CN111983192A - 向斜背景页岩气大量逸散深度定量确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种向斜背景页岩气大量逸散深度定量确定方法，包括以下步骤：取多块向斜地层平行层面的岩芯；利用覆压渗透率实验，获得不同埋深下仅考虑上覆压力作用时平行层面渗透率变化规律一；利用吸附天然气前后渗透率实验和等温吸附实验，确定平行层面渗透率下降程度与吸附气量之间的定量关系，结合所述覆压渗透率实验，获得在上覆压力和吸附气共同作用下平行层面渗透率的变化规律二，根据变化规律一和变化规律二确定页岩气大量逸散时的埋深。本发明运用实验和理论分析明确向斜背景页岩气大量逸散深度，比以往仅凭经验确定有利区钻井埋深上限的方法更准确、更有科学性。
Description
技术领域
本发明涉及页岩气开采技术领域，特别涉及一种向斜背景页岩气大量逸散深度定量确定方法。
背景技术
四川盆地及其周缘是我国海相页岩气主产区，由于经历过复杂的构造运动，许多页岩层系存在于残留向斜中。平行层面方向渗透率远高于垂直层面方向，平行层面是页岩气主要渗流通道，如何查明向斜背景页岩气开始大量逸散的深度，进而确定有利区埋深上限，是亟待解决的重要问题。前人对此研究尚不深入，仅凭经验确定向斜背景有利区钻井埋深，并不准确，未开展理论研究。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种向斜背景页岩气大量逸散深度定量确定方法。
本发明的技术方案如下：
一种向斜背景页岩气大量逸散深度定量确定方法，包括以下步骤：
取多块向斜地层平行层面的岩芯；
用天然气测试所述岩芯在不同围压条件下流经平行层面方向时的渗透率，根据围压与埋深的定量关系一，获得不同埋深下仅考虑上覆压力作用时平行层面渗透率变化规律一；
将所述岩芯置于不同的天然气渗透压下，测量吸附天然气前和吸附天然气后的渗透率，并计算出不同的甲烷渗透压下吸附天然气前后的渗透率下降程度，获得渗透率下降程度与天然气渗透压之间的定量关系二；
将所述岩芯磨碎进行等温吸附实验，获得吸附气量与天然气渗透压之间的定量关系三；
将所述定量关系二与所述定量关系三相结合，获得渗透率下降程度与吸附气量之间的定量关系四；
根据吸附气量定量计算公式，结合所述定量关系四，获得仅考虑吸附作用时渗透率下降程度与埋深之间的定量关系五；
将所述定量关系五代入仅考虑上覆压力作用时平行层面渗透率数值中，获得在上覆压力和吸附气共同作用下平行层面渗透率的变化规律二；
根据所述变化规律一和所述变化规律二中渗透率突变的点对应的上覆压力，计算对应的埋深一和埋深二，所述页岩气大量逸散深度即在所述埋深一与所述埋深二之间。
作为优选，所述天然气为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和氮气中的任意一种或多种组合。
作为优选，所述定量关系一具体为：
H＝P×1000/9.81 (1)
式中：H为地层埋深，m；P为围压，MPa。
作为优选，所述渗透率下降程度的计算方法如下：
D＝(K1-K2)/K1 (2)
式中：D为平行层面方向的渗透率下降程度，无量纲；K1为页岩吸附天然气前平行层面方向的渗透率，mD；K2为页岩吸附天然气后平行层面方向的渗透率，mD。
作为优选，所述岩芯磨碎时，需磨碎至20-40目。
作为优选，所述吸附气量定量计算公式具体为：
T＝0.02×H+15 (4)
p＝1×9.81×H/1000 (5)
式中：V为吸附气量，m3/t；TOC为总有机碳含量，无量纲；T为地层温度，℃；p为地层压力，MPa；e为自然指数，无量纲。
作为优选，所述渗透率突变的点为渗透率差值发生数量级变化的点。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明利用吸附天然气前后渗透率实验和等温吸附实验，确定平行层面渗透率下降程度与吸附气量之间的定量关系；结合覆压渗透率实验，查明上覆压力和吸附气共同作用下平行层面渗透率变化而导致页岩气大量逸散时的埋深，获得的结果比以往仅凭经验确定有利区钻井埋深上限的结果更准确、更有科学性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1仅考虑上覆压力情况下，上覆压力与渗透率之间的关系示意图；
图2为实施例1吸附气量与渗透率下降幅度的关系示意图；
图3为实施例1考虑受上覆压力和吸附气两方面共同作用下，上覆压力与渗透率之间的关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。除非另外定义，本发明公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明公开使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
实施例1
一种向斜背景页岩气大量逸散深度定量确定方法，包括以下步骤：
S1：选取彭页1井2141.94m和2153.32m的龙马溪组富有机质页岩作为目的地层，钻取多块向斜地层平行层面的岩芯，所述岩芯为柱样，直径为25mm，长度为50mm。
S2：使用AP-608覆压渗透率测试仪，以甲烷作为测量介质，覆压选取9个压力点(3.5MPa、5MPa、10MPa、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa)，测试平行层面方向渗透率，覆压渗透率实验结果如图1所示，图中1A为彭页1井龙马溪组2141.94m，图中1B为彭页1井龙马溪组2153.32m。
S3：利用三轴气体渗流装置，以甲烷作为测量介质，测试岩芯在不同渗透压(0MPa、0.5MPa、0.8MPa、1MPa、1.5MPa、3MPa、5MPa、7MPa、9MPa、11MPa)条件下吸附甲烷前后的平行层面方向的渗透率；同时利用三轴气体渗流装置对样品进行等温吸附实验，得出不同渗透压所对应的吸附气含量，两实验结果相结合，得出不同吸附气含量情况下吸附甲烷前后的平行于层面方向的渗透率，结果如表1和图2所示。
表1吸附甲烷前后平行层面方向渗透率实验结果
根据表1和图2可知，页岩样品在吸附甲烷前后，渗透率具有明显的差异，而且随着渗透压的增大，渗透率下降幅度具有增大的趋势。根据图2，可得出平行层面方向渗透率幅度与吸附气量之间的定量关系四为：
D＝0.3338V (6)
S4：根据式(2)，页岩吸附甲烷后平行层面方向的渗透率可以表示为：
K2＝K1×(1-D) (7)
将式(6)代入式(7)可得：
K2＝K1×(1-0.3338V) (8)
将式(3)代入式(8)可得：
结合式(9)，根据步骤S3页岩吸附甲烷前平行层面方向渗透率、埋深和TOC含量计算页岩吸附甲烷后平行层面方向渗透率，结果如表2和图3所示，图3中圆形数据点为页岩吸附甲烷前渗透率(仅考虑上覆压力情况下)；菱形数据点为页岩吸附甲烷后渗透率(考虑受上覆压力和吸附气两方面共同作用下)。
表2吸附甲烷后平行层面方向渗透率计算结果
根据表2，获得渗透率差值变化如表3所示：
表3渗透率差值计算结果
从图1和表3可以看出，彭页1井龙马溪组富有机质页岩在上覆压力从3.5MPa升高到40MPa过程中，平行层面方向的渗透率大幅度下降，基本上降低了2个数量级，这说明在埋深逐渐增大、上覆压力逐渐增强的情况下，渗透率明显降低，页岩自封闭能力明显增强。进一步分析发现，压力大于15MPa时，渗透率差值开始发生数量级变化，这说明在仅考虑到受上覆压力的情况下，当压力达到15MPa时，页岩平行层面方向的渗透率发生突变，根据式(1)所示的围压与埋深的定量关系一，获得其对应的埋深为1529m。
从图3和表2-3可以看出，在考虑覆压和吸附气两者共同作用下，压力大于10MPa时，渗透率差值开始发生数量级变化，这说明在考虑受上覆压力和吸附气两方面共同作用下，当压力达到10MPa时，页岩平行层面方向的渗透率发生突变，根据式(1)获得其对应的埋深为1019m。
所述页岩气大量逸散深度在仅考虑上覆压力情况下的埋深一与考虑受上覆压力和吸附气两方面共同作用下的埋深二之间，即所述页岩气大量逸散深度在1019～1529m之间。在负向构造样式中钻井深度至少要深于1019～1529m，且钻井深度越大，地层压力系数越高，页岩气井的产气量越大。
根据上述结果，还可以在10MPa-15MPa范围内选取压力点再采用本发明进行实验，使埋深结果更加精确。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种向斜背景页岩气大量逸散深度定量确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
取多块向斜地层平行层面的岩芯；
用天然气测试所述岩芯在不同围压条件下流经平行层面方向时的渗透率，根据围压与埋深的定量关系一，获得不同埋深下仅考虑上覆压力作用时平行层面渗透率变化规律一；
将所述岩芯置于不同的天然气渗透压下，测量吸附天然气前和吸附天然气后的渗透率，并计算出不同的甲烷渗透压下吸附天然气前后的渗透率下降程度，获得渗透率下降程度与天然气渗透压之间的定量关系二；
将所述岩芯磨碎进行等温吸附实验，获得吸附气量与天然气渗透压之间的定量关系三；
将所述定量关系二与所述定量关系三相结合，获得渗透率下降程度与吸附气量之间的定量关系四；
根据吸附气量定量计算公式，结合所述定量关系四，获得仅考虑吸附作用时渗透率下降程度与埋深之间的定量关系五；
将所述定量关系五代入仅考虑上覆压力作用时平行层面渗透率数值中，获得在上覆压力和吸附气共同作用下平行层面渗透率的变化规律二；
根据所述变化规律一和所述变化规律二中渗透率突变的点对应的上覆压力，计算对应的埋深一和埋深二，所述页岩气大量逸散深度即在所述埋深一与所述埋深二之间。
2.根据权利要求1所述的向斜背景页岩气大量逸散深度定量确定方法，其特征在于，所述天然气为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和氮气中的任意一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的向斜背景页岩气大量逸散深度定量确定方法，其特征在于，所述定量关系一具体为：
H＝P×1000/9.81 (1)
式中：H为地层埋深，m；P为围压，MPa。
4.根据权利要求1所述的向斜背景页岩气大量逸散深度定量确定方法，其特征在于，所述渗透率下降程度的计算方法如下：
D＝(K1-K2)/K1 (2)
式中：D为平行层面方向的渗透率下降程度，无量纲；K1为页岩吸附天然气前平行层面方向的渗透率，mD；K2为页岩吸附天然气后平行层面方向的渗透率，mD。
5.根据权利要求1所述的向斜背景页岩气大量逸散深度定量确定方法，其特征在于，所述岩芯磨碎时，需磨碎至20-40目。
6.根据权利要求1所述的向斜背景页岩气大量逸散深度定量确定方法，其特征在于，所述吸附气量定量计算公式具体为：
式中：V为吸附气量，m3/t；TOC为总有机碳含量，无量纲；T为地层温度，℃；p为地层压力，MPa；e为自然指数，无量纲。
7.根据权利要求6所述的向斜背景页岩气大量逸散深度定量确定方法，其特征在于，所述地层温度的计算公式为：
T＝0.02×H+15 (4)
所述地层压力的计算公式为：
p＝1×9.81×H/1000 (5)。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的向斜背景页岩气大量逸散深度定量确定方法，其特征在于，所述渗透率突变的点为渗透率差值发生数量级变化的点。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111983192B (zh) | 2022-03-11 |
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