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1、页岩气实验测试技术与资源计算方法研究,刘洪林 L 中国石油勘探开发研究院廊坊分院 2011-9-6,汇报提纲,页岩气综合评价的关键问题 页岩气含气量实验测试与实例 致密岩石孔渗实验测试与实例 页岩气资源与可采系数分析 初步认识与面临的挑战,1、页岩气的基本特征,特征1：储层低渗致密，纳米级孔隙发育 特征2：赋存方式多样，气源多成因并存 特征3：具有自生自储，源内成藏的特征 特征4：丰度相对较低，大面积连续分布 特征5：无自然产能，需要大型压裂改造 特征6：井产量递减特殊，早期快后期慢,页岩气是一种特殊的非常规天然气,赋存于泥岩或页岩中，具有自生自储、无气水界面、大面积连续成藏、低孔、低渗等特征
2、，一般无自然产能或低产，需要大型水力压裂和水平井技术才能进行经济开采，单井生产周期长。页岩储层地质特征与生产规律：,纳米孔、微孔 (50 nm) 以溶解态和压缩形态储集 以扩散和达西流方式运移 裂隙系统 (主要指天然裂隙) 大量溶解在水中或液态烃内 以溶解和压缩的形态储集 以达西流方式运移,2、页岩储气机理,具有双孔隙或三孔隙结构的储层体系,页岩气地质评价需考虑有机质含量、演化程度、埋藏深度、单层厚度、硅质含量、页岩含气性（吸附气、游离气）、页岩物性、孔隙度、流体饱和度和储层物性等地质要素和指标。,据中国石油 、斯伦贝谢、shelton harding等,页岩含气量 孔隙度、饱和度 有机质丰度
3、 岩石组成,重要参数,3、页岩气评价指标,汇报提纲,页岩气综合评价的关键问题 页岩气含气量实验测试与实例 致密岩石孔渗实验测试与实例 页岩气资源与可采系数分析 初步认识与面临的挑战,1.Sedimentology and Petrography analysis,2.Geochemical analysis,3.Gas content analysis,4.Tight Rock Analysis,5.Reservior Development and sitimulation anlysis,页岩气实验测试内容,游离气：含气饱和度主要通过岩芯分析确定部分游离气：页岩渗透率低，取心到地面后可能还
4、有部分吸附气：主要通过岩芯、井壁取芯和岩屑解吸实验确定另外，岩芯中还可能存在有少量溶解气，一般忽略不计,现场测定,室内分析,Gst = Gs +Gsf +Gsd,室内计算,为了有效确定页岩储层中的气体含量，通过实践研究开发了一套仪器设备、制定了方法标准。,1.页岩含气量测试技术,页岩含气量计算公式：,Equipment preparation,coring,sampling,Recording and Testing,Core Description,core Sealing and saving,Procedure,现场吸附气测定与计算,吸附气分析,实例：现场分析损失气、测量气和残余气量,拟
5、合方程与结果,不同样品吸附气量的变化,游离气量和溶解气量的计算,页岩样品含气量测试计算结果综合数据表,不同样品间游离气与吸附气具有不同的比例关系,2.等温吸附测试评价技术,要求等温吸附仪器高温、高压和高精度 页岩吸附能力与下列参数有关 : TOC的含量高低 干酪根类型 气体组分 温度（随温度增加而减小） 压力（随压力增加而增加）,吸附饱和度的计算与实际意义,吸附饱和度：75%,汇报提纲,页岩气综合评价的关键问题 页岩气含气量实验测试与实例 致密岩石孔渗实验测试与实例 页岩气资源与可采系数分析 初步认识与面临的挑战,致密岩石分析综合数据表,同样4%体积的游离气，有效孔隙度为5%，需要含气量饱和度
6、高达Sg=80%；而16%，仅需要25%。孔隙度和含气饱和度对于计算游离气量很重要！,给定游离气的体积为4%，观察孔隙度与含气饱和度的变化,SW=30%,SW=20%,CF井,基质渗透率与含气饱和度关系,CF井,DX、DX2井、DX4井,差,好,利用核磁共振技术快速测定流体饱和度，用于页岩气评价,Gas saturation tested by NMR,实例：该井的含水饱和度 63.25-80.08% 该井含气量: 0.02-0.15m3/t 高成熟度页岩, 没有油，干气,汇报提纲,页岩气综合评价的关键问题 页岩气含气量实验测试与实例 致密岩石孔渗实验测试与实例 页岩气资源与可采系数分析 初步
7、认识与面临的挑战,页岩气资源富集与否，与各种地质因素有关 (储层抬升、断裂等)页岩气资源计算与评价是页岩气最重要的工作之一 资源量 = A x h x x Gct 面积 (A) 厚度 (h) 视密度 () 含气量 (Gct),页岩气资源量计算,吸附气计算,Gs 吸附气体积, scf A 面积, acres h 厚度, feet 视密度, g/cm3 Gsc 吸附能力, scf/ton,其中,游离气计算,Gf 游离气体积, scf A 面积, acres H 厚度, feet e 有效孔隙, % Sg 含气饱和度，% Bg 气体地层体积系数,其中：,吸附气可采系数,fsg 吸附气可采系数，% G
8、sL 兰氏体积, m3/t Gci 含气量, m3/t P 地层压力,MPa PL 兰氏压力, MPa,其中：,游离气采收率,ffg 游离气采收率 zi 初期Z系数 z 在平均压力下Z系数 p 平均地层压力，MPa pi 初始压力, MPa,其中：,采收率与地层压力的关系,游离气采收率与地层压力呈线性关系 吸附气采收率与地层压力呈曲线关系，并随TOC的增加增大,计算实例,密度： 2.48 g/cm3 初始压力: 4,000 psia 初始温度: 205 oF. 有机碳: 3.0 wt. % 含气量: 75.0 scf/ton 孔隙度: 4.7% 含气饱和度: 75% 气地层体积系数: 4.52
9、5(10-3) 厚度: 400 feet,采收率( % ),每平方英里资源46.47 108 立方米,汇报提纲,页岩气综合评价的关键问题 页岩气含气量实验测试与实例 致密岩石孔渗实验测试与实例 页岩气资源与可采系数分析 初步认识与面临的挑战,1、结论与认识,页岩气资源量计算与评价意义重大 评价该地区页岩气资源潜力和开发潜力 计算页岩气可采资源量 页岩气资源计算依赖一些重要实验测试 含气量测试 致密岩石测试 页岩气实验测试与评价中一些新的概念 含气量 (游离、溶解、吸附) 理论吸附量 吸附气饱和度 充气孔隙度,由于页岩的超低孔渗特征，目前国内实验室渗透率测定方法和设备难以评价页岩渗透率 需要开发基于柱塞样品的脉冲渗透率测定仪器 需要开发基于颗粒样品的脉冲渗透率测定仪器 页岩含气性的综合评价离不开孔隙度和流体饱和度 需要开发能够在现场快速测试的孔隙度测试技术手段 需要开发能够在现场快速测试流体饱和度技术手段 等等,2、挑战,谢谢！,
