CN107387068B - 一种用于确定页岩气储层游离气含量的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于确定页岩气储层游离气含量的方法及系统，该方法包括利用测井资料确定标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量；根据标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量计算单位体积页岩吸附气占据的孔隙度；根据单位体积页岩吸附气占据的孔隙度、页岩储层总孔隙度及无效孔隙度确定页岩游离气饱和度；利用页岩游离气饱和度计算页岩游离气含量。本发明具有较强的可操作性与可靠性，有效提高了页岩游离气含量测井评价精度，在页岩气勘探开发中具有重大实用价值。
Description
技术领域
本发明属于油气勘探开发技术领域，具体地说，尤其涉及一种用于确定页岩气储层游离气含量的方法及系统。
背景技术
页岩气储层的天然气主要以游离与吸附两种状态赋存，页岩含气量及优势赋存状态是决定页岩气储层勘探开发经济性、产能预测结果与实际变化规律的关键因素。
目前页岩吸附气含量评价主要依靠等温吸附方程。游离气含量确定是借用传统纯砂岩含油气饱和度模型(阿尔奇公式)或泥质砂岩含油气饱和度模型(Simandoux公式、Waxman-Smits双水模型等)，首先确定游离气饱和度，进而确定游离气含量。
上述页岩气储层游离气饱和度评价方法中，传统含油气饱和度模型是针对粒间孔隙的砂岩储层建立起来的，从理论基础上来讲不适于泥页储层。而依据页岩孔隙组分确定游离气饱和度的方法，尚缺乏吸附气(相)占据有效孔隙程度的评估，游离气饱和度评价结果可能比真实偏大。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种用于确定页岩气储层游离气含量的方法及系统，用于提高页岩游离气含量测井评价精度。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于确定页岩气储层游离气含量的方法，包括：
利用测井资料确定标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量；
根据标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量计算单位体积页岩吸附气占据的孔隙度；
根据单位体积页岩吸附气占据的孔隙度、页岩储层总孔隙度及无效孔隙度确定页岩游离气饱和度；
利用页岩游离气饱和度计算页岩游离气含量。
根据本发明的一个实施例，利用测井资料确定标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量通过下式计算得到：
其中，VL为朗格缪尔体积，利用岩心测试结果标定测井曲线或测井资料评价得到；
PL为朗格缪尔压力，利用岩心测试结果标定测井曲线或测井资料评价得到；
P为储层压力，由测井资料评价得到。
根据本发明的一个实施例，计算单位体积页岩吸附气占据的孔隙度进一步包括：
根据标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量计算单位体积页岩标准状态下吸附气质量含量：
Mads＝ρg(101.3Kpa,20℃)*Gads*ρb
其中，ρg(101.3Kpa,20℃)为标准状态下天然气密度，ρb为页岩岩石体积密度；
根据单位体积页岩标准状态下吸附气质量含量计算单位体积页岩吸附气占据的孔隙度：
其中，ρa为吸附相密度，利用岩心测试结果标定测井曲线得到。
根据本发明的一个实施例，确定页岩游离气饱和度进一步包括：
根据单位体积页岩吸附气占据的孔隙度、页岩储层总孔隙度及无效孔隙度确定游离气孔隙度：
其中，
为页岩储层总孔隙度，
为无效孔隙度；
根据游离气孔隙度计算页岩游离气饱和度：
根据本发明的一个实施例，利用页岩游离气饱和度计算页岩游离气含量通过下式计算得到：
其中，Bg为天然气地层体积系数。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于确定页岩气储层游离气含量的系统，包括：
页岩吸附气体积含量计算模块，利用测井资料确定标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量；
页岩吸附气孔隙度计算模块，根据标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量计算单位体积页岩吸附气占据的孔隙度；
页岩游离气饱和度计算模块，根据单位体积页岩吸附气占据的孔隙度、页岩储层总孔隙度及无效孔隙度确定页岩游离气饱和度；
页岩游离气含量计算模块，利用页岩游离气饱和度计算页岩游离气含量。
根据本发明的一个实施例，页岩吸附气体积含量计算模块通过下式计算得到页岩吸附气体积含量：
其中，VL为朗格缪尔体积，利用岩心测试结果标定测井曲线或测井资料评价得到；
PL为朗格缪尔压力，利用岩心测试结果标定测井曲线或测井资料评价得到；
P为储层压力，由测井资料评价得到。
根据本发明的一个实施例，页岩吸附气孔隙度计算模块进一步包括：
页岩标准状态吸附气质量含量计算单元，根据标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量计算单位体积页岩标准状态下吸附气质量含量：
Mads＝ρg(101.3Kpa,20℃)*Gads*ρb
其中，ρg(101.3Kpa,20℃)为标准状态下天然气密度，ρb为页岩岩石体积密度；
页岩吸附气孔隙度计算单元，根据单位体积页岩标准状态下吸附气质量含量计算单位体积页岩吸附气占据的孔隙度：
其中，ρa为吸附相密度，利用岩心测试结果标定测井曲线得到。
根据本发明的一个实施例，页岩游离气饱和度计算模块进一步包括：
游离气孔隙度计算单元，根据单位体积页岩吸附气占据的孔隙度、页岩储层总孔隙度及无效孔隙度确定游离气孔隙度：
其中，
为页岩储层总孔隙度，
为无效孔隙度；
岩游离气饱和度计算单元，根据游离气孔隙度计算页岩游离气饱和度：
根据本发明的一个实施例，页岩游离气含量计算模块通过下式计算页岩游离气含量：
其中，Bg为天然气地层体积系数。
本发明的有益效果：
本发明利用测井资料确定页岩气储层游离气含量，所需的各种参数均可依据测井资料获得，具有较强的可操作性与可靠性，有效提高了页岩游离气含量测井评价精度，在页岩气勘探开发中具有重大实用价值。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：
图1是根据本发明的一个实施例的方法流程图；
图2是页岩孔隙与天然气赋存状态示意图；以及
图3是根据本发明的一个实施例的某盆地页岩气储层含气量测井评价成果图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
针对传统页岩游离气含量计算方法存在的缺陷，本发明提出了一种考虑页岩吸附相占据空隙空间的基础上，利用测井资料确定页岩游离气含量的新方法，用以提高页岩游离气含量测井评价精度。
如图1所示为根据本发明的一个实施例的方法流程图，以下参考图1来对本发明进行详细说明。
由于页岩气储层内的天然气主要为甲烷，并且主要以吸附和游离两种状态赋存，溶解气含量可忽略。因此，在本发明中以甲烷最为天然气为例来进行说明，但本发明的天然气成分不限于此。
首先是步骤S110，利用测井资料确定标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量。具体的，标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量通过下式计算得到：
其中，Gads为单位质量页岩吸附气体积含量，单位m3/kg；VL为朗格缪尔体积，为等温吸附常数，利用岩心测试结果标定测井曲线或测井资料评价得到，单位m3/kg；PL为朗格缪尔压力，为等温吸附常数，利用岩心测试结果标定测井曲线或测井资料评价得到，单位Pa；P为储层压力，由声波、电阻率等测井资料评价得到，单位Pa。
接下来是步骤S120，根据标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量计算单位体积页岩吸附气占据的孔隙度。具体的，计算单位体积页岩吸附气占据的孔隙度进一步包括以下两个步骤。
首先，根据标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量计算单位体积页岩标准状态下吸附气质量含量：
Mads＝ρg(101.3Kpa,20℃)*Gads*ρb (2)
其中，Mads为单位体积页岩标准状态下吸附气质量含量，单位kg/m3；ρg(101.3Kpa,20℃)为标准状态下天然气密度，单位kg/m3；ρb为页岩岩石体积密度，单位kg/m3。
接着，基于质量守恒定律，根据单位体积页岩标准状态下吸附气质量含量计算单位体积页岩吸附气占据的孔隙度：
其中，
为单位体积页岩吸附气占据的孔隙度；ρa为吸附相密度，单位kg/m3，利用岩心测试结果标定测井曲线得到。
接下来是步骤S130，根据单位体积页岩吸附气占据的孔隙度、页岩储层总孔隙度及无效孔隙度确定页岩游离气饱和度。如图2所示为页岩孔隙与天然气赋存状态示意图，其中，游离气孔隙度是总孔隙度中除去无效孔隙和吸附相孔隙之外的部分。因此，确定页岩游离气饱和度进一步包括以下两个步骤。
首先，根据单位体积页岩吸附气占据的孔隙度、页岩储层总孔隙度及无效孔隙度确定游离气孔隙度：
其中，φfree为游离气孔隙度；
为页岩储层总孔隙度，
为粘土晶间孔隙等无效孔隙度。
接着，根据游离气孔隙度计算页岩游离气饱和度：
其中，Sg为页岩游离气饱和度。
最后是步骤S140，利用页岩游离气饱和度计算页岩游离气含量。具体的，利用下式计算页岩游离气含量：
其中，Gfree为页岩游离气含量，Bg为天然气地层体积系数。
本发明利用测井资料确定页岩气储层游离气含量，所需的各种参数均可依据测井资料获得，具有较强的可操作性与可靠性，有效提高了页岩游离气含量测井评价精度，在页岩气勘探开发中具有重大实用价值。
以下通过一个具体的实施例来对本发明进行验证说明。通过对四川盆地涪陵地区的页岩气井开展测井资料评价，分别确定了该井的吸附常数(如图3第5道VL、第6道PL、第7道RHOA)、吸附气含量(图3右1道GADS)与吸附相孔隙度(图3右3道PHIADS)。另外，结合测井评价取得的总孔隙度(图3右3道PHIT)与无效孔隙度(图3右3道PHIS)，确定了页岩游离气饱和度(图3右2道SG曲线)，以及游离气含量(图3右1道GFRE)。游离气饱和度评价结果与岩心分析测试结果(图3右2道SW杆状线)吻合较好，证实评价结果具有较高的评价精度与可靠性。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于确定页岩气储层游离气含量的系统，包括页岩吸附气体积含量计算模块、页岩吸附气孔隙度计算模块、页岩游离气饱和度计算模块和页岩游离气含量计算模块。
其中，页岩吸附气体积含量计算模块利用测井资料确定标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量；页岩吸附气孔隙度计算模块，根据标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量计算单位体积页岩吸附气占据的孔隙度；页岩游离气饱和度计算模块根据单位体积页岩吸附气占据的孔隙度、页岩储层总孔隙度及无效孔隙度确定页岩游离气饱和度；页岩游离气含量计算模块利用页岩游离气饱和度计算页岩游离气含量。
根据本发明的一个实施例，页岩吸附气体积含量计算模块通过式(1)计算得到页岩吸附气体积含量。
根据本发明的一个实施例，页岩吸附气孔隙度计算模块进一步包括页岩标准状态吸附气质量含量计算单元和页岩吸附气孔隙度计算单元。其中，页岩标准状态吸附气质量含量计算单元根据标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量，通过式(2)计算单位体积页岩标准状态下吸附气质量含量；页岩吸附气孔隙度计算单元根据单位体积页岩标准状态下吸附气质量含量，通过式(3)计算单位体积页岩吸附气占据的孔隙度。
根据本发明的一个实施例，页岩游离气饱和度计算模块进一步包括游离气孔隙度计算单元和岩游离气饱和度计算单元。其中，游离气孔隙度计算单元根据单位体积页岩吸附气占据的孔隙度、页岩储层总孔隙度及无效孔隙度，通过式(4)确定游离气孔隙度；岩游离气饱和度计算单元，根据游离气孔隙度，通过式(5)计算页岩游离气饱和度。
根据本发明的一个实施例，页岩游离气含量计算模块通过式(6)计算页岩游离气含量。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种用于确定页岩气储层游离气含量的方法，包括：
利用测井资料确定标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量；
根据标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量计算单位体积页岩吸附气占据的孔隙度；
根据单位体积页岩吸附气占据的孔隙度、页岩储层总孔隙度及无效孔隙度确定页岩游离气饱和度；
利用页岩游离气饱和度计算页岩游离气含量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用测井资料确定标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量通过下式计算得到：
其中，VL为朗格缪尔体积，利用岩心测试结果标定测井曲线或测井资料评价得到；
PL为朗格缪尔压力，利用岩心测试结果标定测井曲线或测井资料评价得到；
P为储层压力，由测井资料评价得到。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算单位体积页岩吸附气占据的孔隙度进一步包括：
根据标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量计算单位体积页岩标准状态下吸附气质量含量：
Mads＝ρg(101.3Kpa,20℃)*Gads*ρb
其中，ρg(101.3Kpa,20℃)为标准状态下天然气密度，ρb为页岩岩石体积密度；
根据单位体积页岩标准状态下吸附气质量含量计算单位体积页岩吸附气占据的孔隙度：
其中，ρa为吸附相密度，利用岩心测试结果标定测井曲线得到。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定页岩游离气饱和度进一步包括：
根据单位体积页岩吸附气占据的孔隙度、页岩储层总孔隙度及无效孔隙度确定游离气孔隙度：
其中，
为页岩储层总孔隙度，
为无效孔隙度；
根据游离气孔隙度计算页岩游离气饱和度：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用页岩游离气饱和度计算页岩游离气含量通过下式计算得到：
其中，Bg为天然气地层体积系数。
6.一种用于确定页岩气储层游离气含量的系统，包括：
页岩吸附气体积含量计算模块，利用测井资料确定标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量；
页岩吸附气孔隙度计算模块，根据标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量计算单位体积页岩吸附气占据的孔隙度；
页岩游离气饱和度计算模块，根据单位体积页岩吸附气占据的孔隙度、页岩储层总孔隙度及无效孔隙度确定页岩游离气饱和度；
页岩游离气含量计算模块，利用页岩游离气饱和度计算页岩游离气含量。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，页岩吸附气体积含量计算模块通过下式计算得到页岩吸附气体积含量：
其中，VL为朗格缪尔体积，利用岩心测试结果标定测井曲线或测井资料评价得到；
PL为朗格缪尔压力，利用岩心测试结果标定测井曲线或测井资料评价得到；
P为储层压力，由测井资料评价得到。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，页岩吸附气孔隙度计算模块进一步包括：
页岩标准状态吸附气质量含量计算单元，根据标准状态下单位质量页岩吸附气体积含量计算单位体积页岩标准状态下吸附气质量含量：
Mads＝ρg(101.3Kpa,20℃)*Gads*ρb
其中，ρg(101.3Kpa,20℃)为标准状态下天然气密度，ρb为页岩岩石体积密度；
页岩吸附气孔隙度计算单元，根据单位体积页岩标准状态下吸附气质量含量计算单位体积页岩吸附气占据的孔隙度：
其中，ρa为吸附相密度，利用岩心测试结果标定测井曲线得到。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，页岩游离气饱和度计算模块进一步包括：
游离气孔隙度计算单元，根据单位体积页岩吸附气占据的孔隙度、页岩储层总孔隙度及无效孔隙度确定游离气孔隙度：
其中，
为页岩储层总孔隙度，
为无效孔隙度；
岩游离气饱和度计算单元，根据游离气孔隙度计算页岩游离气饱和度：
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，页岩游离气含量计算模块通过下式计算页岩游离气含量：
其中，Bg为天然气地层体积系数。
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| CN107387068A (zh) | 2017-11-24 |
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