周清泉
摘要:頁(yè)巖含氣量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試技術(shù)在油氣開發(fā)中得到了極為廣泛的應(yīng)用,結(jié)合頁(yè)巖氣的儲(chǔ)存特點(diǎn),往往存在于孔隙或裂縫之中,對(duì)于其含氣量的計(jì)算,是確定地質(zhì)中氣儲(chǔ)量的關(guān)鍵手段,結(jié)合其儲(chǔ)量,確定具體的后續(xù)開發(fā)方案。本文選擇了三種常見的損失氣量計(jì)算方法進(jìn)行對(duì)比分析,確定幾種方法的特點(diǎn),以便于結(jié)合具體的要求選擇合適的損失氣量計(jì)算方法。
關(guān)鍵詞:頁(yè)巖;含氣量;現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試;損失氣量;氣體擴(kuò)散
前言:
隨著油氣開發(fā)技術(shù)的飛速發(fā)展,頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)工作也有了明顯的改善,近些年來(lái),已經(jīng)探明了多個(gè)頁(yè)巖氣地質(zhì)儲(chǔ)層,并且儲(chǔ)量在進(jìn)一步的增加,頁(yè)巖氣年產(chǎn)量逐年提升。頁(yè)巖氣本身是以游離或者吸附狀態(tài)存在于頁(yè)巖的裂縫及孔隙中,一般選擇的頁(yè)巖含氣量測(cè)試方法包括直接測(cè)試和間接測(cè)試兩種,相比之下,直接測(cè)試法的結(jié)果更加精確,而且速度較快,是目前頁(yè)巖含氣量測(cè)試的常見方法。
1.頁(yè)巖含氣量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中損失氣量的計(jì)算方法
1.1損失氣量的計(jì)算流程
為了更好的確定頁(yè)巖含氣量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中損失氣量的計(jì)算方法的合理性,選擇了某頁(yè)巖氣井采集樣品,展開現(xiàn)場(chǎng)含氣量的測(cè)試,并且分析其損失氣量。對(duì)于 頁(yè)巖氣的采集和剩余氣量的計(jì)算都在鉆井現(xiàn)場(chǎng)完成,并且統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔參數(shù)。采集完成之后,將鉆去的頁(yè)巖巖心放到解吸罐中,然后剩余空間用砂質(zhì)填滿密封。在溫度控制器的控制下,將其加熱到儲(chǔ)層標(biāo)準(zhǔn)溫度。每隔5min間隔記錄一次解吸氣量,知道日平均解吸量小于10cm3時(shí),測(cè)試結(jié)束。記錄現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的各項(xiàng)參數(shù)結(jié)果,計(jì)算損失氣量。
1.2損失氣量的計(jì)算方法
對(duì)損失氣量的計(jì)算主要是計(jì)算鉆取巖心到巖心注入解吸罐密封期間,巖心內(nèi)散失的氣體體積,其中損失時(shí)間是極為關(guān)鍵的時(shí)間參數(shù),直接影響到計(jì)算結(jié)果。損失時(shí)間的計(jì)算為從鉆井循環(huán)介質(zhì)(大多數(shù)為泥漿)遇到儲(chǔ)層的時(shí)間到巖心之后提升深度一半的時(shí)間之和。一般情況下,選擇的損失氣量計(jì)算方法為USBM法、多項(xiàng)式擬合法和Amoco曲線擬合法幾種。其中,USBM法是目前在天然氣損失氣量計(jì)算中最為常見的計(jì)算方法,也應(yīng)用范圍極廣;多項(xiàng)式擬合法是在USBM法基礎(chǔ)之上有所改進(jìn),能擬合時(shí)間的跨度更大,在頁(yè)巖氣行業(yè)應(yīng)用較為廣泛,精度也較好;Amoco曲線擬合法是一種適用范圍極廣的方法,適用于所有的解吸數(shù)據(jù),簡(jiǎn)化擴(kuò)散方程求解,以曲線擬合來(lái)估算損失氣量。
2.頁(yè)巖含氣量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中損失氣量的計(jì)算結(jié)果
2.1解析氣結(jié)果測(cè)試
某頁(yè)巖氣井采集樣品,根據(jù)其采集深度和取芯方式的差異,相應(yīng)的損失時(shí)間也會(huì)有所不同,通過(guò)自然解析計(jì)算以及高精度計(jì)算,確定樣品的解析氣量變化。隨著解析時(shí)間的增加,解析氣量先增后降,呈拋物線式變化,最終解析氣量基本不變,這一變化規(guī)律符合氣體擴(kuò)散的規(guī)律。所有選擇的樣品在20h內(nèi)基本上都完成解析,究其原因,樣品解析選擇的溫度為地層溫度,溫度升高,解析的速度明顯提升,相應(yīng)的對(duì)于樣品進(jìn)行含氣量測(cè)試的速度明顯加快。
2.2損失氣量計(jì)算方法的應(yīng)用
USBM法和多項(xiàng)式擬合法在應(yīng)用過(guò)程中,計(jì)算過(guò)程并不復(fù)雜,也是在目前現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中極為常見的方法,USBM法初期解析曲線擬合效果較好,使用范圍在解吸量小于最大值一半的范圍。多項(xiàng)式擬合法能對(duì)全周期的解析過(guò)程進(jìn)行擬合處理,不過(guò)擬合效果相對(duì)差一點(diǎn),由于其涉及到的數(shù)據(jù)較多,綜合分析,精度較高。不過(guò)經(jīng)過(guò)這一計(jì)算,其損失氣量值較大。Amoco曲線擬合法在應(yīng)用過(guò)程中,可以實(shí)現(xiàn)全過(guò)程數(shù)據(jù)的擬合,但是對(duì)損失氣量的計(jì)算結(jié)果卻偏高,這一方法的具體應(yīng)用還有待商榷。
3.頁(yè)巖含氣量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中損失氣量的計(jì)算方法討論
3.1結(jié)果分析
對(duì)于損失氣量的計(jì)算就是在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中誤差部分的計(jì)算,其計(jì)算的精準(zhǔn)度直接影響到最終的測(cè)試結(jié)果。在樣品采集的過(guò)程中,頁(yè)巖氣的散失無(wú)法人為完全控制,在樣品采集和后續(xù)計(jì)算中,都會(huì)有多種影響因素影響其損失氣量。通過(guò)本文選擇的三種計(jì)算方法得到的損失氣量對(duì)比分析可以看出,選擇USBM計(jì)算方法,其損失氣量最小,Amoco曲線擬合方法損失氣量最大。結(jié)合前人的研究經(jīng)驗(yàn)也可以看出,現(xiàn)場(chǎng)取樣過(guò)程中,最容易損失的氣量就是游離氣,因此如果計(jì)算結(jié)果超過(guò)80%,結(jié)果無(wú)法保證合理性。
3.2影響因素
損失氣量在計(jì)算上,會(huì)受到損失時(shí)間和不同計(jì)算方法的影響。目前頁(yè)巖氣井選擇的為常規(guī)的采集方式,導(dǎo)致?lián)p失時(shí)間較長(zhǎng),已經(jīng)超出2h,在解析曲線初期較陡時(shí),在后期的計(jì)算結(jié)果都會(huì)受到影響,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出計(jì)算范圍。本文選擇的幾種計(jì)算放,相對(duì)來(lái)說(shuō)Amoco曲線計(jì)算方法的損失氣量最大,尤其是損失時(shí)間較長(zhǎng)的樣品,其計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度明顯降低。USBM選擇直線擬合,只能對(duì)初始階段進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,而其余兩種方法能對(duì)全周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
3.3建議
對(duì)于頁(yè)巖含氣量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試來(lái)說(shuō),損失氣量計(jì)算部分的誤差直接影響到最終的誤差值,這是由多種方法影響的,結(jié)合目前我國(guó)的頁(yè)巖氣勘探水平和技術(shù)現(xiàn)狀,巖心鉆取的時(shí)間較長(zhǎng),損失氣量進(jìn)一步增加。很多專家學(xué)者針對(duì)這一問(wèn)題展開研究,也提出了一系列的解決方案,但是仍然無(wú)法保證損失氣量計(jì)算的準(zhǔn)確性。目前選擇的標(biāo)準(zhǔn)還是以煤層氣標(biāo)準(zhǔn)其展開以頁(yè)巖氣現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,為了進(jìn)一步保證計(jì)算的精度,可以進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。對(duì)于損失時(shí)間來(lái)看,這是影響最終損失氣量計(jì)算的主要因素,目前在計(jì)算上并沒有考慮到天然氣因素,在計(jì)算時(shí),應(yīng)綜合分析各個(gè)平衡條件,確定具體損失時(shí)間。目前選擇的幾種計(jì)算方法都是“單孔”假設(shè),但是結(jié)合頁(yè)巖的孔隙結(jié)構(gòu)特點(diǎn),這一假設(shè)成立條件會(huì)受到影響,這就需要綜合考慮頁(yè)巖的特點(diǎn),選擇更為合適的擴(kuò)散方程。
結(jié)語(yǔ):
綜上所述,通過(guò)對(duì)上述三種頁(yè)巖含氣量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果損失氣量計(jì)算方法的對(duì)比可以看出,選擇USBM計(jì)算方法,其損失氣量最小,Amoco曲線計(jì)算方法的損失氣量最大。USBM選擇直線擬合,只能對(duì)初始階段進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,而其余兩種方法能對(duì)全周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,綜合對(duì)比數(shù)據(jù)分析結(jié)果,USBM方法適用范圍更廣,而且計(jì)算結(jié)果也更加準(zhǔn)確。
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