CN109060592A - 一种页岩损失气量获取方法、装置及终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于天然气勘探技术领域，提供了一种页岩损失气量获取方法、装置及终端设备，所述方法包括：获取页岩气解析数据；根据双孔气体扩散模型，建立页岩损失气量计算公式；根据所述页岩损失气量计算公式及页岩气解析数据，得到页岩损失气量。本发明基于适合用来描述气体在页岩岩石中的扩散逃逸过程的双孔气体扩散模型，建立页岩损失气量计算公式，实现了对页岩损失气量的计算，提高了页岩损失气量的计算结果的准确性，从而进一步提高页岩气资源经济开发价值的判断准确性。

Description

一种页岩损失气量获取方法、装置及终端设备

技术领域

本发明属于天然气勘探技术领域，尤其涉及一种页岩损失气量获取方法、装置及终端设备。

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。但通过将上述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，上述方法均低估了页岩的真实含气量。

由此可见，虽然目前已有USBM直线回归法、Amoco曲线拟合法以及Smith-Williams法来获得页岩损失气量，但是在理论基础、计算精度等方面仍存在缺陷与不便，特别是在损失气量的准确获得上，需要有针对性地分析和考虑。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种页岩损失气量获取方法、装置及终端设备，以解决现有技术中页岩损失气量计算结果准确性差的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种页岩损失气量获取方法，包括：

获取页岩气解析数据；

根据双孔气体扩散模型，建立页岩损失气量计算公式；

根据页岩损失气量计算公式及页岩气解析数据，得到页岩损失气量。

本发明实施例的第二方面提供了一种页岩损失气量获取装置，包括：

页岩气解析数据获取模块，用于获取页岩气解析数据；

计算公式获取模块，用于根据双孔气体扩散模型，建立页岩损失气量计算公式；

页岩损失气量获取模块，用于根据页岩损失气量计算公式及页岩气解析数据，得到页岩损失气量。

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述页岩损失气量获取方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述页岩损失气量获取方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例首先获取页岩气解析数据；然后根据双孔气体扩散模型，建立页岩损失气量计算公式；最后根据页岩损失气量计算公式及页岩气解析数据，得到页岩损失气量。本发明实施例基于适合用来描述气体在页岩岩石中的扩散逃逸过程的双孔气体扩散模型，建立页岩损失气量计算公式，能够实现对页岩损失气量的计算，提高页岩损失气量的计算结果的准确性，从而进一步提高页岩气资源经济开发价值的判断准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种页岩损失气量获取方法的实现流程示意图；

图2是本发明实施例提供的图1中步骤S103的实现流程示意图；

图3是本发明实施例提供的一种页岩损失气量获取装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的图3中页岩损失气量获取模块的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的终端设备的示意图；

图6是本发明实施例提供的页岩损失气量计算公式进行曲线拟合的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例1：

图1示出了本发明的一个实施例提供的一种页岩损失气量获取方法的实现流程，其过程详述如下：

在S101中，获取页岩气解析数据。

在本实施例中，在钻井现场，对某口页岩气钻井的页岩岩心样品进行现场解吸实验，并可以预设时间间隔采集解吸气量数据，根据解吸气量数据绘制页岩气解吸曲线,解析气量数据包括采集的解析时间及对应的累计解析气量。

在S102中，根据双孔气体扩散模型，建立页岩损失气量计算公式；

在S103中，根据页岩损失气量计算公式及页岩气解析数据，得到页岩损失气量。

在本实施例中，通过应用S102中页岩损失气量计算公式，对S101中所获页岩气解吸数据进行拟合，即可求得包括页岩损失气量Q_l、总含气量Qt、大孔有效扩散系数D_a、小孔有效扩散系数D_i以及无量纲常数a、k在内的所有参数。

从上述实施例可知，本发明实施例首先获取页岩气解析数据；然后根据双孔气体扩散模型，建立页岩损失气量计算公式；最后根据页岩损失气量计算公式及页岩气解析数据，得到页岩损失气量。本发明实施例基于适合用来描述气体在页岩岩石中扩散逃逸过程的双孔气体扩散模型，建立页岩损失气量计算公式，实现了对页岩损失气量的计算，提高了页岩损失气量的计算结果的准确性，从而进一步提高页岩气资源经济开发价值的判断准确性。

在本发明的一个实施例中，图1中步骤S101的过程具体包括：

在一个实施例中，对页岩气钻井的页岩岩心样品进行解析实验，并按照预设周期采集页岩气解析数据。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，图2示出了图1中S103的具体实现流程，其过程详述如下：

在S201中，根据所述页岩气解析数据，对页岩气损失气量计算公式进行曲线拟合；

在S202中，根据页岩气损失气量计算公式拟合的曲线，得到页岩损失气量。

在本发明的一个实施例中，双孔气体扩散模型为：

其中，M_t表示t时间的扩散量；M_∞表示预设压力条件下的最大扩散量；t表示时间；D_a表示大孔有效扩散系数；D_i表示小孔有效扩散系数；α、k分别表示无量纲参数。

在本实施例中，相较于单孔气体扩散模型，双孔气体扩散模型能够很好地描述页岩气的扩散过程，非常适合用来描述气体在页岩岩石中的扩散逃逸过程。因此，针对单孔气体扩散模型理论基础在页岩气中适用性差、现有方法计算结果不准确等问题，本发明基于双孔气体扩散模型，建立页岩损失气量计算公式。

在本实施例中，表示页岩岩心样品在任意时刻t的扩散量占比，通过同时对双孔气体扩散模型的等号两边乘以扩散总量Q_t，Q_t可以由损失气量加上解吸气量得到，得到式2如下所示：

在本实施例中，为了便于实际实验操作，只取n＝1的情况，由此可以得到页岩损失气量计算公式。

在本发明的一个实施例中，页岩损失气量计算公式为：

其中，Q_d(t)表示在时间t时的解吸气量；Q_t表示解吸气量与损失气量之和；Q_l表示页岩损失气量；D_a表示大孔有效扩散系数；D_i表示小孔有效扩散系数；t表示时间；α和k均表示无量纲常数。

在本实施例中，根据页岩气解析数据，对页岩损失气量计算公式进行曲线拟合，可以得到页岩损失气量计算公式中的未知量，未知量具体包括总含气量Q_t、大孔有效扩散系数D_a、小孔有效扩散系数D_i以及无量纲常数α、k。

从上述实施例可知，通过页岩损失气量计算公式，可以精确的得到页岩损失气量，提高页岩损失气量的计算结果的准确性。

以一个具体的应用场景为例，图6示出了对页岩损失气量计算公式进行曲线拟合的示意图，其过程详述如下：

(1)以双孔气体扩散模型为理论基础建立页岩损失气量计算公式：

(2)在钻井现场进行页岩解析气量现场解吸实验，以5min为时间间隔采集解吸气量数据，并以采集到的累计解吸气量数据为纵坐标、解析时间为横坐标绘制页岩气解吸曲线。

(3)如图6所示，图6的坐标图中横坐标表示解析时间，纵坐标表示解析气量，图(6)中解析气量随着解析时间的推移而增加。按照步骤(2)中所获的页岩气解吸曲线中的页岩气解析数据，以页岩损失气量计算公式拟合页岩气解析曲线，得到该页岩样品的页岩损失气量Q_l＝1.9cm³/g、总含气量Q_t＝2.8cm³/g、大孔有效扩散系数D_a＝1.3×10^-3s^-1、小孔有效扩散系数D_i＝4.9×10^-4s^-1、无量纲常数α＝0.36、k＝0.015。

从上述实施例可知，相比现有煤层气损失气量计算方法，本发明以更加适用于页岩气的扩散模型为理论基础，建立了页岩损失气量计算方法，能够提高拟合效果和精度，很好地解决页岩损失气量计算效果不佳等问题。

从上述实施例可知，本发明实施例不仅能够准确获得页岩的损失气量，还能够获得气体在页岩中的扩散系数，达到了一举两得的实际效果，功能性更强。

从上述实施例可知，本发明实施例不仅能够适用于页岩损失气量的计算，还能够适用于煤层气、致密砂岩气等非常规天然气的损失气量计算。此外，本发明实施例不受特定区域所限，国内外皆可使用。整体来说，本发明的适用性及适用范围较现有方法更强且更加广泛。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

实施例2：

如图2所示，本发明的一个实施例提供的一种页岩损失气量的获取装置100，用于执行图1所对应的实施例中的方法步骤，其包括：

页岩气解析数据获取模块110，用于获取页岩气解析数据；

计算公式获取模块120，用于根据双孔气体扩散模型，建立页岩损失气量计算公式；

页岩损失气量获取模块130，用于根据页岩损失气量计算公式及页岩气解析数据，得到页岩损失气量。

从上述实施例可知，本发明实施例首先获取页岩气解析数据；然后根据双孔气体扩散模型，建立页岩损失气量计算公式；最后根据页岩损失气量计算公式及页岩气解析数据，得到页岩损失气量本发明实施例基于适合用来描述气体在页岩岩石中的扩散逃逸过程的双孔气体扩散模型，建立页岩损失气量计算公式，实现对页岩损失气量的计算，提高页岩损失气量的计算结果的准确性，从而进一步提高页岩气资源经济开发价值的判断准确性。

在本发明的一个实施例中，图2所对应的实施例中的页岩气解析曲线获取模块110用于对页岩气钻井的页岩岩心样品进行解析实验，并按照预设周期采集页岩气解析数据。

如图4所示，在本发明的一个实施例中，图3中页岩损失气量获取模块130还包括用于执行图2所对应的方法步骤的结构，其包括：

曲线拟合单元131，用于根据所述页岩气解析数据，对所述页岩损失气量计算公式进行曲线拟合；

页岩损失气量获取单元132，用于根据所述页岩损失气量计算公式拟合的曲线，得到所述页岩损失气量。

在一个实施例中，双孔气体扩散模型为：

其中，M_t表示t时间的扩散量；M_∞表示预设压力条件下的最大扩散量；t表示时间；D_a表示大孔有效扩散系数；D_i表示小孔有效扩散系数；α、k分别表示无量纲参数。

在本发明的一个实施例中，页岩损失气量计算公式为：

其中，Q_d(t)表示在时间t时的解吸气量；Q_t表示解吸气量与损失气量之和；Q_l表示损失气量；D_a表示大孔有效扩散系数；D_i表示小孔有效扩散系数，；t表示时间；α和k表示无量纲常数。

从上述实施例可知，相比现有煤层气损失气量计算方法，本发明以更加适用于页岩气的扩散模型为理论基础，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。

从上述实施例可知，本发明实施例不仅能够准确获得页岩的损失气量，还能够获得气体在页岩中的扩散系数，达到了一举两得的实际效果，功能性更强。

从上述实施例可知，本发明实施例不仅能够适用于页岩损失气量的计算，还能够适用于煤层气、致密砂岩气等非常规天然气的损失气量计算。此外，本发明实施例不受特定区域所限，国内外皆可使用。整体来说，本发明的适用性及适用范围较现有方法更强且更加广泛。

在一个实施例中，页岩损失气量的获取装置100还包括其他功能模块/单元，用于实现实施例1中各实施例中的方法步骤。

实施例3：

本发明实施例还提供了一种终端设备5，包括存储器51、处理器50以及存储在存储器51中并可在处理器50上运行的计算机程序52，所述处理器50执行所述计算机程序52时实现如实施例1中所述的各实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至步骤S103。或者，所述处理器50执行所述计算机程序52时实现如实施例2中所述的各装置实施例中的各模块的功能，例如图2所示的模块110至130的功能。

所述终端设备5可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备5可包括，但不仅限于，处理器50、存储器51。例如所述终端设备5还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器50可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器50也可以是任何常规的处理器50等。

所述存储器51可以是所述终端设备5的内部存储单元，例如终端设备5的硬盘或内存。所述存储器51也可以是所述终端设备5的外部存储设备，例如所述终端设备5上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器51还可以既包括终端设备5的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器51用于存储所述计算机程序52以及所述终端设备5所需的其他程序和数据。所述存储器51还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

实施例4：

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序52，计算机程序52被处理器50执行时实现如实施例1中所述的各实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至步骤S103。或者，所述计算机程序52被处理器50执行时实现如实施例2中所述的各装置实施例中的各模块的功能，例如图2所示的模块110至130的功能。

所述的计算机程序52可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序52在被处理器50执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序52包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本发明实施例***中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种页岩损失气量获取方法，其特征在于，包括：

获取页岩气解析数据；

根据双孔气体扩散模型，建立页岩损失气量计算公式；

根据所述页岩损失气量计算公式及所述页岩气解析数据，得到页岩损失气量。

2.如权利要求1所述的一种页岩损失气量获取方法，其特征在于，所述获取页岩气解析数据，包括：

对页岩气钻井的页岩岩心样品进行解析实验，并按照预设周期采集页岩气解析数据。

3.如权利要求1所述的一种页岩损失气量获取方法，其特征在于，所述根据所述页岩损失气量计算公式及所述页岩气解析数据，得到页岩损失气量，包括：

根据所述页岩气解析数据，对所述页岩损失气量计算公式进行曲线拟合；

根据所述页岩损失气量计算公式拟合的曲线，得到所述页岩损失气量。

4.如权利要求1所述的一种页岩损失气量获取方法，其特征在于，所述双孔气体扩散模型为：

其中，M_t表示t时间的扩散量；M_∞表示预设压力条件下的最大扩散量；t表示时间；D_a表示大孔有效扩散系数；D_i表示小孔有效扩散系数；α、k分别表示无量纲参数。

5.如权利要求1所述的一种页岩损失气量获取方法，其特征在于，所述页岩损失气量计算公式为：

其中，Q_d(t)表示在时间t时的解吸气量；Q_t表示解吸气量与损失气量之和；Q_l表示页岩损失气量；D_a表示大孔有效扩散系数；D_i表示小孔有效扩散系数；t表示时间；α和k表示无量纲常数。

6.一种页岩损失气量获取装置，其特征在于，包括：

页岩气解析数据获取模块，用于获取页岩气解析数据；

计算公式获取模块，用于根据双孔气体扩散模型，建立页岩损失气量计算公式；

页岩损失气量获取模块，用于根据所述页岩损失气量计算公式及所述页岩气解析数据，得到页岩损失气量。

7.如权利要求6所述的一种页岩损失气量获取装置，其特征在于，所述页岩气解析数据获取模块用于对页岩气钻井的页岩岩心样品进行解析实验，并按照预设周期采集页岩气解析数据。

8.如权利要求6所述的一种页岩损失气量获取装置，其特征在于，所述页岩损失气量获取模块包括：

曲线拟合单元，用于根据所述页岩气解析数据，对所述页岩损失气量计算公式进行曲线拟合；

页岩损失气量获取单元，用于根据所述页岩损失气量计算公式拟合的曲线，得到所述页岩损失气量。

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。