基于网格化的构造复杂区页岩气原始体积系数高精度计算方法与流程

1.本发明属于石油与天然气勘探开发领域，具体涉及一种基于网格化的构造复杂区页岩气原始体积系数高精度计算方法。


背景技术：

2.经过多年的持续攻关，中国页岩气在基础地质理论和工程工艺技术等领域取得重大进展。四川盆地及周缘地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气实现商业开发，已发现涪陵、威远、长宁、昭通、威荣、永川等页岩气田，截至2020年底，累计探明页岩气地质储量超2.0
×
10
12
m3，年产量200
×
108m3，已逐渐成为中国天然气产业重要组成部分和核心增长点。
3.国内外多家机构对中国页岩气资源开展评价预测，基于评价方法和认识的不同，评价的结果有较大差异。2012年，中国国土资源部估算的中国页岩气地质资源量为134.42
×
10
12
m3，可采资源量为25.08
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m3；2013年，美国能源信息署(eia)估算的地质资源量134.40
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m3，可采资源量为31.57
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m3；2015年，中国石油天然气股份有限公司第四次最新资源评价结果，中国页岩气地质资源量为80.45
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m3，可采资源量为12.85
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m3；据国土资源部2015年资评结果，全国页岩气地质资源量121.86
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m3，可采资源量21.81
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m3，其中海相可采资源量13.00
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m3。
4.页岩气地质储量主要采用静态法计算，其中吸附气储量采用体积法计算，游离气储量采用容积法计算。页岩气原始体积系数是计算游离气储量的重要参数，该参数多采用页岩气样品进行高压物性分析获取，因为取样和实验成本高，周期长，且对取样井、取样时机、取样点、取样方法、取样流程和实验分析方法等有较高要求，一般分析井数量有限。但是由于页岩气藏储层平面非均质性强，特别是构造复杂区，气藏地层压力系数平面变化快、差异大，有限的实测数据点不能客观真实反映页岩气藏平面的变化，现有的井点算术平均和井点面积权衡等页岩气藏体积系数计算方法难以满足构造复杂区页岩气地质储量计算的需要。因此，迫切需要一种适应性更强、生产实践证实可行的页岩气体积系数计算方法，才能保证盆缘复杂构造带页岩气地质储量计算的准确性，为确定合理的开发指标，编制科学的开发方案提供指导。


技术实现要素：

5.本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提出了一种基于网格化的构造复杂区页岩气原始体积系数高精度计算方法，该方法可以有效提高页岩气藏原始体积系数的计算精度，从而准确计算页岩气游离气地质储量。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
7.基于网格化的构造复杂区页岩气原始体积系数高精度计算方法，包含以下步骤：
8.步骤一：网格化页岩顶/底面构造图、地面高程图。
9.利用克里格方法(kriging)对页岩顶/底面构造图、地面高程图进行网格化，将页岩气藏划分为若干个计算单元，为下步准确求取页岩气藏中部埋深图提供基础。
10.步骤二：曲面运算求取页岩气藏中部埋深图。
11.通过页岩顶面构造图或底面构造图、地面高程图、气藏厚度图确定页岩气藏中部埋深图，为气藏的温度、压力计算提供基础。
12.h＝h
高-h
顶
+h/2
13.或
14.h＝h
高-h
底-h/2
15.式中，h为页岩气藏中部埋深，m；h
高
为页岩气藏的地面高程图，m；h
顶
为页岩顶面构造图，m；h
底
为页岩底面构造图，m；h为页岩储层厚度，m。
16.步骤三：计算地层温度、地层压力。
17.通过地温梯度和页岩气藏中部埋深图确定地层温度，地温梯度在某一区域为一定值，一般通过实测值平均法获取；通过压力系数和埋深图确定地层压力，压力系数可通过微注压降测试和地震储层预测获取。
18.t＝(h-h0)/100
×
t+t019.式中，t为地层温度，k；h0为恒温层深度，m；t为地温梯度，℃/100m，；t0为恒温层温度，k。
20.p＝α
p
×g×
h/1000
21.式中，p为地层压力，mpa；α
p
为地层压力系数，无量纲；g为标准重力加速度，m/s2。
22.步骤四：计算拟对比温度、拟对比压力。
23.拟对比压力是气体所处实际状态下的绝对压力与其临界压力的比值，拟对比温度是气体所处实际状态下的绝对温度与其临界温度的比值。对于同一气藏，认为气体组分一致，临界温度、临界压力一致。
24.pr＝p/p
pc
25.tr＝t/t
pc
26.式中，pr为拟对比压力，无量纲；tr为拟对比温度，无量纲；p
pc
为临界压力，mpa；t
pc
为临界温度，k。
27.步骤五：计算偏差系数。
28.气体的偏差系数随气体组分的不同及压力和温度的变化而变化，一般可通过其与拟对比压力、拟对比温度的关系确定。
29.zi＝a
×
tr+b
×
pr+c
30.式中，zi为偏差系数；a、b、c为常数。
31.步骤六：计算体积系数。
32.体积系数可通过偏差系数、气藏的温度和压力确定。
33.b
gi
＝p
sc
×
zi×
t/(t
sc
×
p)
34.式中，b
gi
为体积系数，无量纲；p
sc
为地面标准压力，mpa；t
sc
为地面标准温度，k。
35.本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
36.该方法可以有效提高页岩气藏原始体积系数的计算精度，从而准确计算页岩气游离气地质储量，通过生产实践证实可行，保证盆缘复杂构造带页岩气地质储量计算的准确
性，为确定合理的开发指标，能够为编制科学的开发方案提供指导。
附图说明
37.图1为本发明基本步骤示意图；
38.图2为本发明实施例中气藏中部埋深计算网格图；
39.图3为本发明实施例中地层压力计算网格图；
40.图4为本发明实施例中地层温度计算网格图；
41.图5为本发明实施例中偏差系数计算网格图；
42.图6为本发明实施例中体积系数计算网格图。
具体实施方式
43.为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
44.步骤一：网格化页岩顶/底面构造图、地面高程图。
45.利用克里格方法(kriging)对页岩顶/底面构造图、地面高程图进行网格化，将页岩气藏划分为若干个计算单元，为下步准确求取页岩气藏中部埋深图提供基础。
46.步骤二：曲面运算求取页岩气藏中部埋深图。
47.通过页岩顶面构造图或底面构造图、地面高程图、气藏厚度图确定页岩气藏中部埋深图，为气藏的温度、压力计算提供基础。
48.h＝h
高-h
顶
+h/2
49.或
50.h＝h
高-h
底-h/2
51.式中，h为页岩气藏中部埋深，m；h
高
为页岩气藏的地面高程图，m；h
顶
为页岩顶面构造图，m；h
底
为页岩底面构造图，m；h为页岩储层厚度，m。
52.步骤三：计算地层温度、地层压力。
53.通过地温梯度和页岩气藏中部埋深图确定地层温度，地温梯度在某一区域为一定值，一般通过实测值平均法获取；通过压力系数和埋深图确定地层压力，压力系数可通过微注压降测试和地震储层预测获取。
54.t＝(h-h0)/100
×
t+t055.式中，t为地层温度，k；h0为恒温层深度，m；t为地温梯度，℃/100m，；t0为恒温层温度，k。
56.p＝α
p
×g×
h/1000
57.式中，p为地层压力，mpa；α
p
为地层压力系数，无量纲；g为标准重力加速度，m/s2。
58.步骤四：计算拟对比温度、拟对比压力。
59.拟对比压力是气体所处实际状态下的绝对压力与其临界压力的比值，拟对比温度是气体所处实际状态下的绝对温度与其临界温度的比值。对于同一气藏，认为气体组分一致，临界温度、临界压力一致。
60.pr＝p/p
pc
61.tr＝t/t
pc
62.式中，pr为拟对比压力，无量纲；tr为拟对比温度，无量纲；p
pc
为临界压力，mpa；t
pc
为临界温度，k。
63.步骤五：计算偏差系数。
64.气体的偏差系数随气体组分的不同及压力和温度的变化而变化，一般可通过其与拟对比压力、拟对比温度的关系确定。
65.zi＝a
×
tr+b
×
pr+c
66.式中，zi为偏差系数；a、b、c为常数。
67.步骤六：计算体积系数。
68.体积系数可通过偏差系数、气藏的温度和压力确定。
69.b
gi
＝p
sc
×
zi×
t/(t
sc
×
p)
70.式中，b
gi
为体积系数，无量纲；p
sc
为地面标准压力，mpa；t
sc
为地面标准温度，k。
71.具体实施例如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例以渝东南盆缘构造复杂区南川区块为例，含气层段为五峰组-龙马溪组一段页岩，气藏埋深介于1800-4500m，气藏温度为89.8-122.0℃；气藏压力系数1.05-1.55，为常压-高压气藏，气藏体积系数变化大，具有典型性。
72.基于气藏埋深，温度、压力等特征，开展了气藏网格化和拟合研究，最终计算确定气藏的原始体积系数。
73.第一步，网格化页岩顶/底面构造图、地面高程图。
74.利用克里格方法(kriging)对五峰组页岩底面构造图、地面高程图进行网格化，网格密度均控制在500m
×
500m以上，此步旨在将页岩气藏划分为若干个计算单元，为下步准确求取页岩气藏中部埋深图提供基础。
75.第二步，曲面运算求取页岩气藏中部埋深图。
76.通过页岩底面构造图、地面高程图、气藏厚度图确定页岩气藏中部埋深图，为页岩气藏的温度、压力计算提供基础。
77.h＝h
高-h
底-h/2
78.式中，h为页岩气藏中部埋深，m；h
高
为页岩气藏的地面高程图，m；h
底
为页岩顶面构造图，m；h为气藏厚度，m。
79.第三步，计算地层温度、地层压力。
80.通过地温梯度和页岩气藏中部埋深图确定地层温度。对于实施例，地温梯度较为稳定，通过实测平均值获取；地层压力通过压力系数和埋深图确定，其中压力系数通过单井微注压降测试和地震储层平面预测获取。
81.计算公式为：
82.t＝(h-20)/100
×
2.45+289.75
83.式中，t为地层温度，k。
84.p＝α
p
×g×
h/1000
85.式中，p为地层压力，mpa；α
p
为地层压力系数，无量纲；g为标准重力加速度，m/s2。
86.第四步，计算拟对比温度、拟对比压力。
87.对于实施例气藏，气体组分一致，因此临界温度和临界压力也一致。计算公式为：
88.pr＝p/4.608
89.tr＝(t+273.15)/191.06
90.式中，pr为拟对比压力，无量纲；tr为拟对比温度，无量纲。
91.第五步，计算偏差系数。
92.气体的偏差系数通过实施例井pvt实验拟合，建立了与拟对比压力、拟对比温度的关系。计算公式为：
93.zi＝0.1553319
×
tr+0.0369135
×
pr+0.475631
94.式中，zi为偏差系数。
95.第六步，计算体积系数。
96.体积系数通过偏差系数、地面标准条件下的温度、压力及气藏条件下的温度、压力确定。计算公式为：
97.b
gi
＝0.101
×
zi×
(t+273.15)/(293.15
×
p)
98.式中，b
gi
为体积系数，无量纲。
99.本实施例有益效果是已经在渝东南盆缘复杂构造带南川地区得到了验证。未采用本发明方法前计算的体积系数0.00333，由本发明计算的体积系数为0.00309，大大提升储量计算精度，推进盆缘复杂构造带页岩气资源的评价和动用，采用本发明的技术方案，渝东南盆缘复杂构造带南川地区页岩气的储量计算和气藏工程部署，该区已累计提交探明储量近2000亿立方米，已建产能21亿立方米，累计生产页岩气超36亿立方米。
100.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。