陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的地层实际声波时差；

所述孔隙压力确定单元，具体用于：

根据公式：

确定陆相泥页岩储层孔隙压力P_P；其中，P₀为陆相泥页岩储层上覆地层压力，单位为Mpa；P_n为陆相泥页岩储层静液柱压力，单位为Mpa；Δt_n为陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的声波时差，单位为μs/ft；Δt’为陆相泥页岩储层深度点正常压实趋势下的地层实际声波时差，单位为μs/ft；c为伊顿指数。

16.根据权利要求15所述的陆相泥页岩储层含气量预测装置，其特征在于，所述吸附气量确定单元，具体用于：

根据陆相泥页岩储层吸附气量预测模型：

确定陆相泥页岩储层吸附气量Q_a；

其中，P_P为陆相泥页岩储层孔隙压力；

其中，为外推兰格缪尔压力，a’、b、c’为经验系数；T为陆相泥页岩储层温度；

为外推的兰格缪尔体积系数， 为温度校正后的兰格缪尔体积，α、β、χ、d、e、f为经验系数；V_qua为陆相泥页岩储层石英体积含量；V_{TOC_relative}为陆相泥页岩储层的总有机碳体积分数V_{TOC_Well}与实测样品平均总有机碳含量的比值。

17.根据权利要求16所述的陆相泥页岩储层含气量预测装置，其特征在于，所述游离气量确定单元，具体用于：

根据陆相泥页岩储层游离气量预测模型：

确定陆相泥页岩储层游离气量Q_f；

其中，E(P,T)为地层压力与温度校正因子；

其中，φ_e为陆相泥页岩储层有效孔隙度；S_w为陆相泥页岩储层的含水饱和度；ρ_b为陆相泥页岩测井密度；Z为陆相泥页岩储层实际地层条件下气体压缩因子；P_s为陆相泥页岩储层标准条件下地层压力；P_P为陆相泥页岩储层孔隙压力；T_s为陆相泥页岩储层标准条件下地层温度；T为陆相泥页岩储层温度；R为陆相泥页岩储层气体系数。

18.根据权利要求17所述的陆相泥页岩储层含气量预测装置，其特征在于，所述总含气量确定单元，具体用于：

根据公式：Q_t＝Q_a+Q_f确定陆相泥页岩储层总含气量Q_t；

其中，Q_f为陆相泥页岩储层游离气量；Q_a为陆相泥页岩储层吸附气量。