CN112304843B - 一种泥页岩中页岩气吸附量定量表征方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泥页岩中页岩气吸附量定量表征方法，涉及页岩气开发技术领域，沿地层垂直面取页岩岩心样品，经过清油干燥处理之后利用液氮吸附测试实验获得所述页岩岩心样品的总比表面积；利用扫描电镜成像获得所述页岩岩心样品的孔隙类型分布图，并获得每一孔隙类型的所占的比例；根据所述页岩岩心样品的总比表面积和每一孔隙类型所占的比例获得每一孔隙类型的比表面积大小；取单一孔隙类型的岩心样品，并通过页岩气吸附测试获得单一孔隙类型岩心样品的单位面积页岩气吸附量；根据所述页岩岩心样品的比表面积、页岩岩心样品中每一孔隙类型的比表面积大小和单一孔隙类型岩心样品的单位面积页岩气吸附量获得所述页岩岩心样品的页岩气吸附量。
Description
技术领域
本发明涉及石油工程技术领域，特别涉及一种泥页岩中页岩气吸附量定量表征方法。
背景技术
页岩储层含气量是指每吨岩石中所含的天然气折算到标准温度和压力条件下的天然气总和，其是页岩气储层实现经济开采的重要参数之一，准确计算页岩储层含气量可为泥页岩资源评估、“甜点”预测以及产量计算等提供重要依据。一般情况下，页岩主要含气包括游离气、吸附气和溶解气，其中，吸附气是指吸附于有机质和黏土表面的天然气。
由于泥页岩中天然气的吸附机理较复杂，影响页岩吸附能力的因素比较多，例如气体组分、泥页岩矿物成分、总有机碳含量、有机质类型、热成熟度、温度、压力及湿度等，而页岩气储层中发育大量微纳米孔隙，其结构特征是衡量和评价页岩气储量的重要指标。
现有技术中，由于有机质孔隙与页岩气储层的密切关系，对于页岩气储层中的微纳米孔隙研究主要集中在有机质孔隙中，对于粒间孔、粒内孔、溶蚀孔和微裂缝少有研究，在计算和评价页岩气储层的页岩气吸附量过程中也少有考虑不同孔隙类型对页岩气的吸附能力差异问题，造成实验室模拟表征和储层实际页岩气储量相差较大，不利于页岩气储层开发。
发明内容
本申请的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种泥页岩中页岩气吸附量定量表征方法，通过获得不同类型的孔隙类型的页岩岩心的页岩气吸附能力和页岩岩心样品中不同类型的孔隙的比率获得页岩岩心样品的页岩气吸附量，充分考虑了不同类型的孔隙对页岩气的吸附情况，使其更符合实际页岩气储层情况，为页岩气储层的页岩气吸附量表征提供了更准确的参考数据。
为了实现上述发明目的，本申请提供了以下技术方案：一种泥页岩中页岩气吸附量定量表征方法，包括以下步骤：
沿地层垂直面取页岩岩心样品，经过清油干燥处理之后利用液氮吸附测试实验获得所述页岩岩心样品的总比表面积；
利用扫描电镜成像获得所述页岩岩心样品的孔隙类型分布图，并获得每一孔隙类型的所占的比例；
根据所述页岩岩心样品的总比表面积和每一孔隙类型所占的比例获得每一孔隙类型的比表面积大小；
取单一孔隙类型的岩心样品，并通过页岩气吸附测试获得单一孔隙类型岩心样品的单位面积页岩气吸附量；
根据所述页岩岩心样品的比表面积、页岩岩心样品中每一孔隙类型的比表面积大小和单一孔隙类型岩心样品的单位面积页岩气吸附量获得所述页岩岩心样品的页岩气吸附量。
在上述技术方案中，通过获得不同类型的孔隙类型的页岩岩心的页岩气吸附能力和页岩岩心样品中不同类型的孔隙的比率获得页岩岩心样品的页岩气吸附量，充分考虑了不同类型的孔隙对页岩气的吸附情况，使其更符合实际页岩气储层情况，为页岩气储层的页岩气吸附量表征提供了更准确的参考数据。同时，所述单一孔隙类型的岩心样品的单位面积页岩气吸附量还可以应用在任一页岩气储层的页岩气吸附量计算中，为页岩气储层中页岩气吸附量的计算提供了参数。
进一步地，所述页岩岩心样品的吸附量通过下式计算：
其中，n总为页岩岩心样品的总吸附量；ni为单一孔隙类型岩心样品的吸附能力；Si为单一孔隙类型的比表面大小；i为泥页岩含有的孔隙类型数量；m为页岩岩心样品的孔隙类型数量。
进一步地，每一孔隙类型的比表面积大小通过下式计算：
Si＝xi*S总
其中，S总为所述页岩岩心样品的总比表面积；xi为所述页岩岩心样品上每一孔隙类型的所占的比例。
进一步地，单一孔隙类型的岩心样品通过以下步骤获取：将所述页岩岩心样品分割为若干个等体积的小岩心样品，确保每一小岩心样品中至多包括两种孔隙类型；且确保每一孔隙类型对应的小岩心样品中至少包括两个有且只有这一孔隙类型的小岩心样品。
进一步地，单一孔隙类型岩心样品的单位面积页岩气吸附量通过以下方式获得：
选取两个有且只有任一孔隙类型的小岩心样品，并将两个小岩心样品的表面打磨光滑，并将其安装在岩心模拟装置上，使两个小岩心样品之间具有间隙且相互平行；
向两个小岩心样品之间通入液氮，并通过液氮吸附测试测定小岩心样品两表面的比表面积；
加热解析氮气，并抽真空脱气；然后降温到设计温度，向两个小岩心样品之间通入页岩气，达到设计压力后，保温保压，获得这一孔隙类型的小岩心样品的页岩气吸附量；
根据所述小岩心样品两表面的比表面积和页岩气吸附量，获得单位面积内这一孔隙类型的吸附量。
进一步地，所述页岩岩心样品选取方法为：沿目标区域地层的垂直面从上到下取包括至少三种不同孔隙类型的岩层，保证了所述页岩岩心样品包含多个孔隙类型的岩层。
进一步地，所述页岩岩心样品所具有的孔隙类型包括粒间孔、粒内孔、有机质孔、溶蚀孔和微裂缝中至少三种；所述页岩岩心样品所具有的孔隙类型包括有机质孔。由于有机质孔与所述页岩气储层储量关系密切，而且有机质孔通常在页岩气储层的孔隙类型中占比较大，因此在取页岩岩心样品时选取含有有机质孔的页岩岩心样品与实际储层更加接近。
进一步地，所述孔隙类型分布图的获得还包括采用X射线衍射方法确定页岩岩心样品中矿物分布图。
进一步地，所述页岩岩心样品的孔隙类型分布图通过以下方法获得：
利用扫描电镜成像获得所述页岩岩心样品的孔隙类型分布图；
利用X射线衍射方法确定页岩岩心样品中矿物分布图；
根据孔隙类型分布图和矿物分布图获得不同类型矿物的孔隙类型分布图。
与现有技术相比，本发明的具有以下有益效果：
本申请公开了一种泥页岩中页岩气吸附量定量表征方法在进行页岩岩心页岩气吸附量表征过程中，充分考虑了不同的孔隙类型对页岩气吸附力的不同和页岩岩心样品中不同类型的孔隙的分布情况，得到了更加符合实际储层中吸附量的页岩气吸附量表征结果，具有更好的参考价值。
附图说明
图1是本发明一些实施例中公开的泥页岩中页岩气吸附量定量表征方法的流程图；
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
现有技术中，由于有机质孔隙与页岩气储层的密切关系，对于页岩气储层中的微纳米孔隙研究主要集中在有机质孔隙中，对于粒间孔、粒内孔、溶蚀孔和微裂缝少有研究，在计算和评价页岩气储层的页岩气吸附量过程中也少有考虑不同孔隙类型对页岩气的吸附能力差异问题，造成实验室模拟表征和储层实际页岩气储量相差较大，不利于页岩气储层开发。
为了解决上述技术问题，发明人在本申请中提出了一种泥页岩中页岩气吸附量定量表征方法，参阅图1，该方法具体包括以下步骤：
S1:沿地层垂直面取页岩岩心样品，经过清油干燥处理之后利用液氮吸附测试实验获得所述页岩岩心样品的总比表面积；
S2:利用扫描电镜成像获得所述页岩岩心样品的孔隙类型分布图，并获得每一孔隙类型的所占的比例；
S3:根据所述页岩岩心样品的总比表面积和每一孔隙类型所占的比例获得每一孔隙类型的比表面积大小；
S4:取单一孔隙类型的岩心样品，并通过页岩气吸附测试获得单一孔隙类型岩心样品的单位面积页岩气吸附量；
S5:根据所述页岩岩心样品的比表面积、页岩岩心样品中每一孔隙类型的比表面积大小和单一孔隙类型岩心样品的单位面积页岩气吸附量获得所述页岩岩心样品的页岩气吸附量。
需要说明的是，所述步骤S5中，所述页岩岩心样品的吸附量通过下式计算：
其中，n总为页岩岩心样品的总吸附量；ni为单一孔隙类型岩心样品的吸附能力；Si为单一孔隙类型的比表面大小；i为泥页岩含有的孔隙类型数量；m为页岩岩心样品的孔隙类型数量。
需要说明的是，所述步骤S4中，每一孔隙类型的比表面积大小通过下式计算：
Si＝xi*S总
其中，S总为所述页岩岩心样品的总比表面积；xi为所述页岩岩心样品上每一孔隙类型的所占的比例。
需要说明的是，所述页岩岩心样品选取方法为：沿目标区域地层的垂直面从上到下取包括至少三种不同孔隙类型的岩层，保证了所述页岩岩心样品包含多个孔隙类型的岩层。
需要说明的是，所述页岩岩心的预处理包括页岩岩心的清洗、烘干，用以清除页岩岩心中的油相、水相和气相等流动相，提高测试数据的准确性。其具体为：将取样获得的样品切割成所需的页岩岩心样品，然后通过清洗清理页岩岩心样品中的流动态的油、水，然后烘干得到预处理好的页岩岩心样品，并对页岩岩心样品的表面进行抛光打磨，使其表面光滑。
需要说明的是，单一孔隙类型的岩心样品通过以下步骤获取：将所述页岩岩心样品分割为若干个等体积的小岩心样品，确保每一小岩心样品中至多包括两种孔隙类型；且确保每一孔隙类型对应的小岩心样品中至少包括两个有且只有这一孔隙类型的小岩心样品。
需要说明的是，所述步骤S3和步骤S4中，单一孔隙类型岩心样品的单位面积页岩气吸附量通过以下方式获得：
S31:选取两个有且只有任一孔隙类型的小岩心样品，并将两个小岩心样品的表面打磨光滑，并将其安装在岩心模拟装置上，使两个小岩心样品之间具有间隙且相互平行；
S32:向两个小岩心样品之间通入液氮，并通过液氮吸附测试测定小岩心样品两表面的比表面积；
S41:加热解析氮气，并抽真空脱气；然后降温到设计温度，向两个小岩心样品之间通入页岩气，达到设计压力后，保温保压，获得这一孔隙类型的小岩心样品的页岩气吸附量；
S42:根据所述小岩心样品两表面的比表面积和页岩气吸附量，获得单位面积内这一孔隙类型的吸附量。
在一些实施例中，所述页岩岩心样品所具有的孔隙类型包括粒间孔、粒内孔、有机质孔、溶蚀孔和微裂缝中至少三种；所述页岩岩心样品所具有的孔隙类型包括有机质孔。由于有机质孔与所述页岩气储层储量关系密切，而且有机质孔通常在页岩气储层的孔隙类型中占比较大，因此在取页岩岩心样品时选取含有有机质孔的页岩岩心样品与实际储层更加接近。
在一些实施例中，所述孔隙类型分布图的获得还包括采用X射线衍射方法确定页岩岩心样品中矿物分布图。
在一些实施例中，所述页岩岩心样品的孔隙类型分布图通过以下方法获得：
利用扫描电镜成像获得所述页岩岩心样品的孔隙类型分布图；
利用X射线衍射方法确定页岩岩心样品中矿物分布图；
根据孔隙类型分布图和矿物分布图获得不同类型矿物的孔隙类型分布图。
其中，单一孔隙类型为单一类型矿物的的一孔隙类型。即：在进行单一孔隙类型的切割、吸附量测试时，其采用的单一孔隙类型为某一类型矿物的一孔隙类型作为单一孔隙类型；即该页岩岩心样品被分为的单一孔隙类型数量为矿物类型数量*孔隙类型数量。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
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 (8)
1.一种泥页岩中页岩气吸附量定量表征方法，其特征在于，包括以下步骤：
沿地层垂直面取页岩岩心样品，经过清洗干燥处理之后利用液氮吸附测试实验获得所述页岩岩心样品的总比表面积；
利用扫描电镜成像获得所述页岩岩心样品的孔隙类型分布图，并获得每一孔隙类型的所占的比例；
根据所述页岩岩心样品的总比表面积和每一孔隙类型所占的比例获得每一孔隙类型的比表面积大小；
取单一孔隙类型的岩心样品，并通过页岩气吸附测试获得单一孔隙类型岩心样品的单位面积页岩气吸附量；
根据所述页岩岩心样品的比表面积、页岩岩心样品中每一孔隙类型的比表面积大小和单一孔隙类型岩心样品的单位面积页岩气吸附量获得所述页岩岩心样品的页岩气吸附量；
其中，所述页岩岩心样品所具有的孔隙类型包括粒间孔、粒内孔、有机质孔、溶蚀孔和微裂缝中至少三种；所述页岩岩心样品所具有的孔隙类型包括有机质孔。
2.根据权利要求1所述的泥页岩中页岩气吸附量定量表征方法，其特征在于，所述页岩岩心样品的吸附量通过下式计算：
其中，n总为页岩岩心样品的总吸附量；ni为单一孔隙类型岩心样品的单位面积页岩气吸附量；Si为单一孔隙类型的比表面大小；i为泥页岩含有的孔隙类型数量；m为页岩岩心样品的孔隙类型数量。
3. 根据权利要求1所述的泥页岩中页岩气吸附量定量表征方法，其特征在于，每一孔隙类型的比表面积大小通过下式计算：
Si＝xi*S总
其中，S总为所述页岩岩心样品的总比表面积；xi为所述页岩岩心样品上每一孔隙类型的所占的比例。
4.根据权利要求1所述的泥页岩中页岩气吸附量定量表征方法，其特征在于，单一孔隙类型的岩心样品通过以下步骤获取：将所述页岩岩心样品分割为若干个等体积的小岩心样品，确保每一小岩心样品中至多包括两种孔隙类型；且确保每一孔隙类型对应的小岩心样品中至少包括两个有且只有这一孔隙类型的小岩心样品。
5.根据权利要求4所述的泥页岩中页岩气吸附量定量表征方法，其特征在于，单一孔隙类型岩心样品的单位面积页岩气吸附量通过以下方式获得：
选取两个有且只有任一孔隙类型的小岩心样品，并将两个小岩心样品的表面打磨光滑，并将其安装在岩心模拟装置上，使两个小岩心样品之间具有间隙且相互平行；
向两个小岩心样品之间通入液氮，并通过液氮吸附测试测定小岩心样品两表面的比表面积；
加热解析氮气，并抽真空脱气；然后降温到设计温度，向两个小岩心样品之间通入页岩气，达到设计压力后，保温保压，获得这一孔隙类型的小岩心样品的页岩气吸附量；
根据所述小岩心样品两表面的比表面积和页岩气吸附量，获得单位面积内这一孔隙类型的吸附量。
6.根据权利要求1所述的泥页岩中页岩气吸附量定量表征方法，其特征在于，所述页岩岩心样品选取方法为：沿目标区域地层的垂直面从上到下取包括至少三种不同孔隙类型的岩层。
7.根据权利要求1所述的泥页岩中页岩气吸附量定量表征方法，其特征在于，所述孔隙类型分布图的获得还包括采用X射线衍射方法确定页岩岩心样品中矿物分布图。
8.根据权利要求7所述的泥页岩中页岩气吸附量定量表征方法，其特征在于，所述页岩岩心样品的孔隙类型分布图通过以下方法获得：
利用扫描电镜成像获得所述页岩岩心样品的孔隙类型分布图；
利用X射线衍射方法确定页岩岩心样品中矿物分布图；
根据孔隙类型分布图和矿物分布图获得不同类型矿物的孔隙类型分布图；
单一孔隙类型为单一类型矿物的一孔隙类型。
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