CN108982287A - 一种确定页岩气储层游离吸附比的方法和装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种确定页岩气储层游离吸附比的方法和装置。该方法包括以下步骤：1)确定页岩储层含气孔隙中游离气和吸附气含量相等时对应的临界孔隙半径；2)确定页岩储层含气孔隙的孔径大小分布谱；3)将所述孔径大小分布谱划分为吸附气优势孔隙空间和游离气优势孔隙空间；4)分别获得所述吸附气优势孔隙空间和所述游离气优势孔隙空间中的游离气含量以及吸附气含量；5)确定吸附气优势孔隙空间的总含气量，游离气优势孔隙空间的总气量；6)确定游离吸附比。本发明为游离吸附比及页岩含气量的快速评价提供了一种行之有效的方法，而且也在一定程度上扩展了核磁共振实验新方法在页岩储层综合评价中的应用范围。

Description

一种确定页岩气储层游离吸附比的方法和装置

技术领域

本发明涉及油气地球物理技术领域，更具体地，涉及一种确定页岩气储层游离吸附比及含气量的方法和装置。

背景技术

页岩气(Shale Gas)是指以游离和吸附方式赋存于富有机质泥页岩及其它岩性夹层中的一种非常规天然气资源，其在全球范围内分布广泛、储量巨大，具有广阔的开采利用前景。

页岩气储层的含气量是页岩气勘探开发过程中需要评价的关键核心参数，含气量的高低直接决定了页岩储层质量和品质的好坏。含气量的准确评价对于页岩气勘探开发决策、资源评估及生产中的诸多环节都起到极其重要的作用。在含气量的评价中，当含气孔隙度一定时(或者含气量相当时)游离吸附比是一个重要的指标参数，其重要性体现为：1、高的游离吸附比对应着高的游离气含量，这是页岩气储层富集高产的标志之一；2、游离吸附比能在一定程度上反映出页岩中甲烷气体的生成多少及保存状况；3、在总含气量已知的情况下，游离吸附比的确定将有助于精确地分别获取游离气含量和吸附气含量；4、游离吸附比的精确确定能够为页岩气储层压裂措施及开发方案的优化设计提供参考。综上表明，快速精确确定页岩气储层中游离吸附比具有重要意义。

在现有方法中，游离气和吸附气比例关系的确定是通过分别计算出吸附气含量和游离气含量来实现的(石文睿，张超谟，张占松等，涪陵页岩气田焦石坝页岩气储层含气量测井评价[J]，测井技术，2015，39(3):357-362；张晓玲，肖立志，谢然红等，页岩气藏评价中的岩石物理方法[J]，地球物理学进展，2013，28(4):1962-1974)。具体评价方法和步骤简述如下：

吸附气计算方法借鉴煤层气中含气量的评价方法。由于吸附于页岩中干酪根或粘土矿物表面的甲烷和煤层气中的甲烷一样，也符合兰格缪尔等温吸附方程，即在等温吸附过程中，随压力增加吸附量逐渐增大，压力下降导致甲烷逐渐脱离吸附状态，吸附量逐渐下降，而解吸附量以非线性形式增大，兰格缪尔方程如下：

式中，G_s为吸附气体积；V_l为兰格缪尔体积，描述无限大压力下的吸附气体积(ft3/t)；p为储层压力(psi)；P_l为兰格缪尔压力(psi)，为气含量等于二分之一兰格缪尔体积时的压力。

游离气含气量即指在孔隙和裂缝中的天然气含量，国外在实践中总结出两种解决办法：一是不单独计算游离气含量，算出吸附气含量后，对吸附气含量直接乘以2，即将两倍的吸附气含量当作总含气量，即认为游离气含气量和吸附气含量基本相当；二是借鉴常规储层中泥质砂岩储层的计算方法，下式给出了斯伦贝谢公司采用的一个计算模型：

式中G_cfm为游离气体积；B_g为气相地层体积系数；φ_eff为有效孔隙度；S_w为含水饱和度，借助泥质砂岩饱和度方程得到；ρ_b为地层体积密度；ψ为转换常数，取值为32.1052。

在分别计算得到吸附气含量和游离气含量后，便可计算并获得游离气和吸附气含量的比例。上述所提及的评价方法在当前页岩含气量评价中使用较多，在一定程度上也取得了较好的应用效果，然而，这种游离吸附比的确定方法存在以下几点不足之处，其一体现在吸附气含量的评价上，即模拟地层温度、压力条件下(高温高压)的等温吸附实验操作复杂、费用高昂，这无疑增加了评价的难度和成本，其二体现在游离气含量的计算上，不同于常规储层的是，页岩气储层的有效孔隙度和含气饱和度精确评价难度较大，这在一定程度上会导致游离气含量的计算结果与实际情况产生偏差，其三，在页岩气储层的孔隙中，尤其是在有机质孔隙中，游离气和吸附气之间并不存在严格的界限，二者在外界条件发生变化时能够发生动态转换，现有评价方法评价游离吸附比的方法其理论基础还有待商榷考证。因此，有必要提出一种快速确定页岩气储层游离吸附比及含气量的方法。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

微观上，对于单个有机孔而言，游离吸附比与孔径之间具有强的正相关关系。基于此，本发明提出基于孔径分布的页岩游离吸附比的快速评价方法和装置，为含气量的评价提供一种快速有效的可行方法。

根据本发明的一方面，提出一种确定页岩气储层游离吸附比的方法。该方法可以包括以下步骤：

1)确定页岩储层含气孔隙中游离气和吸附气含量相等时对应的临界孔隙半径Rc；

2)确定页岩储层含气孔隙的孔径大小分布谱Γ(r,φ)，其中r表示孔隙半径，φ表示孔隙度分量；

3)利用所述临界孔隙半径Rc将所述孔径大小分布谱Γ(r,φ)划分为吸附气优势孔隙空间Φ_ad和游离气优势孔隙空间Φ_fd，并计算所述游离气优势孔隙空间Φ_ad与吸附气优势孔隙空间Φ_fd的比例

4)基于所述孔径大小分布谱Γ(r,φ)分别获得所述吸附气优势孔隙空间Φ_ad和所述游离气优势孔隙空间Φ_fd中的游离气含量G_1f、G_2f以及吸附气含量G_1d、G_2d；

5)确定吸附气优势孔隙空间Φ_ad的总含气量G_1a＝G_1f+G_1d(2)，游离气优势孔隙空间Φ_fd的总气量G_2a＝G_2f+G_2d；

6)确定游离吸附比为

优选地，所述步骤1)包括以下子步骤：

1.1)将页岩储层含气孔隙等效为球形孔隙，通过以下公式计算单个球形孔隙中吸附态气体分子个数N₁：

其中，S为球形孔隙的内表面积，D₁为吸附态气体分子的平均直径，Rd为球形孔隙的半径；

1.2)通过以下公式确定游离气所占空间V₂：

V₂＝V-V₁ (6)

其中，V为球形孔隙对应的体积，V₁为吸附态气体分子占据的体积，

1.3)通过以下公式确定单个球形孔隙中的游离态气体个数：

其中，D₂为游离态气体分子的平均直径；

1.4)将游离气与吸附气含量相等，即N₁＝N₂时对应的球形孔隙半径确定为临界孔隙半径Rc。

优选地，在步骤2)中由干燥后抽真空饱和油的核磁共振T2谱转换得到页岩储层含气孔隙的孔径大小分布谱Γ(r,φ)。

优选地，在步骤3)中，将孔径分布谱Γ(r,φ)上孔隙半径大于临界孔隙半径Rc的孔隙空间判定为游离气优势孔隙空间Φ_fd，将孔隙半径小于临界孔隙半径Rc的孔隙空间判定为吸附气优势孔隙空间Φ_ad。

优选地，所述步骤4)包括以下子步骤：

4.1)对于所述孔隙大小分布谱Γ(r,φ)上的任意一点[r_i,φ_i]，将孔隙度分量φ_i等效为由孔隙半径为r_i的、数量为的球形孔单元构成；

4.2)对于每一个球形孔单元计算游离气含量和吸附气含量，累计计算出点[r_i,φ_i]所在的游离气优势空间Φ_fd或吸附气优势空间Φ_ad中的游离气含量和吸附气含量；

4.3)在对孔隙大小分布谱Γ(r,φ)上所有点进行步骤4.2)的计算后，即得到了所述吸附气优势孔隙空间Φ_ad和所述游离气优势孔隙空间Φ_fd中的游离气含量G_1f、G_2f以及吸附气含量G_1d、G_2d。

优选地，所述吸附态气体分子为吸附态甲烷分子，所述游离态气体分子为游离态甲烷分子。

根据本发明的另一方面，提出一种确定页岩气储层游离吸附比的装置。该装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

1)确定页岩储层含气孔隙中游离气和吸附气含量相等时对应的临界孔隙半径Rc；

2)确定页岩储层含气孔隙的孔径大小分布谱Γ(r,φ)，其中r表示孔隙半径，φ表示孔隙度分量；

3)利用所述临界孔隙半径Rc将所述孔径大小分布谱Γ(r,φ)划分为吸附气优势孔隙空间Φ_ad和游离气优势孔隙空间Φ_fd，并计算所述吸附气优势孔隙空间Φ_ad与游离气优势孔隙空间Φ_fd的比例

4)基于所述孔径大小分布谱Γ(r,φ)分别获得所述吸附气优势孔隙空间Φ_ad和所述游离气优势孔隙空间Φ_fd中的游离气含量G_1f、G_2f以及吸附气含量G_1d、G_2d；

5)确定吸附气优势孔隙空间Φ_ad的总含气量G_1a＝G_1f+G_1d(2)，游离气优势孔隙空间Φ_fd的总气量G_2a＝G_2f+G_2d；

6)确定游离吸附比为

优选地，所述步骤1)包括以下子步骤：

1.1)将页岩储层含气孔隙等效为球形孔隙，通过以下公式计算单个球形孔隙中吸附态气体分子个数N₁：

其中，S为球形孔隙的内表面积，D₁为吸附态气体分子的平均直径，Rd为球形孔隙的半径；

1.2)通过以下公式确定游离气所占空间V₂：

V₂＝V-V₁ (6)

其中，V为球形孔隙对应的体积，V₁为吸附态气体分子占据的体积，

1.3)通过以下公式确定单个球形孔隙中的游离态气体个数：

其中，D₂为游离态气体分子的平均直径；

1.4)将游离气与吸附气含量相等，即N₁＝N₂时对应的球形孔隙半径确定为临界孔隙半径Rc。

优选地，在步骤3)中，将孔径分布谱Γ(r,φ)上孔隙半径大于临界孔隙半径Rc的孔隙空间判定为游离气优势孔隙空间Φ_fd，将孔隙半径小于临界孔隙半径Rc的孔隙空间判定为吸附气优势孔隙空间Φ_ad。

优选地，所述步骤4)包括以下子步骤：

4.1)对于所述孔隙大小分布谱Γ(r,φ)上的任意一点[r_i,φ_i]，将孔隙度分量φ_i等效为由孔隙半径为r_i的、数量为的球形孔单元构成；

4.2)对于每一个球形孔单元计算游离气含量和吸附气含量，累计计算出点[r_i,φ_i]所在的游离气优势空间Φ_fd或吸附气优势空间Φ_ad中的游离气含量和吸附气含量；

4.3)在对孔隙大小分布谱Γ(r,φ)上所有点进行步骤4.2)的计算后，即得到了所述吸附气优势孔隙空间Φ_ad和所述游离气优势孔隙空间Φ_fd中的游离气含量G_1f、G_2f以及吸附气含量G_1d、G_2d。

基于本发明提出的方法和装置，有效地克服了现有技术中存在的对游离气含量评价困难和吸附气实验复杂、费用高昂的难题，游离吸附比预测结果与现场实际测试资料结果吻合较好，计算的游离吸附比与测井解释结果基本吻合且和地质上的规律一致，本发明为游离吸附比及页岩含气量的快速评价提供了一种行之有效的方法，而且也在一定程度上扩展了核磁共振实验新方法在页岩储层综合评价中的应用范围。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1为根据本发明的示例性实施方案的确定页岩气储层游离吸附比的方法的流程图。

图2为页岩气储层中骨架和孔隙的主要组成以及在有机孔中吸附气和游离气的分布模型示意图。

图3为地层条件下游离气和吸附气含量与有机孔半径的关系。

图4显示了孔隙形态对孔隙含气量的影响。

图5显示了干燥后真空加压饱和油页岩岩心的核磁共振响应。

图6显示了干燥后抽真空饱和油的核磁T₂谱游离吸附优势分界线。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

以下参考图1详细描述根据本发明示例性实施例的确定页岩气储层游离吸附比的方法。

如图1所述，该方法主要包括以下步骤：

步骤1：确定页岩储层含气孔隙中游离气和吸附气含量相等时对应的临界孔隙半径Rc。

在一个实施例中，将页岩储层含气孔隙视为球形孔进行处理。其中，吸附气以单层吸附的方式紧密地排列在球形孔隙的内表面，并将内表面完全地占满，在相同地区的相同层位上，可认为干酪根或粘土表面吸附相的密度基本上为一固定值，可由地区经验或已开展的吸附实验比较容易地获取，而游离气则充满球形孔剩余的孔隙空间。

以吸附气为甲烷为例，根据分子动力学原理，吸附状态下的甲烷分子主要受到有机质或粘土吸附势能的影响，而游离气状态下的甲烷分子主要受到分子运动动能的影响，二者存在一定的状态交换，当外部环境保持不变时，二者交换速度相等，表现为游离气和吸附气含量保持动态平衡。

临界孔隙半径Rc的确定方法如下：

假设球形孔隙半径为Rd，其对应的体积为V，内表面积为S，吸附态甲烷分子平均直径为D₁，则单个球形孔隙中吸附态气体分子个数(含量)为：

吸附态气体分子占据的体积除去吸附气所占体积空间，剩下的为游离气所占空间V₂＝V-V₁。得到游离气空间后，在已知游离气密度或游离态气体分子平均直径D₂的情况下，便可求出单个球形孔隙中的游离态气体分子个数(含量)为：(同意添加黄色标识内容)

由上可知，当N₁等于N₂，即游离气和吸附气含量相等时，其对应的球形孔隙半径被定义为临界孔隙半径Rc。

本领域技术人员应当理解，以上所述的气体分子可以是甲烷气体分子，也可以是其他的气体分子。

步骤2：确定页岩储层含气孔隙的孔径大小分布谱Γ(r,φ)，其中r表示孔隙半径，φ表示孔隙度分量。

在一个实施例中，页岩储层含气孔隙的孔径大小分布谱Γ(r,φ)由干燥后抽真空饱和油页岩岩心的核磁共振T2谱转换得到。

具体地，通过对页岩岩心进行充分干燥处理，以消除孔隙中的粘土水对核磁共振T2谱的影响，然后再进行抽真空处理，以便将页岩孔隙中的残余气抽出，从而使得加压饱和油实验中流体饱和更加地充分，通过上述处理后再进行加压饱和油的核磁共振测量，获得页岩孔隙的核磁共振响应T2谱。在实验采取足够小的回波间隔(如0.06ms)的情况下，可认为干燥后抽真空饱和油条件下的核磁共振T2谱基本上反映了页岩含气孔隙整体的孔径分布特征，再经过一定条件下的刻度，可转换得到页岩的孔径分布Γ(t,φ)。

步骤3：利用所述临界孔隙半径Rc将所述孔径大小分布谱Γ(r,φ)划分为吸附气优势孔隙空间Φ_ad和游离气优势孔隙空间Φ_fd，并计算所述吸附气优势孔隙空间Φ_ad与游离气优势孔隙空间Φ_fd的比例

临界孔隙半径Rc可用于游离优势空间和吸附优势空间的判定。当页岩中孔隙的孔径大于临界孔隙半径时，孔隙中的游离气含量大于吸附气含量；当孔隙的孔径小于临界孔隙时，则孔隙中的吸附气含量大于游离气含量。

在一个实施例中，通过在步骤1)中所确定临界孔隙半径Rc对页岩孔径分布谱Γ(r,φ)进行划分，区分出吸附气优势孔隙空间Φ_ad和游离气优势孔隙空间Φ_fd，并可计算二者的比例该比例值的大小能够大致地反映出游离孔隙度和吸附气孔隙度的相对多少，比值越大，对应着游离气含量越充足。

步骤4：基于所述孔径大小分布谱Γ(r,φ)分别获得所述吸附气优势孔隙空间Φ_ad和所述游离气优势孔隙空间Φ_fd中的游离气含量G_1f、G_2f以及吸附气含量G_1d、G_2d。

采用球形孔隙等效理论，将页岩孔隙孔径大小分布谱Γ(r,φ)上每一孔径大小上的孔隙度分量等效地分解为若干数量个具有相同孔径大小的球形孔隙。具体地，对于孔径分布谱上的任意一点[r_i,φ_i]，将孔隙度分量φ_i等效为由孔隙半径为r_i的若干数量的球形孔隙构成，则球形孔隙的数量为对于每一个球形孔，单独地计算出其游离气含量和吸附气含量，对应孔径分布谱上相邻的点[r_i+1,φ_i+1]，或[r_i-1,φ_i-1]依次地采用累积的方式分别获取吸附气优势空间和游离气优势空间这两个优势孔隙空间中的游离气含量G_1f，G_2f和吸附气含量G_1d，G_2d。

步骤5：确定吸附气优势孔隙空间Φ_ad的总含气量G_1a＝G_1f+G_1d(2)，游离气优势孔隙空间Φ_fd的总气量G_2a＝G_2f+G_2d(3)。

步骤6：确定游离吸附比为

根据本发明的方法，页岩游离气和吸附气含量比ν的确定仅涉及到临界孔隙半径Rc以及页岩孔径大小分布谱Γ(r,φ)的确定，并不涉及兰格缪尔体积、兰格缪尔压力、有效孔隙度及游离气饱和度的确定，因此本发明提出的方法更加适合于页岩气游离吸附比的快速确定和评价。

应用示例

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

首先确定临界孔隙半径Rc，含气页岩中以有机质孔为主，且多呈球形或椭球形，图2给出了页岩气储层中骨架和孔隙的主要组成以及在有机孔中吸附气和游离气的分布模型示意图。其中吸附气主要吸附于球形有机质孔的内表面，而游离气则分布于孔隙中部的剩余空间中，由于吸附相甲烷和游离态甲烷具有不同的密度，因此，二者对应着不同的孔隙直径D₁、D₂和孔隙体积V₁、V₂在已知吸附相和游离气密度的情况下，便可通过公式(5)-(7)确定临界孔隙半径Rc。

在本应用示例中，当地层条件下游离气密度为0.238g/cc和吸附相密度为0.485g/cc的情况下，分别计算得到的游离气含量、吸附气含量及总含气量如附图3所示，点线为吸附气含量，十字号为游离气含量，圆圈线为总的含气量。在图3中，游离气含量线与吸附气含量线交汇点即为临界孔隙半径，因此在本应用示例中临界孔隙半径Rc为3.459nm，对应的孔隙直径为6.918nm。诚然，实际页岩储层中含气孔隙未必全部为球形孔隙，也可能呈现长轴和短轴呈一定比例的椭球形孔，也可能是没有固定形状的不规则孔隙，如附图4模拟计算了不同长轴短轴孔隙含气量的变化，其中从上到下有机孔长短轴比分别为1、2、4。然而，这些孔隙均可采用数学的方法将其等效为球形孔隙对待，从而利用球形孔隙的原理对游离气含量和吸附气含量进行计算，来确定孔隙的临界半径Rc。

进一步，选用四川盆地涪陵焦石坝地区志留系龙马溪组不同深度点上的四块页岩岩心样品开展孔径分布测量，孔径测量方法选用干燥后抽真空饱和油的核磁共振实验，如附图5所示，并由核磁共振T2谱根据一定的转换关系转换得到连续的孔径分布。利用临界孔隙半径Rc对孔径分布进行划分，划分出游离气优势孔隙分布区间和吸附气优势孔隙分布区间，如图6所示，在分界线左边，吸附气含量占优，在分界线右边则游离气含量占优。进一步地将分界线左边的孔径分布谱进行累加，累加结果作为吸附气优势空间Φ_ad，同样，将分界线右边的孔径分布谱进行累加，累加结果作为游离气优势空间Φ_fd，二者的比值定义为游离优势空间与吸附优势空间之比，该值在一定程度上反映了游离气与吸附气的相对含量的大小。

最后采用球形孔隙等效理论，将页岩孔隙孔径分布谱Γ(r,φ)上每一孔径大小上的孔隙度分量等效地分解为若干数量个具有相同孔径大小的球形孔隙，具体实施过程为，对于孔径分布谱上的任意一点[r_i,φ_i]，将孔隙度分量φ_i等效为由孔隙半径为r_i的若干数量的球形孔隙构成，则球形孔隙的数量为对于每一个球形孔，单独地计算出其游离气含量和吸附气含量，对应孔径分布谱上相邻的点[r_i+1,φ_i+1]，或[r_i-1,φ_i-1]依次地采用累积的方式分别获取吸附气优势空间和游离气优势空间这两个优势孔隙空间中的游离气含量G_1f，G_2f和吸附气含量G_1d，G_2d，最终游离吸附比确定为

表1为本方法得到的游离吸附比与测井解释结果的对比，可见依据本发明得到时的游离吸附比预测结果与现场实际测试资料结果吻合较好。

表1

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种确定页岩气储层游离吸附比的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)确定页岩储层含气孔隙中游离气和吸附气含量相等时对应的临界孔隙半径Rc；

2)确定页岩储层含气孔隙的孔径大小分布谱Γ(r,φ)，其中r表示孔隙半径，φ表示孔隙度分量；

3)利用所述临界孔隙半径Rc将所述孔径大小分布谱Γ(r,φ)划分为吸附气优势孔隙空间Φ_ad和游离气优势孔隙空间Φ_fd，并计算所述游离气优势孔隙空间Φ_ad与吸附气优势孔隙空间Φ_fd的比例

4)基于所述孔径大小分布谱Γ(r,φ)分别获得所述吸附气优势孔隙空间Φ_ad和所述游离气优势孔隙空间Φ_fd中的游离气含量G_1f、G_2f以及吸附气含量G_1d、G_2d；

5)确定吸附气优势孔隙空间Φ_ad的总含气量G_1a＝G_1f+G_1d (2)，游离气优势孔隙空间Φ_fd的总气量G_2a＝G_2f+G_2d (3)；

6)确定游离吸附比为

2.根据权利要求1所述的确定页岩气储层游离吸附比的方法，其特征在于，所述步骤1)包括以下子步骤：

1.1)将页岩储层含气孔隙等效为球形孔隙，通过以下公式计算单个球形孔隙中吸附态气体分子个数N₁：

其中，S为球形孔隙的内表面积，D₁为吸附态气体分子的平均直径，Rd为球形孔隙的半径；

1.2)通过以下公式确定游离气所占空间V₂：

V₂＝V-V₁ (6)

其中，V为球形孔隙对应的体积，V₁为吸附态气体分子占据的体积，

1.3)通过以下公式确定单个球形孔隙中的游离态气体个数：

其中，D₂为游离态气体分子的平均直径；

1.4)将游离气与吸附气含量相等，即N₁＝N₂时对应的球形孔隙半径确定为临界孔隙半径Rc。

3.根据权利要求1所述的确定页岩气储层游离吸附比的方法，其特征在于，在步骤2)中由干燥后抽真空饱和油页岩岩心的核磁共振T2谱转换得到页岩储层含气孔隙的孔径大小分布谱Γ(r,φ)。

4.根据权利要求1所述的确定页岩气储层游离吸附比的方法，其特征在于，在步骤3)中，将孔径分布谱Γ(r,φ)上孔隙半径大于临界孔隙半径Rc的孔隙空间判定为游离气优势孔隙空间Φ_fd，将孔隙半径小于临界孔隙半径Rc的孔隙空间判定为吸附气优势孔隙空间Φ_ad。

5.根据权利要求1所述的确定页岩气储层游离吸附比的方法，其特征在于，步骤4)包括以下子步骤：

4.1)对于所述孔隙大小分布谱Γ(r,φ)上的任意一点[r_i,φ_i]，将孔隙度分量φ_i等效为由孔隙半径为r_i的、数量为的球形孔单元构成；

4.2)对于每一个球形孔单元计算游离气含量和吸附气含量，累计计算出点[r_i,φ_i]所在的游离气优势空间Φ_fd或吸附气优势空间Φ_ad中的游离气含量和吸附气含量；

4.3)在对孔隙大小分布谱Γ(r,φ)上所有点进行步骤4.2)的计算后，即得到了所述吸附气优势孔隙空间Φ_ad和所述游离气优势孔隙空间Φ_fd中的游离气含量G_1f、G_2f以及吸附气含量G_1d、G_2d。

6.根据权利要求3所述的确定页岩气储层游离吸附比的方法，其特征在于，所述吸附态气体分子为吸附态甲烷分子，所述游离态气体分子为游离态甲烷分子。

7.一种确定页岩气储层游离吸附比的装置，其特征在于，所述装置包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

1)确定页岩储层含气孔隙中游离气和吸附气含量相等时对应的临界孔隙半径Rc；

2)确定页岩储层含气孔隙的孔径大小分布谱Γ(r,φ)，其中r表示孔隙半径，φ表示孔隙度分量；

3)利用所述临界孔隙半径Rc将所述孔径大小分布谱Γ(r,φ)划分为吸附气优势孔隙空间Φ_ad和游离气优势孔隙空间Φ_fd，并计算所述吸附气优势孔隙空间Φ_ad与游离气优势孔隙空间Φ_fd的比例

4)基于所述孔径大小分布谱Γ(r,φ)分别获得所述吸附气优势孔隙空间Φ_ad和所述游离气优势孔隙空间Φ_fd中的游离气含量G_1f、G_2f以及吸附气含量G_1d、G_2d；

5)确定吸附气优势孔隙空间Φ_ad的总含气量G_1a＝G_1f+G_1d (2)，游离气优势孔隙空间Φ_fd的总气量G_2a＝G_2f+G_2d；

6)确定游离吸附比为

8.根据权利要求7所述的确定页岩气储层游离吸附比的装置，其特征在于，所述步骤1)包括以下子步骤：

1.1)将页岩储层含气孔隙等效为球形孔隙，通过以下公式计算单个球形孔隙中吸附态气体分子个数N₁：

其中，S为球形孔隙的内表面积，D₁为吸附态气体分子的平均直径，Rd为球形孔隙的半径；

1.2)通过以下公式确定游离气所占空间V₂：

V₂＝V-V₁ (6)

其中，V为球形孔隙对应的体积，V₁为吸附态气体分子占据的体积，

1.3)通过以下公式确定单个球形孔隙中的游离态气体个数：

其中，D₂为游离态气体分子的平均直径；

1.4)将游离气与吸附气含量相等，即N₁＝N₂时对应的球形孔隙半径确定为临界孔隙半径Rc。

9.根据权利要求7所述的确定页岩气储层游离吸附比的装置，在步骤3)中，将孔径分布谱Γ(r,φ)上孔隙半径大于临界孔隙半径Rc的孔隙空间判定为游离气优势孔隙空间Φ_fd，将孔隙半径小于临界孔隙半径Rc的孔隙空间判定为吸附气优势孔隙空间Φ_ad。

10.根据权利要求7所述的确定页岩气储层游离吸附比的装置，其特征在于，所述步骤4)包括以下子步骤：

4.1)对于所述孔隙大小分布谱Γ(r,φ)上的任意一点[r_i,φ_i]，将孔隙度分量φ_i等效为由孔隙半径为r_i的、数量为的球形孔单元构成；

4.2)对于每一个球形孔单元计算游离气含量和吸附气含量，累计计算出点[r_i,φ_i]所在的游离气优势空间Φ_fd或吸附气优势空间Φ_ad中的游离气含量和吸附气含量；

4.3)在对孔隙大小分布谱Γ(r,φ)上所有点进行步骤4.2)的计算后，即得到了所述吸附气优势孔隙空间Φ_ad和所述游离气优势孔隙空间Φ_fd中的游离气含量G_1f、G_2f以及吸附气含量G_1d、G_2d。