【摘要】：北美頁巖氣的成功開發(fā),第三次能源革命就此興起。中國(guó)作為一個(gè)頁巖氣儲(chǔ)量大國(guó),在頁巖氣勘探開發(fā)方面得到了高度重視,并且已經(jīng)取得了階段性成果。頁巖氣在儲(chǔ)層中的儲(chǔ)集方式有三種,游離態(tài),吸附態(tài)和溶解態(tài)。其中溶解態(tài)天然氣能夠在一定情況下向吸附態(tài)方向轉(zhuǎn)化,含量相對(duì)較低,因此頁巖氣主要由游離氣和吸附氣兩種賦存狀態(tài)為主。在勘探開發(fā)過程中,頁巖氣的含氣量一直是評(píng)價(jià)儲(chǔ)層儲(chǔ)量的關(guān)鍵點(diǎn)。其中的游離氣含氣量評(píng)價(jià)主要借鑒常規(guī)砂巖已有的評(píng)價(jià)方法;吸附氣主要利用吸附模型評(píng)價(jià)吸附氣含氣量,且種類較多。例如Langmuir單分子層吸附模型、BET多分子層吸附模型、微孔充填模型、DA-Langmuir等溫吸附模型和基于Langmuir單分子層吸附模型的改進(jìn)模型等等。本文首先簡(jiǎn)要介紹了頁巖氣儲(chǔ)層的基本特征和頁巖儲(chǔ)集空間特征。闡述了頁巖復(fù)雜而相對(duì)特殊的儲(chǔ)集空間。進(jìn)而通過一系列巖石物理實(shí)驗(yàn)考察并深入分析了此種特殊儲(chǔ)集空間對(duì)物性的影響。簡(jiǎn)述了基于等溫吸附曲線的頁巖孔隙微觀表征方法,比較各個(gè)方法的優(yōu)劣,認(rèn)為H-K、DA和QSDFT方法較為適合頁巖孔隙表征。測(cè)量了5塊龍馬溪組頁巖巖電與核磁T2譜,發(fā)現(xiàn)T2譜基本屬于雙峰或三峰分布,前峰明顯高于后峰。主峰均在1ms以下,充分反映了頁巖特殊的微孔隙空間;后兩個(gè)峰一般在15ms和130ms左右,分別反映頁巖孔隙中的中孔和黏土層間微裂隙。進(jìn)而在核磁T2譜的基礎(chǔ)上提出了一種簡(jiǎn)化頁巖孔隙模型,將頁巖孔隙空間分為兩部分,一部分為孔徑在6nm以下,具有較強(qiáng)吸附能力的微孔隙,一部分為大于6nm且天然氣主要以游離氣為主的孔隙。在游離氣含氣量計(jì)算的精度方面主要依賴含水飽和度的計(jì)算,本文主要選用阿爾奇公式評(píng)價(jià)含水飽和度,并對(duì)其適用性進(jìn)行了探討和驗(yàn)證。分析數(shù)據(jù)時(shí),發(fā)現(xiàn)n值與樣品比表面和孔容存在正相關(guān)關(guān)系,與孔徑存在負(fù)相關(guān)關(guān)系,m值與樣品比表面和孔容存在正相關(guān)關(guān)系,并且層理方向影響飽和度指數(shù)n值的測(cè)量,豎直層理的樣品的n值更小;而對(duì)于水平層理樣品的n值較大且更為可靠。簡(jiǎn)述了吸附氣基本特征和目前現(xiàn)有的吸附模型,利用核磁T2譜與孔徑分布進(jìn)行比較,進(jìn)而得到橫向弛豫時(shí)間與孔徑分布之間的函數(shù)關(guān)系。將現(xiàn)有的固液氣三相等溫吸附模型進(jìn)行改進(jìn),引入過剩吸附量概念,使之更為符合實(shí)際地層情況。對(duì)模型各個(gè)參數(shù)求取方法進(jìn)行了探究,以確定模型參數(shù)。最終將上述方法應(yīng)用到實(shí)際井中,并與巖心含氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,取得了較為滿意的效果。
[Abstract]:The successful development of shale gas in North America led to the third energy revolution. As a large country of shale gas reserves, China has received great attention in shale gas exploration and development, and has achieved some achievements. There are three types of shale gas in the reservoir: free state, adsorption state and dissolved state. The dissolved natural gas can be transformed to the adsorptive state under certain conditions, and the content is relatively low. Therefore, shale gas mainly consists of free gas and adsorption gas. In the process of exploration and development, shale gas content is always the key point to evaluate reservoir reserves. The evaluation of free gas content mainly refers to the existing evaluation methods of conventional sandstone, and adsorption gas mainly uses adsorption model to evaluate the gas content of adsorbed gas, and there are many kinds of adsorbed gas. Such as Langmuir monolayer adsorption model, micropore filling model, DA-Langmuir isothermal adsorption model and modified Langmuir monolayer adsorption model, etc. In this paper, the basic characteristics of shale gas reservoir and the characteristics of shale reservoir space are introduced briefly. The complex and relatively special reservoir space of shale is expounded. Furthermore, through a series of rock physics experiments, the influence of this special reservoir space on physical properties is investigated and analyzed in depth. The microcosmic characterization methods of shale pores based on isothermal adsorption curves are briefly described. The results show that H-KnDA and QSDFT methods are more suitable for characterization of shale pores. The T 2 spectra of 5 blocks of Longmaxi formation shale rock are measured. It is found that the T 2 spectrum basically belongs to two peaks or three peaks, and the front peak is obviously higher than the back peak. The main peaks are below 1ms, which fully reflect the special micropore space of shale, and the latter two peaks are generally about 15ms and 130ms, which reflect the mesoporous and interlayer microfractures in shale pores, respectively. On the basis of T2 spectrum of NMR, a simplified pore model of shale is proposed. The pore space of shale is divided into two parts, one is micropore with pore size below 6nm, which has strong adsorption ability. Part of the pore is larger than 6nm and the natural gas is mainly free gas. The accuracy of free gas volume calculation mainly depends on the calculation of water saturation. In this paper, Archie formula is used to evaluate water saturation, and its applicability is discussed and verified. When analyzing the data, it is found that there is a positive correlation between n value and the specific surface and pore volume of the sample, a negative correlation between n value and pore size, and a positive correlation between the m value and the specific surface and pore volume of the sample, and the stratification direction affects the measurement of saturation exponent n. The n value of vertical bedding samples is smaller than that of horizontal bedding samples, and the n value of horizontal bedding samples is larger and more reliable. In this paper, the basic characteristics of adsorption gas and the existing adsorption models are briefly described. The T _ 2 spectrum of NMR is compared with the pore size distribution, and the functional relationship between transverse relaxation time and pore size distribution is obtained. The existing solid-liquid gas three-phase isothermal adsorption model is improved and the concept of excess adsorption capacity is introduced to make it more in line with the actual formation conditions. In order to determine the parameters of the model, the method of obtaining each parameter of the model is explored. Finally, the method is applied to practical wells, and compared with core gas content data, satisfactory results are obtained.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P618.13;P631.81

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本文編號(hào)：2207788