确定致密砂岩气藏排气源岩的临界排气强度的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种确定致密砂岩气藏排气源岩的临界排气强度的方法和装置，其中，该方法包括：获取致密砂岩气藏研究区中目的层段的地层数据，根据获取的地层数据确定地层静水压力、地层条件下气水界面张力和天然气压缩因子及毛细管力，然后计算力平衡条件下的气体膨胀力，再根据获取的地层数据中的地层温度、有效烃源岩厚度、烃源岩孔隙度、天然气物质的量和计算得到天然气压缩因子、天然气密度，计算得到排气源岩的临界排气强度。本发明解决了现有技术中含油气盆地中致密砂岩气藏的排气源岩的临界排气强度定量预测难的技术问题，达到了提高致密砂岩气的勘探效率，降低致密砂岩气藏的勘探风险的技术效果。
【专利说明】确定致密砂岩气藏排气源岩的临界排气强度的方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油气勘探【技术领域】，特别涉及一种确定致密砂岩气藏排气源岩的临界 排气强度的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 致密砂岩气藏是一种重要的非常规气藏，目前，世界上现有技术可开采的致密砂 岩气储量大约是10.5X1012?24X1012m3,居非常规天然气之首，具有很大的资源潜力。致 密砂岩气成藏机制和成藏过程都很复杂，也有很多学者对致密砂岩气藏的形成条件进行了 研宄，例如：BerkenpasPG指出致密砂岩气藏的形成不受浮力的作用，而是受到径源岩内 部压力的控制；庞雄奇提出气体膨胀力是天然气向致密储层充注的主要动力，可以通过力 学平衡确定深盆气藏的最小埋藏深度，通过物质平衡确定深盆气藏的圈闭范围；姜福杰通 过物理模拟实验的方法证实了气体膨胀力对致密砂岩气藏形成的控制作用，并存在临界条 件；蔡希源提出深层致密砂岩气的分布会受到烃源岩发育区的控制；邹才能提出烃源岩在 相同或相近的地质年代会大面积进入成熟阶段，从而形成广覆式的烃源岩层，这有利于致 密砂岩气藏的形成。
[0003] 以上这些研宄已经表明气体膨胀力是致密砂岩气藏成藏的动力，有效烃源岩的分 布对致密砂岩气藏的形成至关重要。然而，根据有效烃源岩的分布无法确定达到何种条件 天然气才能进入致密储层，主要是无法从定量的角度对致密砂岩气形成的临界条件进行研 宄，从而导致仅依据研宄结果无法简明准确地判别出形成致密砂岩气藏有效气源岩的标准 及范围，使得无法准确预测出致密砂岩气藏的资源潜力。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例提供了一种确定致密砂岩气藏排气源岩的临界排气强度的方法，以 解决现有技术中含油气盆地中致密砂岩气藏的排气源岩的临界排气强度定量预测难的技 术问题，该方法包括：
[0005] 获取致密砂岩气藏研宄区中目的层段的地层数据，其中，所述地层数据包括：地层 水柱高度、地层温度、地层压力、致密储层孔喉半径、地层水密度、储层岩石天然气润湿角、 有效烃源岩厚度、烃源岩孔隙度及天然气物质的量；
[0006] 根据所述地层水柱高度和地层水密度，确定地层静水压力；
[0007] 根据所述地层温度和地层压力，确定对应的地层条件下的气水界面张力和天然气 压缩因子；
[0008] 根据所述致密储层孔喉半径和储层岩石天然气润湿角，和确定的气水界面张力， 计算得到毛细管力；
[0009] 根据确定的地层静水压力和毛细管力，计算得到力平衡条件下的气体膨胀力；
[0010] 根据所述地层温度、地层压力、天然气物质的量和确定的天然气压缩因子，计算得 到对应的地层条件下的天然气密度；
[0011] 根据所述地层温度、有效烃源岩厚度、烃源岩孔隙度、天然气物质的量和计算得到 的力平衡条件下的气体膨胀力、天然气压缩因子、天然气密度，计算得到排气源岩的临界排 气强度。
[0012] 在一个实施例中，根据所述地层水柱高度和地层水密度，确定地层静水压力，包 括：
[0013] 按照以下公式计算地层静水压力：
[0014] Pw=PwgH
[0015] 其中，Pw表示地层静水压力，g表示重力加速度，单位为kg/N，Pw表示地层水密度， 单位为kg/m3,H表示地层水柱高度，单位为m。
[0016] 在一个实施例中，根据所述地层温度和地层压力，确定对应的地层条件下的气水 界面张力和天然气压缩因子，包括：
[0017] 根据所述地层温度和地层压力对应的地层条件下的甲烷气-水界面张力的诺模 图版，确定对应的地层条件下的气水界面张力；
[0018] 根据所述地层温度和地层压力对应的天然气压缩因子图版，确定天然气压缩因 子。
[0019] 在一个实施例中，根据所述致密储层孔喉半径和储层岩石天然气润湿角，和确定 的气水界面张力，计算得到毛细管力，包括：
[0020] 按照以下公式计算毛细管力：
[0021]
【权利要求】
1. 一种确定致密砂岩气藏排气源岩的临界排气强度的方法，其特征在于，包括： 获取致密砂岩气藏研宄区中目的层段的地层数据，其中，所述地层数据包括：地层水柱 高度、地层温度、地层压力、致密储层孔喉半径、地层水密度、储层岩石天然气润湿角、有效 烃源岩厚度、烃源岩孔隙度及天然气物质的量； 根据所述地层水柱高度和地层水密度，确定地层静水压力； 根据所述地层温度和地层压力，确定对应的地层条件下的气水界面张力和天然气压缩 因子； 根据所述致密储层孔喉半径和储层岩石天然气润湿角，和确定的气水界面张力，计算 得到毛细管力； 根据确定的地层静水压力和毛细管力，计算得到力平衡条件下的气体膨胀力； 根据所述地层温度、地层压力、天然气物质的量和确定的天然气压缩因子，计算得到对 应的地层条件下的天然气密度； 根据所述地层温度、有效烃源岩厚度、烃源岩孔隙度、天然气物质的量和计算得到的力 平衡条件下的气体膨胀力、天然气压缩因子、天然气密度，计算得到排气源岩的临界排气强 度。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述地层水柱高度和地层水密度，确定 地层静水压力，包括： 按照以下公式计算地层静水压力：
其中，Pw表示地层静水压力，g表示重力加速度，单位为kg/N，P￥表示地层水密度，单 位为kg/m3,H表示地层水柱高度，单位为m。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述地层温度和地层压力，确定对应的 地层条件下的气水界面张力和天然气压缩因子，包括： 根据所述地层温度和地层压力对应的地层条件下的甲烷气-水界面张力的诺模图版， 确定对应的地层条件下的气水界面张力； 根据所述地层温度和地层压力对应的天然气压缩因子图版，确定天然气压缩因子。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述致密储层孔喉半径和储层岩石天 然气润湿角，和确定的气水界面张力，计算得到毛细管力，包括： 按照以下公式计算毛细管力：
其中，P。表示毛细管力，单位为Pa，〇表示气水界面张力，单位为N/m，0表示储层岩 石天然气润湿角，单位为°，r表示致密储层孔喉半径，单位为m。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据确定的地层静水压力和毛细管力，计算 得到力平衡条件下的气体膨胀力，包括： 按照以下公式计算力平衡条件下的气体膨胀力：
其中，表示气体膨胀力，P。表示毛细管力，Pw表示地层静水压力。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述地层温度、地层压力、天然气物质 的量和确定的天然气压缩因子，计算得到对应的地层条件下的天然气密度，包括： 按照以下公式计算对应的地层条件下的天然气密度：
其中，Pg表示天然气密度，单位为kg/m3，P表示地层压力，单位为Mpa，M表示天然气物 质的量，单位为kg/kmol，T表示地层温度，单位为K，Z表示天然气压缩因子，R表示通用气 体常数，取值为 〇? 〇〇8314Mpa?mV(kmol?K)。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述地层温度、有效烃源 岩厚度、烃源岩孔隙度、天然气物质的量和计算得到的力平衡条件下的气体膨胀力、天然气 压缩因子、天然气密度，计算得到排气源岩的临界排气强度，包括： 按照以下公式计算排气源岩的临界排气强度：
其中，q彦示排气源岩的临界排气强度，单位为m3/m2,M表示天然气物质的量，单位为kg/mol，hs表示有效烃源岩厚度，单位为m，〇表示烃源岩孔隙度，表示力平衡条件下的 气体膨胀力，单位为Mpa，P8表示天然气密度，单位为kg/m3,Z表示天然气压缩因子，R表示 通用气体常数，取值为〇. 〇〇8314Mpa?mV(kmol?K)，T表示地层温度，单位为K。
8. -种确定致密砂岩气藏排气源岩的临界排气强度的装置，其特征在于，包括： 数据获取模块，用于获取致密砂岩气藏研宄区中目的层段的地层数据，其中，所述地层 数据包括：地层水柱高度、地层温度、地层压力、致密储层孔喉半径、地层水密度、储层岩石 天然气润湿角、有效烃源岩厚度、烃源岩孔隙度及天然气物质的量； 静水压力确定模块，用于根据所述地层水柱高度和地层水密度，确定地层静水压力； 界面张力和压缩因子确定模块，用于根据所述地层温度和地层压力，确定对应的地层 条件下的气水界面张力和天然气压缩因子； 毛细管力确定模块，用于根据所述致密储层孔喉半径和储层岩石天然气润湿角，和确 定的气水界面张力，计算得到毛细管力； 气体膨胀力确定模块，用于根据确定的地层静水压力和毛细管力，计算得到力平衡条 件下的气体膨胀力； 天然气密度确定模块，用于根据所述地层温度、地层压力、天然气物质的量和确定的天 然气压缩因子，计算得到对应的地层条件下的天然气密度； 临界排气强度确定模块，用于根据所述地层温度、有效烃源岩厚度、烃源岩孔隙度、天 然气物质的量和计算得到的力平衡条件下的气体膨胀力、天然气压缩因子、天然气密度，计 算得到排气源岩的临界排气强度。
9. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述静水压力确定模块具体用于按照以下 公式计算地层静水压力：
其中，Pw表示地层静水压力，g表示重力加速度，单位为kg/N，P￥表示地层水密度，单 位为kg/m3,H表示地层水柱高度，单位为m。
10. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述界面张力和压缩因子确定模块包括： 界面张力确定单元，用于根据所述地层温度和地层压力对应的地层条件下的甲烷 气-水界面张力的诺模图版，确定对应的地层条件下的气水界面张力； 压缩因子确定单元，用于根据所述地层温度和地层压力对应的天然气压缩因子图版， 确定天然气压缩因子。
11. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述毛细管力确定模块具体用于按照以下 公式计算毛细管力：
其中，P。表示毛细管力，单位为Pa，〇表示气水界面张力，单位为N/m，0表示储层岩 石天然气润湿角，单位为°，r表示致密储层孔喉半径，单位为m。
12. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述气体膨胀力确定模块具体用于按照以 下公式计算力平衡条件下的气体膨胀力：
其中，表示气体膨胀力，P。表示毛细管力，Pw表示地层静水压力。
13. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述天然气密度确定模块具体用于按照以 下公式计算对应的地层条件下的天然气密度：
其中，Pg表示天然气密度，单位为kg/m3，P表示地层压力，单位为Mpa，M表示天然气物 质的量，单位为kg/kmol，T表示地层温度，单位为K，Z表示天然气压缩因子，R表示通用气 体常数，取值为 〇? 〇〇8314Mpa?mV(kmol?K)。
14. 如权利要求8至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述临界排气强度确定模块 具体用于按照以下公式计算排气源岩的临界排气强度：
其中，q彦示排气源岩的临界排气强度，单位为m3/m2,M表示天然气物质的量，单位为kg/mol，hs表示有效烃源岩厚度，单位为m，〇表示烃源岩孔隙度，表示力平衡条件下的 气体膨胀力，单位为Mpa，P8表示天然气密度，单位为kg/m3,Z表示天然气压缩因子，R表示 通用气体常数，取值为〇. 〇〇8314Mpa?mV(kmol?K)，T表示地层温度，单位为K。
【文档编号】G01V9/00GK104483715SQ201410616226
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】姜福杰, 庞雄奇, 白静, 沈卫兵 申请人:中国石油大学(北京)