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页岩含气量测试中有关损失气量估算方法 (2)

关 键 词:
页岩 气量 测试 有关 损失 估算 方法
资源描述:
第 32 卷 增 刊2010 年 11 月石 油 钻 采 工 艺 32 2010文 章 编 号 : 1000 – 7393( 2010 ) 0156 – 03页 岩 含 气 量 测 试 中 有 关 损 失 气 量 估 算 方 法刘 洪 林1邓   泽1刘 德 勋1赵   群1康 永 尚2赵 宏 新3( 1. 中 国 石 油 勘 探 开 发 科 学 研 究 院 廊 坊 分 院 , 河 北 廊 坊   065007; 2. 中 国 石 油 大 学 , 北 京   102249; 3. 华 北 油 田 公 司 , 河 北 任 丘   062552)摘要: 页 岩 含 气 量 是 页 岩 勘 探 开 发 、 选 区 评 价 和 储 层 研 究 必 不 可 少 的 重 要 资 料 , 而 准 确 求 取 损 失 气 量 又 是 决 定 页 岩 含 气 量可 靠 性 的 关 键 。 着 重 论 述 了 页 岩 含 气 量 测 定 过 程 中 解 吸 温 度 、 损 失 时 间 以 及 计 算 方 法 等 因 素 对 准 确 求 取 损 失 气 量 的 影 响 , 认 为温 度 对 页 岩 测 试 的 影 响 尤 为 显 著 , 应 快 速 使 岩 样 稳 定 到 储 层 温 度 , 解 吸 过 程 应 严 格 控 制 解 吸 罐 温 度 ; 对 于 线 回 归 , 应避 免 或 少 用 不 稳 定 数 据 点 进 行 计 算 , 从 而 求 得 较 准 确 的 页 岩 含 气 量 。关 键 词 : 含 气 量 ; 温 度 ; 损 失 气 时 间 ; 计 算 方 法中 图 分 类 号 :     文 献 标 识 码 : on in 1. 65007, 2. 02249, 3. o., 62552, is of in of is to of on of in on of we on in 气 是 一 种 赋 存 在 页 岩 中 自 生 自 储 的 非 常 规天 然 气 资 源 , 评 价 其 富 集 程 度 的 一 个 重 要 参 数 为 含气 性 。 要 有 效 地 评 估 某 地 区 的 页 岩 气 是 否 具 有 商 业化 的 前 景 , 必 须 建 立 准 确 的 含 气 性 评 价 数 据 , 这 些 含气 性 数 据 可 以 用 于 计 算 页 岩 的 资 源 富 集 程 度 、 用 于气 藏 模 拟 和 生 产 预 测 。 借 鉴 国 外 已 有 的 经 验 , 结 合中 国 页 岩 勘 探 开 发 的 实 践 , 对 页 岩 含 气 量 的 测 定 , 尤其 是 损 失 气 量 的 求 取 方 法 进 入 深 入 研 究 , 取 得 了 一些 新 的 成 果 和 认 识 。1  残 余 气 计 算 存 在 的 问 题页 岩 含 气 量 测 定 包 括 3 部 分 , 即 游 离 气 、 吸 附 气和 溶 解 气 , 文 中 仅 探 讨 吸 附 气 的 测 定 。 吸 附 气 测 定方 法 与 煤 层 气 类 似 , 包 括 损 失 气 、 解 吸 气 和 残 余 气 3部 分 。 损 失 气 是 指 岩 石 从 井 下 提 到 地 面 到 装 罐 密 封之 前 这 段 时 间 从 岩 石 中 解 吸 出 来 的 气 体 , 因 为 无 法计 量 所 以 称 为 损 失 气 , 样 品 装 罐 后 可 以 采 用 量 管 进行 计 量 , 这 部 分 气 体 成 为 解 吸 气 , 自 然 解 吸 到 最 后 ,仍 然 有 一 部 分 气 体 不 能 解 吸 出 来 , 要 通 过 粉 碎 岩 石样 品 的 方 法 使 气 体 解 吸 出 来 , 这 部 分 气 体 成 为 残 余气 。 准 确 测 量 页 岩 含 气 量 是 储 层 模 拟 和 产 量 预 测 的前 提 , 而 合 理 回 归 损 失 气 是 准 确 测 量 页 岩 含 气 量 的关 键 。 目 前 国 外 测 量 页 岩 含 气 量 的 方 法 很 多 , 主 要有 接 法 ( 美 国 联 邦 矿 物 局 直 接 法 ) 、 改 进 的直 接 法 、 史 密 斯 — 威 廉 斯 法 和 曲 线 拟 合 法[ 1]。基金项目: 国 家 重 大 科 技 专 项 “ 页 岩 油 有 效 开 采 关 键 技 术 ” ( 编 号 : 2008项 目 资 助 。作者简介: 刘 洪 林 , 1973 年 生 。 1995 年 毕 业 于 中 国 矿 业 大 学 , 主 要 从 事 非 常 规 油 气 勘 探 开 发 方 面 的 研 究 工 作 。 电 话 : 13831684241,01057刘 洪 林 等 : 页 岩 含 气 量 测 试 中 有 关 损 失 气 量 估 算 方 法文 中 主 要 探 讨 线 回 归 法 , 该 方 法 的 基 本假 设 为 : 岩 样 为 圆 柱 型 模 型 ; 扩 散 过 程 中 温 度 、 扩 散速 率 恒 定 ; 扩 散 开 始 时 表 面 浓 度 为 零 ; 气 体 浓 度 从 颗粒 中 心 扩 散 到 表 面 的 变 化 是 瞬 时 的 。 该 模 型 数 值 解表 明 : 在 初 始 时 刻 累 计 气 量 与 时 间 平 方 根 成 正 比[ 2]。通 过 对 四 川 威 远 地 区 页 岩 气 井 现 场 解 吸 实 验 发现 , 该 方 法 计 算 损 失 气 存 在 一 些 问 题 。 笔 者 在 现 场含 气 量 测 试 过 程 中 观 测 到 两 种 情 况 对 页 岩 损 失 气 计算 影 响 较 大 , 一 种 是 解 吸 罐 中 岩 样 在 水 浴 里 不 能 立刻 平 衡 到 储 层 温 度 , 因 此 其 前 几 个 测 量 点 不 能 正 确地 反 映 解 吸 规 律 。 在 计 算 损 失 气 量 时 , 往 往 忽 略 了这 一 点 , 造 成 计 算 结 果 偏 小 。 如 图 1 直 线 A 所 示 , 使用 了 未 平 衡 的 测 量 点 , 造 成 损 失 气 计 算 结 果 偏 小 , 含气 量 降 低 。 图 1  温 度 未 平 衡 条 件 下 损 失 气 量 的 估 计另 外 一 种 情 况 由 于 取 心 时 间 过 长 , 也 就 是 损 失气 时 间 的 过 长 , 同 样 会 造 成 损 失 气 计 算 不 准 确 。 如 图2 所 示 , A、 B 回 归 线 分 别 对 应 不 同 的 损 失 气 时 间 , 显然 损 失 气 时 间 变 长 , 继 续 使 用 线 回 归 法 , 将导 致 结 果 偏 小 于 正 确 值 , 含 气 量 降 低 。 针 对 以 上 问 题 ,笔 者 通 过 分 析 温 度 与 损 失 气 量 时 间 的 影 响 , 提 出 几点 消 除 其 不 利 影 响 , 提 高 含 气 量 测 试 准 确 性 的 建 议 。图 2  过 大 的 损 失 时 间 条 件 下 损 失 气 的 估 计2  实 验 及 分 温 度 变 化 对 损 失 气 量 的 影 响根 据 热 力 学 原 理 , 温 度 的 变 化 对 岩 样 中 的 气 体解 吸 会 产 生 明 显 影 响 。 由 于 四 季 及 昼 夜 温 差 较 大 ,这 种 温 度 波 动 会 直 接 影 响 页 岩 的 解 吸 特 征 , 从 而 导致 损 失 气 量 结 果 失 真[ 3]。如 图 3 所 示 : 损 失 气 量 时 间 为 B 点 ( 开 始 解 吸时 刻 ) 到 C 点 ( 封 罐 时 刻 ) 的 时 间 , 之 后 经 历 一 段 平衡 过 程 , 岩 样 稳 定 到 储 层 温 度 ( D 点 平 衡 时 刻 ) 。 在实 际 测 量 工 作 中 , 由 于 岩 样 未 平 衡 到 储 层 温 度 , 之 间 的 测 量 点 不 能 准 确 反 映 其 解 吸 特 征 。图 3  取 心 温 度 史为 了 进 一 步 研 究 页 岩 解 吸 受 温 度 变 化 的 影 响 ,对 威 远 地 区 的 岩 样 开 展 了 模 拟 实 验 , 通 过 统 计 威 201井 解 吸 数 据 ( 图 4) , 发 现 该 岩 样 损 失 气 时 间 为 h。在 第 6 个 测 量 点 ( h) 附 近 , 岩 样 温 度 基 本 稳 定 。只 用 稳 定 前 数 据 回 归 ( 6 个 点 ) , 得 出 结 果 : 。如 果 只 用 稳 定 后 数 据 回 归 ( 6 个 点 ) , 得 出 结 果 : , 两 者 相 差 较 大 。 完 全 用 稳 定 前 点 回 归 , 回 归 结 果偏 小 ; 用 稳 定 后 的 点 回 归 , 损 失 时 间 较 长 , 造 成 回 归结 果 偏 大 。 去 掉 前 面 影 响 较 大 的 、 未 达 到 储 层 温 度时 的 测 量 点 , 用 接 近 储 层 温 度 的 测 量 点 回 归 , 得 出 结果 : , 接 近 实 际 损 失 气 量[ 4图 4  威 201 井 岩 样 解 吸 数 损 失 时 间 对 损 失 气 计 算 的 影 响 数 值 解 表 明 , 只 是 在 初 始 一 段 时 间 累计 气 量 与 时 间 平 方 根 成 正 比 。 但 是 , 在 损 失 气 时 间较 长 的 情 况 下 , 继 续 使 用 直 线 回 归 必 然 导 致 结 果 不准 确 。如 图 5, A, B 分 别 对 应 不 同 的 损 失 气 量 时 间 。在 A 点 用 线 回 归 , 结 果 与 真 正 损 失 气 量 相差 不 大 。 在 B 点 , 由 于 损 失 气 量 时 间 较 长 , 解 吸 气 量与 解 吸 时 间 平 方 根 不 再 是 单 纯 的 线 性 关 系 , 因 此 再用 线 回 归 势 必 造 成 结 果 不 准 确[ 4, 8]。石 油 钻 采 工 艺   2010 年 11 月 ( 第 32 卷 ) 增 刊158图 5  不 同 损 失 时 间 条 件 下 损 失 气 量 的 估 算 结 果实 例 分 析 : 威 201 井 岩 样 , 损 失 气 时 间 为 13 现 场 计 算 损 失 气 量 为 。 通 过 假 设 不 同 的损 失 气 时 间 , 进 行 回 归 , 分 析 损 失 气 时 间 长 短 对 回 归的 影 响 。 如 图 6 所 示 : 当 损 失 气 时 间 逐 渐 变 大 时 ,用 线 回 归 不 稳 定 , 偏 差 逐 渐 增 大 。图 6  威 远 201 井 岩 样 解 吸 数 据 直 线 回 归如 图 7 所 示 : 当 损 失 气 时 间 逐 渐 变 大 时 , 用 多项 式 回 归 稳 定 而 且 偏 差 较 小 , 与 真 实 值 比 较 相 符 。多 项 式 回 归 结 果 为 : , 与 现 场 计 算 损 失 气 比 较 接 近 。图 7  威 远 201 井 岩 样 解 吸 数 据 多 项 式 回 归3  结 论( 1) 温 度 对 页 岩 测 试 的 影 响 尤 为 显 著 , 应 快 速 使岩 样 稳 定 到 储 层 温 度 , 解 吸 过 程 应 严 格 控 制 解 吸 罐温 度 。( 2) 对 于 线 回 归 , 应 避 免 或 少 用 不 稳 定数 据 点 进 行 计 算 , 从 而 求 得 较 准 确 的 页 岩 含 气 量 。( 3) 多 项 式 回 归 比 直 线 回 归 更 加 稳 定 , 当 损 失 气量 时 间 较 长 时 , 用 多 项 式 回 归 更 加 可 靠 。( 4) 温 度 低 于 储 层 温 度 和 损 失 气 时 间 加 长 均 导 致损 失 气 量 估 计 值 偏 低 , 对 于 解 吸 速 率 快 得 岩 样 , 实 际页 岩 含 气 量 应 远 大 于 实 测 含 气 量 。参考文献:[ 1]   钱 凯 , 赵 庆 波 . 煤 层 甲 烷 气 勘 探 开 发 理 论 与 实 验 测 试 技术 [ M] . 北 京 : 石 油 工 业 出 版 社 , 1996: 143 2]   赵 庆 波 . 煤 层 气 地 质 与 勘 探 开 发 技 术 [ M] . 北 京 : 石油 工 业 出 版 社 , 199957 3]   徐 成 法 , 周 胜 国 , 郭 淑 敏 . 煤 层 含 气 量 测 定 方 法 探 讨 [ J] 理 工 大 学 学 报 : 自 然 科 学 版 , 2005, 24( 2) : 23 4]   of C] . 2004: 2 5]   韩 德 馨 , 杨 起 编 . 中 国 煤 田 地 质 学 [ M] . 北 京 : 煤 炭 工业 出 版 社 , 1984: 387 6]   山 西 地 质 矿 产 局 . 山 西 区 域 地 质 志 [ M] . 北 京 : 地 质出 版 社 , 1989: 50 7]   刘 焕 杰 , 秦 勇 . 山 西 南 部 煤 层 气 地 质 [ M] . 江 苏 徐 州 :中 国 矿 业 大 学 出 版 社 , 1998: 55 8]   秦 勇 , 宋 党 育 . 山 西 南 部 晚 古 生 代 煤 的 煤 化 作 用 及 其 控气 特 性 [ J] . 煤 炭 学 报 , 1997, 22( 3) : 230 修 改 稿 收 到 日 期   2010编辑 陈 蕾〕
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