[發明專利]一種能夠準確獲得頁巖損失氣量的計算方法

有效

• 申請號: 202010041909.7
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111275566B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 黨偉;張金川;魏曉亮
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: G06Q50/02
• 分類號: G06Q50/02;G06F30/20
• 代理公司: 西安瀚匯專利代理事務所(普通合伙) 61279
• 代理人: 汪重慶

本發明公開了一種能夠準確獲得頁巖損失氣量的計算方法，包括以下步驟：基于雙一階動力學模型建立全新的頁巖損失氣量計算公式：q_d(t)＝q_t[1?[q₁exp(?k₁t)+q₂exp(?k₂t)]]?q_l，在鉆井現場對頁巖氣鉆井的頁巖巖心樣品進行現場解吸實驗，以相同的時間間隔采集解吸氣量數據，然后繪制頁巖氣解吸曲線，利用前述頁巖損失氣量計算公式對前述頁巖氣解吸曲線進行擬合，根據回歸方程即可得到該頁巖巖心樣品的頁巖損失氣量q_l以及無量綱常數q₁、q₂、k₁和k₂的具體數值。本發明的有益之處在于：本發明以更加適用于頁巖氣的擴散模型——雙一階動力學模型為理論基礎，建立了頁巖損失氣量計算方法，提高了擬合效果和精度，很好地解決了過去頁巖損失氣量計算效果不佳等問題。

技術領域

本發明涉及一種損失氣量的計算方法，具體涉及一種能夠準確獲得頁巖損失氣量的計算方法，屬于非常規天然氣含氣量測定技術領域。

背景技術

隨著非常規油氣領域的不斷發展，頁巖氣已經成為全球的能源熱點。頁巖的含氣量是頁巖氣資源存在及其是否具有經濟開發價值的直接表現，關乎資源評價、有利選區、甜點分析、開發設計、產能預測以及經濟評價等多個領域，是計算頁巖氣資源量、儲量、可采量以及產能的必要參數，因此，如何準確地獲得頁巖含氣量則成為目前頁巖氣研究及勘探工作的重中之重。

目前，頁巖氣含氣量的獲取方法主要包括間接法和直接法兩類。

顧名思義，間接法就是通過間接手段獲取頁巖含氣量的方法，主要是通過將高壓氣體等溫吸附實驗和測井解釋所獲得的吸附氣量和游離氣量相加得到。但由于間接法獲得的頁巖含氣量為理論含氣量，其可靠性較差。

相較于間接法，直接法就是利用直接測量手段獲得頁巖含氣量的方法，被認為是測試頁巖含氣量最為精確的方法之一，主要是通過現場解吸實驗來得到。根據現場解吸實驗階段，我們可以將頁巖含氣量劃分為解吸氣量、殘余氣量及損失氣量三個部分，其中，解吸氣量和殘余氣量可通過高精度現場解吸實驗和殘余氣測定實驗來獲得，目前均有相應的測試方法和儀器來實現，而由于損失氣量的自身特殊性，目前還無法直接通過實驗儀器進行測定，僅能依靠不同的計算方法來求取。

目前來看，頁巖氣損失氣量多沿用過去煤層氣中損失氣量的擬合計算方法來獲取，主要包括USBM直線回歸法、Amoco曲線擬合法以及Smith-Williams法。但從現有上述三種方法的理論基礎和應用效果來看，上述頁巖損失氣量擬合計算方法尚存在以下不足和問題：

1)USBM直線回歸法、Amoco曲線擬合法以及Smith-Williams法均是基于天然氣在煤巖介質中擴散規律而提出的模擬回歸預測方法，此三種方法的建立基礎均為單孔氣體擴散模型。單孔氣體擴散模型適用的一個重要前提條件是煤巖介質的孔隙都是均一的。然而，與煤巖相比，頁巖孔隙結構非均質性較強，孔隙結構特征表現出明顯的雙峰分布特征，并非是均一的，故此三種方法的理論假設基礎與頁巖孔隙發育的實際條件并不相符。因此，從理論角度來看，USBM直線回歸法、Amoco曲線擬合法以及Smith-Williams法并不適用于計算頁巖的損失氣量。

2)與煤層氣相比，頁巖氣在含氣結構、取芯速度、損失時間等方面均存在差異。如煤層氣主要以吸附氣為主，而游離氣較少，但在頁巖氣中，吸附氣和游離氣均是其主要組成部分。此外，煤巖取芯速度非常快，氣體散失時間通常較短，而頁巖取芯速度非常慢，通常需要6～8h左右，氣體散失時間較長。因此，這些差異的存在可能導致USBM直線回歸法、Amoco曲線擬合法以及Smith-Williams法獲得的頁巖含氣量數據與實際含氣量數據偏差較大。通過將此三種方法獲得的頁巖含氣量和實際生產含氣量進行對比研究后發現，此三種方法均低估了頁巖的真實含氣量。