CN108827822B - 含水页岩吸附量的确定方法和装置 - Google Patents
含水页岩吸附量的确定方法和装置 Download PDFInfo
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Abstract
本申请实施例提供了一种含水页岩吸附量的确定方法和装置,其中,该方法包括:获取含水页岩样品;对含水页岩样品进行含水页岩等温吸附实验,以测定第一实验平衡压力、第一参考平衡压力、第一连通吸附平衡压力;计算饱和水蒸气压力,并利用饱和水蒸气压力分别对上述测定的压力数据进行校正,得到第二实验平衡压力、第二参考平衡压力、第二连通吸附平衡压力;根据第二实验平衡压力、第二参考平衡压力、第二连通吸附平衡压力确定含水页岩的吸附量,由于该方案考虑到吸附实验中水分蒸发的干扰,利用饱和水蒸气压力对实验测定的压力数据进行校正,再利用校正后的压力数据确定含水页岩的吸附量,从而解决了现有方法中的精确度较差、误差较大的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及油气勘探开发技术领域,特别涉及一种含水页岩吸附量的确定方法和装置。
背景技术
在对目标区域进行页岩气储量勘探时,常常需要先测定含水页岩中天然气的吸附量,再根据含水页岩吸附量对目标区域进行相应的页岩气储量评价。
目前,现有方法大多是通过页岩等温吸附实验测得实验结果数据,再结合气体状态方程和物质平衡方程,计算含水页岩吸附量。但是现有方法相对比较简单,往往忽略了实验过程中存在的干扰,导致所测得的实验结果数据并不能准确地反映对应的物理量,进而导致基于实验结果数据所确定的含水页岩吸附量的准确度相对较低。即,现有方法具体实施时,往往存在精确度较差、误差较大的技术问题。
针对上述问题,目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种含水页岩吸附量的确定方法和装置,以解决现有方法中存在的精确度较差、误差较大的技术问题,达到准确确定含水页岩吸附量的技术效果。
本申请实施例提供了一种含水页岩吸附量的确定方法,包括:
获取含水页岩样品;
对所述含水页岩样品进行含水页岩等温吸附实验,以测定第一实验平衡压力、第一参考平衡压力、第一连通吸附平衡压力;
利用饱和水蒸气压力分别对所述第一实验平衡压力、所述第一参考平衡压力、所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到第二实验平衡压力、第二参考平衡压力、第二连通吸附平衡压力;
根据所述第二实验平衡压力、所述第二参考平衡压力、所述第二连通吸附平衡压力确定所述含水页岩的吸附量。
在一个实施方式中,所述获取含水页岩样品,包括:
获取目标页岩的岩样;
利用平衡水饱和法对所述岩样进行水饱和处理,以得到所述含水页岩样品。
在一个实施方式中,所述方法还包括:
按照以下公式计算所述饱和水蒸气压力:
其中,pwb为饱和水蒸气压力,T为实验温度。
在一个实施方式中,利用所述饱和水蒸气压力分别对所述第一实验平衡压力、所述第一参考平衡压力、所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到第二实验平衡压力、第二参考平衡压力、第二连通吸附平衡压力,包括:
根据所述饱和水蒸气压力、所述第一实验平衡压力,确定实验平衡压力校正量;
利用所述实验平衡校正量对所述第一实验平衡压力进行校正,得到所述第二实验平衡压力;
根据所述饱和水蒸气压力、所述第一参考平衡压力,确定参考平衡压力校正量;
利用所述参考平衡压力校正量对所述第一参考平衡压力进行校正,得到所述第二参考平衡压力;
根据所述饱和水蒸气压力、所述第一连通吸附平衡压力,确定连通吸附平衡压力校正量;
利用所述连通吸附平衡压力校正量对所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到所述第二连通吸附平衡压力。
在一个实施方式中,根据所述饱和水蒸气压力、所述第一实验平衡压力,确定实验平衡压力校正量,包括:
按照以下公式确定所述实验平衡压力校正量:
在一个实施方式中,利用所述实验平衡校正量对所述第一实验平衡压力进行校正,得到所述第二实验平衡压力,包括:
按照以下公式计算所述第二实验平衡压力:
在一个实施方式中,在确定所述含水页岩的吸附量后,所述方法还包括:
获取所述含水页岩等温吸附实验的甲烷溶解参数;
根据所述含水页岩等温吸附实验的甲烷溶解参数,确定吸附量校正量;
利用所述吸附量校正量对所述含水页岩的吸附量进行校正。
在一个实施方式中,根据所述含水页岩等温吸附实验的甲烷溶解参数,确定吸附量校正量,包括:
按照以下公式,确定吸附量校正量:
Rs=0.9999+8.7696×10-2×p-1.2357×10-5×p2×M-1.0033×10-3/p-6.6398×10-5×T×M+1.3598×10-3×T
其中,Rs为吸附量校正量,p为溶解压力,M为矿化度,T为溶解温度。
在一个实施方式中,利用所述吸附量校正量对所述含水页岩的吸附量进行校正,包括:
按照以下公式对所述含水页岩的吸附量进行校正:
V2=V1-Rs
其中,V1为含水页岩的吸附量,V2为校正后的含水页岩的吸附量,Rs为吸附量校正量。
本申请实施例还提供了一种含水页岩吸附量的确定装置,包括:
获取模块,用于获取含水页岩样品;
实验模块,用于对所述含水页岩样品进行含水页岩等温吸附实验,以测定第一实验平衡压力、第一参考平衡压力、第一连通吸附平衡压力;
校正模块,用于利用饱和水蒸气压力分别对所述第一实验平衡压力、所述第一参考平衡压力、所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到第二实验平衡压力、第二参考平衡压力、第二连通吸附平衡压力;
确定模块,用于根据所述第二实验平衡压力、所述第二参考平衡压力、所述第二连通吸附平衡压力确定所述含水页岩的吸附量。
在本申请实施例中,由于考虑到了吸附实验中水分蒸发对实验结果数据的干扰,利用饱和水蒸气压力对实验测定的压力数据进行校正,再利用校正后的压力数据确定含水页岩的吸附量,从而解决了现有方法中存在的确定含水页岩的吸附量的精确度较差、误差较大的技术问题,达到准确确定含水页岩吸附量的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例,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是根据本申请实施方式提供的含水页岩吸附量的确定方法的处理流程图;
图2是根据本申请实施方式提供的含水页岩吸附量的确定装置的组成结构图;
图3是基于本申请实施例提供的含水页岩吸附量的确定方法的电子设备组成结构示意图;
图4是在一个场景示例中应用本申请实施例提供的含水页岩吸附量的确定方法和装置对某目标区域的页岩进行含水页岩吸附量确定的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都应当属于本申请保护的范围。
考虑到现有技术往往没有考虑到页岩等温吸附实验的具体实施过程对所测定的实验结果数据的准确度的干扰和影响。例如,现有方法大多是直接将实验测得的压力数据作为甲烷产生的压力数据,但是具体实验时,实验温度通常会设置在30℃至90℃之间,这时实验过程中水分蒸发产生的水蒸气会对测得的压力数据产生较明显的干扰。即,实验测得的压力数据并不只与甲烷有关,还与水蒸气有关。现有方法往往没有注意到上述实验过程对所测得的结果数据的干扰,直接利用测得的结果数据,例如直接将利用上述压力数据分析页岩的天然气吸附量,导致基于现有方法所确定的含水页岩吸附量往往误差较大、准确度较差。针对产生上述技术问题的根本原因,本申请充分地分析了页岩等温吸附实验的具体实施过程,结合真实的实验情况,分析了吸附实验中水分蒸发对实验结果数据的干扰,计算了实验中饱和水蒸气压力,并利用饱和水蒸气压力对实验测定的压力数据进行校正,再利用校正后的压力数据确定含水页岩的吸附量,从而解决了现有方法中存在的精确度较差、误差较大的技术问题,达到准确确定含水页岩吸附量的技术效果。
基于上述思考思路,本申请实施例提供了一种含水页岩吸附量的确定方法。具体请参阅图1所示的根据本申请实施方式提供的含水页岩吸附量的确定方法的处理流程图。本申请实施例提供的含水页岩吸附量的确定方法,具体实施时,可以包括以下步骤。
通常页岩气(主要包括甲烷等成分的天然气)大多是以吸附或游离态为主要的赋存方式聚集在页岩储层中。其中,吸附态页岩气约占页岩气总量的20%至85%。此外,在真实的施工环境中,页岩储层由于自然原因导致页岩储层可能本身天然含水,或者,由于页岩储层开发(例如水利压裂开发)导致页岩储层中可能会存储有大量的滞留水。使得页岩具有一定含水饱和度,成为含水页岩。因此,准确地确定含水页岩吸附量,即含水页岩中的甲烷等气体的吸附量,对于页岩气储量评价具有重要的意义。
S11:获取含水页岩样品。
在一个实施方式中,所述获取含水页岩样品具体实施时,可以包括以下内容:
S1:获取目标页岩的岩样;
S2:利用平衡水饱和法对所述岩样进行水饱和处理,以得到所述含水页岩样品。
在本实施方式中,上述目标页岩的岩样具体可以理解为待确定的目标区域中的页岩的岩石样品。
在本实施方式中,在获取上述岩样之后,对上述岩样进行水饱和处理之前,所述方法具体还可以包括以下内容:对所述岩样进行粉碎处理,将粉碎后的岩样置入烘箱烘烤直至粉碎后的岩样的重量不再变化为止,并记录此时的岩样的干重。
在一个实施方式中,具体实施时,可以利用平衡水饱和法对上述岩样进行水饱和处理,使得岩样具有指定的含水饱和度,将具有指定的含水饱和度的岩样作为含水页岩样品。其中,上述指定的含水饱和度具体可以根据目标区域的环境参数确定。对于指定的含水饱和度的具体取值,本申请不作限定。
S12:对所述含水页岩样品进行含水页岩等温吸附实验,以测定第一实验平衡压力、第一参考平衡压力、第一连通吸附平衡压力。
在一个实施方式中,具体实施时,上述对所述含水页岩样品进行含水页岩等温吸附实验,以测定第一实验平衡压力、第一参考平衡压力、第一连通吸附平衡压力具体实施时,可以包括以下内容:
S1:测量并记录实验前的实验数据。
具体的,包括:测量并记录含水页岩样品的质量(记为m)、含水页岩样品的骨骼体积(记为Vske)、第一反应釜的空罐体积(记为Vsam)、第二反应釜的空罐体积(记为Vref)。
S2:在第一反应釜中放入所述含水页岩样品作为实验组,空置第二反应釜作为参考组。
S3:设置实验温度(记为T),对上述实验组和参考组进行含水页岩等温吸附实验:将测试压力从常压逐渐升高至预设压力值,例如12MPa,测量并记录各个测试压力下的实验组吸附平衡时的气体压力,即第一反应釜吸附平衡时的气体压力(记为)作为第一实验平衡压力;测量并记录相应的参考组吸附平衡时的气体压力,即第二反应釜平衡时的气体压力(记为)作为第一参考平衡压力。
在本实施方式中,上述实验温度的具体数值可以设置在30℃至90℃的温度范围内。具体实施时,可以根据具体情况,例如目标区域所处的地质环境,以及相应的施工要求,设置上述实验温度的具体数值。对于实验温度的具体数值本申请不作限定。
S13:利用饱和水蒸气压力分别对所述第一实验平衡压力、所述第一参考平衡压力、所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到第二实验平衡压力、第二参考平衡压力、第二连通吸附平衡压力。
在一个实施方式中,考虑到在具体进行上述含水页岩等温吸附实验的过程中,由于实验温度相对较高,实验中的水分会蒸发形成水蒸气对反应釜中的测得的气体压力造成影响,而现有方法再利用上述测得的气体压力数据进行含水页岩吸附量的确定是建立在测得的气体压力不包括水蒸气贡献的假设下的。然而,具体实施时往往无法排除水蒸气的干扰,基于水蒸气干扰的气体压力数值本身就是不可靠的,进而导致后续利用上述不可靠的气体压力得到的含水页岩吸附量的准确度相对较低。本申请正是考虑到实验实施过程中所产生的水蒸气的干扰,通过先计算饱和水蒸气压力,再利用饱和水蒸气压力对实验测得的所述第一实验平衡压力、所述第一参考平衡压力、所述第一连通吸附平衡压力分别进行校正,以排除上述压力数据中水蒸气的影响部分,得到排除实验过程干扰的、真正精确的实验平衡压力(即第二实验平衡压力)、参考平衡压力(即第二平衡压力)、连通吸附平衡压力(即第二连通吸附平衡压力),以便后续可以利用上述校正后的压力数据得到准确的含水页岩吸附量。
在一个实施方式中,具体实施时,可以按照以下公式计算所述饱和水蒸气压力:
其中,pwb具体可以表示为饱和水蒸气压力,T具体可以表示为实验温度。
在一个实施方式中,上述利用所述饱和水蒸气压力分别对所述第一实验平衡压力、所述第一参考平衡压力、所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到第二实验平衡压力、第二参考平衡压力、第二连通吸附平衡压力,具体实施时,可以包括以下内容:
根据所述饱和水蒸气压力、所述第一实验平衡压力,确定实验平衡压力校正量;并利用所述实验平衡校正量对所述第一实验平衡压力进行校正,得到所述第二实验平衡压力;
根据所述饱和水蒸气压力、所述第一参考平衡压力,确定参考平衡压力校正量;并利用所述参考平衡压力校正量对所述第一参考平衡压力进行校正,得到所述第二参考平衡压力;
根据所述饱和水蒸气压力、所述第一连通吸附平衡压力,确定连通吸附平衡压力校正量;并利用所述连通吸附平衡压力校正量对所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到所述第二连通吸附平衡压力。
在一个实施方式中,上述根据所述饱和水蒸气压力、所述第一实验平衡压力,确定实验平衡压力校正量,具体实施时,可以包括:
按照以下公式确定所述实验平衡压力校正量:
在本实施方式中,上述水的摩尔质量具体可以取值为0.0018Kg/mol,上述水的密度具体可以取值为1000Kg/m3,通用气体常数具体可以取值为8.314Pa·m3/(mol·K)。当然,上述所列举的数值只是一种示意性说明。具体实施时,也可以根据具体情况调整上述数值。
在一个实施方式中,上述利用所述实验平衡校正量对所述第一实验平衡压力进行校正,得到所述第二实验平衡压力,具体实施时,可以包括:
按照以下公式计算所述第二实验平衡压力:
在一个实施方式中,上述根据所述饱和水蒸气压力、所述第一参考平衡压力,确定参考平衡压力校正量,具体实施时,可以包括:
按照以下公式确定所述参考平衡压力校正量:
在一个实施方式中,上述利用所述参考平衡校正量对所述第一参考平衡压力进行校正,得到所述第二参考平衡压力,具体实施时,可以包括:
按照以下公式计算所述第二参考平衡压力:
在一个实施方式中,上述根据所述饱和水蒸气压力、所述第一连通吸附平衡压力,确定连通吸附平衡压力校正量,具体实施时,可以包括:
按照以下公式确定所述连通吸附平衡压力校正量:
在一个实施方式中,上述利用所述连通吸附平衡校正量对所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到所述第二连通吸附平衡压力,具体实施时,可以包括:
按照以下公式计算所述第二连通吸附平衡压力:
S14:根据所述第二实验平衡压力、所述第二参考平衡压力、所述第二连通吸附平衡压力确定所述含水页岩的吸附量。
在一个实施方式中,具体实施时,可以根据上述更为准确的第二实验平衡压力、第二参考平衡压力、第二连通吸附平衡压力,综合利用第一反应釜的气体状态和物质平衡方程、第二反应釜的气体状态和物质平衡方程、第一反应釜和第二反应釜连通后的气体状态和物质平衡方程,确定所述含水页岩的吸附量。
在一个实施方式中,具体实施时,可以根据第二实验平衡压力、第一反应釜的气体状态和物质平衡方程,确定出与第二实验平衡压力对应的甲烷气体物质的量;根据第二参考平衡压力、第二反应釜的气体状态和物质平衡方程,确定出与第二参考平衡压力对应的甲烷气体物质的量;根据第二连通吸附平衡压力、第一反应釜和第二反应釜连通后的气体状态和物质平衡方程,确定出与第二连通吸附平衡压力对应的甲烷气体物质的量;再根据与第二实验平衡压力对应的甲烷气体物质的量、与第二参考平衡压力对应的甲烷气体物质的量、与第二连通吸附平衡压力对应的甲烷气体物质的量计算出甲烷气体溶解时吸附量的物质的量;对甲烷气体溶解时吸附量的物质的量进行单位转换,得到单位质量的吸附量(记为V1),即含水页岩的吸附量。
具体的,上述第一反应釜的气体状态和物质平衡方程可以表示为以下形式:
其中,具体可以表示为第二实验平衡压力,Vske具体可以表示为含水页岩样品的骨骼体积,Vsam具体可以表示为第一反应釜的空罐体积,Zsam具体可以表示为与第二实验平衡压力对应的压缩因子,nsam具体可以表示为与第二实验平衡压力对应的甲烷气体物质的量。
在本实施方式中,上述含水页岩样品的骨骼体积具体可以是理解为是含水页岩样品的多孔固体颗粒结构扣除内部孔隙后所具有的体积。具体实施时,可以按照以下公式计算上述含水页岩样品的骨骼体积:含水页岩样品的骨骼体积=含水页岩样品的外表体积-含水页岩样品的内部孔隙体积。
在本实施方式中,上述与第二实验平衡压力对应的压缩因子可以根据第二实验平衡压力确定。具体实施时,可以通过吸附实验软件根据第二实验平衡压力计算出上述与第二实验平衡压力对应的压缩因子。
具体的,上述第二反应釜的气体状态和物质平衡方程可以表示为以下形式:
其中,具体可以表示为第二参考平衡压力,Vref具体可以表示为第二反应釜的空罐体积,Zref具体可以表示为与第二参考平衡压力对应的压缩因子,nref具体可以表示为与第二参考平衡压力对应的甲烷气体物质的量。
在本实施方式中,上述与第二参考平衡压力对应的压缩因子可以根据第二参考平衡压力确定。具体实施时,可以通过吸附实验软件根据第二参考平衡压力计算出上述与第二参考平衡压力对应的压缩因子。
具体的,上述第一反应釜和第二反应釜连通后的气体状态和物质平衡方程可以表示为以下形式:
在本实施方式中,上述与第二连通吸附平衡压力对应的压缩因子可以根据第二连通吸附平衡压力确定。具体实施时,可以通过吸附实验软件根据第二连通吸附平衡压力计算出上述与第二连通吸附平衡压力对应的压缩因子。
在一个实施方式中,上述根据与第二实验平衡压力对应的甲烷气体物质的量、与第二参考平衡压力对应的甲烷气体物质的量、与第二连通吸附平衡压力对应的甲烷气体物质的量计算出甲烷气体溶解时吸附量的物质的量,具体实施时,可以按照以下公式计算甲烷气体溶解时吸附量的物质的量:
其中,n1具体可以表示为甲烷气体溶解时吸附量的物质的量,nbal具体可以表示为与第二连通吸附平衡压力对应的甲烷气体物质的量,nref具体可以表示为与第二参考平衡压力对应的甲烷气体物质的量,nsam具体可以表示为与第二实验平衡压力对应的甲烷气体物质的量。
在一个实施方式中,上述对甲烷气体溶解时吸附量的物质的量进行单位转换,得到单位质量的吸附量(记为V1),即含水页岩的吸附量,具体实施时,可以包括按照以下公式计算所述含水页岩的吸附量:
p0V=Z0n1RT0
其中,p0具体可以表示为标准条件下的大气压力,T0具体可以表示为标准条件下的温度,m具体可以表示为含水页岩样品的质量,V1具体可以表示含水页岩的吸附量,V具体可以表示为含水页岩产生的甲烷气体的总体积,n1具体可以表示为甲烷气体溶解时吸附量的物质的量,Z0具体可以表示为与标准条件下的大气压力对应的压缩因子。
在本实施方式中,上述标准条件下的大气压力的具体数值可以为0.101325MPa,上述标准条件下的温度的具体数值可以为20℃。
在本申请实施例中,相较于现有方法,通过分析了吸附实验中水分蒸发对实验结果数据的具体影响,计算出饱和水蒸气压力,并利用饱和水蒸气压力对实验测定的压力数据进行校正,再利用校正后的压力数据确定含水页岩的吸附量,从而解决了现有方法中存在的精确度较差、误差较大的技术问题,达到准确确定含水页岩吸附量的技术效果。
在一个实施方式中,考虑到上述页岩等温吸附实验具体实施时,还会存在部分甲烷发生溶解,导致计算得到的含水页岩的吸附量往往会大于真实值,进而出现误差。例如,在进行上述实验时,实验压力通常会控制在0-12MPa以下,在上述压力条件下,部分甲烷气体会以间隙填充和/或水合的形式溶解于实验中的液态水中,导致根据实验结果数据得到的吸附量相对较大。针对上述情况,为了进一步提高所确定的含水页岩的吸附量的精度,具体实施时,可以分析含水页岩等温吸附实验中甲烷的溶解情况,根据甲烷的溶解情况对所确定的含水页岩的吸附量进行校正,以消除实验过程中甲烷溶解带来的误差。
在一个实施方式中,在确定所述含水页岩的吸附量后,为了消除实验过程中甲烷溶解产生的误差,提高所确定的含水页岩的吸附量的准确度,所述方法具体实施时,还可以包括以下内容:
S1:获取所述含水页岩等温吸附实验的甲烷溶解参数;
S2:根据所述含水页岩等温吸附实验的甲烷溶解参数,确定吸附量校正量;
S3:利用所述吸附量校正量对所述含水页岩的吸附量进行校正。
在一个实施方式中,上述含水页岩等温吸附实验的甲烷溶解参数至少可以包括:压力、矿化度、温度等。当然,上述所列举的参数只是一种示意说明。具体实施时,也可以根据具体情况和精度要求引入其他合适的参数作为上述含水页岩等温吸附实验的甲烷溶解参数。
在一个实施方式中,上述根据所述含水页岩等温吸附实验的甲烷溶解参数,确定吸附量校正量,具体实施时,可以按照以下公式,确定吸附量校正量:
Rs=0.9999+8.7696×10-2×p-1.2357×10-5×p2×M-1.0033×10-3/p-6.6398×10-5×T×M+1.3598×10-3×T
其中,Rs具体可以表示为吸附量校正量,p具体可以表示为溶解压力,M具体可以表示为矿化度,T具体可以表示为溶解温度。
在本实施方式中,需要说明的是,上述溶解压力具体可以理解为校正后的吸附平衡压力,可以近似与第二连通吸附压力相等。上述溶解温度具体可以理解为进行上述含水页岩等温实验时的发生溶解的温度,可以近似等于上述含水页岩等温实验的实验温度。
在一个实施方式中,上述利用所述吸附量校正量对所述含水页岩的吸附量进行校正,具体实施时,可以按照以下公式对所述含水页岩的吸附量进行校正:
V2=V1-Rs
其中,V1具体可以表示为含水页岩的吸附量,V2具体可以表示为校正后的含水页岩的吸附量,Rs具体可以表示为吸附量校正量。
从以上的描述中,可以看出,本申请实施例提供的含水页岩吸附量的确定方法,通过分析了吸附实验中水分蒸发对实验结果数据的具体影响,计算出饱和水蒸气压力,并利用饱和水蒸气压力对实验测定的压力数据进行校正,再利用校正后的压力数据确定含水页岩的吸附量,从而解决了现有方法中存在的精确度较差、误差较大的技术问题,达到准确确定含水页岩吸附量的技术效果;又分析了吸附实验中部分甲烷气体发生溶解对实验结果的影响,根据甲烷的溶解情况计算出吸附量校正量,并利用上述吸附量校正量对所确定的含水页岩吸附量进行校正,进一步提高了所确定的含水页岩吸附量的准确度。
基于同一发明构思,本发明实施例中还提供了一种含水页岩吸附量的确定装置,如下面的实施例所述。由于含水页岩吸附量的确定装置解决问题的原理与含水页岩吸附量的确定方法相似,因此含水页岩吸附量的确定装置的实施可以参见含水页岩吸附量的确定方法的实施,重复之处不再赘述。以下所使用的,术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现,但是硬件,或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。请参阅图2,是本申请实施例提供的含水页岩吸附量的确定装置的一种组成结构图,该装置具体可以包括:获取模块21、实验模块22、校正模块23、确定模块24,下面对该结构进行具体说明。
获取模块21,具体可以用于获取含水页岩样品;
实验模块22,具体可以用于对所述含水页岩样品进行含水页岩等温吸附实验,以测定第一实验平衡压力、第一参考平衡压力、第一连通吸附平衡压力;
校正模块23,具体可以用于利用饱和水蒸气压力分别对所述第一实验平衡压力、所述第一参考平衡压力、所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到第二实验平衡压力、第二参考平衡压力、第二连通吸附平衡压力;
确定模块24,具体可以用于根据所述第二实验平衡压力、所述第二参考平衡压力、所述第二连通吸附平衡压力确定所述含水页岩的吸附量。
在一个实施方式中,为了能够获取含水页岩样品,上述获取模块21具体可以包括以下结构单元:
获取单元,具体可以用于获取目标页岩的岩样;
饱和处理单元,具体可以用于利用平衡水饱和法对所述岩样进行水饱和处理,以得到所述含水页岩样品。
在一个实施方式中,上述校正模块23具体实施时,可以按照以下公式计算所述饱和水蒸气压力:
其中,pwb具体可以表示为饱和水蒸气压力,T具体可以表示为实验温度。
在一个实施方式中,为了能够利用所述饱和水蒸气压力分别对所述第一实验平衡压力、所述第一参考平衡压力、所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到第二实验平衡压力、第二参考平衡压力、第二连通吸附平衡压力,上述校正模块203具体可以包括以下结构单元:
第一校正单元,具体可以用于根据所述饱和水蒸气压力、所述第一实验平衡压力,确定实验平衡压力校正量;并利用所述实验平衡校正量对所述第一实验平衡压力进行校正,得到所述第二实验平衡压力;
第二校正单元,具体可以用于根据所述饱和水蒸气压力、所述第一参考平衡压力,确定参考平衡压力校正量;并利用所述参考平衡压力校正量对所述第一参考平衡压力进行校正,得到所述第二参考平衡压力;
第三校正单元,具体可以用于根据所述饱和水蒸气压力、所述第一连通吸附平衡压力,确定连通吸附平衡压力校正量;并利用所述连通吸附平衡压力校正量对所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到所述第二连通吸附平衡压力。
在一个实施方式中,第一校正单元具体实施时,可以按照以下公式确定所述实验平衡压力校正量:
在一个实施方式中,上述第一校正单元具体实施时,可以按照以下公式计算所述第二实验平衡压力:
在一个实施方式中,为了进一步提高所确定的含水页岩吸附量的准确度,上述装置具体还可以包括吸附校正模块,其中,该吸附校正模块具体可以包括以下结构单元:
溶解参数获取单元,具体可以用于获取所述含水页岩等温吸附实验的甲烷溶解参数;
吸附量校正量确定单元,具体可以用于根据所述含水页岩等温吸附实验的甲烷溶解参数,确定吸附量校正量;
吸附量校正单元,具体可以用于利用所述吸附量校正量对所述含水页岩的吸附量进行校正。
在一个实施方式中,上述吸附量校正量确定单元具体实施时,可以按照以下公式,确定吸附量校正量:
Rs=0.9999+8.7696×10-2×p-1.2357×10-5×p2×M-1.0033×10-3/p-6.6398×10-5×T×M+1.3598×10-3×T
其中,Rs具体可以表示为吸附量校正量,p具体可以表示为溶解压力,M具体可以表示为矿化度,T具体可以表示为溶解温度。
在一个实施方式中,上述吸附量校正单元具体实施时,可以按照以下公式对所述含水页岩的吸附量进行校正,以得到更为准确的含水页岩的吸附量:
V2=V1-Rs
其中,V1具体可以表示为含水页岩的吸附量,V2具体可以表示为校正后的含水页岩的吸附量,Rs具体可以表示为吸附量校正量。
在一个实施方式中,在得到上述含水页岩的吸附量后,所述方法还可以包括:根据所确定给的含水页岩的吸附量对目标区域进行页岩气储量评价;以页岩气储量评价结果作为指导对目标区域进行具体的页岩气勘探开发。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
需要说明的是,上述实施方式阐明的系统、装置、模块或单元,具体可以由计算机芯片或实体实现,或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便,在本说明书中,描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然,在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
此外,在本说明书中,诸如第一和第二这样的形容词仅可以用于将一个元素或动作与另一元素或动作进行区分,而不必要求或暗示任何实际的这种关系或顺序。在环境允许的情况下,参照元素或部件或步骤(等)不应解释为局限于仅元素、部件、或步骤中的一个,而可以是元素、部件、或步骤中的一个或多个等。
从以上的描述中,可以看出,本申请实施例提供的含水页岩吸附量的确定装置,通过分析了吸附实验中水分蒸发对实验结果数据的具体影响,计算出饱和水蒸气压力,并利用饱和水蒸气压力对实验测定的压力数据进行校正,再利用校正后的压力数据确定含水页岩的吸附量,从而解决了现有方法中存在的精确度较差、误差较大的技术问题,达到准确确定含水页岩吸附量的技术效果;又分析了吸附实验中部分甲烷气体发生溶解对实验结果的影响,根据甲烷的溶解情况计算出吸附量校正量,并利用上述吸附量校正量对所确定的含水页岩吸附量进行校正,进一步提高了所确定的含水页岩吸附量的准确度。
本申请实施方式还提供了一种电子设备,具体可以参阅图3所示的基于本申请实施例提供的含水页岩吸附量的确定方法的电子设备组成结构示意图,所述电子设备具体可以包括输入设备31、处理器32、存储器33。其中,所述输入设备31具体可以用于输入含水页岩样品。所述处理器32具体可以用于对所述含水页岩样品进行含水页岩等温吸附实验,以测定第一实验平衡压力、第一参考平衡压力、第一连通吸附平衡压力;利用饱和水蒸气压力分别对所述第一实验平衡压力、所述第一参考平衡压力、所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到第二实验平衡压力、第二参考平衡压力、第二连通吸附平衡压力;根据所述第二实验平衡压力、所述第二参考平衡压力、所述第二连通吸附平衡压力确定所述含水页岩的吸附量。所述存储器33具体可以用于存储所输入的含水页岩样品,以及处理器32生成的中间数据。
在本实施方式中,所述输入设备具体可以是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。所述输入设备可以包括键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、光笔、手写输入板、语音输入装置等;输入设备用于把原始数据和处理这些数的程序输入到计算机中。所述输入设备还可以获取接收其他模块、单元、设备传输过来的数据。所述处理器可以按任何适当的方式实现。例如,处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。所述存储器具体可以是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备。所述存储器可以包括多个层次,在数字系统中,只要能保存二进制数据的都可以是存储器;在集成电路中,一个没有实物形式的具有存储功能的电路也叫存储器,如RAM、FIFO等;在系统中,具有实物形式的存储设备也叫存储器,如内存条、TF卡等。
在本实施方式中,该电子设备具体实现的功能和效果,可以与其它实施方式对照解释,在此不再赘述。
本说申请实施方式中还提供了一种基于含水页岩吸附量的确定方法的计算机存储介质,所述计算机存储介质存储有计算机程序指令,在所述计算机程序指令被执行时实现:获取含水页岩样品;对所述含水页岩样品进行含水页岩等温吸附实验,以测定第一实验平衡压力、第一参考平衡压力、第一连通吸附平衡压力;利用饱和水蒸气压力分别对所述第一实验平衡压力、所述第一参考平衡压力、所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到第二实验平衡压力、第二参考平衡压力、第二连通吸附平衡压力;根据所述第二实验平衡压力、所述第二参考平衡压力、所述第二连通吸附平衡压力确定所述含水页岩的吸附量。
在本实施方式中,上述存储介质包括但不限于随机存取存储器(Random AccessMemory,RAM)、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、缓存(Cache)、硬盘(Hard DiskDrive,HDD)或者存储卡(Memory Card)。所述存储器可以用于存储计算机程序指令。网络通信单元可以是依照通信协议规定的标准设置的,用于进行网络连接通信的接口。
在本实施方式中,该计算机存储介质存储的程序指令具体实现的功能和效果,可以与其它实施方式对照解释,在此不再赘述。
在一个具体实施场景示例中,应用本申请实施例的提供含水页岩吸附量的确定方法和装置对某目标区域的页岩的含水页岩吸附量进行确定。具体实施过程可以结合图4所示的在一个场景示例中应用本申请实施例提供的含水页岩吸附量的确定方法和装置对某目标区域的页岩进行含水页岩吸附量确定的流程示意图,参阅以下内容执行。
S1:通过对含水页岩样品进行等温吸附实验,获得样品釜(即第一反应釜)、参考釜(即第二反应釜)及两者连通后平衡压力值(即对所述含水页岩样品进行含水页岩等温吸附实验,以测定第一实验平衡压力、第一参考平衡压力、第一连通吸附平衡压力)。具体实施时,可以包括以下步骤:
A、准备页岩岩样,并将其粉碎,放入烘箱直至重量不在变化,记录页岩此时的干重(即含水页岩样品的质量)m;
B、利用平衡水饱和法饱和页岩岩样,使样品具有一定含水饱和度;
C、利用注气法测得样品釜的空罐体积(即第一反应釜的空罐体积)Vsam、参考釜空罐体积(即第二反应釜的空罐体)Vref和样品的骨架体积(即含水页岩样品的骨骼体积)Vske;
D、设定实验温度为T,将测试压力从常压逐渐升高至12MPa,并依次记录某一测试点处(测试压力)样品釜、参考釜及吸附平衡时的压力psam(即第一实验平衡压力)、pref(即第一参考平衡压力)、pbal(即第一连通吸附平衡压力),并利用吸附实验软件获取3个压力所对应的压缩因子Zsam、Zref、Zbal。
S2:考虑上述实验过程中水分蒸发影响,对样品釜、参考釜及两者连通后平衡压力值进行校正(以获取第二实验平衡压力、第二参考平衡压力、第二连通吸附平衡压力)。具体实施时,可以包括以下步骤:
A、已知温度T,利用式1求取纯水蒸气情况下水的饱和蒸汽压力pwb:
其中,pwb具体可以表示为饱和水蒸气压力,T具体可以表示为实验温度。
B、已知参考釜、样品釜及吸附平衡时的压力pref、psam、pbal,分别代入式2以替换式中pt,求取对应的水的蒸汽压进而可以通过校正得到考虑水分蒸发影响的实际甲烷压力值(即第二参考平衡压力、第二实验平衡压力、第二连通吸附平衡压力):
S3:利用气体状态方程和物质平衡方程求取考虑水分蒸发作用的含水页岩吸附量。具体实施时,可以包括以下步骤:
A、利用下面的气体状态方程式3-式5,可得上述含水页岩吸附量;
样品釜吸附平衡方程(即第一反应釜的气体状态和物质平衡方程):
参考釜吸附平衡方程(第二反应釜的气体状态和物质平衡方程):
样品釜和参考釜连通后吸附平衡方程(即第一反应釜和第二反应釜连通后的气体状态和物质平衡方程):
B、利用物质守恒方程(即式6)可得考虑水分蒸发作用的含水页岩吸附量n1(即甲烷气体溶解时吸附量的物质的量):
D、利用式7和式8将吸附量转化为标况下单位质量吸附量(即含水页岩的吸附量)V1:
p0V=Z0n1RT0 (式7)
S4:考虑实验过程中甲烷溶解影响,可以对吸附量进行二次校正,以最终确定出更为准确的含水页岩真实吸附量。具体实施时,可以包括以下内容:
A、已知温度T、平衡压力(即溶解压力)、页岩岩样所用饱和水的矿化度M,可以利用下述式9得到甲烷溶解度(即吸附量校正量)Rs:
C、利用上述得到的甲烷溶解度,按照以下式10对吸附量进行二次校正,最终求得实际吸附量:
含水页岩吸附量可以表示为:
V2=V1-Rs (式10)。
在具体实施过程中,通过实验测量可以得到以下具体数据:
1)实验温度T=35℃,页岩岩样干重为67.4g,页岩饱和所用水的矿化度M=1.21g/L,含水饱和度为0.56%。
2)测量样品釜空罐体积Vsam、参考釜空罐体积Vref和样品的骨架体积Vske,分别为51.66mL、531.57mL、24.07mL。
3)测试压力由0MPa逐渐向12MPa升高,记录3个数据点,具体可以参阅表1所示的含水页岩的等温吸附实验数据表。
表1含水页岩的等温吸附实验数据表
4)已知温度T,利用式1求取纯水蒸气情况下水的饱和蒸汽压力为4271.9Pa,利用式2求取Pref、Psam、Pbal对应的水的蒸汽压Pws r、Pws s、Pws b,进而得到考虑水分蒸发影响的实际甲烷压力值(Pref-Pws r)、(Psam-Pws s)、(Pbal-Pws b),结合气体状态方程和物质平衡方程求取考虑水分蒸发作用的吸附量V1。具体结果可以参阅表2所示的考虑水分蒸发作用校正实验数据表。
表2考虑水分蒸发作用校正实验数据表
5)已知温度T=35℃,页岩饱和所用水的矿化度M=1.21g/L,利用式9可以计算得到不同压力(Pbal-Pws b)对应的溶解度Rs,进而可以计算最终吸附量V2=V1-Rs。具体结果可以参阅表3所示的最终的含水页岩吸附量表。
表3最终的含水页岩吸附量表
结合现有方法,通过对比分析可知:通过利用该方法,可以有效消除水分蒸发和甲烷溶解对吸附量计算的干扰和影响,从而求取出含水页岩真实的吸附量,以便可以更加准确地评价页岩吸附能力和研究页岩吸附规律。
通过上述场景示例,验证了本申请实施例提供的含水页岩吸附量的确定方法和装置,通过分析了吸附实验中水分蒸发对实验结果数据的具体影响,计算出饱和水蒸气压力,并利用饱和水蒸气压力对实验测定的压力数据进行校正,再利用校正后的压力数据确定含水页岩的吸附量,确实解决了现有方法中存在的精确度较差、误差较大的技术问题,达到准确确定含水页岩吸附量的技术效果。
尽管本申请内容中提到不同的具体实施例,但是,本申请并不局限于必须是行业标准或实施例所描述的情况等,某些行业标准或者使用自定义方式或实施例描述的实施基础上略加修改后的实施方案也可以实现上述实施例相同、等同或相近、或变形后可预料的实施效果。应用这些修改或变形后的数据获取、处理、输出、判断方式等的实施例,仍然可以属于本申请的可选实施方案范围之内。
虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤,但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式,不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时,可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境,甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。
上述实施例阐明的装置或模块等,具体可以由计算机芯片或实体实现,或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便,描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然,在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现,也可以将实现同一功能的模块由多个子模块的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述模块的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。
本领域技术人员也知道,除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外,完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件,而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至,可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述,例如程序模块。一般地,程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请,在这些分布式计算环境中,由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中,程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
通过以上的实施方式的描述可知,本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,移动终端,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述,各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如:个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
虽然通过实施例描绘了本申请,本领域普通技术人员知道,本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神,希望所附的实施方式包括这些变形和变化而不脱离本申请。
Claims (9)
1.一种含水页岩吸附量的确定方法,其特征在于,包括:
获取含水页岩样品;
对所述含水页岩样品进行含水页岩等温吸附实验,以测定第一实验平衡压力、第一参考平衡压力、第一连通吸附平衡压力;
利用饱和水蒸气压力分别对所述第一实验平衡压力、所述第一参考平衡压力、所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到第二实验平衡压力、第二参考平衡压力、第二连通吸附平衡压力;
根据所述第二实验平衡压力、所述第二参考平衡压力、所述第二连通吸附平衡压力确定所述含水页岩的吸附量;
其中,利用所述饱和水蒸气压力分别对所述第一实验平衡压力、所述第一参考平衡压力、所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到第二实验平衡压力、第二参考平衡压力、第二连通吸附平衡压力,包括:根据所述饱和水蒸气压力、所述第一实验平衡压力,确定实验平衡压力校正量;利用所述实验平衡校正量对所述第一实验平衡压力进行校正,得到所述第二实验平衡压力;根据所述饱和水蒸气压力、所述第一参考平衡压力,确定参考平衡压力校正量;利用所述参考平衡压力校正量对所述第一参考平衡压力进行校正,得到所述第二参考平衡压力;根据所述饱和水蒸气压力、所述第一连通吸附平衡压力,确定连通吸附平衡压力校正量;利用所述连通吸附平衡压力校正量对所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到所述第二连通吸附平衡压力。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取含水页岩样品,包括:
获取目标页岩的岩样;
利用平衡水饱和法对所述岩样进行水饱和处理,以得到所述含水页岩样品。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在确定所述含水页岩的吸附量后,所述方法还包括:
获取所述含水页岩等温吸附实验的甲烷溶解参数;
根据所述含水页岩等温吸附实验的甲烷溶解参数,确定吸附量校正量;
利用所述吸附量校正量对所述含水页岩的吸附量进行校正。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,根据所述含水页岩等温吸附实验的甲烷溶解参数,确定吸附量校正量,包括:
按照以下公式,确定吸附量校正量:
Rs=0.9999+8.7696×10-2×p-1.2357×10-5×p2×M-1.0033×10-3/p-6.6398×10-5×T×M+1.3598×10-3×T
其中,Rs为吸附量校正量,p为溶解压力,M为矿化度,T为溶解温度。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,利用所述吸附量校正量对所述含水页岩的吸附量进行校正,包括:
按照以下公式对所述含水页岩的吸附量进行校正:
V2=V1-Rs
其中,V1为含水页岩的吸附量,V2为校正后的含水页岩的吸附量,Rs为吸附量校正量。
9.一种含水页岩吸附量的确定装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取含水页岩样品;
实验模块,用于对所述含水页岩样品进行含水页岩等温吸附实验,以测定第一实验平衡压力、第一参考平衡压力、第一连通吸附平衡压力;
校正模块,用于利用饱和水蒸气压力分别对所述第一实验平衡压力、所述第一参考平衡压力、所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到第二实验平衡压力、第二参考平衡压力、第二连通吸附平衡压力;
确定模块,用于根据所述第二实验平衡压力、所述第二参考平衡压力、所述第二连通吸附平衡压力确定所述含水页岩的吸附量;
其中,所述校正模块具体用于根据所述饱和水蒸气压力、所述第一实验平衡压力,确定实验平衡压力校正量;利用所述实验平衡校正量对所述第一实验平衡压力进行校正,得到所述第二实验平衡压力;根据所述饱和水蒸气压力、所述第一参考平衡压力,确定参考平衡压力校正量;利用所述参考平衡压力校正量对所述第一参考平衡压力进行校正,得到所述第二参考平衡压力;根据所述饱和水蒸气压力、所述第一连通吸附平衡压力,确定连通吸附平衡压力校正量;利用所述连通吸附平衡压力校正量对所述第一连通吸附平衡压力进行校正,得到所述第二连通吸附平衡压力。
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