一种研究泥页岩吸附天然气主控因素的方法
【技术领域】
[0001] 本发明具体涉及一种研宄泥页岩吸附天然气主控因素的方法。
【背景技术】
[0002] 随着世界油气能源供给的日趋紧张和常规油气勘探开发形势的日趋严峻，非常规 油气已引起人们的高度重视。北美勘探实践表明非常规油气中，目前发展势头最快、潜力 最大的当属页岩气。页岩气除一部分存在于泥页岩粒间孔隙、天然裂缝中，呈游离态外，还 有相当一部分吸附在不溶有机质（干酪根）及无机矿物表面（Ross and Bustin，2009)，页 岩气井产出的天然气有相当一部分来自于吸附气的不断解析，特别是在生产后期稳产阶段 (李新景等，2007;徐国盛，2011)。对于页岩气中吸附气的比例构成，前人研宄成果表明，不 同页岩气产层有很大不同，但普遍占有较高比例，一般介于40%~85%之间（Lu et al.， 1995;&1竹丨8,2002;李新景等，2007)。其中，1^6七 &1.是通过实验对上述比例做出精确 测定的，其测定结果表明多数样品吸附气所占比例超过游离气，主体介于55%~80%之 间。此外，吸附态的存在还将提高页岩气的保存能力（李新景等，2007;徐国盛，2011)。基 于上述认识，吸附态的赋存方式被认为是页岩气能够被成功勘探开发的重要因素（Curtis， 2002 ;Montgomery et al.，2005 ;Jarvie et al.，2007 ;李新景等，2007 ;聂海宽等，2009)。 为此，有必要对影响泥页岩吸附气量的主控因素进行研宄。以往对于吸附气量主控因素的 研宄往往是多因素的复合，如有机质丰度与页岩吸附能力的关系可能同时包含了有机质成 熟度、温度、湿度等其它因素的影响，毫无疑问对单一因素的逐一揭示更具说服力。
【发明内容】
[0003](一）要解决的技术问题
[0004]本发明为了解决上述不足，提供了一种研宄泥页岩吸附天然气主控因素的方法。 其特征在于：利用平行实验和数值模拟，通过分别控制单一因素（有机质丰度、粘土矿物含 量、有机质成熟度、天然气组成、温压和湿度）的变化，来揭示有机质丰度、粘土矿物含量、 有机质成熟度、天然气组成、温压和湿度对泥页岩吸附能力的影响。
[0005](二）技术方案
[0006]一种研宄泥页岩吸附天然气主控因素的方法，该方法利用平行实验和数值模拟， 通过分别控制单一因素：有机质丰度、粘土矿物含量、有机质成熟度、天然气组成、温压和湿 度的变化，来揭示有机质丰度、粘土矿物含量、有机质成熟度、天然气组成、温压和湿度对泥 页岩吸附能力的影响，为页岩气勘探有利区预测奠定基础；其具体步骤如下：
[0007] (1)对于有机质丰度和粘土矿物含量影响的研宄：选取热演化程度、有机质类型 相近，而有机质丰度和粘土矿物含量存在较大差异的样品，开展等温吸附平行实验；
[0008] (2)对于有机质成熟度影响的研宄：将样品进行不同程度的人工熟化，得到不同 成熟度的泥页岩样品，利用这些样品开展等温吸附平行实验；
[0009] (3)对于天然气组分影响的研宄：相同条件下改变天然气组分，检测气体的吸附 量变化情况；
[0010] (4)对于温压影响的研宄：泥页岩和天然气性质一定的情况下，开展不同温压条 件下的等温吸附实验，同时采用吸附势模型对吸附气量进行定量模拟，并将吸附势模型进 行地质外推，确定地质条件下温压共同作用下吸附气量随深度的变化规律；
[0011] (5)对于湿度影响的研宄：通过真空干燥和控制样品放入装有过饱和K2S0 4溶液恒 温箱的时间，得到不同湿度的泥页岩样品，之后开展等温吸附平行实验。
[0012] (三）有益效果
[0013] 本发明与现有技术相比较，其具有以下有益效果：本发明的一种研宄泥页岩吸附 天然气主控因素的方法，该方法利用平行实验和数值模拟，通过分别控制单一因素：有机质 丰度、粘土矿物含量、有机质成熟度、天然气组成、温压和湿度的变化，来揭示有机质丰度、 粘土矿物含量、有机质成熟度、天然气组成、温压和湿度对泥页岩吸附能力的影响，为页岩 气勘探有利区预测奠定基础。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明具体实施例中所选的泥页岩有机质类型（a)及有机质丰度、粘土矿 物含量与吸附能力关系（b);
[0015] 图2是120°C条件下不同熟化程度样品等温吸附曲线及兰格缪尔模型的拟合（a)， 及将有机碳含量进行归一化后120°C条件下不同熟化程度样品等温吸附曲线及兰格缪尔模 型的拟合（b);
[0016] 图3是120°C条件下不同组分组成气体等温吸附曲线及兰格缪尔模型对等温吸附 曲线的拟合；
[0017] 图4是KKTC和80°C条件下泥页岩样品等温吸附曲线及兰格缪尔模型对等温吸附 曲线的拟合；
[0018] 图5是泥页岩样品吸附甲烷特性曲线（a)及吸附势模型对等温吸附曲线的拟合 (b)；
[0019] 图6是不同温压条件下泥页岩吸附能力随深度的变化曲线；
[0020] 图7是120°C条件下不同含水率泥页岩吸附甲烷能力。
【具体实施方式】
[0021] 为了使本发明的目的、研宄方法及优点更加清楚明白，下面结合附图及具体实施 例对本发明的研宄方法作进一步描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本 发明，并不用于限定本发明。
[0022] 一种研宄泥页岩吸附天然气主控因素的方法，该方法利用平行实验和数值模拟， 通过分别控制单一因素：有机质丰度、粘土矿物含量、有机质成熟度、天然气组成、温压和湿 度的变化，来揭示有机质丰度、粘土矿物含量、有机质成熟度、天然气组成、温压和湿度对泥 页岩吸附能力的影响，为页岩气勘探有利区预测奠定基础；其具体步骤如下：
[0023] (1)对于有机质丰度和粘土矿物含量影响的研宄：选取热演化程度、有机质类型 相近，而有机质丰度和粘土矿物含量存在较大差异的样品，开展等温吸附平行实验；
[0024] 在同一井段中选取6块泥页岩样品，这些样品的深度介于2418. 55-2570. 76m， Tmax值介于443-447°C，成熟度相近，Ro约为0. 66%，有机质类型均为I型（图la)，且有 机质丰度和粘土矿物含量存在较大差异，是研宄有机质丰度和粘土矿物含量对泥页岩吸附 能力影响的良好样品。从图lb可以看出，泥页岩吸附页岩气能力与有机质丰度呈良好的正 相关性，而与粘土矿物含量没有明显相关性，这说明粘