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考虑多因素耦合的陆相页岩含气量预测模型

黄瑞  
【摘要】:页岩气是当今油气资源勘探的前沿领域,其资源量分布显著影响着世界能源格局。页岩气资源量评估多采用间接法,即通过室内吸附-解吸实验明确页岩含气性特征,但实验多在干燥环境下进行,缺乏对页岩储层气-水分布特征的深层次认识,导致页岩含气量测算值普遍偏高,难以客观评价页岩气藏的开采潜力。基于含水页岩甲烷吸附规律认识不足的现状,以实验测试为基础,通过对鄂尔多斯盆地延长组长7段陆相页岩的矿物组成分析、储集空间类型划分、孔隙结构和孔径分布特征描述,对页岩的可压性和生烃能力以及页岩气的富集保存条件等气藏基本特征进行了深度分析。同时模拟储层环境进行不同粒度的页岩颗粒在不同含水条件下的甲烷等温吸附-解吸实验,研究页岩孔隙-裂缝系统内甲烷气体的吸附特征以及影响吸附剂吸附能力的主控因素。以理论分析为重心,从烃源岩生烃理论以及天然气演化特征出发,结合成藏地质学、岩石矿物学、干酪根地球化学、吸附学、界面化学等,着重对页岩储层原生沉积水环境与气-水分布演变特征,以及储层原生水对页岩气吸附能力的影响规律进行深入探究。基于水凝膜理论(DLVO理论)探究吸附剂表面水化膜的形成过程以及微观机理,同时在微尺度上实现孔隙内吸附态水化膜厚度特征和含水率定量描述以及毛细管水分布特征刻画。以模型构建为目标,基于有机质和干燥黏土气-固两相界面的Langmuir吸附式、润湿黏土气-液两相界面的Gibbs吸附式,建立考虑水敏性的温度场、压力场等多因素耦合的页岩气-液-固三相界面吸附模型,结合考虑吸附相体积的游离气含量计算式,推导不同原始含水饱和度下页岩含气量预测方程,与实验测得的吸附等温线进行拟合校正,并采用涪陵焦石坝地区页岩岩心现场解吸数据验证模型的合理性,从而提供了页岩在不同含水率下甲烷静态资源量评估新方法,为页岩气藏开发潜力评价和开发方案制订奠定了理论与技术基础。


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