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页岩气资源/储量计算中吸附参数确定的新方法——以四川盆地五峰组—龙马溪组页岩为例

天然气工业 2023年第1期43卷 47-54页

作者：赵群周天琪王红岩金亦秋周尚文端祥刚中国石油勘探开发研究院国家能源页岩气研发(实验)中心中国石油油气与新能源公司

页岩气资源/储量计算过程中,等温吸附参数的确定主要采用实验温度条件下的干燥样品数据,并存在总有机碳含量(TOC)和等温吸附参数回归效果差的问题。为此,以四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组海相页岩为例,从Langmuir吸附模型和H... 详细信息

页岩气资源/储量计算过程中,等温吸附参数的确定主要采用实验温度条件下的干燥样品数据,并存在总有机碳含量(TOC)和等温吸附参数回归效果差的问题。为此,以四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组海相页岩为例,从Langmuir吸附模型和henry吸附模型中关键参数的物理意义出发,分析了页岩气资源/储量计算过程中等温吸附参数确定中存在的问题,并基于大量等温吸附实测数据,分析影响页岩气吸附参数的TOC、温度和含水饱和度等因素,建立了TOC、温度和含水饱和度对页岩等温吸附参数的影响模型,提出了从实验条件到储层原始条件下页岩气吸附参数计算的新方法。研究结果表明:①页岩气资源/储量计算过程中存在等温吸附参数与TOC关系拟合规律差且互有矛盾、范特霍夫方程难以有效转换、含水饱和度(S_(w))在资源/储量计算中不易直接应用等问题。②将Langmuir吸附模型和henry吸附模型结合,建立页岩对甲烷的吸附能力新参数henry常数a,有效地解决了Langmuir压力(pL)与TOC直接拟合效果不佳的问题。③当S_(w)<40%时,Langmuir体积(V_(L))与S_(w)呈线性负相关;当S_(w)<20%时a值相对恒定;通过建立压力超过30 MPa时归一化绝对吸附量与S_(w)(小于50%)关系,可有效地解决S_(w)对等温吸附量计算结果的影响。(4)五峰组—龙马溪组页岩储层地应力大小影响页岩的吸附能力,相同TOC页岩的储层地应力越大,V_(L)越小,a值越低;在高压条件下(大于30 MPa),S_(w)对页岩甲烷吸附能力的影响具有相似趋势,水分子对页岩孔隙表面吸附位的影响恒定。结论认为,提出的不同TOC、不同温度和不同含水饱和度条件下页岩等温吸附参数确定的新方法,可以为页岩气资源/储量的精准计算提供技术支撑,将有助于页岩气产业的科学发展。

关键词：页岩气 Langmuir模型 henry模型等温吸附含水饱和度资源/储量计算

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第33届全国天然气学术年会

作者：赵群王红岩周天琪周尚文端祥刚中国石油勘探开发研究院国家能源页岩气研发(实验)中心中国石油油气与新能源子公司

针对页岩气资源/储量计算过程中,等温吸附参数的确定主要采用实验温度条件下干燥样品数据,且不同TOC等温吸附参数回归效果差等问题,从Langmuir吸附模型和henry吸附模型中关键参数的物理意义出发,分析提出页岩气资源/储量计算过程中等温... 详细信息

针对页岩气资源/储量计算过程中,等温吸附参数的确定主要采用实验温度条件下干燥样品数据,且不同TOC等温吸附参数回归效果差等问题,从Langmuir吸附模型和henry吸附模型中关键参数的物理意义出发,分析提出页岩气资源/储量计算过程中等温吸附参数确定的3个问题:（1）在对等温吸附参数与TOC关系拟合中,P与TOC拟合关系不明显,不同区块拟合规律差异性大且存在矛盾;（2）实验过程中极少对同一样品测试不同温度条件下的吸附参数,导致范特霍夫方程难以有效应用;（3）已有含水饱和度与页岩吸附参数模型较为复杂,不易在资源/储量计算中直接应用。基于大量等温吸附实测数据,分别建立了TOC、温度和含水饱和度对页岩等温吸附参数的影响模型:（1）将Langmuir吸附模型和henry吸附模型结合,建立henry常数a=V/2P的关系,有效解决了P与TOC直接拟合效果不佳的问题;（2）基于大量不同TOC、不同温度条件下等温吸附参数实测数据,建立了吸附参数与TOC、温度的关系;（3）提出当Sw30MPa）,不同含水饱和度（S）对页岩甲烷吸附能力的影响具有相似趋势,表明在高压条件下水分子对页岩孔隙表面吸附位的影响恒定。

关键词：页岩气 Langmuir模型 henry模型等温吸附含水饱和度四川盆地资源/储量计算

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