国内外页岩含气量测定方法标准比较研究

全球油气行业正在向以页岩气为代表的非常规资源转型。页岩含气量作为进行页岩气藏资源评价的关键参数,其重要性愈发凸显。但目前国际范围内仅中国制定了页岩含气量测定方法标准,国外则借用煤层气相应标准。本文通过比较国内外页岩含气量测定方法,论证了中国标准更符合页岩气生产实际,说明了在全球范围内推广该标准的必要性。国际标准的制定将提升石油企业国际影响力和行业话语权,为建设世界一流企业发挥重要推动作用。

页岩中基于孔隙度和有机碳含量的甲烷吸附量计算

根据四川盆地页岩气勘探开发经验,页岩气在地下的赋存状态为吸附态和游离态,以及少量溶解态,其中游离态的含量可达20%~85%。因此,研究地层高压条件下页岩中甲烷吸附特征对页岩储层的准确评价以及储量预测具有重要意义。以四川地区页岩气储层为对象进行等温吸附实验,分析实验结果后发现,甲烷在页岩孔隙中随压力增加其吸附量逐渐增加,但吸附量的增加率呈逐渐下降的特性。通过分析常用吸附量计算模型,发现甲烷在页岩中的吸附量受孔隙度和有机碳含量的影响。通过与实验结果的拟合,引入由孔隙度与有机碳含量决定的计算因数,进而得到新的等温吸附量计算方法,平均相对误差为8%左右。该研究对简化页岩吸附量计算方法,准确预测页岩层储量具有重要意义。

基于吸附概率的页岩等温吸附曲线校正方法

虽然页岩等温吸附曲线提供了页岩在储层条件下的吸附气量,但页岩气储层压力和温度均高于页岩中烃类气体的临界温度和压力,导致等温吸附实验所得到的吸附量均为过剩吸附量。因此,修正等温吸附实验测得的页岩等温吸附曲线,将过剩吸附量转化为能够真实反映页岩吸附气量的绝对吸附量,是准确评价页岩气储层吸附气量的关键。为此,使用高压等温吸附实验装置,以甲烷作为吸附气体,通过等温吸附实验获取页岩等温吸附曲线和过剩吸附量,在分析超临界吸附机理和实验方法的基础上,以甲烷在页岩表面的吸附概率以及在吸附过程中甲烷分子在页岩表面的吸附覆盖率的变化来寻求解决此问题的办法,提出了一种基于吸附概率分布规律的修正等温吸附曲线将等温吸附实验测得的过剩吸附量转化为绝对吸附量的方法。研究结果表明:①当实验压力大于15 MPa时,甲烷分子在页岩表面的吸附概率下降,表现为等温吸附曲线下降,过剩吸附量也下降,这是因为低压下吸附的甲烷分子占据了吸附空间,导致在高压下吸附的甲烷分子可吸附位置减少所致;②通过计算甲烷分子在不同压力下的吸附概率,分析吸附概率与过剩吸附量的关系,修正后得出了不同压力下页岩吸附甲烷的绝对吸附量,建立了累积吸附量曲线以及超临界吸附模型。结论认为,该模型提供了一种更为简便直接的页岩吸附气含量评价方法。