CN106290057B - 页岩吸附气量的测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种页岩吸附气量的测定方法,涉及非常规油气勘探开发技术。所述页岩吸附气量的测定方法,包括:通过对页岩样品进行等温吸附实验,获取不同测试压力下的过剩吸附量;获取所述测试压力下的游离气密度,并获取吸附气密度;根据获取的所述过剩吸附量、游离气密度和吸附气密度确定朗缪尔吸附量和朗缪尔常数;根据所述朗缪尔吸附量、朗缪尔常数和页岩样品所在地层的地层压力确定页岩吸附气量。在测定过程中,充分考虑了吸附气量所占的体积,避免了现有技术中近似的将过剩吸附量与绝对吸附量相等所带来的误差,使页岩吸附气含量的测定结果更加接近实际,为不同地区页岩含气性的对比提供了客观的数据支持。

Description

页岩吸附气量的测定方法
技术领域
[0001] 本发明涉及非常规油气勘探开发技术,尤其涉及页岩吸附气量的测定方法。
背景技术
[0002] 页岩气是非常规油气资源之一,在开发页岩气之前,为了有效地对页岩进行开发,就必须对其进行含气性评估,而页岩的吸附气含量是评估页岩含气潜力的重要参考指标之一。因此,得到准确的页岩吸附气含量对于页岩的资源潜力评价和有利层位预测至关重要。
[0003] 现有技术中,页岩的吸附气含量通常是在甲烷等温吸附的基础上,通过Langmuir(朗缪尔)经验公式得到页岩气吸附曲线,进而确定页岩的吸附气含量。然而,在这个过程中,往往是将实测的过剩吸附量作为页岩的绝对吸附量,忽略了吸附气体所占的体积空间,从而导致结果准确性较差。
发明内容
[0004] 针对现有技术中的上述缺陷,本发明提供一种页岩吸附气量的测定方法,能够提高测定结果的准确性。
[0005] 本发明是提供一种页岩吸附气量的测定方法,包括:
[0006] 通过对页岩样品进行等温吸附实验,获取不同测试压力下的过剩吸附量;
[0007] 获取所述测试压力下的游离气密度,并获取吸附气密度;
[0008] 根据获取的所述过剩吸附量、游离气密度和吸附气密度确定朗缪尔吸附量和朗缪尔常数;
[0009] 根据所述朗缪尔吸附量、朗缪尔常数和页岩样品所在的地层的地层压力确定页岩 吸附气量。
[0010] 进一步地,所述根据获取的所述过剩吸附量、游离气密度和吸附气密度确定朗缪尔吸附量和朗缪尔常数,包括:
[0011] 根据至少两组测试压力下的过剩吸附量、游离气密度,并根据吸附气密度确定朗缪尔吸附量和朗缪尔常数;
[0012] 所述过剩吸附量、游离气密度、吸附气密度、朗缪尔吸附量和朗缪尔常数满足下述第一公式
[0013]
Figure CN106290057BD00031
[00M] 其中,rw为过剩吸附量,ηί为朗缪尔吸附量,b为朗缪尔常数,P为测试压力,Pgas为 游离气密度,pads为吸附气密度。
[0015] 进一步地,所述根据所述朗缪尔吸附量、朗缪尔常数和页岩样品所在的地层的地层压力确定页岩吸附气量,包括:
[0016] 根据下述第二公式确定页岩吸附气量,
[0017]
Figure CN106290057BD00041
[0018] 其中,nads为页岩吸附气量,nL为朗缪尔吸附量,b为朗缪尔常数,Po为地层压力。
[0019] 进一步地,所述获取所述测试压力下的游离气密度,包括:
[0020] 根据所述测试压力、等温吸附实验的温度和气体状态方程确定游离气密度。
[0021] 进一步地,所述吸附气密度为常压沸点下的液态甲烷密度。
[0022] 本发明提供的页岩吸附气量的测定方法,在测定过程中,通过吸附气密度,充分考虑了吸附气量所占的体积,避免了现有技术中近似的将过剩吸附量与绝对吸附量相等所带来的误差,使页岩吸附气含量的测定结果更加接近实际,为不同地区页岩含气性的对比提供了客观的数据支持。
附图说明
[0023] 图1为本发明实施例页岩吸附气量的测定方法的流程示意图。
具体实施方式
[0024] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
[0025] 基于这些实施例,本领域普通技术人员依然可以对其中的部分或者全部技术特征 进行等效变换,而无需作出任何创造性劳动;而因此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各个等效的技术方案,其都属于本发明保护的范围,且在本说明书中为求简明而无需--叙述的内容。
[0026] 需要说明的是,在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”仅用于方便描述,而不能理解为相对重要性。在不冲突的情况下,下述的各个实施方式及其中的各个特征可以相互 组合。
[0027] 图1为本发明实施例页岩吸附气量的测定方法的流程示意图。请参照图1,本实施例提供一种页岩吸附气量的测定方法,包括:
[0028] S1、通过对页岩样品进行等温吸附实验,获取不同测试压力下的过剩吸附量;
[0029] 其中,在对页岩样品进行等温吸附实验之前,需要从压力为PQ、温度为To的地层中取页岩样品,并将页岩样品粉碎后烘干。
[0030] 在温度To下对页岩样品进行等温吸附实验,将测试压力由常压逐渐升高至IOMPa以上,并记录不同测试压力P下对应的、实测的过剩吸附量nex。;至少记录两组测试压力下的过剩吸附量rw。。
[0031] 本实施例中,对页岩样品进行等温吸附实验可以为目前常规采用的页岩等温吸附实验,例如定压式容积法、定容式容积法、重量法等,此处不再赘述。
[0032] S2、获取所述测试压力下的游离气密度,并获取吸附气密度;
[0033] 其中,获取至少两组测试压力下的游离气密度。吸附气密度可以为常压沸点下的液态甲烷密度。
[0034] 具体地,可以根据所述测试压力P、等温吸附实验的温度To和气体状态方程PVgas = nRT确定游离气密度pgas,其中,T表示热力学温度,R表示理想气体常数,η表示气体物质的量,Vgas表示游离气体积。由于V=m/pgas,n=m/M,贝Ij
[0035]
Figure CN106290057BD00051
[0036] 其中,M表示摩尔质量。
[0037] S3、根据所述测试压力下的过剩吸附量、游离气密度和吸附气密度确定朗缪尔吸附量和朗缪尔常数;
[0038] 其中,每组测试压力下均具有一组过剩吸附量、游离气密度和吸附气密度。
[0039] 具体地,根据至少两组测试压力下的过剩吸附量、游离气密度和吸附气密度确定朗缪尔吸附量和朗缪尔常数;
[0040] 所述过剩吸附量、游离气密度、吸附气密度、朗缪尔吸附量和朗缪尔常数满足下述第一公式
[0041]
Figure CN106290057BD00052
[0042] 其中,nexc为过剩吸附量,nL为朗缪尔吸附量,b为朗缪尔常数,P为测试压力,Pgai^游离气密度,Pads为吸附气密度。
[0043] 本实施例中,两组不同的测试压力下的过剩吸附量、游离气密度和吸附气密度分别带入第一公式,即可得到朗缪尔吸附量和朗缪尔常数。其中,测试压力越高时,导致游离气密度和吸附气密度的差别越来越小。
[0044] S4、根据所述朗缪尔吸附量、朗缪尔常数和页岩样品所在地层的地层压力确定页 岩吸附气量。
[0045] 具体地,根据下述第二公式确定页岩吸附气量,
[0046]
Figure CN106290057BD00053
[0047] 其中,nads为页岩吸附气量,nL为朗缪尔吸附量,b为朗缪尔常数,Po为地层压力。
[0048] 需要说明的是:样品斧总体积Vo由骨架体积V1、游离气体积Vgas和吸附气体积Vads组成,孔隙体积Vk为游离气体积Vgas和吸附气体积Vads之和,可以由氦气探测方法得到。相应地,页岩吸附气量nads = ntcrtal-nimads ;其中,ntcrtal是指页岩样品的总含气量,nunads是指页岩样品的游离气量。
[0049] 现有技术中,不考虑吸附相体积的情况下,得到的过剩吸附量rw = ntotal-pgasVk。
[0050] 本实施例中,考虑吸附相体积的情况下,绝对吸附量nads = ntcltal-pgasVgas,则过剩吸附量rw = nads-pgasVads。由于Vads = nads/pads,则过剩吸附量与绝对吸附量的关系为rw = nads (l_Pgas/Pads) 〇
[0051] 本实施例提供的页岩吸附气量的测定方法,在测定过程中,通过吸附气密度,能够充分考虑高压条件下吸附气量所占的体积,有效避免了现有技术中近似的将过剩吸附量与绝对吸附量相等所带来的误差,使页岩吸附气含量的测定结果更加接近实际,为不同地区页岩含气性的对比提供了客观的数据支持。
[0052] 下面举例说明本实施例的测定方法:
[0053] 1)从压力Po = 7.100751744MPa、温度To = 30°C的地层中钻取页岩样品,将页岩样品粉碎后烘干;
[0054] 2)在温度To = 3(TC下对粉末状的页岩样品进行等温吸附实验,记录16个数据点,以获取过剩吸附量,测试压力与过剩吸附量如表1所示:
[0055] 表1页岩样品的等温吸附实验
[0056]
Figure CN106290057BD00061
[0057] 3)计算游离气密度Pgas,例如,压力Po = 7 · 100751744MPa、温度To = 30 °C下的Pgas =MP〇/R (To+273 · 15) = (16*7 · 100751744) / [8 · 314* (30+273 · 15) ] =0 · 045g/cm3;pads为常压沸点下的液态甲烷密度,其值为〇. 424g/cm3;
[0058] 4)将表1中的两组数据点代入第一公式进行处理,贝Ij可确定Langmu ir吸附量nL =1 · 200514714m3/t,Langmuir常数b = 0 · 171933565 (Ι/MPa);
[0059] 4)将Langmuir吸附量nL、Langmuir常数b、地层的压力Po代入第二公式,可确定页岩 吸附气量11—为0.738282955m3/t。
[0060] 其中,不同测试压力P下的页岩吸附气含量的计算值如表2所示:
[0061] 表2页岩吸附气含量计算值对应表
[0062]
Figure CN106290057BD00062
Figure CN106290057BD00071
[0063] ~本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通-过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时,执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:R〇M、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0064] 最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1. 一种页岩吸附气量的测定方法,其特征在于,包括: 通过对页岩样品进行等温吸附实验,获取不同测试压力下的过剩吸附量; 获取所述测试压力下的游离气密度,并获取吸附气密度; 根据获取的所述过剩吸附量、游离气密度和吸附气密度确定朗缪尔吸附量和朗缪尔常 数; 根据所述朗缪尔吸附量、朗缪尔常数和页岩样品所在地层的地层压力确定页岩吸附气 量; 所述根据获取的所述过剩吸附量、游离气密度和吸附气密度确定朗缪尔吸附量和朗缪 尔常数,包括: 根据至少两组测试压力下的过剩吸附量、游离气密度,并根据吸附气密度确定朗缪尔 吸附量和朗缪尔常数; 所述过剩吸附量、游离气密度、吸附气密度、朗缪尔吸附量和朗缪尔常数满足下述第一 公式
Figure CN106290057BC00021
其中,为过剩吸附量,IU为朗缪尔吸附量,b为朗缪尔常数,P为测试压力,Pgas为游离 气密度,Pads为吸附气密度; 所述根据获取的所述朗缪尔吸附量、朗缪尔常数和页岩样品所在地层的地层压力确定 页岩吸附气量,包括: 根据下述第二公式确定页岩吸附气量,
Figure CN106290057BC00022
其中,nads为页岩吸附气量,m为朗缪尔吸附量,b为朗缪尔常数,Po为地层压力。
2. 根据权利要求1所述的页岩吸附气量的测定方法,其特征在于,所述获取所述测试压 力下的游离气密度,包括: 根据所述测试压力、等温吸附实验的温度和气体状态方程确定游离气密度。
3. 根据权利要求1所述的页岩吸附气量的测定方法,其特征在于,所述吸附气密度为常 压沸点下的液态甲烷密度。
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