頁巖含氣量現(xiàn)場測試中損失氣量的計(jì)算方法對比分析

周清泉

摘要：頁巖含氣量現(xiàn)場測試技術(shù)在油氣開發(fā)中得到了極為廣泛的應(yīng)用，結(jié)合頁巖氣的儲(chǔ)存特點(diǎn)，往往存在于孔隙或裂縫之中，對于其含氣量的計(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：頁巖;含氣量;現(xiàn)場測試;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，頁巖氣的勘探開發(fā)工作也有了明顯的改善，近些年來，已經(jīng)探明了多個(gè)頁巖氣地質(zhì)儲(chǔ)層，并且儲(chǔ)量在進(jìn)一步的增加，頁巖氣年產(chǎn)量逐年提升。頁巖氣本身是以游離或者吸附狀態(tài)存在于頁巖的裂縫及孔隙中，一般選擇的頁巖含氣量測試方法包括直接測試和間接測試兩種，相比之下，直接測試法的結(jié)果更加精確，而且速度較快，是目前頁巖含氣量測試的常見方法。

1.頁巖含氣量現(xiàn)場測試中損失氣量的計(jì)算方法

1.1損失氣量的計(jì)算流程

為了更好的確定頁巖含氣量現(xiàn)場測試中損失氣量的計(jì)算方法的合理性，選擇了某頁巖氣井采集樣品，展開現(xiàn)場含氣量的測試，并且分析其損失氣量。對于 頁巖氣的采集和剩余氣量的計(jì)算都在鉆井現(xiàn)場完成，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)，測試結(jié)束。記錄現(xiàn)場測試的各項(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)，簡化擴(kuò)散方程求解，以曲線擬合來估算損失氣量。

2.頁巖含氣量現(xiàn)場測試中損失氣量的計(jì)算結(jié)果

2.1解析氣結(jié)果測試

某頁巖氣井采集樣品，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)的對于樣品進(jìn)行含氣量測試的速度明顯加快。

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)用過程中，計(jì)算過程并不復(fù)雜，也是在目前現(xiàn)場測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)式擬合法能對全周期的解析過程進(jìn)行擬合處理，不過擬合效果相對差一點(diǎn)，由于其涉及到的數(shù)據(jù)較多，綜合分析，精度較高。不過經(jīng)過這一計(jì)算，其損失氣量值較大。Amoco曲線擬合法在應(yīng)用過程中，可以實(shí)現(xiàn)全過程數(shù)據(jù)的擬合，但是對損失氣量的計(jì)算結(jié)果卻偏高，這一方法的具體應(yīng)用還有待商榷。

3.頁巖含氣量現(xiàn)場測試中損失氣量的計(jì)算方法討論

3.1結(jié)果分析

對于損失氣量的計(jì)算就是在現(xiàn)場測試中誤差部分的計(jì)算，其計(jì)算的精準(zhǔn)度直接影響到最終的測試結(jié)果。在樣品采集的過程中，頁巖氣的散失無法人為完全控制，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。通過本文選擇的三種計(jì)算方法得到的損失氣量對比分析可以看出，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)場取樣過程中，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80%，結(jié)果無法保證合理性。

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，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，相對來說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，只能對初始階段進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，而其余兩種方法能對全周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3.3建議

對于頁巖含氣量現(xiàn)場測試來說，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)合目前我國的頁巖氣勘探水平和技術(shù)現(xiàn)狀，巖心鉆取的時(shí)間較長，損失氣量進(jìn)一步增加。很多專家學(xué)者針對這一問題展開研究，也提出了一系列的解決方案，但是仍然無法保證損失氣量計(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)其展開以頁巖氣現(xiàn)場測試，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。對于損失時(shí)間來看，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巖的特點(diǎn)，選擇更為合適的擴(kuò)散方程。

結(jié)語：

綜上所述，通過對上述三種頁巖含氣量現(xiàn)場測試結(jié)果損失氣量計(jì)算方法的對比可以看出，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，只能對初始階段進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，而其余兩種方法能對全周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，綜合對比數(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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