CN112858638A - 一种页岩气储层吸附气含量的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种页岩气储层吸附气含量的检测方法及装置，该方法包括：获取待检测深度、预设测井曲线、低温梯度和压力梯度；根据预设测井曲线，确定对应的TOC值；根据TOC值，确定最大吸附气含量；根据最大吸附气含量、低温梯度、待检测深度和TOC值，确定温度吸附气含量；根据温度吸附气含量、待检测深度和压力梯度，确定待检测深度对应的最终吸附气含量。本发明建立了利用待检测深度和TOC值进行页岩吸附气含量求取，可脱离岩心实验进行页岩储层吸附气含量的求取，为直接进行页岩储层品质评价提供了新的技术手段。

Description

一种页岩气储层吸附气含量的检测方法及装置

技术领域

本发明涉及页岩气技术领域，尤其涉及一种页岩气储层吸附气含量的检测方法及装置。

背景技术

页岩吸附气含量是计算页岩气资源量的关键性参数，页岩气的吸附特征也是评价页岩是否具有开采价值的一个重要标准，对页岩含气性评价、地质储量、可采储量预测具有重要的意义。目前计算吸附气含量的方法主要有容积法和类比法两种。类比法是对含气泥页岩层段大的厚度和面积有较高把握的评价区，选取地质、工程条件相似的类比标准或评价示范区的信息(含气量的概率分布)，得到评价区的含气量或资源面积丰度等的概率分布，从而进行评价区的资源量计算。目前普遍采用的是基于Lewis等(2004)提出的应用兰格缪尔(Langmuir)等温曲线来对页岩吸附气含量进行计算，即利用待评价地区的含气页岩样品进行等温吸附实验，根据实验数据做出兰格缪尔等温线并利用其来估算页岩吸附气含量。此类方法均依靠岩心吸附气含量的实验数据。而在缺乏岩心实验条件下，该类方法难以进行实际应用，且存在吸附气含量测量不准的情况。因此，有必要提出一种新的吸附气含量检测方法，以克服现有检测方法存在的条件限制、精准度差的问题，实现实时高效的吸附气含量检测。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种页岩气储层吸附气含量的检测方法及装置，用以解决如何进行实时高效的吸附气含量检测的问题。

本发明提供一种页岩气储层吸附气含量的检测方法，包括：

获取待检测深度、预设测井曲线、低温梯度和压力梯度，其中，所述预设测井曲线为测井时形成的曲线；

根据所述预设测井曲线，确定对应的总有机碳含量；

根据所述总有机碳含量，确定最大吸附气含量；

根据所述最大吸附气含量、所述低温梯度、所述待检测深度和所述总有机碳含量，确定温度吸附气含量；

根据所述温度吸附气含量、所述待检测深度和所述压力梯度，确定所述待检测深度对应的最终吸附气含量。

进一步地，所述所述最大吸附气含量通过以下公式确定：

其中，r表示成熟度系数，TOC表示所述总有机碳含量，n表示第一常数，C表示相对系数，通过以下公式确定：

其中，k表示第一经验常数，CD表示平衡状态下的临界深度，GT表示所述低温梯度，GP表示所述压力梯度，b表示第二经验常数。

进一步地，所述平衡状态下的临界深度通过以下公式确定：

其中，CD表示所述平衡状态下的临界深度，K₁表示温度系数，GT表示所述低温梯度，GP表示所述压力梯度，b表示所述第二经验常数。

进一步地，所述根据所述最大吸附气含量、所述低温梯度、所述待检测深度和所述总有机碳含量，确定温度吸附气含量包括：

根据所述低温梯度、所述待检测深度和所述总有机碳含量，确定温度乘积系数；

根据所述温度乘积系数和所述最大吸附气含量的乘积，确定所述温度吸附气含量。

进一步地，所述温度乘积系数通过以下公式确定：

TX＝1-lg(100·TOC)·k·d·GT

其中，TX表示所述温度乘积系数，TOC表示所述总有机碳含量，k表示所述第一经验常数，d表示所述待检测深度，GT表示所述低温梯度。

进一步地，所述温度吸附气含量通过以下公式确定：

VT＝(r·100·TOC)ⁿ/C)·(1-lg(100·TOC)·k·d·GT)

其中，VT表示所述温度吸附气含量，r表示所述成熟度系数，TOC表示所述总有机碳含量，n表示所述第一常数，C表示所述相对系数，k表示所述第一经验常数，d表示所述待检测深度，GT表示所述低温梯度。

进一步地，所述根据所述温度吸附气含量、所述待检测深度和所述压力梯度，确定所述待检测深度对应的最终吸附气含量包括：

根据所述压力梯度和所述待检测深度，确定压力乘积系数；

根据所述压力乘积系数和所述温度吸附气含量的乘积，确定所述最终吸附气含量。

进一步地，所述压力乘积系数通过以下公式确定：

其中，PX表示所述压力乘积系数，GP表示所述压力梯度，b表示所述第二经验常数。

进一步地，所述最终吸附气含量通过以下公式确定：

其中，V_a表示所述最终吸附气含量，r表示所述成熟度系数，TOC表示所述总有机碳含量，n表示所述第一常数，C表示所述相对系数，k表示所述第一经验常数，d表示所述待检测深度，GT表示所述低温梯度，GP表示所述压力梯度，b表示所述第二经验常数。

本发明还提供一种页岩气储层吸附气含量的检测装置，包括处理器以及存储器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的页岩气储层吸附气含量的检测方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：首先，对待检测深度、预设测井曲线、低温梯度和压力梯度进行有效的获取；进而，有效确定总有机碳含量；然后，利用总有机碳含量，确定最大吸附气含量，以此反馈吸附气含量的最大范围；接着，利用最大吸附气含量、低温梯度、待检测深度和总有机碳含量，结合温度，确定待检测深度在某一温度下的温度吸附气含量；最后，利用温度吸附气含量、待检测深度和压力梯度，结合温度、压力、深度和总有机碳含量，确定待检测深度在某一温度、某一压力下的最终吸附气含量，计算方法简单，有效利用了温度、总有机碳含量、压力影响页岩吸附能力的关键因素，高效地对最终吸附气含量进行确定，且避免了对岩心实验条件的要求。综上，本发明建立了利用待检测深度和TOC值进行页岩吸附气含量求取，无需传统方法中利用待评价地区的含气页岩样品进行等温吸附实验，可脱离岩心实验进行页岩储层吸附气含量的求取，直接利用待评价地区的待检测深度和TOC值即可，为直接进行页岩储层品质评价提供了新的技术手段。

附图说明

图1为本发明提供的页岩气储层吸附气含量的检测方法的流程示意图；

图2为本发明提供的确定温度吸附气含量的流程示意图；

图3为本发明提供的确定最终吸附气含量的流程示意图；

图4为本发明提供的实验数据的曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明实施例提供了一种页岩气储层吸附气含量的检测方法，结合图1来看，图1为本发明提供的页岩气储层吸附气含量的检测方法的流程示意图，上述页岩气储层吸附气含量的检测方法包括步骤S1至步骤S5，其中：

在步骤S1中，获取待检测深度、预设测井曲线、低温梯度和压力梯度，其中，预设测井曲线为测井时形成的曲线；

在步骤S2中，根据预设测井曲线，确定对应的总有机碳含量；

在步骤S3中，根据总有机碳含量，确定最大吸附气含量；

在步骤S4中，根据最大吸附气含量、低温梯度、待检测深度和总有机碳含量，确定温度吸附气含量；

在步骤S5中，根据温度吸附气含量、待检测深度和压力梯度，确定待检测深度对应的最终吸附气含量。

在本发明实施例中，首先，对待检测深度、预设测井曲线、低温梯度和压力梯度进行有效的获取；进而，有效确定总有机碳含量(TOC)；然后，利用总有机碳含量，确定最大吸附气含量，以此反馈吸附气含量的最大范围；接着，利用最大吸附气含量、低温梯度、待检测深度和总有机碳含量，结合温度，确定待检测深度在某一温度下的温度吸附气含量；最后，利用温度吸附气含量、待检测深度和压力梯度，结合温度、压力、深度和总有机碳含量，确定待检测深度在某一温度、某一压力下的最终吸附气含量，计算方法简单，有效利用了温度、总有机碳含量、压力影响页岩吸附能力的关键因素，高效地对最终吸附气含量进行确定，且避免了对岩心实验条件的要求。

需要说明的是，预设测井曲线为测井时形成的曲线，反应出不同岩性、层位特征，进而根据所得曲线判断出具体岩性、层位等，以此有效确定对应的总有机碳含量；低温梯度，又称“地热梯度”、"地热增温率"，指地球不受大气温度影响的地层温度随深度增加的增长率，表示地球内部温度不均匀分布程度的参数，不同待检测深度的低温梯度有所不同；压力梯度，指沿流体流动方向，单位路程长度上的压力变化。

优选地，最大吸附气含量通过以下公式确定：

其中，r表示成熟度系数，TOC表示总有机碳含量，n表示第一常数，C表示相对系数，通过以下公式确定：

其中，k表示第一经验常数，CD表示平衡状态下的临界深度，GT表示低温梯度，GP表示压力梯度，b表示第二经验常数。

作为具体实施例，本发明实施例利用最大吸附气含量与总有机碳含量的有机质成熟度关系(实验研究可得)，以此有效根据最大吸附气含量确定最大吸附气含量。

优选地，平衡状态下的临界深度通过以下公式确定：

其中，CD表示平衡状态下的临界深度，K₁表示温度系数，GT表示低温梯度，GP表示压力梯度，b表示第二经验常数。

作为具体实施例，本发明实施例通过温度系数、低温梯度、压力梯度、第二经验常数，有效确定平衡状态下的临界深度，以便最大吸附气含量的求解。

优选地，结合图2来看，图2为本发明提供的确定温度吸附气含量的流程示意图，上述步骤S4包括步骤S41至步骤S42，其中：

在步骤S41中，根据低温梯度、待检测深度和总有机碳含量，确定温度乘积系数；

在步骤S42中，根据温度乘积系数和最大吸附气含量的乘积，确定温度吸附气含量。

作为具体实施例，本发明实施例考虑到温度、深度和总有机碳含量的影响，先确定温度乘积系数，再结合温度，确定待检测深度在某一温度下的温度吸附气含量。

优选地，温度乘积系数通过以下公式确定：

TX＝1-lg(100·TOC)·k·d·GT

其中，TX表示温度乘积系数，TOC表示总有机碳含量，k表示第一经验常数，d表示待检测深度，GT表示低温梯度。

作为具体实施例，本发明实施例考虑到温度、深度和总有机碳含量的影响，，利用总有机碳含量、低温梯度、待检测深度，确定温度乘积系数。

温度吸附气含量通过以下公式确定：

VT＝(r·100·TOC)ⁿ/C)·(1-lg(100·TOC)·k·d·GT)

其中，VT表示温度吸附气含量，r表示成熟度系数，TOC表示总有机碳含量，n表示第一常数，C表示相对系数，k表示第一经验常数，d表示待检测深度，GT表示低温梯度。

作为具体实施例，本发明实施例利用最大吸附气含量、低温梯度、待检测深度和总有机碳含量，结合温度，确定待检测深度在某一温度下的温度吸附气含量。

优选地，结合图3来看，图3为本发明提供的确定最终吸附气含量的流程示意图，上述步骤S5包括步骤S51至步骤S52，其中：

在步骤S51中，根据压力梯度和待检测深度，确定压力乘积系数；

在步骤S52中，根据压力乘积系数和温度吸附气含量的乘积，确定最终吸附气含量。

作为具体实施例，本发明实施例利用温度吸附气含量、待检测深度和压力梯度，结合温度、压力、深度和总有机碳含量，确定待检测深度在某一温度、某一压力下的最终吸附气含量。

优选地，压力乘积系数通过以下公式确定：

其中，PX表示压力乘积系数，GP表示压力梯度，b表示第二经验常数。

作为具体实施例，本发明实施例考虑到温度、压力、深度和总有机碳含量的影响，利用总有机碳含量、低温梯度、待检测深度、压力梯度，确定温度乘积系数。

优选地，最终吸附气含量通过以下公式确定：

其中，V_a表示最终吸附气含量，r表示成熟度系数，TOC表示总有机碳含量，n表示第一常数，C表示相对系数，k表示第一经验常数，d表示待检测深度，GT表示低温梯度，GP表示压力梯度，b表示第二经验常数。

作为具体实施例，本发明实施例有效利用了温度、总有机碳含量、压力影响页岩吸附能力的关键因素，高效地对最终吸附气含量进行确定，且避免了对岩心实验条件的要求。

其中，k为第一经验常数，优选值为0.003；b为第二经验常数，优选值为1；r为成熟度系数，优选值为3，范围为0～3；n为第一常数，优选值为0.5556。可以理解的是，本发明参数的选择以实际应用需求来进行选择，不限于上述取值。

需要说明的是，结合以下推导过程，解释本发明原理：

第一，通过对地层深度与温度、压力的关系分析，建立待检测深度与温度、压力的转换公式：

P＝P₀+d·GP

T＝T₀+d.gT

其中，d为待检测深度，单位为m；P0为地面的初始压力，单位为MPa；GP是压力梯度，单位为MPa/m；T0是地表温度，单位为℃；GT是低温梯度，单位为℃/m。

第二，确定温度与吸附气含量是负相关的关系，通过实验研究总结，获得等压条件下，地层温度和吸附气含量的关系式：

V_a＝V_mp·(1-K·T)

其中，Va为吸附气含量，单位为m³/t；V_mp为某一压力下温度为0℃时的吸附气含量，单位为m³/t；T为地层温度，单位为℃；K是温度系数，K的表达式为：

K＝0.003·lg(100·TOC)

因此，等压条件下的吸附气含量公式为：

V_a＝V_mp·(1-lg(100·TOC)·k·T)

其中，k为第一经验常数，值为0.003。

第三，确定压力与吸附气含量是正相关的关系，通过实验研究总结，获得等温条件下，地层压力和吸附气含量的关系式：

其中，V_mt为某一温度下最大吸附气含量，单位为m³/t；p为压力，单位为MPa；b为第二经验常数，一般取1，单位为MPa^-1。

第四，将温度和压力的作用结合到一起，得到以下公式：

其中，V_m为0℃无穷大压力下的吸附气含量；将P＝P₀+d·GP和T＝T₀+d·GT代入上式，可得以下公式：

由于，温度和压力的作用是相反的，因此必然存在一点，使得深度和压力的作用互相抵消，处于平衡状态，则平衡状态的临界深度CD可以通过对上式求导，使其导数为0得出：

第五，通过实验研究，可得最大吸附气含量V_m与总有机碳含量(TOC)的有机质成熟度的关系为：

其中，

r为成熟度系数，其值一般为3，范围为0～3；n为第一常数，值为0.5556。

第六，最终可以获得吸附气含量的计算公式：

V_a＝((r·100·TOC)ⁿ/C)

第七，在利用测井曲线求取TOC以后，在每个深度点，利用深度和TOC值作为输入，即可求取本深度点的吸附气含量。

在本发明一个具体的实验例中，结合图4来看，图4为本发明提供的实验数据的曲线示意图，其中，在深度3674.70m处，TOC含量为1.65％，岩心吸附气含量为2.66m3/t，而利用本发明提出的公式计算出的吸附气含量结果是2.64m3/t；在深度3692.95m处，TOC含量为岩心吸附气含量为2.71％，岩心吸附气含量为2.87m3/t，而利用本发明提出的公式计算出的结果是2.97m3/t。

实施例2

本发明实施例提供了一种页岩气储层吸附气含量的检测装置，包括处理器以及存储器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的页岩气储层吸附气含量的检测方法。

本发明公开了一种页岩气储层吸附气含量的检测方法及装置，首先，对待检测深度、预设测井曲线、低温梯度和压力梯度进行有效的获取；进而，有效确定总有机碳含量；然后，利用总有机碳含量，确定最大吸附气含量，以此反馈吸附气含量的最大范围；接着，利用最大吸附气含量、低温梯度、待检测深度和总有机碳含量，结合温度，确定待检测深度在某一温度下的温度吸附气含量；最后，利用温度吸附气含量、待检测深度和压力梯度，结合温度、压力、深度和总有机碳含量，确定待检测深度在某一温度、某一压力下的最终吸附气含量，计算方法简单，有效利用了温度、总有机碳含量、压力影响页岩吸附能力的关键因素，高效地对最终吸附气含量进行确定，且避免了对岩心实验条件的要求。

本发明技术方案，建立了利用待检测深度和TOC值进行页岩吸附气含量求取，可脱离岩心实验进行页岩储层吸附气含量的求取，为直接进行页岩储层品质评价提供了新的技术手段。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种页岩气储层吸附气含量的检测方法，其特征在于，包括：

获取待检测深度、预设测井曲线、低温梯度和压力梯度，其中，所述预设测井曲线为测井时形成的曲线；

根据所述预设测井曲线，确定对应的总有机碳含量；

根据所述总有机碳含量，确定最大吸附气含量；

根据所述最大吸附气含量、所述低温梯度、所述待检测深度和所述总有机碳含量，确定温度吸附气含量；

根据所述温度吸附气含量、所述待检测深度和所述压力梯度，确定所述待检测深度对应的最终吸附气含量。

2.根据权利要求1所述的页岩气储层吸附气含量的检测方法，其特征在于，所述最大吸附气含量通过以下公式确定：

其中，r表示成熟度系数，TOC表示所述总有机碳含量，n表示第一常数，C表示相对系数，通过以下公式确定：

其中，k表示第一经验常数，CD表示平衡状态下的临界深度，GT表示所述低温梯度，GP表示所述压力梯度，b表示第二经验常数。

3.根据权利要求2所述的页岩气储层吸附气含量的检测方法，其特征在于，所述平衡状态下的临界深度通过以下公式确定：

其中，CD表示所述平衡状态下的临界深度，K₁表示温度系数，GT表示所述低温梯度，GP表示所述压力梯度，b表示所述第二经验常数。

4.根据权利要求3所述的页岩气储层吸附气含量的检测方法，其特征在于，所述根据所述最大吸附气含量、所述低温梯度、所述待检测深度和所述总有机碳含量，确定温度吸附气含量包括：

根据所述低温梯度、所述待检测深度和所述总有机碳含量，确定温度乘积系数；

根据所述温度乘积系数和所述最大吸附气含量的乘积，确定所述温度吸附气含量。

5.根据权利要求4所述的页岩气储层吸附气含量的检测方法，其特征在于，所述温度乘积系数通过以下公式确定：

TX＝1-lg(100·TOC)·k·d·GT

其中，TX表示所述温度乘积系数，TOC表示所述总有机碳含量，k表示所述第一经验常数，d表示所述待检测深度，GT表示所述低温梯度。

6.根据权利要求5所述的页岩气储层吸附气含量的检测方法，其特征在于，所述温度吸附气含量通过以下公式确定：

VT＝(r·100·TOC)ⁿ/C)·(1-lg(100·TOC)·k·d·GT)

其中，VT表示所述温度吸附气含量，r表示所述成熟度系数，TOC表示所述总有机碳含量，n表示所述第一常数，C表示所述相对系数，k表示所述第一经验常数，d表示所述待检测深度，GT表示所述低温梯度。

7.根据权利要求6所述的页岩气储层吸附气含量的检测方法，其特征在于，所述根据所述温度吸附气含量、所述待检测深度和所述压力梯度，确定所述待检测深度对应的最终吸附气含量包括：

根据所述压力梯度和所述待检测深度，确定压力乘积系数；

根据所述压力乘积系数和所述温度吸附气含量的乘积，确定所述最终吸附气含量。

8.根据权利要求7所述的页岩气储层吸附气含量的检测方法，其特征在于，所述压力乘积系数通过以下公式确定：

其中，PX表示所述压力乘积系数，GP表示所述压力梯度，b表示所述第二经验常数。

9.根据权利要求8所述的页岩气储层吸附气含量的检测方法，其特征在于，所述最终吸附气含量通过以下公式确定：

其中，V_a表示所述最终吸附气含量，r表示所述成熟度系数，TOC表示所述总有机碳含量，n表示所述第一常数，C表示所述相对系数，k表示所述第一经验常数，d表示所述待检测深度，GT表示所述低温梯度，GP表示所述压力梯度，b表示所述第二经验常数。

10.一种页岩气储层吸附气含量的检测装置，其特征在于，包括处理器以及存储器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现根据权利要求1-9任一项所述的页岩气储层吸附气含量的检测方法。

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