本發(fā)明涉及頁巖氣開發(fā)，特別涉及一種原位地層條件下頁巖儲層游離氣的含水飽和度校正新方法。

背景技術(shù)：

1、頁巖氣作為一種非常規(guī)資源，其分布廣泛，資源量巨大，是未來油氣能源的重要接替資源。經(jīng)過十余年的勘探開發(fā)，頁巖氣已在多個層系發(fā)現(xiàn)了工業(yè)性氣流，如龍馬溪組、大隆組、吳家坪組、山西組、龍?zhí)督M、筇竹寺組等，尤其是四川盆地龍馬溪組頁巖氣已取得了規(guī)模效益開發(fā)，筇竹寺組已取得了突破性進展，單井測試產(chǎn)量達百萬方每天。但龍馬溪組86％的頁巖氣資源集中分布于埋深大于3500m的深層頁巖儲層中，筇竹寺組頁巖儲層埋深也較大。受高溫高壓的影響，頁巖氣與地層水在原位地層條件下的賦存狀態(tài)復(fù)雜多樣，導(dǎo)致頁巖氣的資源量準確評估存在挑戰(zhàn)?？碧介_發(fā)實踐已證實了頁巖和煤巖氣開采的天然氣主要是地層中的游離甲烷。同時，游離氣量也是儲量計算和儲層評價的關(guān)鍵參數(shù)之一，故準確評價頁巖儲層游離氣量至關(guān)重要。

2、目前，頁巖氣儲層的游離氣量的獲取方法主要分為兩類，分別為現(xiàn)場測試獲取和室內(nèi)實驗測試計算。對于現(xiàn)場測試而言，保壓取芯獲取的含氣性認為是最準確的方法，優(yōu)質(zhì)頁巖儲層保壓取芯含氣量平均值為15.31m3/t。室內(nèi)實驗測試與計算可劃分為兩類，一類室內(nèi)是采用巖心飽和甲烷核磁共振的方法進行直接測試，該方法認為較為可靠。另一類是采用容積法進行計算：

3、

4、式中：nfree為游離氣量，cm3/g；p為地層壓力，mpa；tsc為地面溫度，k；sw為含水飽和度，％；為儲層孔隙度，％；z為壓縮因子，常數(shù)；t為地層溫度，k；psc為地面壓力，mpa；ρr為巖石密度，g/cm3。

5、室內(nèi)實驗測試與計算過程中均需要用含水飽和度對游離氣量進行矯正，進而獲取準確的游離氣量。通常情況認為含水飽和度與含氣飽和度之和為1，進行游離氣計算的過程中需要將水占據(jù)的孔隙體積進行扣除。然而，在真實的地層條件下，水在頁巖儲層納米孔隙內(nèi)存在吸附水、束縛水和自由水三種賦存狀態(tài)，尤其是在高溫高壓受限空間內(nèi)，氣水的密度會隨之納米孔隙的大小變化而變化，那么直接采用地層水的質(zhì)量除以地層水的密度獲取地層水占據(jù)的孔隙體積是不準確的，導(dǎo)致頁巖儲層地層條件下的游離氣量計算結(jié)果誤差較大，造成資源量的誤估。因此，亟需建立一種含水飽和度對游離氣量矯正的新方法，以獲原位地層條件下較為準確的游離氣量。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種原位地層條件下頁巖儲層游離氣的含水飽和度校正新方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種原位地層條件下頁巖儲層游離氣的含水飽和度校正新方法，包括以下步驟：

4、s1：制備具有不同含水飽和度的頁巖樣品；

5、s2：對各不同含水飽和度的頁巖樣品在不同溫度和壓力條件下進行飽和甲烷核磁t2譜測試，獲得各不同含水飽和度的頁巖樣品在不同溫度和壓力條件下的核磁t2譜；

6、s3：統(tǒng)計不同溫度條件下核磁t2時間大于1ms的核磁信號強度值，利用各溫度條件下甲烷質(zhì)量與核磁信號強度轉(zhuǎn)換關(guān)系，將核磁信號強度值轉(zhuǎn)化為甲烷質(zhì)量；

7、s4：根據(jù)所述甲烷質(zhì)量，利用狀態(tài)方程計算獲得不同溫度和壓力條件下各甲烷質(zhì)量對應(yīng)地標條件下的體積；并利用所述地標條件下的體積除以各頁巖樣品的質(zhì)量，獲得不同溫度和壓力條件下的游離氣量；

8、s5：根據(jù)步驟s4的計算結(jié)果，繪制不同溫度和壓力條件下含水飽和度與游離氣量之間的關(guān)系圖，并獲得含水飽和度與游離氣量之間的相關(guān)性；

9、s6：根據(jù)所述含水飽和度與游離氣量之間的相關(guān)性，建立頁巖儲層游離氣量的含水飽和度校正公式并確定所述頁巖儲層游離氣量的含水飽和度校正公式中的擬合系數(shù)；

10、s7：根據(jù)確定擬合系數(shù)后的所述頁巖儲層游離氣量的含水飽和度校正公式預(yù)測目標頁巖儲層的游離氣量。

11、作為優(yōu)選，步驟s1中，制備具有不同含水飽和度的頁巖樣品具體包括以下子步驟：

12、s11：獲取頁巖樣品并將其制備成標準柱塞樣，干燥后稱重并記為m；

13、s12：將所述頁巖樣品放入抽真空飽和裝置中進性水飽和，完全飽和水后除去樣品表面浮水，稱重并記為m；

14、s13：利用飽水重量m減去干燥重量m獲得飽入巖心孔隙的總質(zhì)量m1；

15、s14：利用飽入巖心孔隙的總質(zhì)量m1和干燥重量m計算不同目標含水飽和度swn對應(yīng)的巖心質(zhì)量mn；

16、s15：將所述頁巖樣品進行烘干，待烘干至質(zhì)量mn時獲得含水飽和度swn的頁巖樣品。

17、作為優(yōu)選，步驟s12中，進行水飽和的飽和條件為抽真空時間24h，壓力25mpa，飽和時間48h。

18、作為優(yōu)選，步驟s15中，先將頁巖樣品烘干至目標含水飽和度最大對應(yīng)的質(zhì)量，然后進入步驟s2在不同溫度和壓力條件下進行飽和甲烷核磁t2譜測試，結(jié)束后繼續(xù)將頁巖樣品烘干至目標含水飽和度第二大對應(yīng)的質(zhì)量，如此重復(fù)，獲得各目標含水飽和度的頁巖樣品在不同溫度和壓力條件下的核磁t2譜。

19、作為優(yōu)選，步驟s2中，進行飽和甲烷核磁t2譜測試時，實驗前將壓力增加至4mpa以上，再進行升溫，達到實驗所需的目標溫度和目標壓力后再進行核磁t2譜采集；每次實驗測試完成后，先降溫再降壓。

20、作為優(yōu)選，步驟s2中，在同一條件下連續(xù)測試多次核磁t2譜，當測試結(jié)果重復(fù)率高于目標閾值時認為該條件下甲烷在巖心中達到平衡狀態(tài)，并以平衡狀態(tài)下的結(jié)果作為該條件下的核磁t2譜結(jié)果。

21、作為優(yōu)選，步驟s3中，所述各溫度條件下甲烷質(zhì)量與核磁信號強度轉(zhuǎn)換關(guān)系通過干燥頁巖樣品進行步驟s2的測試結(jié)果擬合獲得。

22、作為優(yōu)選，步驟s5中，所述含水飽和度與游離氣量之間的相關(guān)性為：

23、對于孔隙度小于4.5％的頁巖樣品，游離氣量與含水飽和度之間呈負對數(shù)關(guān)系；

24、對于孔隙度大于等于4.5％的頁巖樣品，游離氣量與含水飽和度之間呈負線性關(guān)系。

25、作為優(yōu)選，步驟s6中，所述頁巖儲層游離氣量的含水飽和度校正公式為：

26、

27、式中：qf為頁巖樣品游離氣量，cm3/g；a、b、c、d均為擬合系數(shù)，無量綱；sw為含水飽和度，％；為儲層孔隙度，％。

28、作為優(yōu)選，各擬合系數(shù)通過以下步驟獲得：

29、分別分析擬合系數(shù)a、b、c、d與溫度、壓力之間的相關(guān)性；

30、根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果，繪制參數(shù)b與壓力之間的相關(guān)性圖、c與溫度之間的相關(guān)性圖，對a和d采用非線性進行擬合，獲得各擬合系數(shù)的如下表達式：

31、b＝a*p+b?(4)

32、c＝c*t-d?(5)

33、a＝-e+f*t-g*p+h*p2?(6)

34、d＝i-j*ln(t)/t-k*p?(7)

35、式中：p為壓力，t為溫度；a-k為擬合常數(shù)；

36、根據(jù)式(4)-式(7)的表達式求取不同壓力和溫度條件下的各擬合系數(shù)值，且擬合相關(guān)性系數(shù)r2大于0.9。

37、本發(fā)明的有益效果是：

38、本發(fā)明能夠獲得原位地層條件下更為準確的游離氣量，精度提高12％～63.5％。