CN110633451B - 页岩损失气计算方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种页岩损失气计算方法及系统。该方法包括：基于取心和钻完井数据，获取页岩气藏的岩心孔隙结构、气藏压力、岩心提钻时间、解吸岩心质量、页岩气累积解吸气量和累积解吸时间；基于所述页岩气累积解吸气量和所述累积解吸时间，获取页岩气体解吸速率；基于所述气藏压力、岩心孔隙结构和所述页岩气体解吸速率，获取地面条件下页岩损失气的含量。其优点在于：能够更准确计算页岩损失气含量，并基于气藏压力的条件下计算损失气含量，从而提高了损失气含量获取的可靠性和精确性，为页岩气藏储量计算、产能预测和评价提供可靠保障。

Description

页岩损失气计算方法及系统
技术领域
本发明涉及页岩气勘探开发技术领域，更具体地，涉及一种页岩损失气计算方法及系统。
背景技术
页岩含气量是计算页岩原始气量、评价地区资源储量及评选开采有利选区的重要参数，该参数的测量评估直接关系到开采的成功与否，对我国页岩气资源的评估和开发具有重大意义。因此，在页岩气探评价过程中页岩含气量的确定是一项重要工作，是计算页岩气储量、制订开发方案的重要参数。
根据勘探开发经验，现场解吸气含量高一般预示着较高的总含气量，焦石坝地区焦页1井WF2-LM4笔石带页岩的解吸气含量和总含气量均较高，总含气量在4～6m3/t之间，这一类型的井压裂后产能较高。但是此种方法获得含气量也存在问题，例如截至2016年1月焦页6井已累产2亿方，已经超过按照目前所认识的含气量、压裂可动用的体积计算的可采储量，说明对总含气量的认识不足。斯伦贝谢采用密闭取心测得的含气量数据为常规取心计算含气量的4-5倍，说明目前对页岩气的赋存机理和损失气含量认识不足，页岩的含气量可能远大于我们目前的认识，如何提高页岩气含量的测定精度具有重要现实意义和应用价值。
页岩含气量包括吸附气、游离气和溶解气三部分，通常情况下这三部分含气量很难测试和准确评价。现场解吸是目前常用获得页岩含气量的方法技术，能较准确刻画页岩的地下含气量，现场解吸含气量通常包括解吸气、损失气和残余气三部分构成，解吸气含量是岩心装入解吸罐后利用解吸仪测定的气量，残余气含量是解吸终止后利用球磨机测定的无法解吸出的残留气体量，损失气含量是岩心提钻和地面暴露过程中逸散的气量。目前页岩气解吸测试直接借鉴煤层气解吸测试方法，其中解吸气量与残余气量均是通过实验直接测定测出的实验数据，误差相对较小，损失气量主要通过取心到装入解吸罐的损失时间和实测解吸数据通过数学计算求取，考虑到页岩气的损失时间较长，损失气量较大，约占总气量的40％-80％，对区域评价影响较大，因此计算方法的适用性对损失气量的求取至关重要，同时也对提高页岩含气量测试精度具有重要意义。
损失气含量是解吸法中误差较大的部分，损失气含量的恢复计算一直是国内外学者研究的热点，针对损失气含量的计算方法较多，计算结果也差别较大，主要有直线回归法、多项式回归法和非线性回归法等，其中直线回归法估算损失气量简单且容易操作；多项式回归法也是一种线性回归，比直线回归法吻合性更强，估算出的损失气量通常也较高；非线性回归结果介于直线回归和多项式回归的结果之间。不同的数学回归方法，可以计算出不同的损失气含量，但这种回归计算没有考虑气藏压力、储层类型及特征等地质条件，尤其是盆内超高压页岩气藏，钻遇页岩气层的瞬间，由于压力平衡的破坏，瞬间散失大量天然气，这部分损失气很难估计，后期的恢复计算主要依据解吸规律采用数学方法拟合的方式并不适合于这部分损失气计算。因此，这种方法计算的损失气不能较为客观、贴近真实地反应页岩实际损失气含量。
因此，有必要开发一种基于气藏特征的页岩损失气计算方法及系统，在生产数据和解吸含气量两种条件约束下，结合页岩气藏压力和孔隙结构，综合分析得出损失气含量的计算方法，以提高损失气含量的计算精度，进一步获得比较接近地质真实的总含气量数据，以提高页岩气藏储量和经济性评价的精确性。
发明内容
本发明提出了一种页岩损失气计算方法及系统，其根据页岩储层类型、特征及气藏压力对页岩损失气进行计算，能够有效、快速计算页岩含气量中损失气含量。
根据本发明的一方面，提出了一种页岩损失气计算方法，所述方法包括：
基于取心和钻完井数据，获取页岩气藏的岩心孔隙结构、气藏压力、岩心提钻时间、解吸岩心质量、页岩气累积解吸气量和累积解吸时间；
基于所述页岩气累积解吸气量和所述累积解吸时间，获取页岩气体解吸速率；
基于所述气藏压力、岩心孔隙结构和所述页岩气体解吸速率，获取地面条件下页岩损失气的含量。
优选地，所述地面条件下页岩损失气的含量包括钻头钻遇岩心的瞬间页岩损失气量、提钻过程中及地面暴露过程中的页岩损失气量。
优选地，所述地面条件下页岩损失气Vlos的含量的表达式为：
Vlos＝[(PiT0Z0)/(P0TiZi)]Φ(rins,∞)VpSg+(Tris+Texp)(q/m) (1)
式中，Pi为储层压力，P0为大气压，Ti为储层温度，T0为地面温度，Z0为地面温度T0和大气压P0下甲烷偏差因子，Zi为储层温度Ti和储层压力Pi下甲烷偏差因子，rins为游离气可瞬间逸散的最小毛细管半径，Φ(rins,∞)为页岩岩心中孔喉半径大于rins的孔隙体积所占比例，Vp为页岩岩心中的孔隙总体积，Sg为页岩含气饱和度，Tris为提钻时间，Texp为地面暴露时间，q为页岩气解吸速率，m为页岩岩心的质量。
优选地，将岩心放入解吸罐，获取所述页岩气累积解吸气量和所述累积解吸时间。
优选地，所述页岩气体解吸速率q的表达式为：
q＝Q/t (2)
式中，Q为页岩气累积解吸气量，t为累积解吸时间。
根据本发明的另一方面，提出一种页岩损失气计算系统，所述系统包括：
数据获取模块，用于基于取心和钻完井数据，获取页岩气藏的岩心孔隙结构、气藏压力、岩心提钻时间、解吸岩心质量、页岩气累积解吸气量和累积解吸时间；
第一计算模块，用于基于所述页岩气累积解吸气量和所述累积解吸时间，获取页岩气体解吸速率；
第二计算模块，用于基于所述气藏压力、岩心孔隙结构和所述页岩气体解吸速率，获取地面条件下页岩损失气的含量。
优选地，所述地面条件下页岩损失气的含量包括钻头钻遇岩心的瞬间页岩损失气量、提钻过程中及地面暴露过程中的页岩损失气量。
优选地，所述地面条件下页岩损失气Vlos的含量的表达式为：
Vlos＝[(PiT0Z0)/(P0TiZi)]Φ(rins,∞)VpSg+(Tris+Texp)(q/m) (1)
式中，Pi为储层压力，P0为大气压，Ti为储层温度，T0为地面温度，Z0为地面温度T0和大气压P0下甲烷偏差因子，Zi为储层温度Ti和储层压力Pi下甲烷偏差因子，rins为游离气可瞬间逸散的最小毛细管半径，Φ(rins,∞)为页岩岩心中孔喉半径大于rins的孔隙体积所占比例，Vp为页岩岩心中的孔隙总体积，Sg为页岩含气饱和度，Tris为提钻时间，Texp为地面暴露时间，q为页岩气解吸速率，m为页岩岩心的质量。
优选地，将岩心放入解吸罐，获取所述页岩气累积解吸气量和所述累积解吸时间。
优选地，所述页岩气体解吸速率q的表达式为：
q＝Q/t (2)
式中，Q为页岩气累积解吸气量，t为累积解吸时间。
根据本发明的页岩损失气计算方法及系统的优点在于：通过钻完井数据和解吸含气量两种条件约束下，综合各种地质条件拟合的损失气含量计算公式计算损失气含量，以达到更准确计算页岩损失气含量的目的，并基于气藏压力的条件下计算损失气含量，从而提高了损失气含量获取的可靠性和精确性，精确度高，为页岩气藏储量计算、产能预测和评价提供可靠保障。
本发明的方法和系统具有其它的特性和优点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，相同的附图标记通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的页岩损失气计算方法的步骤的流程图。
图2示出了根据本发明的示例性实施例的焦页1井五峰组-龙马溪组常规解吸法计算含气量与基于气藏特征计算含气量对比示意图。
图3示出了根据本发明的示例性实施例的彭页1井五峰组-龙马溪组常规解吸法计算含气量与基于气藏特征计算含气量对比示意图。
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。
本发明提出了一种页岩损失气计算方法，该页岩损失气计算方法包括：
基于取心和钻完井数据，获取页岩气藏的岩心孔隙结构、气藏压力、岩心提钻时间、解吸岩心质量、页岩气累积解吸气量和累积解吸时间；
基于所述页岩气累积解吸气量和所述累积解吸时间，获取页岩气体解吸速率；
基于所述气藏压力、岩心孔隙结构和所述页岩气体解吸速率，获取地面条件下页岩损失气的含量。
其中，将岩心放入解吸罐以后，基于现场解吸含气量和解吸时间计算解吸速率。
作为优选方案，所述页岩气体解吸速率q的表达式为：
q＝Q/t (2)
式中，Q为页岩气累积解吸气量，t为累积解吸时间。
当钻头钻遇岩心的瞬间，是损失气大量散失的最早时间，这部分的损失气采用页岩的游离气含量乘以游离气可以瞬间散失的孔隙体积占比获取，提钻过程中和地面暴露过程中的含气量采用解吸速率乘以提钻时间获取。
页岩损失气的含量包括钻头钻遇岩心的瞬间页岩损失气量、提钻过程中及地面暴露过程中的页岩损失气量。
作为优选方案，所述地面条件下页岩损失气Vlos的含量的表达式为：
Vlos＝[(PiT0Z0)/(P0TiZi)]Φ(rins,∞)VpSg+(Tris+Texp)(q/m) (1)
式中，rins为游离气可瞬间逸散的最小毛细管半径，m；
Φ(rins,∞)为页岩岩心中孔喉半径大于rins的孔隙体积所占比例，％；
Vp为页岩岩心中的孔隙总体积，m3/t；
Sg为页岩含气饱和度，％；
Z0为地面温度和压力下甲烷偏差因子；
Zi为储层温度和压力下甲烷偏差因子；
T0为地面温度，K；
Ti为储层温度，K；
P0为大气压，MPa；
Pi为储层压力，MPa；
q为页岩气解吸速率，cm3/min；
m为页岩岩心的质量，g；
Tris为提钻时间，min；
Texp为地面暴露时间，min；
Vlos为地面条件下页岩损失气含量，m3/t。
该方法通过钻完井数据和解吸含气量两种条件约束下，综合各种地质条件拟合的损失气含量计算公式计算损失气含量，以达到更准确计算页岩损失气含量的目的，并基于气藏特征的条件下计算损失气含量，从而提高了损失气含量获取的可靠性和精确性，为页岩气藏储量计算、产能预测和评价提供可靠保障。
本发明还提出了一种页岩损失气计算系统，该系统包括：
数据获取模块，用于基于取心和钻完井数据，获取页岩气藏的岩心孔隙结构、气藏压力、岩心提钻时间、解吸岩心质量、页岩气累积解吸气量和累积解吸时间；
第一计算模块，用于基于所述页岩气累积解吸气量和所述累积解吸时间，获取页岩气体解吸速率；
第二计算模块，用于基于所述气藏压力、岩心孔隙结构和所述页岩气体解吸速率，获取地面条件下页岩损失气的含量。
其中，页岩损失气的含量包括钻头钻遇岩心的瞬间页岩损失气量、提钻过程中及地面暴露过程中的页岩损失气量。
作为优选方案，页岩损失气的含量为：
Vlos＝[(PiT0Z0)/(P0TiZi)]Φ(rins,∞)VpSg+(Tris+Texp)(q/m) (1)
式中，rins为游离气可瞬间逸散的最小毛细管半径，m；
Φ(rins,∞)为页岩岩心中孔喉半径大于rins的孔隙体积所占比例，％；
Vp为页岩岩心中的孔隙总体积，m3/t；
Sg为页岩含气饱和度，％；
Z0为地面温度和压力下甲烷偏差因子；
Zi为储层温度和压力下甲烷偏差因子；
T0为地面温度，K；
Ti为储层温度，K；
P0为大气压，MPa；
Pi为储层压力，MPa；
q为页岩气解吸速率，cm3/min；
m为页岩岩心的质量，g；
Tris为提钻时间，min；
Texp为地面暴露时间，min；
Vlos为地面条件下页岩损失气含量，m3/t。
其中，将岩心放入解吸罐，获取页岩气累积解吸量和累积解吸时间。
作为优选方案，页岩气体解吸速率q的表达式为：
q＝Q/t (2)
式中，Q为页岩气累积解吸气量，t为累积解吸时间。
实施例1
本实施例采用焦页1井和彭页1井开展损失气含量的公式拟合和含气量计算。
图1示出了根据本发明的页岩损失气计算方法的步骤的流程图。
如图1所示，本实施例提供了一种页岩损失气计算方法，包括：
基于取心和钻完井数据，获取页岩气藏的岩心孔隙结构、气藏压力、岩心提钻时间、解吸岩心质量、页岩气累积解吸气量和累积解吸时间，所述孔隙结构还包括孔喉大小；
基于所述页岩气累积解吸气量和所述累积解吸时间，获取页岩气体解吸速率；
基于所述气藏压力、岩心孔隙结构和所述页岩气体解吸速率，获取地面条件下页岩损失气的含量。
本实施例中，焦页1井的气藏压力为38Mpa，深度为2415m，岩心的提钻时间为8h(480min)；彭页1井的气藏压力为21Mpa，岩心的提钻时间为7h(420min)。其中，压力系数可以通过测井、现场实测和声波时差等算法获得。
岩心放入解吸罐以后，基于现场解吸含气量和解吸时间计算解吸速率q：
q＝Q/t (2)
式中，Q为页岩气累积解吸气量，t为累积解吸时间。
根据式(2)焦页1井下部页岩的解吸速率为40cm3/g/min，上部页岩的的解吸速率为10cm3/g/min；彭页1井下部页岩的解吸速率为20cm3/g/min，上部页岩的的解吸速率为10cm3/g/min。
当钻头钻遇岩心的瞬间，是损失气大量散失的最早时间，这部分的损失气采用页岩的游离气含量乘以游离气可以瞬间散失的孔隙体积占比获得，提钻过程中和地面暴露过程中的含气量采用解吸速率乘以提钻时间、地面暴露时间获取。损失气含量的计算公式为：
Vlos＝[(PiT0Z0)/(P0TiZi)]Φ(rins,∞)VpSg+(Tris+Texp)(q/m) (1)
式中，rins为游离气可瞬间逸散的最小毛细管半径，m；
Φ(rins,∞)为页岩岩心中孔喉半径大于rins的孔隙体积所占比例，％；
Vp为页岩岩心中的孔隙总体积，m3/t；
Sg为页岩含气饱和度，％；
Z0为地面温度和压力下甲烷偏差因子；
Zi为储层温度和压力下甲烷偏差因子；
T0为地面温度，K；
Ti为储层温度，K；
P0为大气压，MPa；
Pi为储层压力，MPa；
q为页岩气解吸速率，cm3/min；
m为页岩岩心的质量，g；
Tris为提钻时间，min；
Texp为地面暴露时间，min；
Vlos为地面条件下页岩损失气含量，m3/t。
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的焦页1井五峰组-龙马溪组常规解吸法计算含气量与基于气藏特征计算含气量对比示意图。图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的彭页1井五峰组-龙马溪组常规解吸法计算含气量与基于气藏特征计算含气量对比示意图。
如图2和图3所示，通过式(1)获取的计算结果与保压取心法测试的含气量相当，焦页1井下部页岩层段计算的总含气量平均约是常规取心计算的3.2倍，上部页岩层段计算的总含气量平均约是常规取心计算的4.1倍；彭页1井下部页岩层段计算的总含气量平均约是常规取心计算的2.3倍，上部页岩层段计算的总含气量平均约是常规取心计算的2.5倍。
本发明的方法克服了数学回归算法计算损失气含量未考虑气藏压力、储层类型及特征等地质条件导致的所计算损失气不能较为客观、贴近真实地反映页岩实际损失气含量的不足，提高了损失气量获取的可靠性和精确性，精确度高，尤其适用于异常高压的页岩气藏损失气的恢复计算。
以上已经描述了本发明的实施例，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实施例。在不偏离所说明的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实施例。

Claims (2)

1.一种页岩损失气计算方法，其特征在于，所述方法包括：
基于取心和钻完井数据，获取页岩气藏的岩心孔隙结构、气藏压力、岩心提钻时间、解吸岩心质量、页岩气累积解吸气量和累积解吸时间；
基于所述页岩气累积解吸气量和所述累积解吸时间，获取页岩气体解吸速率；
基于所述气藏压力、岩心孔隙结构和所述页岩气体解吸速率，获取地面条件下页岩损失气的含量；
其中，所述地面条件下页岩损失气的含量包括钻头钻遇岩心的瞬间页岩损失气量、提钻过程中及地面暴露过程中的页岩损失气量；
所述地面条件下页岩损失气的含量Vlos的表达式为：
Vlos＝[(PiT0Z0)/(P0TiZi)]Φ(rins,∞)VpSg+(Tris+Texp)(q/m) (1)
式中，Pi为储层压力，P0为大气压，Ti为储层温度，T0为地面温度，Z0为地面温度T0和大气压P0下甲烷偏差因子，Zi为储层温度Ti和储层压力Pi下甲烷偏差因子，rins为游离气可瞬间逸散的最小毛细管半径，Φ(rins,∞)为页岩岩心中孔喉半径大于rins的孔隙体积所占比例，Vp为页岩岩心中的孔隙总体积，Sg为页岩含气饱和度，Tris为提钻时间，Texp为地面暴露时间，q为页岩气解吸速率，m为页岩岩心的质量；
将岩心放入解吸罐，获取所述页岩气累积解吸气量和所述累积解吸时间；
所述页岩气体解吸速率q的表达式为：
q＝Q/t (2)
式中，Q为页岩气累积解吸气量，t为累积解吸时间。
2.一种页岩损失气计算系统，其特征在于，所述系统包括：
数据获取模块，用于基于取心和钻完井数据，获取页岩气藏的岩心孔隙结构、气藏压力、岩心提钻时间、解吸岩心质量、页岩气累积解吸气量和累积解吸时间；
第一计算模块，用于基于所述页岩气累积解吸气量和所述累积解吸时间，获取页岩气体解吸速率；
第二计算模块，用于基于所述气藏压力、岩心孔隙结构和所述页岩气体解吸速率，获取地面条件下页岩损失气的含量；
其中，所述地面条件下页岩损失气的含量包括钻头钻遇岩心的瞬间页岩损失气量、提钻过程中及地面暴露过程中的页岩损失气量；
所述地面条件下页岩损失气的含量Vlos的表达式为：
Vlos＝[(PiT0Z0)/(P0TiZi)]Φ(rins,∞)VpSg+(Tris+Texp)(q/m) (1)
式中，Pi为储层压力，P0为大气压，Ti为储层温度，T0为地面温度，Z0为地面温度T0和大气压P0下甲烷偏差因子，Zi为储层温度Ti和储层压力Pi下甲烷偏差因子，rins为游离气可瞬间逸散的最小毛细管半径，Φ(rins,∞)为页岩岩心中孔喉半径大于rins的孔隙体积所占比例，Vp为页岩岩心中的孔隙总体积，Sg为页岩含气饱和度，Tris为提钻时间，Texp为地面暴露时间，q为页岩气解吸速率，m为页岩岩心的质量；
将岩心放入解吸罐，获取所述页岩气累积解吸气量和所述累积解吸时间；
所述页岩气体解吸速率q的表达式为：
q＝Q/t (2)
式中，Q为页岩气累积解吸气量，t为累积解吸时间。
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