CN117217112B - 页岩气游吸比确定方法、终端及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种页岩气游吸比确定方法、终端及介质，首先获取多个时刻下解吸实验测得的累计解吸气量、残余气体实验测得的累计残余气量，以及获取等温吸附实验在预设压力下测得各个组分的吸附气量；根据累计解吸气量确定第一动力学参数，并根据累计残余气量确定第二动力学参数；根据第一动力学参数、第二动力学参数确定总含气量；根据各个组分的吸附方程、质量百分比和储层压力，确定总吸附气量；根据总含气量和总吸附气量，计算页岩储层的页岩气游吸比。通过将页岩气游吸比的计算建立在页岩含气量测试分析的基础上，能够实现页岩气游吸比和页岩含气性的同时评价，依托页岩含气性测试相关数据，可提高页岩气游吸比计算结果的真实性和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于油气勘探开发技术领域，尤其涉及一种页岩气游吸比确定方法、终端及介质。
背景技术
页岩气是赋存于地层泥页岩中，甲烷为主要成分、以游离和吸附状态存在的一类天然气资源。它是一种清洁、高效的能源资源，可广泛用于居民燃气、城市供暖、发电、汽车燃料和化工生产等方面。从赋存相态的角度考虑，吸附、游离和溶解是页岩气赋存公认的三种相态，但游离态和吸附态是页岩气主要的赋存形式，溶解态页岩气含量极低。因此，页岩储层含气量主要由游离气和吸附气组成。从目前最广泛采用的页岩含气量测试分析方法来看，页岩含气量是由解吸气量、损失气量和残余气量三部分组成。一般认为，损失气主要是游离气，解吸气包括游离气和吸附气，而残余气主要为吸附气。吸附气量主要通过页岩样品等温吸附实验的结果获取，而游离气量主要是基于储层条件的理论计算而获取。页岩气游吸比为页岩储层中游离态页岩气含量与吸附态页岩气含量的比值。从页岩气参数属性上讲，页岩气游吸比属于页岩储层含气性相关参数，是页岩含气性评价的重要内容。页岩气游吸比不仅可以用于评价页岩气的赋存状态、含气结构、储层流体和地层能量等方面，同时对页岩气的资源前景和开发潜力也具有重要指示意义。
目前，页岩气游吸比的获取主要通过理论计算、实验模拟、测井解释和地质分析的方法。现有的方法通常较少考虑页岩储层中真实含气量的多少，导致页岩气游吸比的获取结果缺乏实际勘探依据，计算得到的页岩气游吸比不够准确。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种页岩气游吸比确定方法、终端及介质，旨在解决现有技术中对页岩气游吸比计算不够准确的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种页岩气游吸比确定方法，包括：
获取多个时刻下解吸实验测得的累计解吸气量、残余气体实验测得的累计残余气量，以及获取等温吸附实验在预设压力下测得的各个组分的吸附气量；
根据多个时刻下的累计解吸气量确定解吸实验对应的第一动力学参数，并根据多个时刻下的累计残余气量确定残余气体实验对应的第二动力学参数；
根据第一动力学参数、第二动力学参数确定页岩储层的总含气量；
根据各个组分的吸附方程和储层压力，确定页岩储层的总吸附气量；
根据总含气量和总吸附气量，计算页岩储层的页岩气游吸比。
本发明实施例的第二方面提供了一种页岩气游吸比确定装置，包括：
数据获取模块，用于获取多个时刻下解吸实验测得的累计解吸气量、残余气体实验测得的累计残余气量，以及获取等温吸附实验在预设压力下测得的各个组分的吸附气量；
第一计算模块，用于根据多个时刻下的累计解吸气量确定解吸实验对应的第一动力学参数，并根据多个时刻下的累计残余气量确定残余气体实验对应的第二动力学参数；
第二计算模块，用于根据第一动力学参数、第二动力学参数确定页岩储层的总含气量；
第三计算模块，用于根据各个组分的吸附气量和储层压力，确定页岩储层的总吸附气量；
游吸比计算模块，用于根据总含气量和总吸附气量，计算页岩储层的页岩气游吸比。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上第一方面的页岩气游吸比确定方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面的页岩气游吸比确定方法的步骤。
本发明实施例提供的页岩气游吸比确定方法、终端及介质，首先获取多个时刻下解吸实验测得的累计解吸气量、残余气体实验测得的累计残余气量，以及获取等温吸附实验在预设压力下测得的各个组分的吸附气量；根据多个时刻下的累计解吸气量确定解吸实验对应的第一动力学参数，并根据多个时刻下的累计残余气量确定残余气体实验对应的第二动力学参数；根据第一动力学参数、第二动力学参数确定页岩储层的总含气量；根据各个组分的吸附方程和储层压力，确定页岩储层的总吸附气量；根据总含气量和总吸附气量，计算页岩储层的页岩气游吸比。通过将页岩气游吸比的计算建立在页岩含气量测试分析的基础之上，能够实现页岩气游吸比和页岩含气性的同时评价，依托含气量测试的相关数据，提高页岩气游吸比计算结果的真实性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的页岩气游吸比确定方法的应用场景图；
图2是本发明实施例提供的页岩气游吸比确定方法的实现流程图；
图3是本发明实施例提供的页岩气游吸比确定装置的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的终端的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
图1是本发明实施例提供的页岩气游吸比确定方法的应用场景图。如图1所示，在一些实施例中，该系统包括数据采集系统11和终端12。
其中，数据采集系统用于采集测试样品试验室中解吸实验、残余气体测试实验、等温吸附实验等所测得的数据，并发送给终端12，终端12根据接收到的数据进行页岩储层的游吸比的确定，相关人员可以在终端12上查看待开采区域中的页岩储层的游吸比，以制定开采计划。
现有技术中的氦气含量确定方法通常具备以下缺点：
(1)现有的方法较少考虑页岩储层中真实含气量的多少，导致页岩气游吸比的获取结果缺乏实际勘探依据；
(2)现有的方法主要考虑了页岩气游吸比这一单一参数的获取，与游吸比密切相关的其他页岩储层含气性参数(如总含气量和不同组分含气量等)关注和关联较少；
(3)现有的方法为获取吸附气量或游离气量需要展开一系列复杂实验或工程实践，技术流程较为复杂，成本也较高；
(4)现有的方法主要获取了页岩气游吸比相关的静态参数，对页岩气动力学行为中的模型刻画、动力学参数获取和动态过程的分析涉及较少；
(5)现有的方法主要针对页岩储层含气性的实验研究或地质解释，较少涉及页岩储层实际含气性和页岩气游吸比的同时分析；
(6)现有的方法获取的页岩气游吸比因实验条件或研究区地质特殊性等原因，造成不同来源的结果无法进行直接对比。
有鉴于此，本发明在常规方法的基础上进行改进。图2是本发明实施例提供的页岩气游吸比确定方法的实现流程图。如图2所示，页岩气游吸比确定方法，应用于图1中所示的终端12，该方法包括：
S210，获取多个时刻下解吸实验测得的累计解吸气量、残余气体实验测得的累计残余气量，以及获取等温吸附实验在多个预设压力下测得的各个组分的吸附气量。
在本发明实施例中，采用页岩气解吸实验获取解吸气量，为进一步分析页岩气游吸比和页岩储层含气性提供实验数据支撑。采用清水或钻井液取芯的页岩样品出筒后清洁其表面，称取其质量记为mde(单位：g)。完成这些工作之后迅速装进解吸罐中进行储层温度条件下的页岩气解吸。需要注意的是装样前确保仪器密封性，样品暴露空气时间尽量要短，超过1h则不可使用。
本发明设计为采用清水或钻井液取芯样品，其损失时间tlost可采用如下公式进行计算：
其中，tlost为损失气时间，单位为min；t起钻，t井口和t封罐分别为起钻时间、岩心到达井口时间和岩心封罐时间，单位均为时：分：秒(h：min：s)。
解吸实验过程中，记录不同解吸时刻ti的累计解吸气体积Vde(ti)和解吸工作场所的温度Tde和压力Pde数据，方便用于后续解吸实验结果的处理。需要注意的是，解吸实验开始的时间节点t0为损失时间tlost，即t0＝tlost。
为了方便后续页岩含气性数据的分析和对比，现场解吸所测定的页岩气气体体积需换算到标准状况(温度0℃，压力101.325kPa)下，换算公式如下：
其中，Vde,STP(ti)为ti解吸时刻标准状况下的页岩气累计解吸体积，单位为cm3；Vde(ti)为ti解吸时刻现场解吸实验现场条件下测定的页岩气解吸气体积，单位为cm3；Pde为现场解吸工作环境的大气压力，单位为kPa；Tde为现场解吸工作场所的环境温度，单位为℃。
为了能够更好地分析解吸过程中的页岩气含量，需将解吸气体积换算为单位质量样品的解吸气量，根据页岩样品的质量mde和标准状况下的页岩气累计解吸体积Vde,STP(ti)则有：
其中，qde(ti)为ti时刻的页岩气解吸气量，单位为m3/t；Vde,STP(ti)为ti解吸时刻标准状况下的页岩气累计解吸体积，单位为cm3；ti表示页岩气的解吸时刻，单位为min；mde为页岩气解吸实验所用的页岩样品质量，单位为g。
在本发明实施例中，为了获取完整的页岩含气性信息，需开展页岩残余气气量测试与分析。从解吸实验样品中选取质量超过200g的样品用于页岩残余气测试，并称取其质量，记为mre。残余气测定之前需检查仪器气密性和恒温装置运行情况，记录残余气实验工作场所的温度Tre和大气压力Pde数据。残余气测定在储层温度下开展，并在密闭装置中将样品粉碎，然后开始残余气气体体积的测定，记录下不同残余气测定时刻ti的累计残余气气体体积Vre(ti)。
为了更好地进行页岩含气量的分析，残余气测定实验所测得的不同时刻ti累计气体体积Vre(ti)需换算到标准状况(温度0℃，压力101.325kPa)下，换算公式如下：
其中，Vre,STP(ti)为ti时刻测试出的标准状况下的页岩残余气体积，单位为cm3；Vre(ti)为残余气量实验测试条件下测定的ti时刻页岩气残余气体积，单位为cm3；Pre为残余气量实验测试条件下工作场所的大气压力，单位为kPa；Tre为残余气量实验测试条件下工作场所的环境温度，单位为℃。
为了能够更好地分析页岩样品残余气含量，进一步服务于页岩气游吸比的分析，需将测试得到的标准状况下残余气体积换算为单位样品质量的残余气量。根据页岩样品的质量mre和页岩气累计测试出的残余气体积Vre(ti)则有：
其中，qre(ti)为ti测试时刻的页岩气累计测试出的残余气量，单位为m3/t；Vre(ti)为ti测试时刻的页岩气累计测试出的残余气体积，单位为cm3；ti表示页岩气残余测试的时刻，单位为min；mre为残余气测定实验中所用页岩样品的质量，单位为g。
在本发明实施例中，页岩储层吸附气量主要通过页岩样品中不同吸附组分贡献的吸附气量获取。
S220，根据多个时刻下的累计解吸气量确定解吸实验对应的第一动力学参数，并根据多个时刻下的累计残余气量确定残余气体实验对应的第二动力学参数。
考虑到页岩储层物质组成、孔缝系统和页岩气动力学行为的复杂性，气体在页岩储层中吸附、解吸与扩散等动力学行为难以用常见动力学模型(如单孔/双孔扩散模型、Langmuir动力学模型、一阶/二阶动力学模型等)进行准确刻画，故本发明提出双位Langmuir-Freundlich动力学模型(即解吸实验对应的动力学模型)用于解吸气动力学行为的描述。在一些实施例中，S220可以包括：根据多个时刻下的累计解吸气量和解吸实验对应的动力学模型，确定第一动力学参数；
其中，解吸实验对应的动力学模型为：
其中，qde(t)为现场解吸实验t时刻的解吸气量，单位为m3/t；qde-1和qde-2为第一动力学参数，单位为m3/t；Bde-1和Bde-2为现场解吸实验中与解吸曲线形态和解吸速率相关的参数，单位为min-1；qlost为现场解吸实验中的损失气量，单位为m3/t。t为现场解吸实验的实验时刻(该实验中开始解吸的时刻t0为损失时间tlost，即t0＝tlost)，单位：min；n1和n2为第一拟合常数。
在本发明实施例中，根据页岩气最大解吸气量qde和解吸气动力学参数qde-1和qde-2之间的关系，页岩气的最大解吸气量可表示为：
qde＝qde-1+qde-2-qlost (7)
其中，qde为页岩气最大解吸气量，单位为m3/t；qde-1和qde-2为解吸气动力学模型中的拟合参数，单位为m3/t。
为描述残余气动力学行为，获取相关动力学参数，进一步分析页岩含气性和页岩气游吸比，与解吸气分析方法类似，本发明同样采用双位Langmuir-Freundlich动力学方程分析损失气动力学行为(即残余气体实验对应的动力学模型)。在一些实施例中，S220可以包括：根据多个时刻下的累计残余气量和残余气体实验对应的动力学模型，确定第二动力学参数；
其中，残余气体实验对应的动力学模型为：
其中，qre(t)为残余气量测定实验t时刻的解吸气量，单位为m3/t；qre-1和qre-2为第二动力学参数，单位为m3/t；Bre-1和Bre-2为残余气量测定实验中与测试曲线形态和解吸速率相关的参数，单位为min-1；n3和n4为第二拟合常数。
在本发明实施例中，通过拟合页岩气残余气动力学方程，获取相关的动力学参数后，可进一步借助获取的相关动力学参数计算页岩气残余气量qre为：
qre＝qre-1+qre-2 (9)
其中，qre-1和qre-2为残余气量，单位：m3/t；qre-1和qre-2为残余气动力学模型中的拟合参数，单位为m3/t。
S230，根据第一动力学参数、第二动力学参数确定页岩储层的总含气量。
在本发明实施例中，根据解吸气和残余气动力学方程相关参数与解吸气量、损失气量和残余气量之间的关系，本发明中的页岩总含气量可表示为解吸气动力学模型中的拟合参数qde-1和qde-2和残余气动力学模型中的拟合参数qre-1和qre-2四个参数之和。在一些实施例中，S230可以包括：
qtotal＝qde-1+qde-2+qre-1+qre-2 (10)
其中，qtotal为总含气量，qde-1和qde-2为第一动力学参数，qre-1和qre-2为第二动力学参数。
S240，根据预先建立的各个组分的吸附方程、各个组分的质量百分比和储层压力，确定页岩储层的总吸附气量；其中，吸附方程根据多个预设压力下测得的各个组分的吸附气量建立。
在本发明实施例中，页岩气中的部分组分不存在吸附特性，因此上述的各个组分，是指页岩气中具备吸附特性的组分。
在一些实施例中，S240可以包括：根据各个组分的吸附方程和页岩气吸附模型，确定等温吸附实验对应的第三参数；根据第三参数、储层压力，确定页岩储层中各个吸附组分贡献的吸附气量；根据页岩储层中各个吸附组分贡献的吸附气量以及吸附组分的质量百分比，确定页岩储层的总吸附气量。
通常，页岩储层吸附气量主要直接通过页岩样品开展等温吸附实验的结果获取，而本发明考虑到页岩储层中吸附组分的多样性、复杂性以及气体吸附能力差异性，通过获取不同吸附组分的吸附气量，进而求取整个页岩储层的总吸附气量。页岩储层中常见的吸附性组分包括有机质、高岭石、蒙脱石、伊利石、伊蒙混层、绿泥石等，对页岩储层中这些常见吸附物质的吸附方程进行预先获取，再根据每个吸附组分在页岩储层中的质量百分比求取整个页岩储层的总吸附气量。
考虑到页岩储层中的吸附物质孔隙结构的复杂性和气体储集空间的多样性，综合考虑微孔充填和单层吸附两种吸附机理的存在，本发明采用Langmuir-DA模型(即下述的页岩气吸附模型)刻画不同吸附组分在储层温度条件下的吸附行为。
在一些实施例中，根据多个预设压力下的吸附气量和页岩气吸附模型，确定等温吸附实验对应的第三参数，包括：
其中，qad-i(P)为第i个吸附组分在预设压力P条件下的吸附气量，单位：m3/t；qad-1i为单层吸附的最大吸附量，单位为m3/t；qad-2i为页岩储层中第i个吸附物质的微孔充填最大吸附量，单位为m3/t；bi为页岩储层第i个吸附物质与吸附活化能有关的单层吸附Langmuir常数，单位为MPa-1；ρg(P)为预设压力P条件下的气相密度，单位为kg/m3；ρad-i为页岩储层第i个吸附物质中的气体吸附相密度，单位：kg/m3；Di为页岩储层中第i个吸附物质中与孔隙结构、特征吸附能、吸附质亲和系数、温度等有关的无量纲参数；ki为页岩储层中第i个吸附物质的结构非均质性参数(取值范围为1～4)，无量纲；m为页岩储层中的吸附物质数量，无量纲，qad-1i、ρad-i、qad-2i、bi、Di、ki均为第三参数。
在确定了页岩储层中第i个吸附组分储层温度条件下的Langmuir-DA模型方程的基础之上，将储层压力Pres代入该吸附方程即可得到第i个吸附组分贡献的吸附气量qad-i(单位：m3/t)。在一些实施例中，根据第三参数、储层压力，确定页岩储层中每个吸附组分贡献的吸附气量，包括：
其中，qad-i为页岩储层中第i个吸附组分贡献的吸附气量，单位为m3/t；qad-i(Pres)为页岩储层中第i个吸附组分在储层压力Pres下贡献的吸附气量，单位为m3/t；Pres为储层压力，通过试井或储层压力梯度计算获取，单位为MPa。
在本发明实施例中，在获取页岩储层中每一个吸附组分物质的吸附气量后，即可结合该吸附组分在页岩储层中的质量百分比wi求取页岩储层总的吸附气量qad。其计算公式如下：
其中，qad为页岩储层总的吸附气量，单位为m3/t；wi为页岩储层中第i个吸附组分的质量百分比，可通过页岩样品的XRD分析获取；qad-i为页岩储层中第i个吸附组分的吸附气量，单位为m3/t；m为页岩储层中的吸附组分数量，无量纲。
S250，根据总含气量和总吸附气量，计算页岩储层的页岩气游吸比。
在一些实施例中，S250可以包括：根据总含气量和总吸附气量，计算页岩储层的游离气量；根据游离气量和总含气量，计算页岩储层的页岩气游吸比。
在本发明实施例中，从赋存相态的角度考虑，页岩气主要由吸附态和游离态组成。因此，页岩总含气量qtotal也可表示：
qtotal＝qad+qfree (14)
其中，qtotal、qad和qfree为页岩储层中的总含气量、吸附气量和游离气气量，单位均为m3/t。
因此，在获取页岩储层总含气量qtotal和吸附气量qad的基础上，可以进一步计算游离气量qfree：
qfree＝qtotal-qad (15)
其中，qtotal、qad和qfree为页岩储层中的总含气量、吸附气量和游离气量，单位均为m3/t。
进一步地，根据游离气量qfree和吸附气量qad可计算游吸比。页岩气游吸比Rfree/ad(无量纲)计算公式为：
综上，本发明的有益效果具体为：
(1)本发明将页岩气游吸比的计算建立在页岩含气量测试分析的基础之上，能够实现页岩气游吸比和页岩含气性的同时评价，同时提高页岩气游吸比计算结果的真实性和可靠性；
(2)本发明结合了页岩含气量测试分析中的含气组成和页岩气赋存的相态类型，在获取总含气量和吸附气量的基础之上进行页岩气游吸比计算，技术方案中的流程方法与现有方法明显不同；
(3)本发明可对页岩气解吸气和残余气动力学行为进行刻画，并获取刻画解吸气动力学行为的参数qrd-1、qde-2、Bde-1和Bde-2和刻画残余气动力学行为的参数qre-1、qre-2、Bre-1和Bre-2；
(4)本发明可获取页岩储层总含气量的解吸气和残余气动力参数的表达式，可实现页岩含气性和页岩气动力学行为相关参数的同时获取；
(5)本发明不需要直接求取页岩储层吸附气量，通过获取不同吸附组分的吸附方程，再结合不同吸附组分的百分含量和储层压力即可获得页岩储层吸附气量，达到了只需要确定页岩储层基本参数便可通过计算的方法获取总吸附气量；
(6)本发明考虑了页岩含气性相关的多个参数的同时获取，并且采用理论计算的方法获取吸附气量，总体上可实现成本的节约和功能的集约；
(7)本发明通过理论模型进行实验数据的分析处理，进而获取目标含气性参数，不仅避免了局部测试的影响，而且有利于对页岩气赋存和动力学等方面的深刻认识；
(8)本发明技术方案中涉及到的测试分析与技术参数均是页岩气研究中重点关注的基础内容，能够实现页岩气地质研究和游吸比获取的双重目的，进而达到降本增效的效果；
(9)本发明从解吸气、残余气和整体上的含气量特征为出发点，以获取吸附气量和游离气量为主要目标，进而获得页岩气游吸比，同时也对页岩储层含气性的认识更加全面和深刻。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
图3是本发明实施例提供的页岩气游吸比确定装置的结构示意图。如图3所示，在一些实施例中，基于页岩气游吸比确定装置3，包括：
数据获取模块310，用于获取多个时刻下解吸实验测得的累计解吸气量、残余气体实验测得的累计残余气量，以及获取等温吸附实验在预设压力下测得的各个组分的吸附气量；
第一计算模块320，用于根据多个时刻下的累计解吸气量确定解吸实验对应的第一动力学参数，并根据多个时刻下的累计残余气量确定残余气体实验对应的第二动力学参数；
第二计算模块330，用于根据第一动力学参数、第二动力学参数确定页岩储层的总含气量；
第三计算模块340，根据预先建立的各个组分的吸附方程、各个组分的质量百分比和储层压力，确定页岩储层的总吸附气量；其中，吸附方程根据多个预设压力下测得的各个组分的吸附气量建立；
游吸比计算模块350，用于根据总含气量和总吸附气量，计算页岩储层的页岩气游吸比。
可选的，第一计算模块320，具体用于：根据多个时刻下的累计解吸气量和解吸实验对应的动力学模型，确定第一动力学参数；
其中，解吸实验对应的动力学模型为：
其中，qde(t)为现场解吸实验t时刻的解吸气量，单位为m3/t；qde-1和qde-2为第一动力学参数，单位为m3/t；Bde-1和Bde-2为现场解吸实验中与解吸曲线形态和解吸速率相关的参数，单位为min-1；qlost为现场解吸实验中的损失气量，单位为m3/t；n1和n2为第一拟合常数。
可选的，第一计算模块320，具体用于：根据多个时刻下的累计残余气量和残余气体实验对应的动力学模型，确定第二动力学参数；
其中，残余气体实验对应的动力学模型为：
其中，qre(t)为残余气量测定实验t时刻的解吸气量，单位为m3/t；qre-1和qre-2为第二动力学参数，单位为m3/t；Bre-1和Bre-2为残余气量测定实验中与测试曲线形态和解吸速率相关的参数，单位为min-1；n3和n4为第二拟合常数。
可选的，第二计算模块330，具体用于：
qtotal＝qde-1+qde-2+qre-1+qre-2
其中，qtotal为总含气量，qde-1和qde-2为第一动力学参数，qre-1和qre-2为第二动力学参数。
可选的，第三计算模块340，具体用于：根据各个组分的吸附方程和页岩气吸附模型，确定等温吸附实验对应的第三参数；根据第三参数、储层压力，确定页岩储层中各个组分贡献的吸附气量；根据页岩储层中各个组分贡献的吸附气量以及各个组分的质量百分比，确定页岩储层的总吸附气量。
可选的，第三计算模块340，具体用于：
其中，qad-i(P)为第i个组分在预设压力P条件下的吸附气量，单位：m3/t；qad-1i为单层吸附的最大吸附量，单位为m3/t；qad-2i为页岩储层中第i个吸附物质的微孔充填最大吸附量，单位为m3/t；bi为页岩储层第i个吸附物质与吸附活化能有关的单层吸附Langmuir常数，单位为MPa-1；ρg(P)为预设压力P条件下的气相密度，单位为kg/m3；ρad-i为页岩储层第i个吸附物质中的气体吸附相密度，单位：kg/m3；Di为页岩储层中第i个吸附物质中与孔隙结构、特征吸附能、吸附质亲和系数、温度等有关的无量纲参数；ki为页岩储层中第i个吸附物质的结构非均质性参数(取值范围为1～4)，无量纲；m为页岩储层中的吸附物质数量，无量纲，qad-1i、ρad-iqad-2i、bi、Di、ki均为第三参数。
可选的，第三计算模块340，具体用于：
其中，qad-i为页岩储层中第i个组分贡献的吸附气量，单位为m3/t；qad-i(Pres)为页岩储层中第i个吸附组分在储层压力Pres下贡献的吸附气量，单位为m3/t；Pres为储层压力，通过试井或储层压力梯度计算获取，单位为MPa。
可选的，游吸比计算模块350，具体用于：根据总含气量和总吸附气量，计算页岩储层的游离气量；根据游离气量和总含气量，计算页岩储层的页岩气游吸比。
本实施例提供的页岩气游吸比确定装置，可用于执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
图4是本发明实施例提供的终端的结构示意图。如图4所示，本发明的一个实施例提供的终端4，该实施例的终端4包括：处理器40、存储器41以及存储在存储器41中并可在处理器40上运行的计算机程序42。处理器40执行计算机程序42时实现上述各个页岩气游吸比确定方法实施例中的步骤，例如图2所示各步骤。或者，处理器40执行计算机程序42时实现上述各系统实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示各模块的功能。
示例性的，计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器41中，并由处理器40执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序42在终端4中的执行过程。
终端4可以是可以为终端或服务器，终端可以是手机、MCU、ECU、工控机等，在此不作限定，服务器可以是物理服务器、云服务器等，在此不作限定。终端4可包括，但不仅限于，处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是终端4的示例，并不构成对终端4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器41可以是终端4的内部存储单元，例如终端4的硬盘或内存。存储器41也可以是终端4的外部存储设备，例如终端4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器41还可以既包括终端4的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器41用于存储计算机程序以及终端所需的其他程序和数据。存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述页岩气游吸比确定方法实施例中的步骤。
计算机可读存储介质存储有计算机程序42，计算机程序42包括程序指令，程序指令被处理器40执行时实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序42来指令相关的硬件来完成，计算机程序42可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序42在被处理器40执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序42包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
计算机可读存储介质可以是前述任一实施例的终端的内部存储单元，例如终端的硬盘或内存。计算机可读存储介质也可以是终端的外部存储设备，例如终端上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，计算机可读存储介质还可以既包括终端的内部存储单元也包括外部存储设备。计算机可读存储介质用于存储计算机程序及终端所需的其他程序和数据。计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种页岩气游吸比确定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取多个时刻下解吸实验测得的累计解吸气量、残余气体实验测得的累计残余气量，以及获取等温吸附实验在多个预设压力下测得的各个组分的吸附气量；
根据多个时刻下的累计解吸气量和解吸实验对应的动力学模型，确定第一动力学参数，并根据多个时刻下的累计残余气量和残余气体实验对应的动力学模型，确定第二动力学参数；
根据所述第一动力学参数、第二动力学参数确定所述页岩储层的总含气量；
根据预先建立的各个组分的吸附方程、各个组分的质量百分比和储层压力，确定所述页岩储层的总吸附气量；其中，所述吸附方程根据多个预设压力下测得的各个组分的吸附气量建立；
根据所述总含气量和所述总吸附气量，计算页岩储层的页岩气游吸比；
其中，所述解吸实验对应的动力学模型为：
其中，qde(t)为现场解吸实验t时刻的解吸气量，单位为m3/t；qde-1和qde-2为所述第一动力学参数，单位为m3/t；Bde-1和Bde-2为现场解吸实验中与解吸曲线形态和解吸速率相关的参数，单位为min-1；qlost为现场解吸实验中的损失气量，单位为m3/t；n1和n2为第一拟合常数；
其中，所述残余气体实验对应的动力学模型为：
其中，qre(t)为残余气量测定实验t时刻的残余气量，单位为m3/t；qre-1和qre-2为所述第二动力学参数，单位为m3/t；Bre-1和Bre-2为残余气量测定实验中与测试曲线形态和解吸速率相关的参数，单位为min-1；n3和n4为第二拟合常数；
所述根据所述第一动力学参数、第二动力学参数确定所述页岩储层的总含气量，包括：
qtotal＝qde-1+qde-2+qre-1+qre-2
其中，qtotal为所述总含气量，qde-1和qde-2为所述第一动力学参数，qre-1和qre-2为所述第二动力学参数；
所述根据预先建立的各个组分的吸附方程、各个组分的质量百分比和储层压力，确定所述页岩储层的总吸附气量，包括：
根据多个预设压力下测得的各个组分的吸附气量和页岩气吸附模型，确定等温吸附实验对应的第三参数；
根据所述第三参数、所述储层压力，确定页岩储层中各个吸附组分贡献的吸附气量；
根据页岩储层中各个组分贡献的吸附气量以及各个组分的质量百分比，确定所述页岩储层的总吸附气量。
2.根据权利要求1所述的页岩气游吸比确定方法，其特征在于，根据各个组分在多个预设压力下的吸附气量和页岩气吸附模型，确定等温吸附实验对应的第三参数，包括：
其中，qad-i(P)为第i个吸附组分在预设压力P条件下的吸附气量，单位：m3/t；qad-1i为单层吸附的最大吸附量，单位为m3/t；qad-2i为页岩储层中第i个吸附物质的微孔充填最大吸附量，单位为m3/t；bi为页岩储层第i个吸附物质与吸附活化能有关的单层吸附Langmuir常数，单位为MPa-1；ρg(P)为预设压力P条件下的气相密度，单位为kg/m3；ρad-i为页岩储层第i个吸附物质中的气体吸附相密度，单位：kg/m3；Di为页岩储层中第i个吸附物质中与孔隙结构、特征吸附能、吸附质亲和系数、温度等有关的无量纲参数；ki为页岩储层中第i个吸附物质的结构非均质性参数，无量纲；m为页岩储层中的吸附物质数量，无量纲，qad-1i、ρad-iqad-2i、bi、Di、ki均为所述第三参数；
所述根据所述第三参数、储层压力，确定页岩储层中每个组分贡献的吸附气量，包括：
其中，qad-i为页岩储层中第i个吸附组分贡献的吸附气量，单位为m3/t；qad-i(Pres)为页岩储层中第i个组分在储层压力Pres下贡献的吸附气量，单位为m3/t；Pres为储层压力，通过试井或储层压力梯度计算获取，单位为MPa。
3.根据权利要求1所述的页岩气游吸比确定方法，其特征在于，所述根据页岩储层中各个吸附组分贡献的吸附气量以及吸附组分的质量百分比，确定所述页岩储层的总吸附气量，包括：
其中，qad为页岩储层总的吸附气量，单位为m3/t；wi为页岩储层中第i个吸附组分的质量百分比，可通过页岩样品的XRD分析获取；qad-i为页岩储层中第i个吸附组分的吸附气量，单位为m3/t；m为页岩储层中的吸附组分数量，无量纲。
4.根据权利要求1-3任一项所述的页岩气游吸比确定方法，其特征在于，所述根据所述总含气量和所述总吸附气量，计算页岩储层的页岩气游吸比，包括：
根据所述总含气量和所述总吸附气量，计算所述页岩储层的游离气量；
根据所述游离气量和所述总含气量，计算页岩储层的页岩气游吸比。
5.一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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计算机程序时实现如上的权利要求1至4中任一项所述页岩气游吸比确定方法的步骤。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至4中任一项所述页岩气游吸比确定方法的步骤。
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| CN117217112A (zh) | 2023-12-12 |
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