掌握含气性主控因素的关键

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：前者通过A-D转换将物理量如电压、电流、流量、压力等转换为数字量，为PLC运算与处理，见图7-110；后者通过D-A转换将PLC运算数字量转为物理量输出，用于控制或显示，见图7-111。按照安装方式不同又分为功能扩展板与特殊功能模块，前者直接安装于基本单元或通过适配器与基本单元连接，后者通过扩展电缆与基本单元连接。

页岩的内部因素(页岩有机地球化学参数、矿物组成、物性参数等)和外部因素(深度、温度、压力等)是影响页岩含气量的因素。页岩的总含气量包括吸附气含量和游离气含量两部分,影响吸附气含量的主要因素包括有机碳含量、石英含量、总烃量、黄铁矿含量、含水饱和度、密度、压力和温度等,而影响游离气含量的主要因素为压力、温度、含水饱和度、碳酸盐含量、孔隙度和密度等。研究区页岩含气量解吸实验和等温吸附实验可以看出,页岩吸附性能较好但含气性一般,这表明页岩含气性受到了多种因素的影响。

1)有机地化条件

(1)有机碳含量

总有机质含量(TOC)可以反映出页岩的有机质丰度,是页岩气聚集最重要的主控因素之一。国内外的测试结果表明,有机质含量与页岩的含气量正相关性较好。这是因为在相同的气藏温度和压力下,有机碳含量较高的页岩具有更多的微孔隙空间,增大了游离气的贮存空间;此外,有机质吸附甲烷气体的能力远高于无机质等黏土矿物,有机碳含量的增大也会极大提高吸附气的含量。

pagenumber_ebook=335,pagenumber_book=328

图6.58　单井现场测试总含气量纵向变化图

渝东南地区有机质类型主要为Ⅰ型,五峰—龙马溪组样品的有机碳含量为0.34% ~5.2%,平均为1.58%,变化范围较大。从图6.59 中可见,随着有机碳含量的增加,不论是解吸气还是等温吸附气都有增大的趋势,相关性较好。

pagenumber_ebook=335,pagenumber_book=328

图6.59　渝东南地区单井TOC 与含气量关系图

渝东南地区五峰—龙马溪组泥页岩研究发现,有机质丰度是影响泥页岩吸附性的主要因素(图6.60)。相同压力下,总有机碳含量高的泥页岩对甲烷的吸附能明显要大。

(2)有机质成熟度

有机质成熟度是指沉积有机质在温度、时间等因素的综合作用下向石油和天然气演化的程度。国际上通常将镜质体反射率(Ro)作为标定有机质成熟度的一项指标。有机质通常含有大量微孔,其内表面积随热成熟度的增长而增加(Ross 和Bustin,2008),因此有机质成熟度越大,其吸附气体能力越强。

pagenumber_ebook=336,pagenumber_book=329

图6.60　渝东南地区不同TOC 含量的泥页岩等温吸附曲线变化图

通过分析渝东南单井实测数据发现,五峰—龙马溪组样品的镜质体反射率处于1.18% ~3.8%,成熟度和吸附气含量之间的相关关系不明显(图6.61)。分析认为,当镜质体反射率小于1.1%时,因为页岩处在生油窗,生气量有限且溶解于石油中;当镜质体反射率成熟度过高时,生气能力有限,均导致页岩吸附气含量不高。只能说明在一定的成熟度范围内,吸附气含量较大。

2)矿物成分

pagenumber_ebook=337,pagenumber_book=330

图6.61　渝东南地区五峰—龙马溪组TOC 与含气量关系图

页岩中显微孔隙结构对页岩气的赋存状态具有重要的控制作用,而显微孔隙结构和吸附能力又受页岩的矿物组成制约。页岩的矿物组成一般以石英或黏土矿物为主,黏土矿物包括高岭石、伊利石、绿泥石、伊蒙混层等,以及少量蒙脱石或不含蒙脱石。研究表明,页岩石的矿物组成在一定程度上决定着页岩气藏品质的优劣, 影响页岩含气性。石英相对于黏土矿物有较小的矿物比表面积,故具有较小的吸附能力,但石英含量的增加可提高岩石的脆性,又有利于裂缝的发育。

(1)黏土矿物含量

黏土矿物由于具有较大的矿物比表面积,故有较强的吸附能力,随着黏土矿物含量的增加,矿物比表面积增加,对页岩气吸附有利。渝东南单井全岩矿物成分实验测试表明,随黏土矿物含量增加,页岩解吸含气量增大,二者呈现正相关关系(图6.62)。

pagenumber_ebook=337,pagenumber_book=330

图6.62　渝东南地区五峰—龙马溪组黏土矿物与含气量关系图

(2)石英含量和脆性指数

石英含量越高,页岩脆性越高,页岩储层裂缝越发育,页岩气渗透率越高,页岩产气能力更强(图6.63)。黔页1 井实验数据表明,高石英含量和脆性指数的第一亚段其总含气量和解吸气含量更高,且产能更高。

分析表明,更高的石英含量和脆性指数及更低的黏土矿物含量导致页岩的脆性更强,一方面使页岩内部产生更多的裂缝,增强页岩的储集和渗流能力,另一方面使页岩容易改造、页岩气更容易产出,从而导致更高的含气量和更高的产量。

3)孔缝发育

总体上,研究区目的层储集空间类型多样,具有低孔隙度、低渗透率的特征。在页岩层中,天然气赋存状态多样,除极少部分以溶解态赋存外,大部分均以游离态或吸附态赋存于页岩的各类基质孔隙空间或颗粒表面。页岩的孔缝发育特征直接影响到天然气的赋存方式及富集能力,页岩孔缝虽小,主要发育纳米级孔隙和微裂缝,但对于更为微小的天然气分子(甲烷分子直径0.38 nm),页岩内广泛发育的各类孔隙空间对天然气具有较强储集能力。

pagenumber_ebook=338,pagenumber_book=331

图6.63　渝东南地区五峰—龙马溪组石英含量与含气量关系图

依据富有机质页岩具有普遍含气的特性,对同一套含气页岩,在一定程度上,页岩内的大孔隙直接决定了页岩的游离气含量,孔隙容积越大,则所含游离态气体含量就越高;同时,页岩孔隙越发育,尤其是有机质孔等微孔越发育的时候,研究表明页岩的总孔体积主要是由孔径小于10 nm 的微孔隙提供的,这就为页岩的吸附作用提供了更多具吸附性的孔比表面,从而有利于吸附态页岩气的赋存。页岩孔比表面积越大,在相同温度压力条件下,页岩的吸附能力就越强。研究区五峰—龙马溪组页岩含气量与比表面积呈现一定的正相关性(图6.64)。

pagenumber_ebook=338,pagenumber_book=331

图6.64　渝东南地区五峰—龙马溪组吸附气量与比表面积相关性

4)储存条件

储存条件是控制常规油气成藏的关键因素,而对于自生自储的页岩气藏,由于页岩吸附机理的存在,自身抗破坏能力较强,是否也需要有适宜的储存条件以及需要什么样的储存条件,是值得探讨的问题。页岩气是指富含有机质的泥页岩经生烃、排烃作用后主要以游离和吸附态滞留于页岩层系中的那部分天然气,根据前人对页岩气成藏机理的研究,富有机质页岩所生成的气态烃是首先满足自身基质的吸附和微孔缝的储存作用的,当页岩对天然气的储集趋于饱和时,才产生了以生烃膨胀作用为基本动力的天然气“逃逸”作用,表明在页岩的生气阶段,页岩是富含气的。然而,在一些页岩气钻井中,页岩岩心的实际含气量却很低。

现场解吸结果表明,渝参6、7、8 井和酉地2 井的页岩气含气量均很低,但是有机碳实验数据显示单井五峰组—龙马溪组下部有机碳含量较高,TOC 大于2%的页岩段有十多米,但该优质页岩段的页岩气含气量却很低;测井解释四口井的含气性较好(表6.18);等温吸附实验表明,酉地2 井目的层该套页岩吸附能力较强(平均5.20 m3/t)。目前初步分析认为,造成渝参6、7、8 井和酉地2 井含气量低的主要原因是断裂发育,页岩整体封闭性性能较差,页岩气保存性受到了影响。造成其现场解吸气含量低的原因还需在地化、地震、测井数据的补充进一步分析。

掌握含气性主控因素的关键

相关推荐