深部煤层气游离气饱和度及气体含量占比的确定方法

本发明属于气藏开发，具体地，涉及一种深部煤层气游离气饱和度及气体含量占比的确定方法。

背景技术：

1、深部煤层气的游离气饱和度以及不同赋存状态的气体含量占比是深部煤层气开发中的重要参数，经常被用于煤层气储量评价、产能评价、排采制度优化设计等。其中，深部煤层气具有三种不同的赋存状态，具体为吸附气、溶解气和游离气。

2、目前，由于深部煤层气所处的温度、压力和地应力与中浅层差异较大，导致难以对深部煤层气的游离气饱和度以及不同赋存状态的气体含量占比进行确定评价。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足或缺陷，本发明提供一种深部煤层气游离气饱和度及气体含量占比的确定方法，旨在解决深部煤层气的游离气饱和度以及不同赋存状态的气体含量占比难以进行确定评价的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种深部煤层气游离气饱和度及气体含量占比的确定方法，包括：

3、获取深部煤储层的基本参数，所述基本参数包括兰氏体积vl、兰氏压力pl、原始地层压力pi、实测吨煤含气量vr、煤岩密度ρc、煤储层温度t、煤岩孔隙度φ以及煤层气相对密度γg；

4、根据所述兰氏体积vl、所述原始地层压力pi以及所述兰氏压力pl，确定理论吨煤吸附量vi；

5、根据所述理论吨煤吸附量vi和所述实测吨煤含气量vr，确定吨煤非吸附气含量vb；

6、根据所述吨煤非吸附气含量vb和所述煤岩密度ρc，确定方煤非吸附气含量vbsc；

7、根据所述煤储层温度t，确定煤层气溶解系数cs；

8、根据所述煤层气相对密度γg、所述煤储层温度t和原始地层压力pi，确定气体体积系数bgi；

9、根据所述煤岩孔隙度φ、所述煤层气溶解系数cs、原始地层压力pi，确定方煤最大溶解气含量vsmax；

10、根据所述煤岩孔隙度φ、所述煤层气溶解系数cs、所述原始地层压力pi、所述方煤最大溶解气含量vsmax、所述方煤非吸附气含量vbsc以及所述气体体积系数bgi，确定游离气饱和度sg；

11、利用所述游离气饱和度sg，确定方煤溶解气含量vsg和方煤游离气含量vfg；

12、根据所述理论吨煤吸附量vi、所述实测吨煤含气量vr、所述原始地层压力pi、所述兰氏压力pl、所述兰氏体积vl以及所述煤岩密度ρc，确定方煤吸附气含量vag；

13、根据所述实测吨煤含气量vr和煤岩密度ρc，确定实测方煤含气量vrsc；

14、根据所述方煤溶解气含量vsg、所述方煤游离气含量vfg、所述方煤吸附气含量vag以及所述实测方煤含气量vrsc，确定吸附气、溶解气和游离气的百分占比。

15、可选地，所述根据所述兰氏体积vl、所述原始地层压力pi以及所述兰氏压力pl，确定理论吨煤吸附量vi，包括：

16、所述理论吨煤吸附量vi通过如下公式计算得到：

17、

18、其中，vi为理论吨煤吸附量，vl为兰氏体积，pl为兰氏压力，pi为原始地层压力。

19、可选地，所述根据所述理论吨煤吸附量vi和所述实测吨煤含气量vr，确定吨煤非吸附气含量vb，包括：

20、若所述实测吨煤含气量vr小于或等于所述理论吨煤吸附量vi，则所述吨煤非吸附气含量vb为0；若所述实测吨煤含气量vr大于所述理论吨煤吸附量vi，则所述吨煤非吸附气含量通过如下公式计算得到：

21、vb＝vr-vi,vr>vi

22、其中，vb为吨煤非吸附气含量，vr为实测吨煤含气量，vi为理论吨煤吸附量。

23、可选地，所述根据所述吨煤非吸附气含量vb和所述煤岩密度ρc，确定方煤非吸附气含量vbsc，包括：

24、所述方煤非吸附气含量vbsc通过如下公式计算得到：

25、vbsc＝vb×ρc

26、其中，vbsc为方煤非吸附气含量，vb为吨煤非吸附气含量，ρc为煤岩密度。

27、可选地，所述根据所述煤储层温度t，确定煤层气溶解系数cs，包括：

28、通过如下公式计算得到亨利常数h：

29、h＝68.629×t+2475.7

30、其中，h为亨利常数，t为煤储层温度；

31、所述煤层气溶解系数cs通过如下公式计算得到：

32、

33、其中，h为亨利常数，cs为煤层气溶解系数。

34、可选地，所述根据所述煤层气相对密度γg、所述煤储层温度t和原始地层压力pi，确定气体体积系数bgi，包括：

35、采用dranchuk-abou-kassem方法，根据所述煤层气相对密度γg和所述煤储层温度t，确定所述原始地层压力pi下煤层气的压缩因子z；

36、所述气体体积系数bgi通过如下公式计算得到：

37、

38、其中，bgi是气体体积系数，pi为原始地层压力，t是煤储层温度，z是压缩因子。

39、可选地，所述根据所述煤岩孔隙度φ、所述煤层气溶解系数cs、原始地层压力pi，确定方煤最大溶解气含量vsmax，包括：

40、所述方煤最大溶解气含量vsmax通过如下公式计算得到：

41、vsmax＝φ×cs×pi

42、其中，vsmax为方煤最大溶解气含量，φ为煤岩孔隙度，cs为煤层气溶解系数，pi为原始地层压力。

43、可选地，所述根据所述煤岩孔隙度φ、所述煤层气溶解系数cs、所述原始地层压力pi、所述方煤最大溶解气含量vsmax、所述方煤非吸附气含量vbsc以及所述气体体积系数bgi，确定游离气饱和度sg，包括：

44、若所述方煤非吸附气含量vbsc小于或等于所述方煤最大溶解气含量vsmax，则所述游离气饱和度sg为0；若所述方煤非吸附气含量vbsc大于所述方煤最大溶解气含量vsmax，则所述游离气饱和度sg通过如下公式计算得到：

45、

46、其中，sg为游离气饱和度，φ为煤岩孔隙度，vbsc为方煤非吸附气含量，bgi为气体体积系数，pi为原始地层压力，cs为煤层气溶解系数，vsmax为方煤最大溶解气含量。

47、可选地，所述利用所述游离气饱和度sg，确定方煤溶解气含量vsg和方煤游离气含量vfg，包括：

48、若所述方煤非吸附气含量vbsc等于0，则所述方煤溶解气含量vsg为0；若所述方煤非吸附气含量vbsc大于0且小于或等于所述方煤最大溶解气含量vsmax，则所述方煤溶解气含量vsg等于所述方煤非吸附气含量vbsc；若所述方煤非吸附气含量vbsc大于所述方煤最大溶解气含量vsmax，则所述方煤溶解气含量vsg通过如下公式计算得到：

49、vsg＝φ(1-sg)cspi

50、其中，vsg为方煤溶解气含量，φ为煤岩孔隙度，cs为煤层气溶解系数，pi为原始地层压力，sg为游离气饱和度；

51、所述方煤游离气含量vfg通过如下公式计算得到：

52、

53、其中，vfg为方煤游离气含量，φ为煤岩孔隙度，bgi为气体体积系数，sg为游离气饱和度。

54、可选地，所述根据所述理论吨煤吸附量vi、所述实测吨煤含气量vr、所述原始地层压力pi、所述兰氏压力pl、所述兰氏体积vl以及所述煤岩密度ρc，确定方煤吸附气含量vag，包括：

55、确定临界解吸压力pd，若所述实测吨煤含气量vr大于等于所述理论吨煤吸附量vi，则所述临界解吸压力pd等于所述原始地层压力pi；若所述实测吨煤含气量vr小于所述理论吨煤吸附量vi，则所述临界解吸压力pd通过如下公式计算得到：

56、

57、其中，pd为临界解吸压力，vr为实测吨煤含气量，vl为兰氏体积，pl是兰氏压力；

58、通过如下公式计算得到吨煤吸附气含量va：

59、

60、其中，va为吨煤吸附气含量，vl为兰氏体积，pd为临界解吸压力，pl是兰氏压力；

61、所述方煤吸附气含量vag通过如下公式计算得到：

62、vag＝va×ρc

63、其中，vag为方煤吸附气含量，va为吨煤吸附气含量，ρc为煤岩密度；

64、所述根据所述实测吨煤含气量vr和煤岩密度ρc，确定实测方煤含气量vrsc，包括：

65、所述实测方煤含气量vrsc通过如下公式计算得到：

66、vrsc＝vr×ρc

67、其中，vrsc为实测方煤含气量，vr为实测吨煤含气量，ρc为煤岩密度；

68、所述根据所述方煤溶解气含量vsg、所述方煤游离气含量vfg、所述方煤吸附气含量vag以及所述实测方煤含气量vrsc，确定吸附气、溶解气和游离气的百分占比，包括：

69、所述吸附气的百分占比通过如下公式计算得到：

70、

71、其中，fag是吸附气的百分占比，vag是方煤吸附气含量，vrsc是实测方煤含气量；

72、所述溶解气的百分占比通过如下公式计算得到：

73、

74、其中，fsg是溶解气的占比，vsg是方煤溶解气含量，vrsc是实测方煤含气量；

75、所述游离气的百分占比通过如下公式计算得到：

76、

77、其中，ffg是游离气的占比，vfg是方煤游离气含量，vrsc是实测方煤含气量。

78、通过上述技术方案，仅需要获取兰氏体积vl、兰氏压力pl、原始地层压力pi、实测吨煤含气量vr、煤岩密度ρc、煤储层温度t、煤岩孔隙度φ以及煤层气相对密度γg这几个基本参数，即可确定深部煤层气的游离气饱和度sg、方煤吸附气含量vag以及实测方煤含气量vrsc；然后，利用游离气饱和度sg，可确定方煤溶解气含量vsg和方煤游离气含量vfg；最后，通过通过方煤溶解气含量vsg、方煤游离气含量vfg、方煤吸附气含量vag以及实测方煤含气量vrsc，即可确定吸附气、溶解气和游离气的百分占比，如此可见，通过本发明的确定方法可有效地对深部煤层气的游离气饱和度以及不同赋存状态的气体含量占比进行确定评价，所需的参数较少且参数均易于获取，易于操作；此外，本发明的确定方法适用于所有结构特性的煤储层，具有良好的实用性。

79、本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。