[发明专利]一种能够准确获得页岩损失气量的计算方法

说明书

本发明公开了一种能够准确获得页岩损失气量的计算方法，包括以下步骤：基于双一阶动力学模型建立全新的页岩损失气量计算公式：q_d(t)＝q_t[1‑[q₁exp(‑k₁t)+q₂exp(‑k₂t)]]‑q_l，在钻井现场对页岩气钻井的页岩岩心样品进行现场解吸实验，以相同的时间间隔采集解吸气量数据，然后绘制页岩气解吸曲线，利用前述页岩损失气量计算公式对前述页岩气解吸曲线进行拟合，根据回归方程即可得到该页岩岩心样品的页岩损失气量q_l以及无量纲常数q₁、q₂、k₁和k₂的具体数值。本发明的有益之处在于：本发明以更加适用于页岩气的扩散模型——双一阶动力学模型为理论基础，建立了页岩损失气量计算方法，提高了拟合效果和精度，很好地解决了过去页岩损失气量计算效果不佳等问题。

技术领域

本发明涉及一种损失气量的计算方法，具体涉及一种能够准确获得页岩损失气量的计算方法，属于非常规天然气含气量测定技术领域。

背景技术

随着非常规油气领域的不断发展，页岩气已经成为全球的能源热点。页岩的含气量是页岩气资源存在及其是否具有经济开发价值的直接表现，关乎资源评价、有利选区、甜点分析、开发设计、产能预测以及经济评价等多个领域，是计算页岩气资源量、储量、可采量以及产能的必要参数，因此，如何准确地获得页岩含气量则成为目前页岩气研究及勘探工作的重中之重。

目前，页岩气含气量的获取方法主要包括间接法和直接法两类。

顾名思义，间接法就是通过间接手段获取页岩含气量的方法，主要是通过将高压气体等温吸附实验和测井解释所获得的吸附气量和游离气量相加得到。但由于间接法获得的页岩含气量为理论含气量，其可靠性较差。

相较于间接法，直接法就是利用直接测量手段获得页岩含气量的方法，被认为是测试页岩含气量最为精确的方法之一，主要是通过现场解吸实验来得到。根据现场解吸实验阶段，我们可以将页岩含气量划分为解吸气量、残余气量及损失气量三个部分，其中，解吸气量和残余气量可通过高精度现场解吸实验和残余气测定实验来获得，目前均有相应的测试方法和仪器来实现，而由于损失气量的自身特殊性，目前还无法直接通过实验仪器进行测定，仅能依靠不同的计算方法来求取。

目前来看，页岩气损失气量多沿用过去煤层气中损失气量的拟合计算方法来获取，主要包括USBM直线回归法、Amoco曲线拟合法以及Smith-Williams法。但从现有上述三种方法的理论基础和应用效果来看，上述页岩损失气量拟合计算方法尚存在以下不足和问题：

1)USBM直线回归法、Amoco曲线拟合法以及Smith-Williams法均是基于天然气在煤岩介质中扩散规律而提出的模拟回归预测方法，此三种方法的建立基础均为单孔气体扩散模型。单孔气体扩散模型适用的一个重要前提条件是煤岩介质的孔隙都是均一的。然而，与煤岩相比，页岩孔隙结构非均质性较强，孔隙结构特征表现出明显的双峰分布特征，并非是均一的，故此三种方法的理论假设基础与页岩孔隙发育的实际条件并不相符。因此，从理论角度来看，USBM直线回归法、Amoco曲线拟合法以及Smith-Williams法并不适用于计算页岩的损失气量。

2)与煤层气相比，页岩气在含气结构、取芯速度、损失时间等方面均存在差异。如煤层气主要以吸附气为主，而游离气较少，但在页岩气中，吸附气和游离气均是其主要组成部分。此外，煤岩取芯速度非常快，气体散失时间通常较短，而页岩取芯速度非常慢，通常需要6～8h左右，气体散失时间较长。因此，这些差异的存在可能导致USBM直线回归法、Amoco曲线拟合法以及Smith-Williams法获得的页岩含气量数据与实际含气量数据偏差较大。通过将此三种方法获得的页岩含气量和实际生产含气量进行对比研究后发现，此三种方法均低估了页岩的真实含气量。