本發(fā)明屬于頁巖氣勘探開發(fā)，特別涉及一種深層頁巖儲層甲烷真實吸附能力測定方法。

背景技術：

1、頁巖氣主要以吸附態(tài)、游離態(tài)賦存于儲層孔隙中，準確評價儲層條件下頁巖真實吸附氣量，對于地質儲量計算、開發(fā)方案編制以及生產制度優(yōu)化等均具有重要意義。頁巖的吸附能力通常采用等溫吸附線來描述，等溫吸附線一般是指恒定溫度下吸附量與壓力的關系曲線。

2、等溫吸附實驗法被廣泛用于研究頁巖基質中甲烷的吸附過程，是頁巖氣吸附特征的最主要測試手段。等溫吸附實驗主要有重量法和容積法。重量法是通過測量吸附劑在平衡前后的重量差計算吸附量，缺點為只適用于干燥巖樣。容積法是利用氣體狀態(tài)方程計算吸附平衡前后的自由氣體量，從而確定吸附量。

3、現(xiàn)有文獻報道的實驗裝置的最高平衡壓力約為50mpa，然而，某地區(qū)深層頁巖儲層地層壓力普遍高于70mpa，最高可達100mpa以上，遠高于現(xiàn)有實驗裝置水平。此外，測井及實驗數(shù)據(jù)顯示頁巖儲層中存在孔隙水，含水飽和度可達50％以上，孔隙水的存在會占據(jù)孔隙表面甲烷的吸附位點，對儲層吸附能力產生很大的影響。然而，由于高溫下水份蒸發(fā)等因素的影響，現(xiàn)有含水頁巖樣品等溫吸附實驗的最高溫度僅為60℃(干燥樣品最高實驗溫度為177℃)，而深層頁巖儲層平均地層溫度約為140℃，同樣遠高于現(xiàn)有實驗條件。

4、可以看出，現(xiàn)有實驗測試及分析方法難以滿足深層頁巖儲層高溫、高壓、含水條件下的測試需求，深層頁巖儲層條件下甲烷真實吸附能力測定缺乏有效于段。

技術實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提出一種測定深層頁巖儲層高溫、高壓、含水條件下甲烷真實吸附能力的方法，解決了傳統(tǒng)等溫吸附實驗測試與分析方法的不足，為頁巖氣儲層地質儲量計算、試井解釋、數(shù)值模擬以及產量遞減分析等提供關鍵輸入?yún)?shù)。

2、本發(fā)明采用的技術方案如下：一種深層頁巖儲層甲烷真實吸附能力測定方法，所述方法包括以下步驟：選取目標區(qū)巖心樣品；確定目標區(qū)儲層參數(shù)；結合目標區(qū)儲層參數(shù)開展等溫吸附實驗，獲取不同條件下過剩吸附曲線，優(yōu)選過剩吸附模型；利用過剩吸附模型擬合等溫吸附實驗結果，分別建立不同溫度、含水飽和度以及toc含量下langmuir體積vl、langmuir壓力pl的計算模型；

3、利用vl、pl的溫度計算模型將實驗溫度條件下的vl、pl校正為儲層實際溫度條件下的vl_t、pl_t，利用vl、pl的含水飽和度計算模型將實驗含水飽和度條件下的vl、pl校正為儲層實際含水飽和度條件下的vl_tsw、pl_tsw，利用vl、pl的toc含量計算模型將實驗樣品toc含量下的vl、pl校正為目標儲層實際toc含量的vl_toctsw、pl_toctsw；根據(jù)vl_tsw和pl_tsw計算得到甲烷等溫吸附曲線，結合目標儲層壓力得到深層真實儲層條件下的絕對吸附氣量va_tsw；或根據(jù)vl_toctsw、pl_toctsw計算得到甲烷等溫吸附曲線，結合目標儲層壓力得到深層真實儲層條件下的絕對吸附氣量va_toctsw。

4、進一步地，所述根據(jù)vl_tsw和pl_tsw計算得到甲烷等溫吸附曲線，結合目標儲層壓力得到深層真實儲層條件下的絕對吸附氣量va_tsw；或根據(jù)vl_toctsw、pl_toctsw計算得到甲烷等溫吸附曲線，結合目標儲層壓力得到深層真實儲層條件下的絕對吸附氣量va_toctsw包括：

5、已開展等溫吸附實驗需校正至實際儲層溫度壓力條件時，將vl_tsw、pl_tsw代入langmuir等溫吸附方程，計算得到深層真實儲層條件下的甲烷等溫吸附曲線，結合目標儲層壓力得到深層真實儲層條件下的絕對吸附氣量va_tsw；

6、或，未開展等溫吸附實驗需進行預測時，將vl_toctsw、pl_toctsw代入langmuir等溫吸附方程，計算得到對應toc、溫度、壓力以及含水飽和度條件下的甲烷等溫吸附曲線，結合目標儲層壓力得到深層真實儲層條件下的絕對吸附氣量va_toctsw。

7、進一步地，選取目標區(qū)巖心樣品包括：選取目標區(qū)不同井以及單井不同小層的巖心樣品，將巖心粉碎，置于烘箱中烘干一段時間，測試巖心樣品的孔隙度φcore、密度ρcore、質量mcore和toc含量toccore。

8、進一步地，所述目標區(qū)儲層參數(shù)包括溫度、壓力和含水飽和度；所述溫度通過井溫測井解釋結果確定；所述壓力通過流體注入診斷測試結果確定；所述含水飽和度通過simandoux公式計算或利用現(xiàn)場鉆取的新鮮巖樣開展蒸餾抽提確定。

9、進一步地，所述過剩吸附模型中參數(shù)游離氣密度ρfree采用氣體狀態(tài)方程計算；吸附氣密度ρa通過建立目標區(qū)典型無機礦物及干酪根分子模擬模型，開展不同溫度、壓力條件下甲烷吸附行為模擬得到。

10、進一步地，所述結合目標區(qū)儲層參數(shù)開展等溫吸附實驗，獲取不同條件下過剩吸附曲線，優(yōu)選過剩吸附模型包括：開展不同溫度、含水飽和度以及toc含量下的等溫吸附實驗，利用過剩吸附模型擬合等溫吸附實驗數(shù)據(jù)，以分子模擬所得到的吸附氣密度ρa作為吸附氣密度的擬合上限對擬合結果進行約束，根據(jù)擬合精度優(yōu)選過剩吸附模型。

11、進一步地，所述開展不同溫度、含水飽和度以及toc含量下的等溫吸附實驗包括：選取容積法等溫吸附實驗裝置，設置裝置最高進氣壓力和最高實驗溫度，結合目標區(qū)儲層參數(shù)，確定實驗測試溫度范圍、含水飽和度范圍以及toc含量。

12、進一步地，所述開展不同溫度、含水飽和度以及toc含量下的等溫吸附實驗之前，采用飽和蒸汽法制備不同含水飽和度頁巖樣品，包括：每隔24h對含水飽和度頁巖樣品進行稱重，不同時間進入頁巖中的水份重量為：

13、mwater(i)＝mcore_dry-mcore_wet(i)；

14、其中，mcore_dry為干燥頁巖樣品的重量，mcore_wet(i)為含水頁巖樣品的重量，mwater(i)為頁巖中的水份重量，i代表不同測試時間；

15、則不同時間樣品頁巖的含水比重m(i)為：

16、

17、根據(jù)頁巖樣品孔隙度φcore、密度ρcore以及質量mcore，水的體積vwater和外觀體積vcore分別為：

18、

19、

20、頁巖樣品孔隙體積為：

21、vφ＝φcorevcoe；

22、含水頁巖樣品中等效含水飽和度sw為：

23、其中，ρwater表示水的密度；

24、考慮水份在空氣中蒸發(fā)的影響，待等效含水飽和度sw達到地層實際含水飽和度后，繼續(xù)飽和至高于地層實際飽和度5～10％時停止飽和，從而得到了對應含水飽和度下的含水頁巖樣品。

25、進一步地，儲層實際溫度條件下的vl_t、pl_t分別為：

26、vl_t＝vl(1-tv)；

27、pl_t＝pl(1-tp)；

28、其中，tv、tp分別表示實驗溫度條件下vl和pl的變化率；

29、儲層實際含水飽和度條件下的vl_tsw、pl_tsw分別為：

30、vl_tsw＝vl_t(1-sw_v)；

31、pl_tsw＝pl_t(1-sw_p)；

32、其中，sw_v、sw_p分別表示實驗含水飽和度條件下vl和pl的變化率；

33、對應toc含量條件下的vl_toctsw、pl_toctsw分別為：

34、vl_toctsw＝vl_tsw(1-tocv)；

35、pl_toctsw＝pl_tsw(1-tocp)；

36、其中，tocv、tocp分別表示實驗toc含量條件下vl和pl的變化率。

37、進一步地，langmuir等溫吸附方程為：p表示壓力；

38、對于已開展等溫吸附實驗的儲層，校正至深層真實儲層條件下的絕對吸附氣量va_tsw為：

39、對于未開展等溫吸附實驗的儲層，考慮toc含量校正，對應儲層條件的絕對吸附氣量va_toctsw為：

40、進一步地，所述利用過剩吸附模型擬合等溫吸附實驗結果，分別建立不同溫度、含水飽和度以及toc含量下langmuir體積vl、langmuir壓力pl的計算模型包括：利用過剩吸附模型擬合不同溫度、含水飽和度以及toc含量下的等溫吸附實驗結果，確定溫度、含水飽和度以及toc含量分別與langmuir體積vl、langmuir壓力pl的關系，分別建立不同溫度、含水飽和度以及toc含量下vl、pl的計算模型。

41、本發(fā)明通過選取目標區(qū)不同井以及單井不同小層的巖心樣品，開展不同溫度、含水飽和度以及toc含量下的等溫吸附實驗，優(yōu)選適合于目標區(qū)的等溫吸附模型，并結合分子模擬方法確定吸附氣密度，對模型擬合結果進行約束，建立了不同溫度、含水飽和度以及toc含量下vl、pl的計算模型，基于該模型可以對目標區(qū)內未開展等溫吸附實驗儲層的等溫吸附曲線進行計算，也可將已開展等溫吸附實驗儲層的等溫吸附曲線校正至儲層真實溫度、壓力及含水條件。該測定方法能夠確定深層高溫、高壓、含水條件下頁巖儲層甲烷真實吸附能力，解決了深層頁巖儲層甲烷吸附能力測定缺乏有效手段的難題。

42、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書以及附圖來實現(xiàn)和獲得。