一种页岩含气饱和度的获取方法与流程

1.本发明属于油气田勘探领域，更具体地，涉及一种页岩含气饱和度的获取方法。


背景技术：

2.页岩气是指赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气，是连续生成的生物化学成因气、热成因气或二者的混合，可以游离态存在于天然裂缝和孔隙中，以吸附态存在于干酪根、黏土颗粒表面，还有极少量以溶解状态储存于干酪根和沥青质中。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。
3.页岩气的成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源和化工原料，主要用于居民燃气、城市供热、发电、汽车燃料和化工生产等，用途广泛。页岩气生产过程中一般无需排水，生产周期长，一般为30年～50年，勘探开发成功率高，具有较高的工业经济价值。我国页岩气资源潜力大，初步估计我国页岩气可采资源量在36.1万亿立方米，与常规天然气相当，略少于浅煤层气地质资源量的约36.8万亿立方米。页岩气储层渗透率低，开采难度较大，需要通过水平井钻井、多段压裂技术等多种方法才能实现有效开发，由于地质条件和工艺水平存在差异，气井产能各不相同，而且可能存在相同区域差异较大的现象。
4.页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。较常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产页岩气分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。
5.页岩含气饱和度是页岩气储层评价的重要参数，对于优化页岩气藏、页岩气开发方案设计具有重要意义。cn201410249240.5提供了一种利用测井曲线获得页岩气含气量的方法，即在页岩生烃动力学模拟试验、甲烷等温吸附实验和解析气含量测试的基础上利用测井曲线计算页岩气含气量的方法，其是以热模拟结果等为依据，获得页岩气累计转化率、生气潜力和生成烃类气体总量；建立页岩吸附能力与toc之间的计算关系并计算平均含气量；利用现场解析获取含气量并对平均含气量进行校正；通过解析实验所得页岩气含气量与页岩测井数据线性回归，得到页岩气含气量与声波时差、电阻率的一元线性回归方程及二元线性回归方程，实现利用测井曲线计算页岩含气量。cn201520524241.6提供了一种测量页岩基质含气量的装置，该装置通过恒温箱模拟井下的高温环境，通过围压部模拟井下的高压环境，从而使得所测岩样中吸附状态的页岩气的含量误差较小，且通过第一压力表、第三压力表及第一阀门的设置，使得吸附状态的页岩气含量和游离状态的页岩气含量可由第一压力表和第三压力表显示的读数计算而得，便于建立岩样中吸附状态的页岩气和游离状态的页岩气的含量比例。cn201721187056.8公开了一种全自动页岩含气量测试系统，该系统将压差法的测量原理创新性地运用于页岩含气量测试仪的设计中，利用液位传感器，通过测量集气装置上下液面的压力，计算出压力差，通过压力差换算成水位高度，从而计算出解吸气的体积，获得页岩解吸气含量。cn201711466942.9提供了一种页岩含气性评价方法及装置，该方法首先获取水平井的多个评价参数，该多个评价参数包括测井解释孔隙度、
测井解释总含气量、全烃
×
泥浆密度/钻时以及孔隙压力系数，然后将多个评价参数进行无量纲处理得到多个无量纲评价参数，最后基于多个无量纲评价参数和多个无量纲评价参数中每个无量纲评价参数对应的预设权值系数，计算水平井的含气性指标值。
6.但是现有技术中有关页岩含气量测定及计算方法研究的文献报道，测定和计算的是页岩绝对含气量，对于页岩岩心相对含气量特别是利用核磁共振技术测试和分析计算页岩的相对含气量未见报道。


技术实现要素：

7.本发明的目的是利用短回波核磁共振在线高温高压装置技术测试页岩储层岩心，获取不同状态下短回波页岩岩心t2谱，并以此分析计算页岩游离气，吸附气、束缚水饱和度，实现了页岩气储层含气饱和度定量表征。
8.为了实现上述目的，本发明提供一种页岩含气饱和度的获取方法，该获取方法包括：
9.1)利用核磁共振装置对岩心夹持器内的页岩样品进行扫描，获得实时短回波共振t2谱，计算得到t2谱的谱面积s1；
10.2)对岩心夹持器进行抽真空处理，然后对岩心夹持器施加围压并对岩心样品进行加热；
11.3)待页岩样品的围压达到目标油藏压力，页岩样品加热至目标油藏温度后，注入高压甲烷气体，使其与围压的压差保持在2～4mpa，待页岩样品压力、温度和围压稳定后，再次启动核磁共振装置，对页岩样品进行扫描，获得实时短回波共振t2’谱，计算得到t2’谱的谱面积s2；
12.3)由式1-2分别计算得到页岩的相对游离气饱和度g1和相对吸附气饱和度g2：
[0013][0014][0015]
本发明中选用的岩心夹持器为高温、高压非金属材料岩心夹持器，根据本发明，上述获取页岩含气饱和度的方法中，优选地，步骤1)中，所述核磁共振的采样时间为50～70μs。
[0016]
本发明中的抽真空处理为常规技术，本领域技术人员根据实际情况进行合理的操作即可，一般地，步骤2)中，所述抽真空处理为持续抽真空48～72小时，真空度为10-5
～10-6
mbar。
[0017]
本发明步骤2)中优选通过注入围压流体的方式对岩心夹持器施加围压以及对岩心样品进行加热。本发明在实施中通常对围压流体有特殊的限制选择不含氢的油即可，优选地，所述围压流体为氟油。
[0018]
围压流体的温度和压力的调节分别通过恒温加热元件以及高压泵实现，为了更好的对岩心样品施加围压以及对岩心样品进行加热，优选地，所述围压流体的注入速度为0.5～60ml/min。
[0019]
本发明涉及的页岩含气饱和度的获取方法适用范围广泛，一般地，步骤3)中，所述目标油藏压力为15～45mpa，目标油藏温度为40～90℃范围内的均可采用本方法进行计算。
[0020]
根据本发明，优选地，所述高压甲烷气体的压力为20～40mpa，温度为10～20℃；所述高压甲烷气体的注入速度为0.5～2ml/min。
[0021]
本发明中t2’谱的采样参数与t2谱的采样参数保持一致，优选地，步骤(3)中，所述核磁共振的采样时间为50～70μs。
[0022]
本发明一种具体页岩含气饱和度的获取方法实施方式如下：
[0023]
(1)页岩采样；
[0024]
(2)样品制备；
[0025]
(3)将制备得到的页岩样品放入到岩心夹持器中，利用核磁共振装置对岩心夹持器内的页岩样品进行扫描，获得实时短回波共振t2谱，计算得到t2谱的谱面积s1；
[0026]
(4)对岩心夹持器进行抽真空处理，然后对岩心夹持器施加围压并对岩心样品进行加热；
[0027]
(5)待页岩样品的围压达到目标油藏压力，页岩样品加热至目标油藏温度后，注入高压甲烷气体，使其与围压的压差保持在2～4mpa，待页岩样品压力、温度和围压稳定后，再次启动核磁共振装置，对页岩样品进行扫描，获得实时短回波共振t2’谱，计算得到t2’谱的谱面积s2；
[0028]
(6)由式1-2分别计算得到页岩的相对游离气饱和度g1和相对吸附气饱和度g2：
[0029][0030][0031]
本发明利用短回波核磁共振在线高温、高压装置测试页岩储层岩心，获取不同状态下短回波页岩岩心t2谱，提供一种页岩相对含气量的分析计算方法。分析计算了页岩游离气，吸附气、束缚水饱和度，实现了页岩气储层含气饱和度定量表征，可用于页岩气储层评价。
[0032]
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0033]
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0034]
图1示出了本发明一个具体实施例中核磁共振在线高温高压装置的示意图。
[0035]
图2示出了本发明实施例1中页岩样品不同状态下的t2谱。
[0036]
图3示出了本发明实施例2中页岩样品不同状态下的t2谱。
[0037]
图4示出了本发明实施例3中页岩样品不同状态下的t2谱。
[0038]
图5示出了本发明实施例4中页岩样品不同状态下的t2谱。
[0039]
附图标记说明：
[0040]
1、岩心样品；2、磁体；3、氟油；4、探头；5、高压泵；6、压力表；7、加热元件；8、高压甲烷气；9、中间容器；10、回压阀；11、真空泵；12、无磁岩心夹持器；13、核磁共振谱仪；14、计算机。
具体实施方式
[0041]
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
[0042]
实施例1
[0043]
(1)页岩采样，页岩采自：涪陵页岩气田焦页k31；
[0044]
(2)样品制备：将页岩制备制备成直径2.5厘米、长度不超过7厘米圆柱形状的页岩样品1；
[0045]
(3)将制备得到的页岩样品1放入到岩心夹持器中，利用核磁共振装置对岩心夹持器内的页岩样品进行扫描，其中，核磁共振参数设置为：采样间隔为2μs，采样个数为2048个，采样时间为60μs，等待时间为2s，扫描次数为64，主频为9.8mhz。获得实时短回波共振t2谱(如图2所示)，计算得到t2谱的谱面积s1为185.8；
[0046]
(4)对岩心夹持器进行72h抽真空处理，真空度为10-6
mbar，然后对岩心夹持器施加围压并对岩心样品进行加热，其中，围压流体为氟油，注入速度为0.5～60ml/min；
[0047]
(5)待页岩样品的围压达到24mpa，页岩样品加热至60℃后，注入高压甲烷气体，高压甲烷气体的压力为20mpa，注入速度为0.5～2ml/min；待页岩样品压力、温度和围压稳定后，再次启动核磁共振装置，对页岩样品进行扫描，其中，核磁共振参数设置为：采样间隔为2μs，采样个数为2048个，采样时间为60μs，等待时间为2s，扫描次数为64，主频为9.8mhz，获得实时短回波共振t2’谱(如图2所示)，计算得到t2’谱的谱面积s2为597.6；
[0048]
(5)由式1-2分别计算得到页岩的相对游离气饱和度g1为68.9％和相对吸附气饱和度g2为31.1％：
[0049][0050][0051]
实施例2
[0052]
(1)页岩采样，页岩采自：涪陵页岩气田焦页k43；
[0053]
(2)样品制备：将页岩制备成直径2.5厘米、长度不超过7厘米圆柱形状的页岩样品2；
[0054]
(3)将制备得到的页岩样品2放入到岩心夹持器中，利用核磁共振装置对岩心夹持器内的页岩样品进行扫描，其中，核磁共振参数设置为：采样间隔为2μs，采样个数为2048个，采样时间为60μs，等待时间为2s，扫描次数为64，主频为9.8mhz，获得实时短回波共振t2谱(如图3所示)，计算得到t2谱的谱面积s1为209.3；
[0055]
(4)对岩心夹持器进行72h抽真空处理，真空度为10-6
mbar，然后对岩心夹持器施加围压并对岩心样品进行加热，其中，围压流体为氟油，注入速度为0.5～60ml/min；
[0056]
(5)待页岩样品的围压达到24mpa，页岩样品加热至60℃后，注入高压甲烷气体，高压甲烷气体的压力为20mpa，注入速度为0.5～2ml/min；待页岩样品压力、温度和围压稳定后，再次启动核磁共振装置，对页岩样品进行扫描，其中，核磁共振参数设置为：采样间隔为2μs，采样个数为2048个，采样时间为60μs，等待时间为2s，扫描次数为64，主频为9.8mhz，获得实时短回波共振t2’谱(如图3所示)，计算得到t2’谱的谱面积s2为641；
[0057]
(5)由式1-2分别计算得到页岩的相对游离气饱和度g1为67.4％和相对吸附气饱和度g2为32.6％：
[0058][0059][0060]
实施例3
[0061]
(1)页岩采样，页岩采自：济阳利页5-20-27；
[0062]
(2)样品制备：将页岩制备成直径2.5厘米、长度不超过7厘米圆柱形状的页岩样品3；
[0063]
(3)将制备得到的页岩样品3放入到岩心夹持器中，利用核磁共振装置对岩心夹持器内的页岩样品进行扫描，其中，核磁共振参数设置为：采样间隔为2μs，采样个数为2048个，采样时间为60μs，等待时间为2s，扫描次数为64，主频为9.8mhz，获得实时短回波共振t2谱(如图4所示)，计算得到t2谱的谱面积s1为940.5；
[0064]
(4)对岩心夹持器进行72h抽真空处理，真空度为10-6
mbar，然后对岩心夹持器施加围压并对岩心样品进行加热，其中，围压流体为氟油，注入速度为0.5～60ml/min；
[0065]
(5)待页岩样品的围压达到24mpa，页岩样品加热至45℃后，注入高压甲烷气体，高压甲烷气体的压力为20mpa，注入速度为0.5～2ml/min；待页岩样品压力、温度和围压稳定后，再次启动核磁共振装置，对页岩样品进行扫描，其中，核磁共振参数设置为：采样间隔为2μs，采样个数为2048个，采样时间为60μs，等待时间为2s，扫描次数为64，主频为9.8mhz，获得实时短回波共振t2’谱(如图4所示)，计算得到t2’谱的谱面积s2为3690.9；
[0066]
(5)由式1-2分别计算得到页岩的相对游离气饱和度g1为74.5％和相对吸附气饱和度g2为25.5％：
[0067][0068][0069]
实施例4
[0070]
(1)页岩采样，页岩采自：济阳利页18-9-38；
[0071]
(2)样品制备：将页岩制备成直径2.5厘米、长度不超过7厘米圆柱形状的页岩样品4；
[0072]
(3)将制备得到的页岩样品4放入到岩心夹持器中，利用核磁共振装置对岩心夹持器内的页岩样品进行扫描，其中，核磁共振参数设置为：采样间隔为2μs，采样个数为1048
个，采样时间为60μs，等待时间为2s，扫描次数为64，主频为9.8mhz，获得实时短回波共振t2谱(如图5所示)，计算得到t2谱的谱面积s1为417.8；
[0073]
(4)对岩心夹持器进行72h抽真空处理，真空度为10-6
mbar，然后对岩心夹持器施加围压并对岩心样品进行加热，其中，围压流体为氟油，注入速度为0.5ml/min-60ml/min；
[0074]
(5)待页岩样品的围压达到24mpa，页岩样品加热至45℃后，注入高压甲烷气体，高压甲烷气体的压力为20mpa，注入速度为0.5～2ml/min；待页岩样品压力、温度和围压稳定后，再次启动核磁共振装置，对页岩样品进行扫描，其中，核磁共振参数设置为：采样间隔为2μs，采样个数为1048个，采样时间为60μs，等待时间为2s，扫描次数为64，主频为9.8mhz，获得实时短回波共振t2’谱(如图5所示)，计算得到t2’谱的谱面积s2为1416.7；
[0075]
(5)由式1-2分别计算得到页岩的相对游离气饱和度g1为70.5％和相对吸附气饱和度g2为29.5％：
[0076][0077][0078]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。