一种评价不同地层倾角页岩气储层逸散速率的方法与流程

本发明涉及石油地质工程页岩气的开发和评价领域，具体而言，涉及一种评价不同地层倾角页岩气储层逸散速率的方法。

背景技术：

1、页岩气是一种非常重要的非常规天然气资源，其开发具有巨大的经济和社会价值。然而，页岩气的开发也面临着许多技术难题，其中之一就是如何评价页岩气的逸散能力，即页岩气从储层中逸出的速率。页岩气的逸散能力与储层的地层倾角、渗透率、地层压力、页岩层理等因素有关，这些因素的变化会影响页岩气的保存和开发效果。因此，评价不同地层倾角页岩气储层逸散速率的方法是一项具有重要意义的技术课题。其中地层倾角决定了页岩气的运移方向、储集空间和封闭条件，从而影响了页岩气的富集和分布。尤其是浅层页岩气(埋藏深度在2500米以下的页岩气)，受到地层倾角的影响更大，主要表现在以下几个方面：

2、(1)影响页岩气的运移方向和距离。一般来说，地层倾角越大，页岩气从源岩向储层的运移方向越水平，运移距离越长，运移损失越大，因此页岩气的保存能力越低。相反，地层倾角越小，页岩气从源岩向储层的运移方向越垂直，运移距离越短，运移损失越小，因此页岩气的保存能力越高

3、(2)影响页岩气的储集空间和封闭条件。一般来说，地层倾角越大，页岩气的储集空间越小，封闭条件越差，因为地层倾角增大会导致裂缝发育、孔隙压缩、水体活动等不利因素。这些因素会降低页岩气的吸附能力和游离气含量，增加页岩气的泄漏和散失风险。相反，地层倾角越小，页岩气的储集空间越大，封闭条件越好，因为地层倾角减小会有利于裂缝闭合、孔隙保持、水体稳定等有利因素。这些因素会提高页岩气的吸附能力和游离气含量，减少页岩气的泄漏和散失风险。

4、(3)影响页岩气的分布规律和富集模式。一般来说，地层倾角越大，页岩气的分布规律越复杂，富集模式越多样化。这是因为地层倾角增大会导致地质构造和流体动力学等因素对页岩气成藏的控制作用增强。这些因素会造成页岩气在不同地质单元、不同构造部位、不同流体系统中的差异化富集。相反，地层倾角越小，页岩气的分布规律越简单，富集模式越单一化。这是因为地层倾角减小会导致地质构造和流体动力学等因素对页岩气成藏的控制作用减弱。这些因素会造成页岩气在整个盆地或区域内的均质化分布。

5、综上所述，地层倾角对浅层页岩气保存有着重要而复杂的影响。当前该项研究工作尚未形成专用的研究方法，多是通过构造运动等宏观描述定性分析地层倾角对页岩气保存的影响，或使用单一的实验方法对特定地层倾角的样品进行测试。如何通过一套准确的定性定量方法来评价地层倾角对页岩气逸散速率还需要进一步的研究。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种评价不同地层倾角页岩气储层逸散速率的方法，该方法能够根据页岩的层理类型和地层倾角，钻取柱塞样品，对柱塞样品进行最小启动压力和渗透率测试，计算气体逸散速率，评价页岩气逸散能力，计算有效保存的最浅埋深和井位部署的最小距离和最优距离，从而为页岩气的开发提供科学依据和指导。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种评价不同地层倾角页岩气储层逸散速率的方法，包括以下步骤：

4、步骤(1)根据页岩的层理类型计算柱塞样品的钻取角度θ，根据柱塞直径d计算柱塞样品的长度l，根据钻取角度θ和长度l钻取柱塞样品；

5、步骤(2)使用甲烷气体对柱塞样品进行最小启动压力p0测试；

6、步骤(3)根据柱塞样品所处地层的流体压力p流、静水压力p水、最小启动压力p0和静岩压力p岩计算渗透率测试的测试压力δp和围压p围，使用以下公式：

7、δp＝p流-p0-p水

8、p围＝p岩

9、步骤(4)按照步骤(3)中确定的测试压力p测和围压p围对柱塞样品进行渗透率测试，得到渗透率k；

10、步骤(5)计算气体逸散速率r，使用以下公式：

11、

12、其中，r为气体逸散速率，q为气体流量，a为柱塞样品的横截面积，k为渗透率，δp为测试压力，μ为气体粘度，l为柱塞样品的长度，p流为流体压力、p水为静水压力、p0为最小启动压力。

13、步骤(6)根据气体逸散速率r评价该样品所在层位的页岩气逸散能力，逸散速率r越大，页岩气逸散能力越强，

14、步骤(7)根据步骤(6)中得到的气体逸散速率r计算该样品所在层位能够有效保存的最浅埋深h，使用以下公式：

15、

16、其中，ρ为流体密度，g为重力加速度。

17、步骤(8)根据步骤(7)中的最浅埋深h计算在该层位部署页岩气井应距离地层出露点的最小距离d小，使用以下公式：

18、

19、其中，β为地层倾角。

20、进一步的，为了提高井位部署的效率，通过以下公式可以根据步骤(5)逸散速率和开发周期快速确定一个合理的井位间距，使得井位既不过远也不过近，达到最大化的开发效益：

21、d优＝r×t

22、其中，d优为最优井位间距，t为开发周期。

23、优选的，所述步骤(1)中的层理类型包括水平层理、波状层理和单向斜层理。当层理类型为水平层理和波状层理时，柱塞样品钻取角度θ＝β；当层理类型为单向斜层理时，柱塞样品钻取角度θ＝α+β，其中α单向斜层理缝与地层层面夹角。

24、优选的，所述步骤(1)中的柱塞样品长度l应大于d×tan60°，以避免端部效应的影响。

25、优选的，所述步骤(3)中计算的测试压力δp小于0时，评价该样品所在层位已具有自封闭性，逸散能力差。

26、本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

27、本发明通过设计一系列测试流程和步骤，形成了一套便于操作且实用性极强的不同地层倾角页岩气储层气体逸散速率的评价方法，通过该方法可准确测试不同的页岩气储层在不同地层倾角及地层条件下的渗流速率，同时可换算得到最浅埋深和距出露点最小距离，为页岩气井的井位部署提供一定的参考。本发明还通过引入甲烷作为渗流能力实验和渗透率测试的气体，提高了测试的灵敏度和准确性，同时也考虑了甲烷在页岩气储层中的吸附和解吸作用，更贴近实际的页岩气储层的物理特性。本发明还通过引入气体逸散速率的计算公式，为不同地层倾角页岩气储层的逸散能力提供了一个量化的指标，便于进行比较和分析。本发明还通过引入最浅埋深和最小距离的计算公式，为页岩气井的选址提供了一个简便的方法，可以根据地层倾角和流体压力快速估算出合适的井位，避免过浅或过远的井位造成的资源浪费或开发难度。本发明还通过引入最优井位距离的计算公式，为页岩气井的井位优化提供了一个有效的工具，可以根据逸散速率和开发周期快速确定一个最佳的井位距离，使得井位既能充分利用地层的逸散能力，又能节省开发成本，达到最大化的开发效益。

技术特征：

1.一种评价不同地层倾角页岩气储层逸散速率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了提高井位部署的效率，通过以下公式可以根据步骤(5)逸散速率r和开发周期t快速确定一个合理的井位间距，达到最大化的开发效益：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的层理类型包括水平层理、波状层理和单向斜层理。当层理类型为水平层理和波状层理时，柱塞样品钻取角度θ＝β；当层理类型为单向斜层理时，柱塞样品钻取角度θ＝α+β，其中α为单向斜层理缝与地层层面夹角。

4.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的柱塞样品长度l应大于d×tan60°，以避免端部效应的影响。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中计算的测试压力δp小于0时，评价该样品所在层位已具有自封闭性，逸散能力差。

技术总结
本发明涉及一种评价不同地层倾角页岩气储层逸散速率的方法，采用以下技术方案：包括以下步骤：步骤(1)根据页岩的层理类型计算柱塞样品的钻取角度θ，根据柱塞直径d计算柱塞样品的长度L，根据钻取角度θ和长度L钻取柱塞样品；步骤(2)使用甲烷气体对柱塞样品进行最小启动压力P<subgt;0</subgt;测试；步骤(3)根据柱塞样品所处地层的流体压力P<subgt;流</subgt;、静水压力P<subgt;水</subgt;、最小启动压力P<subgt;0</subgt;和静岩压力P<subgt;岩</subgt;计算渗透率测试的测试压力Δ<subgt;p</subgt;和围压P<subgt;围</subgt;；步骤(4)按照步骤(3)中确定的测试压力P<subgt;测</subgt;和围压P<subgt;围</subgt;对柱塞样品进行渗透率测试，得到渗透率k；步骤(5)计算气体逸散速率R；步骤(6)根据气体逸散速率R评价该样品所在层位的页岩气逸散能力，逸散速率R越大，页岩气逸散能力越强，再计算该样品所在层位能够有效保存的最浅埋深H。

技术研发人员：蔡潇,张培先,叶建国,龚月,何贵松,姜志高,夏威
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22