基于过程分析法的页岩原位含气性评价

为了确定页岩中总含气量、吸附气/游离气含量及其比例,建立了一种新的页岩原位含气性定量评价方法,即过程分析法。该方法将钻井取芯及现场解析全过程拆分为5个阶段,依次评价不同阶段气体(吸附气、游离气)逸散量。在获取钻井取芯、储层物性、吸附/扩散、气体特性及岩芯现场解析等数据之后,使用该方法可正演计算获得全过程的气体解析量,同时获得原位总含气量、吸附气/游离气含量及其比例等数据。应用该方法对焦石坝区块JY182-6井五峰组—龙马溪组海相页岩原位含气性进行了评价。过程分析法所得总含气量是USBM直接法结果的0.8~5.4倍(平均2.0倍);两者之间的差值为-1.27~1.58 m^(3)/t(平均0.39 m^(3)/t),且随吸附气比例的增加而逐渐减小。吸附气含量及其比例主要受控于总有机碳含量(正相关),游离气含量受控于孔隙度(正相关)和含水饱和度(负相关),同时受黏土矿物含量的影响(弱正相关)。

页岩气运移过程中的碳同位素分馏:机理、表征及意义

页岩原位含气量和吸附气/游离气比例是页岩气资源评价的2个关键参数,因此受到了广泛关注.然而,业已提出评价上述关键参数的多种方法均未得到广泛认可.甲烷在运移过程中的碳同位素分馏效应为有效区分不同赋存状态气体(吸附气、游离气)运移过程并最终确定这2个参数提供了全新的途径.文章通过页岩气运移模拟实验发现,页岩气解析/生产过程中甲烷碳同位素分馏存在4个阶段:游离气压差渗流阶段(Ⅰ)、吸附-游离转换阶段(Ⅱ)、吸附气解吸阶段(Ⅲ)和浓度差扩散阶段(Ⅳ).解耦实验揭示了甲烷运移过程中各单一作用(压差渗流、吸附-解吸和扩散)的碳同位素分馏效应.结合Amoco曲线拟合法和碳同位素分馏方法,文章进一步评价了页岩气解析/生产过程中吸附气/游离气比例动态变化,结果表明:第Ⅰ阶段产出的气体主要为游离气,甲烷碳同位素值(δ13C1)基本保持不变,且与气源值(13C10)相近;第Ⅱ阶段,游离气比例降低,吸附气比例增加,δ13C1值逐渐变轻;随着游离气的大量消耗,吸附气占据主导地位(接近100%),碳同位素分馏进入第Ⅲ阶段,δ13C1值逐渐变重;第Ⅳ阶段,残留在页岩基质内的吸附气在浓度差作用下向外扩散,该阶段δ13C1值再次变轻并最终稳定在一个较轻值.此外,文章还建立了定量描述页岩气解吸与扩散的动力学模型.