CN110849766B - 一种对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法 - Google Patents

一种对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法，属于页岩气评价技术领域。对现有的在低压下进行等温吸附实验得出的实验结果校正到相当在高压等温吸附实验条件下得到的Langmuir体积和Langmuir压力，可以准确计算页岩吸附气含量，为页岩气藏储量的精准评价、评估以及产量的预测、制定页岩气开发规划奠定基础，同时将这些大量低压下的等温吸附实验合理地利用起来，节约油田重新做实验的成本。

Description

一种对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法
技术领域
本发明属于页岩气评价技术领域，具体涉及一种对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法。
背景技术
页岩气藏作为自生自储的非常规气藏，其中有超过40％的页岩气以吸附态形式赋存于页岩有机孔隙表面，准确计算页岩气吸附气含量对页岩总含气量计算、储量评估以及产量预测具有重要意义。
目前页岩吸附气量的确定主要是采用室内等温吸附模拟实验，该实验已经被证实为测量页岩含气能力的重要手段之一。但是目前多数实验室的等温吸附实验测试压力较低，实验设备最高压力未超过12MPa，测试温度多在30℃左右，远低于国内现阶段投入开发页岩气储集层的压力。通过调研，近年部分实验室开始采用高温高压等温吸附仪，最高测试压力为69MPa，最高测试温度为177℃。根据高压实验可观察到页岩等温吸附曲线在高压段存在实测吸附量下降的趋势，这与常规认识的吸附规律有所不同，说明目前采用的低压测试曲线获得地层条件下的吸附气量存在一定的局限性，这是由于在不同压力下吸附量计算需要进行自由体积修正，须减去吸附相体积，而测试方法中无法进行体积修正，所获取的实测吸附量为过剩吸附量，不是绝对吸附量，而绝对吸附量代表页岩实际吸附量。在实验过程中绝对吸附量与过剩(实测)吸附量在低压段差别不大，高压段过剩吸附量出现下降，两者差值随压力的增大而增大，若采用实验压力较低的(实验设备最高压力未超过12MPa)等温吸附实验，难以观察到实测吸附量下降现象，造成对过剩吸附量和绝对吸附量未加以区分，并用前者代替后者计算吸附气量，很大程度上低估了页岩的吸附能力。
因此对这些大量因实验条件尚未改进(实验设备最高压力未超过12MPa)的等温吸附实验的结果进行校正的方法研究，对页岩气资源评价、储量评估以及产量预测具有重要意义。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法，对现有低压等温吸附实验结果的页岩吸附气含量的计算方法进行了校正，为页岩气藏储量的精准评价、评估以及产量的预测、制定页岩气开发规划奠定基础。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法，包括以下步骤：
1)对目标区域内的若干口钻井取心获得页岩气产层段的岩心样本；
2)利用高压等温吸附实验测量岩心样本在不同压力下对应的实测吸附气量V以及游离相甲烷气体密度ρg；
3)采用Langmuir三元模型，对实测吸附气量V进行非线性拟合，得到高压Langmuir体积VGL、高压Langmuir压力PGL和吸附相甲烷气体密度ρa；
4)采用Langmuir二元模型，对高压等温吸附实验低压段的实测吸附气量V进行非线性拟合，得到低压Langmuir体积VDL和低压Langmuir压力PDL；
5)根据步骤3)得到的高压Langmuir体积VGL和步骤4)得到的低压Langmuir体积VDL建立对应关系并建立Langmuir体积校正函数；
6)根据步骤3)得到的高压Langmuir压力PGL和步骤4)得到的低压Langmuir压力PDL建立对应关系并建立Langmuir压力校正函数；
7)将低压Langmuir体积VDL和低压Langmuir压力PDL分别通过Langmuir体积校正函数和Langmuir压力校正函数校正，得到校正后的高压Langmuir体积V＇GL和校正后的高压Langmuir压力P＇GL；
8)将校正后的高压Langmuir体积V＇GL、校正后的高压Langmuir压力P＇GL和岩心样本对应深度段的地层压力PP带入Langmuir二元模型，计算得到页岩的吸附气含量VS。
优选地，若干口钻井在目标区域内的目的层段水平方向和纵向上均匀分布。
优选地，步骤2)中，高压等温吸附实验的温度为目标区域内产层段的平均地层温度。
优选地，步骤3)Langmuir三元模型的表达式为：
V＝VGL*PP/(PGL+PP)*(1-ρg/ρa)。
优选地，步骤4)中，Langmuir二元模型的表达式为：
V＝VDL*PP/(PDL+PP)。
优选地，步骤5)中，Langmuir体积校正函数的表达式为：
VGL＝1.3305*VDL+0.2134，相关系数R2＝0.96。
优选地，步骤6)中，Langmuir压力校正函数的表达式为：
PGL＝3.8201*ln(PDL)+1.2906，相关系数R2＝0.92。
优选地，步骤8)中，吸附气含量VS通过下式得到：
VS＝V＇GL*PP/(P＇GL+PP)。
优选地，步骤4)中，所述低压段的压力为0～12MPa，整个高压等温吸附实验的测量压力为0～30MPa。
优选地，步骤3)和步骤4)中的非线性拟合，是采用Origin软件进行的。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法，对现有的基于低压等温吸附实验的页岩吸附气含量的计算方法进行了校正，由于目前大多数油田等温吸附实验采用的实验设备最高压力为12MPa，一直未观察到实测吸附量下降现象，以实验获取的过剩吸附量来代替绝对吸附量进行Langmuir二元拟合得到Langmuir参数，随着压力增加，过剩吸附气含量和绝对吸附气含量的差别将越来越大，页岩埋藏深、压力大，若不校正，计算结果无法用来准确评价页岩的吸附气含量，将很大程度上低估页岩的吸附能力。本发明的校正方法，可将这些低压等温吸附实验得出的实验结果校正到相当在高压等温吸附实验条件下得到的Langmuir体积和Langmuir压力，可以准确计算页岩吸附气含量，为页岩气藏储量的精准评价、评估以及产量的预测、制定页岩气开发规划奠定基础，同时将这些大量低压下的等温吸附实验合理地利用起来，节约油田重新做实验的成本。
进一步地，若干口钻井在目标区域内的目的层段水平方向和纵向上均匀分布，能够保证采样的均匀性，避免样品的位置过于集中而造成采样的片面性。
进一步地，高压等温吸附实验的温度为目标区域内产层段的平均地层温度，能够更好地模拟目标区域的实际情况，提高数据的精确性。
附图说明
图1为本发明的校正方法流程图；
图2为本发明的实施例中Y5井Y5-1样品高压等温吸附实验结果与Langmuir三元模型非线性拟合图；
图3为本发明的实施例中高压Langmuir体积VGL与低压Langmuir体积VDL的交会图；
图4为本发明的实施例中高压Langmuir压力PGL与低压Langmuir压力PDL的交会图。
具体实施方式
下面以附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1，一种对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法分为以下步骤：
1)在某油田某一区域对5口井的页岩储层段内岩心取样，获取45块岩心样本；
2)对45块岩心样本进行高压等温吸附实验，其中Y5井Y5-1样品测试结果如表1和图2所示，实验温度60℃，干燥基；
表1
Figure BDA0002239550270000051
3)对Y5-1样品实验的数据采用Langmuir三元模型，利用Origin软件拟合0～30MPa下的实测吸附气量V获取Langmuir参数，得到高压下Langmuir体积VGL为2.99m3/t，高压下Langmuir压力PGL为3.93MPa；
4)采用Langmuir二元模型，拟合Y5-1样品低压段的(选取0～12MPa压力下的)实测吸附气量V，获取Langmuir参数，相当于模拟低压(实验设备最高压力未超过12MPa)等温吸附的实验结果，得到低压下Langmuir体积VDL为2.03m3/t，低压下Langmuir压力PDL为1.96MPa；
高压实验5口井45块样品的具体实验结果如表2所示；
表2
Figure BDA0002239550270000061
Figure BDA0002239550270000071
Figure BDA0002239550270000081
5)根据表2的数据，建立低压Langmuir体积VDL与高压Langmuir体积VGL的对应关系，如图3和式1
VGL＝1.3305VDL+0.2134，R2＝0.96(式1)
6)根据表2的数据，建立低压Langmuir压力PDL与高压Langmuir压力PGL的对应关系如图4和式2)；
PGL＝3.8201*ln(PDL)+1.2906，R2＝0.92(式2)
7)将目标区域内在低压下进行等温吸附实验(实验设备最高压力未超过12MPa)的实验样品的结果通过式1和式2校正，得到校正后的高压Langmuir体积V＇GL和校正后的高压Langmui压力P＇GL。
具体的，取样品Y08-1的等温吸附实验结果，该样品实验时最高压力低于12MPa，吸附实验数据报告如表3所示，实验过程未观测到实测吸附气量V下降，也未能监测记录游离相甲烷气体密度ρg，根据实验数据拟合获取Langmuir参数(低压Langmuir体积VDL为1.01，低压Langmuir压力PDL为2.39)，经过式1、式2校正，得到相当于在高压等温吸附实验条件下得到的Langmuir参数(校正后的高压Langmuir体积V＇GL为1.56，校正后的高压Langmuir压力P＇GL为3.33)；
表3
Figure BDA0002239550270000082
Figure BDA0002239550270000091
8)将步骤7)中的V＇GL和P＇GL及岩心样本对应深度段的地层压力35.5MPa带入Langmuir二元模型，得到该样品在地层条件下的吸附气含量VS：
VS＝V＇GL*PP/(P＇GL+PP)
样品Y08-1经过校正计算得到的吸附气含量VS为1.42m3/t，而若未经校正，用原实验结果得到的低压下的Langmuir参数计算得到的吸附气量VS仅为0.95m3/t，大大低估了页岩的吸附能力。
上述具体实施例说明，本发明提供的校正方法，解决了低压下的实验不能模拟页岩埋藏深、压力大的真实地层条件而造成大程度上的低估页岩吸附能力，同时将这些大量低压等温吸附实验合理地利用起来，减少计算误差以及节约油田重复实验的成本，本发明的校正方法可以获得准确的页岩吸附气含量，在页岩气藏评价与储量计算中具有明显的实际应用效果。

Claims (8)

1.一种对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对目标区域内的若干口钻井取心获得页岩气产层段的岩心样本；
2)利用高压等温吸附实验测量岩心样本在不同压力下对应的实测吸附气量V以及游离相甲烷气体密度ρg；
3)采用Langmuir三元模型，对实测吸附气量V进行非线性拟合，得到高压Langmuir体积VGL、高压Langmuir压力PGL和吸附相甲烷气体密度ρa；Langmuir三元模型的表达式为：V＝VGL*PP/(PGL+PP)*(1-ρg/ρa)；
4)采用Langmuir二元模型，对高压等温吸附实验低压段的实测吸附气量V进行非线性拟合，得到低压Langmuir体积VDL和低压Langmuir压力PDL；Langmuir二元模型的表达式为：V＝VDL*PP/(PDL+PP)；
5)根据步骤3)得到的高压Langmuir体积VGL和步骤4)得到的低压Langmuir体积VDL建立对应关系并建立Langmuir体积校正函数；
6)根据步骤3)得到的高压Langmuir压力PGL和步骤4)得到的低压Langmuir压力PDL建立对应关系并建立Langmuir压力校正函数；
7)将低压Langmuir体积VDL和低压Langmuir压力PDL分别通过Langmuir体积校正函数和Langmuir压力校正函数校正，得到校正后的高压Langmuir体积V＇GL和校正后的高压Langmuir压力P＇GL；
8)将校正后的高压Langmuir体积V＇GL、校正后的高压Langmuir压力P＇GL和岩心样本对应深度段的地层压力PP带入Langmuir二元模型，计算得到页岩的吸附气含量VS。
2.如权利要求1所述的对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法，其特征在于，若干口钻井在目标区域内的目的层段水平方向和纵向上均匀分布。
3.如权利要求1所述的对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法，其特征在于，步骤2)中，高压等温吸附实验的温度为目标区域内产层段的平均地层温度。
4.如权利要求1所述的对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法，其特征在于，步骤5)中，Langmuir体积校正函数的表达式为：
VGL＝1.3305*VDL+0.2134，相关系数R2＝0.96。
5.如权利要求1所述的对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法，其特征在于，步骤6)中，Langmuir压力校正函数的表达式为：
PGL＝3.8201*ln(PDL)+1.2906，相关系数R2＝0.92。
6.如权利要求1所述的对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法，其特征在于，步骤8)中，吸附气含量VS通过下式得到：
VS＝V＇GL*PP/(P＇GL+PP)。
7.如权利要求1所述的对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法，其特征在于，步骤4)中，所述低压段的压力为0～12MPa，整个高压等温吸附实验的测量压力为0～30MPa。
8.如权利要求1所述的对低压下页岩等温吸附实验吸附气含量的校正方法，其特征在于，步骤3)和步骤4)中的非线性拟合，是采用Origin软件进行的。
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