页岩气含气量计算方法研究

论文摘要

含气量是页岩气储量评价、勘探开发部署以及单井产量预测等的重要依据。本文从直接法（现场解吸）和间接法（等温吸附与实验或测井解释结合）两个方面对页岩气的含气量计算展开研究。在间接法计算吸附气含量方面,以吸附势理论为基础,考虑温度对页岩吸附的影响,结合等温吸附实验数据建立了超临界甲烷等温吸附模型。该模型可用于计算不同温度下未测试压力点的吸附气量。为验证模型的准确性,选用页岩样品进行等温吸附测试,对比模型预测值与实测值差异。建立的页岩气吸附模型在实际页岩样品的等温吸附中有较好应用效果,说明该模型能正确表征实际页岩样品在储层条件下的等温吸附规律。在间接法计算游离气含量方面,分别考虑了页岩有机孔中吸附态甲烷的影响,以及无机孔中水膜的影响:（1）根据吸附相体积计算了地层条件下页岩有机孔隙中的甲烷吸附层厚度。计算结果表明吸附层厚度较小,与孔隙半径相比可以忽略不计。（2）以Derjaguin-Landau-Verwey-Overbee（DLVO）理论为基础,建立了水膜厚度与总分离压的关系模型。模型计算的水膜厚度理论值与前人的实测水膜厚度误差较小,表明该模型具有较高的计算精度。在直接法中,针对页岩岩心在井筒中提升过程的甲烷气体逸散问题,分析了两种数学模型的适用性。由于在提升过程中岩心表面的压力变化很大,导压系数随时间变化,因此解吸—渗流模型不适用于页岩在提升过程中的气体损失过程。本文将页岩岩心中甲烷气体的逸散简化为扩散模型,考虑到岩心表面压力的非匀速下降特征,通过求解建立的偏微分方程组得到了页岩损失气量计算方法。结合页岩样品的现场实测解吸数据,采用最优化方法拟合求解损失气量和总含气量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
•   1.1 选题目的及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 间接法研究现状
•     1.2.2 直接法研究现状
•   1.3 主要研究内容
•   1.4 研究思路及技术路线
•   1.5 完成的主要工作量
•   1.6 取得的主要成果及认识
• 第2章 间接法计算页岩含气量
•   2.1 页岩孔隙中微观流体分布
•   2.2 吸附气含量计算方法
•     2.2.1 甲烷的经验等温吸附模型
•     2.2.2 超临界甲烷等温吸附模型
•     2.2.3 储层条件下吸附气量较正计算
•   2.3 游离气量计算方法
•     2.3.1 吸附层对游离气的影响
•     2.3.2 水膜对游离气量的影响
•     2.3.3 游离气含量计算
•   2.4 吸附气量与游离气量对比
• 第3章 现场解吸法计算含气量
•   3.1 现场解吸
•   3.2 现有损失气计算方法
•     3.2.1 USBM法
•     3.2.2 S&W法
•     3.2.3 Amoco法
•     3.2.4 三种方法对比
•   3.3 页岩损失气量计算的影响因素
•     3.3.1 损失气时间的影响
•     3.3.2 压力的影响
•     3.3.3 温度的影响
• 第4章 损失气计算模型的构建与求解
•   4.1 岩心提升过程中的气体逸散模型构建
•   4.2 岩心提升过程中气体损失模型的适用性判定
•   4.3 损失气计算模型的求解与分析
•     4.3.1 页岩气解吸扩散的地质模型
•     4.3.2 损失气计算模型推导
•   4.4 最优化算法理论与实现
•     4.4.1 非线性最小二乘法
•     4.4.2 带约束非线性优化问题的算法—信赖域算法
•   4.5 损失气量计算实例
•     4.5.1 确定拟合参数的初始值
•     4.5.2 损失气量计算
•   4.6 总含气量计算结果对比
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果
• 附录 A 损失气线性计算模型的matlab代码
•   A1 定义线性模型的解吸气拟合方程（（4-42 式））
•   A2 求解拟合参数
•   A3 定义损失气线性计算模型
•   A4 损失气线性计算模型求解损失气量
• 附录 B 损失气二项式计算模型的matlab代码
•   B1 定义二项式模型的解吸气拟合方程（（4-42 式））
•   B2 求解拟合参数
•   B3 定义损失气二项式计算模型
•   B4 损失气二项式计算模型求解损失气量
• 附录 C 损失气指数计算模型的matlab代码
•   C1 定义指数模型的解吸气拟合方程（（4-42 式））
•   C2 求解拟合参数
•   C3 定义损失气指数计算模型
•   C4 损失气指数计算模型求解损失气量

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周伟

导师: 杨宇

关键词: 页岩,含气量,直接法,间接法,损失气

来源: 成都理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,石油天然气工业

单位: 成都理工大学

分类号: P618.13

DOI: 10.26986/d.cnki.gcdlc.2019.000078

总页数: 97

文件大小: 4947K

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