頁巖含氣量測(cè)試技術(shù)

1、頁巖含氣量測(cè)試技術(shù)范 明2提 綱1、引言2、國內(nèi)外現(xiàn)行采用測(cè)試技術(shù)3、國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)缺點(diǎn)分析4、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定頁巖氣3Total gas content analysis 總氣體含量分析還保留在烴油源巖中的天然氣41、頁巖含氣量 單位質(zhì)量頁巖中所含天然氣折算到0 ，101.325 kPa時(shí)的體積。根據(jù)賦存狀態(tài)，頁巖氣包括吸附氣、游離氣和溶解氣（水溶氣）；按測(cè)量過程分為解吸氣、殘余氣、損失氣。 實(shí)測(cè)結(jié)果需要換算！52、游離氣、吸附氣、溶解氣 頁巖中游離氣量主要是指以游離狀態(tài)賦存于頁巖孔隙和微裂縫中的天然氣體積 頁巖中吸附主要是指以吸附狀態(tài)賦存于頁巖孔隙和微裂縫中的天然氣體積 頁巖中溶解氣主要

2、是指以溶質(zhì)形式溶于地層水中的天然氣6游離氣、吸附氣、溶解氣三者之間的關(guān)系7。 P吸附氣溶解氣游離氣含氣量的組成：解吸氣量 殘余氣量 損失氣量 解吸氣（現(xiàn)場(chǎng)解吸氣）：巖心出筒后，進(jìn)入檢測(cè)設(shè)備后解吸出來的天然氣含量 殘余氣：現(xiàn)場(chǎng)解吸完畢，將樣品碎樣后，解吸出來的天然氣含量 損失氣量：是指泥頁巖在鉆井過程中損失掉的天然氣含量，通過現(xiàn)場(chǎng)解吸工作,按照一定的方法可以將損失氣量進(jìn)行恢復(fù)計(jì)算。89提 綱1、引言2、國內(nèi)外現(xiàn)行采用測(cè)試技術(shù)3、國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)缺點(diǎn)分析4、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定含氣量測(cè)定通用流程10泥漿循環(huán)溫度解吸地層溫度解吸殘余氣測(cè)定損失氣量現(xiàn)場(chǎng)解吸氣量殘余氣量總含氣量(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，0）損失氣解吸氣

3、殘余氣碎樣按取樣方式可分為：直接取樣和復(fù)式取樣井場(chǎng)巖心出筒后直接截取一段放入解吸缺罐解吸(常用方法）井場(chǎng)巖心出筒后，再在巖心中心鉆取小園柱（2.54cm) 放入解吸缺罐解吸(美國SCAL公司)13加熱方式：水浴和電加 熱14計(jì)量方式：質(zhì)量流量計(jì)法和體積計(jì)量法質(zhì)量流量計(jì)法 排水集氣法 ?，敹煞ǎ≒VT)15殘余氣測(cè)定1、小塊碎樣 2、全直徑巖心碎樣 頁巖氣現(xiàn)場(chǎng)解吸的目的：總體是測(cè)定頁巖的含氣量，但具體來說，現(xiàn)場(chǎng)解吸工作有兩個(gè)目的： 1、測(cè)定巖樣現(xiàn)場(chǎng)解吸氣量 2、計(jì)算巖石 損失氣量16損失氣恢復(fù)原理 VtV損失氣量實(shí)際測(cè)量開始時(shí)刻00點(diǎn)的確定：1）泥漿鉆：起鉆過程的中點(diǎn)2）泡沫鉆：鉆遇目的層時(shí)間

4、USBM直接法（直線擬合法）：（美國礦物局： McCulloch，1975 ）損失氣恢復(fù) 目前現(xiàn)行的含氣量測(cè)定方法中有關(guān)損失氣恢復(fù)有以下四種方法：1、USBM直接法；2、改進(jìn)的直接法（MDM） ；3、曲線擬合法；4、史密斯-威廉斯法。 應(yīng)用于頁巖氣解吸測(cè)試的主要是前三類，史密斯-威廉斯法的解吸方法及解吸量的計(jì)算采用了直接法的方法，不同之處是對(duì)損失氣量進(jìn)行了校正。19 USBM直接法估算損失氣，散失時(shí)間越短，估算結(jié)果越準(zhǔn)確，當(dāng)散失氣量小于含氣量的20%時(shí)，結(jié)果比較可靠。 要求盡量縮短由鉆遇地層到樣品測(cè)試之間的時(shí)間。 工程與地質(zhì)要相互協(xié)調(diào)和配合！20開始取芯時(shí)間3:08取芯時(shí)間2:02達(dá)到地面時(shí)間

5、5:10暴露地表時(shí)間0:37裝入解吸罐時(shí)間5:47USBM時(shí)間1:38時(shí)間平方根（h1/2)解吸氣量(ml)時(shí)間平方根（h1/2)解吸氣量(ml)1.277.641.92100.641.399.161.97103.41.4112.012.02105.631.4316.382.07107.41.4522.942.12108.691.4629.262.16110.021.541.152.28112.881.5351.462.38114.961.5759.982.491161.666.982.59117.091.6372.712.68117.721.6981.242.77118.71.7587.94

6、2.86119.261.8193.272.93119.561.8697.333.02119.93具體實(shí)例212223改進(jìn)的直接法（MDM） USBM直接法是基于解吸測(cè)量氣的體積值，未考慮解吸氣的氣體組分含量，尤其在自由空間體積較大、解吸氣含量較低時(shí)，該法存在較大誤差。 Diamond等提出的改進(jìn)的直接法是在實(shí)驗(yàn)過程中定時(shí)記錄樣品罐內(nèi)的壓力、環(huán)境溫度及大氣壓力，同時(shí)采集解吸出的氣體進(jìn)行成分分析，由不同時(shí)間下的溫度、壓力和各種氣體組分在樣品罐中的自由空間體積計(jì)算解吸氣量，前推損失氣量時(shí)仍沿用USBM直接法。243曲線擬合法 Dan Yee等（1992）將所有解吸數(shù)據(jù)與擴(kuò)散方程解擬合的方法來求得，該

7、方法對(duì)于特定巖芯或巖屑的實(shí)際邊界條件可以給出相應(yīng)的解，由不同的邊界條件而得到的解都具有相同的特征。解吸體積表示為隨時(shí)間指數(shù)遞減的無窮級(jí)數(shù)，當(dāng)假定表面濃度為零的情況下，其解表達(dá)為下式：現(xiàn)場(chǎng)不能快速提供結(jié)果！發(fā)展趨勢(shì)：測(cè)量車26提 綱1、引言2、國內(nèi)外現(xiàn)行采用測(cè)試技術(shù)3、國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)缺點(diǎn)分析4、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定273、國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)缺點(diǎn)分析1）質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量法（以中石油廊坊研究院為代表）優(yōu)點(diǎn)：1、具有國內(nèi)較為成熟的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試隊(duì)伍2、儀器體積小3、自動(dòng)化成度較高流量計(jì)檢測(cè)的是流量：Q=dv/dt累計(jì)體積的計(jì)算：2829 質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量體積時(shí)是根據(jù)流過流量計(jì)的氣體所帶走的熱量來進(jìn)行體積計(jì)算的，當(dāng)

8、氣體組成單一或組成不變，可通過體積標(biāo)定得到氣體流過流量計(jì)的真實(shí)體積，氣體組成變化時(shí)，就沒法測(cè)準(zhǔn)，當(dāng)氣體中含有水蒸氣時(shí)，其測(cè)量值將會(huì)發(fā)生較大偏離，對(duì)于頁巖的現(xiàn)場(chǎng)解吸氣測(cè)量，其組分隨著解吸時(shí)間的推移也會(huì)發(fā)生變化，巖心出筒不可避免的要含有一定的水分，這也直接影響了測(cè)量結(jié)果。1）質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量法303、國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)缺點(diǎn)分析1）質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量法氣體種類體積（mL）（流量大于100mL/min）體積（mL）（流量小于30mL/min）流速導(dǎo)致的誤差%空氣28.230.58.16 28.730.66.62He20.421.23.92 21.621.91.39 CH431.630.14.75 31.63

9、0.34.11 混合標(biāo)氣51.552.92.72 52.550.93.05 N228.430.78.10 28.530.46.67 含少量水蒸汽的 CH419.218.72.67 19.118.81.60 CH4與空氣的誤差11.07%誤差CH4與N2的誤差9.97%CH4與He誤差33.54%CH4與混合標(biāo)氣誤差%64.56%CH4含水蒸汽導(dǎo)致的誤差%39.24%注：流量計(jì)測(cè)量程500mL/min，當(dāng)流量小于50mL/min時(shí)計(jì)量不準(zhǔn)確，注入氣體體積均為32mL缺點(diǎn)：流量計(jì)不是直接計(jì)量的體積31323334353、國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)缺點(diǎn)分析1）質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量法2、量程的限制 現(xiàn)場(chǎng)解吸的解吸量

10、可大可小，流量范圍不能確定，特別是解吸后期流量很小，流量計(jì)則無法計(jì)量3、電源要求 如果現(xiàn)場(chǎng)停電，該方法則無補(bǔ)救辦法。4、精確測(cè)定，必須做大量的氣體組分分析，用來進(jìn)行體積校正363、國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)缺點(diǎn)分析2）排水集氣計(jì)量法( 華東局非常規(guī)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）優(yōu)點(diǎn)：1、計(jì)量方法經(jīng)典可靠2、體積小，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件要求不高缺點(diǎn)： 沒有自動(dòng)化，工作量大373、國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)缺點(diǎn)分析2）排水集氣計(jì)量法( 華東局非常規(guī)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）方法經(jīng)典，數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠，但全靠人工讀數(shù)手工記錄。解吸開始階段，每兩分鐘讀一個(gè)數(shù)，如現(xiàn)場(chǎng)有三個(gè)以上樣品，一個(gè)工作小組就無法完成383、國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)缺點(diǎn)分析2）排水集氣計(jì)量法(中國地質(zhì)大學(xué))優(yōu)點(diǎn)： 1、體積小 2、集加熱與計(jì)量于一 體缺點(diǎn)： 1、適合于解吸量小的樣品 2、一臺(tái)儀器只能做一個(gè)樣品，很難適應(yīng)井場(chǎng)需要393、國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)缺點(diǎn)分析2）排水集氣計(jì)量法(石油勘探開發(fā)研究院無錫所)手自一體排水集氣法現(xiàn)場(chǎng)解吸儀1234567981常開電磁閥，2三通手動(dòng)閥，3常閉電磁閥，4壓力傳感器，5數(shù)