CN111781658A - 一种页岩气层分类图版的建立方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种页岩气层分类图版的建立方法，以难动气含量为纵坐标，以可动气含量为横坐标，综合考虑商业开发的页岩气含量下限值，在坐标系中画出表征难动气含量+可动气含量＝1.0cm3/g的C线，同时画出表征可动气含量＝1.0cm3/g的B线，B线、C线将坐标系分为三个区域，即I区，表示非页岩气层，II区，表示难开采页岩气层，III区，表示可开发页岩气层。通过该方法建立的图版不但可以容易地识别出页岩气层，而且可以区分非页岩气层、难开采页岩气层和可开采页岩气层，为页岩气层识别提供了一个简单明了的图版方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种页岩气层分类图版的建立方法及应用，属于油气田开发地质领域。
背景技术
页岩气是指以多种产状赋存在富含有机质页岩及粉砂质或砂质夹层中的自生自储型非常规甲烷天然气。页岩气层识别是页岩气勘探和开发评价的关键，目前识别页岩气层方法包括地质评价方法、地球物理方法和含气量测试方法等，其中含气量测试方法是目前常用的方法。
页岩气含量是定量表征页岩含气性、进行选区评价、资源量计算和产能预测等最重要参数，只有含气量达到或超过商业开发下限值的页岩层，属于页岩气层，而且可动气含量越高，越有利于开采，否则为非页岩气层或含气页岩层。页岩含气量是指单位重量页岩中所含的天然气折算到标准温度和压力条件下(101.325kPa，25℃)的天然气体积，单位是m3/t。
解吸法是目前最常用的一种直接测量页岩含气量的方法，测试装置是带有恒温和计量装置的密闭解吸罐，解吸法测定页岩含气量一般是在钻井现场进行的，在模拟的地层条件下直接测定单位质量页岩岩心样品中的气体体积(cm3/g)。解吸法将页岩气分为解吸气、损失气和残余气三部分，解吸法测试获得的页岩含气量参数包括解吸气含量、损失气含量和残余气含量。
解吸气含量(cm3/g)：当页岩岩心取出井口后，迅速装入解吸罐并将其放置在设计温度(岩心深度对应的地层温度)的恒温水箱中，在大气压力下页岩在密闭解吸罐中自然解吸，记录起钻、提钻、岩心到达井口及装罐结束的时间以及不同时间解吸气量，最后将解吸实验得到的总解吸气量(Vm)通过热力学计算换算成标准状态下的体积(Vs)即为页岩解吸气总量，除以页岩样品质量即为页岩样的解吸气含量(Vd)。
损失气含量(cm3/g)：是指钻头钻遇页岩层到页岩岩心样品从井口取出装入解析罐之前这段时间内，从单位质量页岩中逸散释放出的天然气量。目前一般是在解吸气实验基础上，应用趋势分析法来确定页岩损失气，常用的有USBM线性回归法和Arps指数递减法。
残余气含量(cm3/g)：是解吸终止后仍留在单位质量页岩中的天然气量，残余气也是页岩总含气量的重要组成部分。在自然解吸结束后，取部分页岩样称量后放入密封的球磨机中粉碎到60目以下，然后放入和储层温度相同的恒温装置中再次经自然解吸的气体量即为残余气量，直到样品12小时内测试气量不大于0.1cm3/g时，残余气解吸结束。将解吸出的残余气量转化为标准状态下的体积，然后除以样品质量即为泥页岩的残余气含量。
一般地，将含气量达到商业开发的下限的页岩层视为页岩气层，从商业开发角度考虑，目前国际上一般将总含气量大于1.0cm3/g的做为含气页岩层，而总含气量小于1.0cm3/g的视为非气层。
然而，含气量高并不一定代表有更多的页岩气容易被采出，国际标准并未考虑含气页岩层是否容易开采。这是因为大量实践分析研究表明，解吸法测试得到的页岩中解吸气含量、损失气含量和残余气含量与页岩的物性关系密切，解吸气含量和损失气含量越高，则说明页岩物性越好，页岩微裂隙和页理发育，页岩气易开采；反之，解吸气含量和损失气含量越低，则页岩物性越差，页岩微裂隙和页理不发育，页岩气难开采。
因此，如何建立一种同时考虑页岩含气量和可采性的页岩气层分类图版至关重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种页岩气层分类图版的建立方法，通过该方法建立的图版，不但可以容易地识别出页岩气层，而且可以区分非页岩气层、难开采页岩气层和可开采页岩气层，为页岩气层识别提供了一个简单明了的图版方法。
本发明的另一目的是提供一种页岩气层分类图版的应用。
为达到上述目的，本发明将页岩解吸气含量和损失气含量之和称为页岩的可动气含量(cm3/g)，即：可动气含量＝解吸气含量+损失气含量，将残余气含量称为页岩的难动气含量。以难动气含量为纵坐标，以可动气含量为横坐标，综合考虑商业开发的页岩气含量下限值(取值目前国际上常用的1.0cm3/g)，在坐标系中画出表征难动气含量+可动气含量＝1.0cm3/g的C线，同时画出表征可动气含量＝1.0cm3/g的B线，B线、C线将坐标系分为三个区域，即I区，表示非页岩气层，II区，表示难开采页岩气层，III区，表示可开发页岩气层。
在应用时，当某页岩层样品测试的可动气含量(损失气含量和解吸气含量之和)与难动气含量(残余气含量)在图版上的投点在I区时，说明其总含气量(解吸气含量、损失气含量与残余气含量三者之和)小于1.0cm3/g，即低于商业开发的最低页岩含气量标准(1.0cm3/g)，那么该页岩层为非页岩气层；
当某页岩层样品测试的可动气含量与难动气含量在图版上的投点在II区时，说明页岩总含气量大于1.0cm3/g，但是该类页岩的可动气含量(损失气含量和解吸气含量之和)小于1.0cm3/g，该页岩层虽为含气页岩层，但是为难开采页岩气层；
当某页岩层样品测试的可动气含量(损失气含量和解吸气含量之和)与难动气含量(残余气含量)在图版上的投点在III区时，说明页岩总含气量大于1.0cm3/g，且可动气含量(损失气含量和解吸气含量之和)大于1.0cm3/g，那么该页岩层为可开采页岩气层。
如果商业开发的某盆地或者某层位页岩气含量下限值不是1.0cm3/g，而是2.0cm3/g(或更高，其他的以此类推)，那么图版中的B线与横坐标的交点位于2.0cm3/g，而C线段与横坐标和纵坐标的交点也分别位于2.0cm3/g，这样划分的I区、II区和III区三个区域的页岩代表的意义仍然相同，仍然分别对应地可以识别出非页岩气层、难开采页岩气层和可开采页岩气层。
与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：
1、本发明综合考虑了解析气含量、损失气含量和残余气含量所反映的页岩含气性、物性，把可动气含量作为识别页岩气层确切参数。
2、本发明考虑商业开发的页岩气含量下限值，建立了以解吸气、损失气和残余气三者相对含量为参数的页岩气层识别图版，不但可以容易地识别出页岩气层，而且可以区分非页岩气层、难开采页岩气层和可开采页岩气层，为页岩气层识别提供了一个简单明了的图版方法。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
图1为利用本发明的页岩气层分类图版在延页503-X的应用。
图2为利用本发明的页岩气层分类图版在焦页X的应用。
图3为利用本发明的页岩气层分类图版在泉页X的应用。
具体实施方式
在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。
具体实施例1
鄂尔多斯盆地山西组广泛发育着泥页岩，前期勘探表明，山西组泥页岩具有较好的页岩气勘探潜力。对现场的一口页岩气勘探井延页503-X的10块岩心进行了岩性描述和现场解析，结果如表1所示。
表1
计算解吸气含量和损失气含量之和(即可动气含量)作为横坐标值，将残余气含量(即难动气含量)作为纵坐标值，因此，每个样品都有一个坐标值。
以难动气含量为纵坐标，以可动气含量为横坐标，在直角坐标系中画出C线，表征难动气含量+可动气含量＝1.0cm3/g，在坐标系中画出B线，表征可动气含量＝1.0cm3/g，B线、C线将坐标系分为三个区域，即I区(C线与横纵坐标轴之间的区域)，表示非页岩气层，II区(C线与B线之间的区域)，表示难开采页岩气层，III区(B线右侧区域)，表示可开采页岩气层。
将样品的坐标值投点在上述坐标系中，样品情况分布如图2所示，样品6、9、10分布在I区，为非页岩气层；样品1、3、4、8分布在II区，为难开采页岩气层；样品2、5、7分布在III区，为可开采页岩气层。
从含气量上，样品6、9、10的页岩总含气量均小于1，低于商业开发的最低页岩含气量标准(1.0cm3/g)。而样品1、3、4、8和样品2、5、7的含气量均大于1，且样品2、5、7的可动气量大于1，表明其更容易开采，而样品1、3、4、8的可动气量小于1，表明其开采难度较大。从物性上看，根据岩心岩性描述，样品2、5、7均为页理发育页岩，样品1、3、4、8均为页理较发育泥页岩，页理的发育，表明样品2、5、7的物性相比样品1、3、4、8的物性更好，而物性的好坏通常影响页岩气的开采难易程度，物性越好，越易开采。
因此，根据图版，将样品2、5、7划分为可开采页岩气层，将样品1、3、4、8划分为难开采页岩气层，体现了物性对开采难易程度的影响，因此，根据本发明建立的图版相比仅仅用商业开发的最低页岩气量标准(1.0cm3/g)来区分页岩气层更能指导页岩气层的科学分类。
应用例1
焦页X井是涪陵地区的一口页岩气生产井，该井在前期勘探过程中也经过了系统取心，部分样品的现场解析结果如表2，按照本发明建立图版的方法对上述页岩样品测试的可动气含量与难动气含量在图版上进行投点，如图2所示。结果表明，在误差允许范围内，焦页X井的页岩样品均投点在III区，该页岩层为可开采页岩气层。
该井在2012年11月29日，试获日产20.3万立方米高产工业气流，不含硫化氢，取得海相页岩油气勘探重大突破。并且，在不压裂情况下，该井稳定生产了30余天，日产气量并无太大衰减。可见，现场的试采和生产情况也验证了该页岩层为可开采的页岩气层，表明本发明建立的页岩气层分类图版的科学性。
表2
应用例2
泉页X井是鄂尔多斯盆地延长矿区的一口页岩气勘探井，该井在试采时日产气不足3万方，且试产不到一周，日产气已衰减到不足2000方，后关井停产。该井的部分样品的现场解析结果如表3，按照本发明建立图版的方法对上述页岩样品测试的可动气含量与难动气含量在图版上进行投点，如图3所示。结果表明，泉页X井的页岩样品除个别落在I区内，其余投点在II区，表明该页岩层属于难开采页岩气层。
通过分析，发现该井虽然页岩总含气量整体上均大于1，按照国际标准，已经满足了商业开发的页岩气含量下限值，但是页岩样品的难动气量占比较大，不利于开采。因此，试采效果不好。
表3
上述例子表明了，根据本发明方法建立的页岩气层分类图版，可以科学地对页岩气层划分为非页岩气层、难开采页岩气层、可开采页岩气层。因此，在获得页岩气含量的基础上，通过该图版可以合理地评估页岩气层，从而指导下一步的生产投入。
针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。
Claims (11)
1.一种页岩气层分类图版的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)建立直角坐标系，以横坐标轴表示可动气含量，以纵坐标轴表示难动气含量，横坐标轴值从坐标轴原点向右逐渐增大，纵坐标轴值从坐标轴原点向上逐渐增大；
(2)在坐标系中画出表征难动气含量+可动气含量＝1.0cm3/g的C线，同时画出表征可动气含量＝1.0cm3/g的B线；
(3)B线、C线将坐标系分为三个区域，即C线与横纵坐标轴之间的I区，表示非页岩气层；C线与B线之间的II区，表示难开采页岩气层；B线右侧的III区，表示可开采页岩气层。
2.如权利要求1所述的一种页岩气层分类图版的建立方法，其特征在在于，所述的难动气含量为残余气含量，所述的可动气含量为解吸气含量与损失气含量之和。
3.如权利要求2所述的一种页岩气层分类图版的建立方法，其特征在在于，所述的解吸气含量、损失气含量和残余气含量均通过钻井现场进行的解吸法测试方法获得。
4.如权利要求3所述的一种页岩气层分类图版的建立方法，其特征在在于，解吸气含量的测试方法为：当页岩岩心取出井口后，迅速装入解吸罐并将其放置在设计温度的恒温水箱中，在大气压力下页岩在密闭解吸罐中自然解吸，记录起钻、提钻、岩心到达井口及装罐结束的时间以及不同时间解吸气量，最后将解吸实验得到的总解吸气量通过热力学计算换算成标准状态下的体积即为页岩解吸气总量，除以页岩样品质量即为页岩样的解吸气含量。
5.如权利要求3所述的一种页岩气层分类图版的建立方法，其特征在在于，损失气含量的测试方法为：指钻头钻遇页岩层到页岩岩心样品从井口取出装入解析罐之前这段时间内，从单位质量页岩中逸散释放出的天然气量，可通过USBM线性回归法或Arps指数递减法，在解吸气实验基础上，应用趋势分析法来确定页岩损失气含量。
6.如权利要求3所述的一种页岩气层分类图版的建立方法，其特征在在于，残余气含量的测试方法为：指解吸终止后仍留在单位质量页岩中的天然气量；在自然解吸结束后，取部分页岩样称量后放入密封的球磨机中粉碎到60目以下，然后放入和储层温度相同的恒温装置中再次经自然解吸的气体量即为残余气量，直到样品12小时内测试气量不大于0.1cm3/g时，残余气解吸结束；将解吸出的残余气量转化为标准状态下的体积，然后除以样品质量即为泥页岩的残余气含量。
7.如权利要求1所述的一种页岩气层分类图版的建立方法，其特征在在于，步骤(2)中，C线和B线的位置根据商业开发的页岩气含量下限值进行调整。
8.如权利要求1所述的一种页岩气层分类图版的建立方法，其特征在在于，当某区域的商业开发的页岩气含量下限值为2.0cm3/g时，在坐标系中画出表征难动气含量+可动气含量＝2.0cm3/g的C线，同时画出表征可动气含量＝2.0cm3/g的B线。
9.一种利用如权利要求1-8任一项所述的页岩气层分类图版的建立方法所建立的页岩气层分类图版。
10.一种如权利要求1-8任一项所述的页岩气层分类图版的建立方法或权利要求9所述页岩气层分类图版在对页岩气层进行分类上的应用。
11.如权利要求10所述的应用，其特征在于，对某页岩层样品测试的可动气含量与难动气含量在图版上进行投点：当投点在I区时，该页岩层为非页岩气层；当投点在II区时，该页岩层为难开采页岩气层；当投点在III区时，该页岩层为可开采页岩气层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20201016 |