本发明属于地质领域，涉及一种页岩气藏固气效应环带识别系统及其应用。
背景技术：
：页岩气是一种重要的非常规资源，焦石坝等大型页岩气田的成功勘探和开发展示了页岩气良好的工业化应用前景。页岩气保存条件及成藏模式评价是页岩气勘探开发领域的重要课题。勘探实践证实，齐岳山断裂以东地区五峰-龙马溪组页岩是页岩气勘探开发的重要区域，具有明显的勘探面积和资源优势，但其与焦石坝地区相比，具有受构造改造作用较强、地层抬升时间早、抬升幅度较大、构造变形强度较强的特点，页岩气藏保存条件复杂，残留构造(向斜)是页岩气勘探的重点目标。以往的研究显示，受差异抬升、页岩层理构造与岩性、以及渗透率各向异性特征的影响，在残留构造之中，侧向散失是五峰-龙马溪组页岩气逸散的主要通道，页岩气自向斜核部向翼部、出露区扩散、运移、散失，从而对页岩气藏的成藏规模等产生影响。已有学者提出距离五峰-龙马溪组页岩露头远近影响页岩气保存，侧向扩散是页岩气的主要散失通道，但距离露头区多远为微弱扩散区仍是一个复杂的问题。研究者虽然从不同方面进行解释，但是由于页岩中吸附气量可以达到20％-80％，页岩气吸附聚集是一种重要的成藏机理，页岩吸附作用对页岩气保存、富集成藏影响的研究有待深化。技术实现要素：页岩的吸附作用致使其渗透率降低，形成一种阻滞页岩气渗流扩散的“固气效应”，这种固气效应对残留向斜页岩气保存及富集边界的影响显著，为了确定固气效应环带(条带)的位置，本发明提供了一种页岩气藏固气效应环带(条带)识别系统，对于残留向斜(构造)页岩气散失强度分析、保存富集边界确定，成藏模式研究具有重要意义。根据本发明的一方面，提供了一种页岩气藏固气效应环带识别系统，包括：吸附气量预测子系统：通过对目的层页岩样品在地层温压条件下页岩吸附气量的预测，建立目的层页岩吸附气量随埋藏深度变化曲线；固气效应模拟子系统：通过模拟实验，建立目的层页岩扩散系数和渗透率随埋藏深度变化曲线；固气效应环带识别子系统：基于吸附气量预测子系统得到的吸附气量随埋藏深度变化曲线、固气效应模拟子系统建立的扩散系数和渗透率随埋藏深度变化曲线建立固气效应环带识别图版，在固气效应识别图版上，确定目的层吸附气量最大值所对应的埋藏深度h吸、扩散系数最小值对应的埋藏深度h扩以及渗透率最小处所对应的埋藏深度h渗，比较h吸、h扩和h渗的大小，最大深度maxh吸、h扩、h渗和最小深度minh吸、h扩、h渗之间即为固气环带的位置。根据本发明的优选实施方式，所述吸附气量预测系统建立目的层页岩吸附气量随埋藏深度变化曲线的方法为：通过分析样品的等温吸附资料，得到兰氏体积、兰氏压力与温度的关系式，结合langmuir模型确定页岩样品吸附气量预测方法，并结合目的层埋深、地温梯度、地层压力系数，建立地层温压条件下目的层页岩样品吸附气量随埋藏深度变化曲线。根据本发明的优选实施方式，所述页岩吸附气量通过以下公式预测得到：q＝(m×t+c)p/[(n×t+d)+p]其中，m和n为比例系数，c和d为常数，由式i和式ii得出，q为页岩在温度为t、压力为p条件下的预测吸附气量，单位为m3/t，p为等温吸附压力，单位mpa；t为温度，单位℃。vl＝m×t+c式ipl＝n×t+d式ii式i和式ii中，m和n为比例系数，c和d为常数，t为温度，单位℃。根据本发明，兰氏体积vl、兰氏压力pl与温度t的关系式式i和式ii是通过以下方法得出的：根据等温吸附曲线分别得到不同温度下的兰氏体积和兰氏压力，然后将兰氏体积和兰氏压力分别对温度t进行线性拟合得到。根据本发明的优选实施方式，所述目的层页岩样品吸附气量随埋藏深度变化曲线的建立方法为：根据下式计算得到不同埋藏深度的吸附气量，进而得到页岩样品吸附气量随埋藏深度变化曲线，q＝(m×(h×a+c)+c)(h×b)/[(n×(h×a+c)+d)+(h×b)]其中，q为页岩在温度为t、压力为p条件下的预测吸附气量，单位为m3/t，m和n为比例系数，c和d为常数，h为埋藏深度，单位为m，a为地温梯度，单位℃/100m，c为常数，通常选20-25℃，表示地表温度，b为地层压力系数，单位mpa/100m，通常为0.9-2.0mpa/100m。根据本发明的优选实施方式，所述固气效应模拟系统建立目的层页岩扩散系数和渗透率随埋藏深度变化曲线包括：通过渗透率模拟实验得到目的层页岩渗透率随埋藏深度的变化曲线，以及通过扩散系数模拟实验得到目的层页岩扩散系数随埋藏深度的变化曲线。根据本发明的优选实施方式，所述渗透率模拟实验采用三轴应力下渗透率测定仪进行，该模拟实验以样品埋藏深度、地层密度计算轴向压力，以地应力研究结果确定围压，以地层压力系数、埋藏深度计算孔隙压力，然后在轴向压力、围压和孔隙压力为实验条件，进行不同埋藏深度下样品的渗透率测定模拟实验，获得不同埋藏深度下页岩样品在构造形变、地应力、吸附作用耦合条件下的渗透率，进而得到渗透率随埋藏深度的变化曲线。在实验过程中，孔隙压力变化时，以设定的孔隙压力、以甲烷为测量介质使得页岩样品达到吸附饱和，时间不低于24h。其中，轴向压力＝埋藏深度×地层密度；孔隙压力＝地层压力系数×埋藏深度。根据本发明的优选实施方式，所述扩散系数模拟实验采用扩散系数测定仪进行，该模拟实验以样品埋藏深度、地层密度计算围压；以地层压力系数、埋藏深度计算注气平衡压力；以地层温度梯度、埋藏深度计算实验温度，然后在温度、围压和注气平衡压力条件下，进行不同埋藏深度下样品的扩散系数测定模拟实验，获得不同埋藏深度下页岩样品在构造形变、地应力、吸附作用耦合条件下的扩散系数，进而得到扩散系数随埋藏深度的变化曲线。在实验过程中，注气平衡压力变化时，以设定的注气平衡压力、以甲烷为测量介质使得页岩样品达到吸附饱和，时间不低于24h。其中，围压＝埋藏深度×地层密度；注气平衡压力＝地层压力系数×埋藏深度；实验温度＝地层温度梯度×埋藏深度+地表温度。根据本发明的优选实施方式，所述建立固气效应识别图版的方法为：在目的层埋藏深度剖面图的基础上，叠加目的层页岩吸附气量随埋藏深度变化曲线、扩散系数随埋藏深度的变化曲线和渗透率随埋藏深度的变化曲线。根据本发明的另一方面，提供了所述识别系统在页岩气藏保存条件评价、富集边界确定及成藏模式研究中的应用。本发明提供了一种页岩气藏固气效应环带识别系统，为残留向斜(构造)页岩气散失及保存富集边界确定、成藏模式研究等提供了新的手段，对于页岩气综合评价研究具有重要意义。附图说明图1是固气效应环带识别图版示意图。其中，1为目的层埋藏深度剖面图，2为吸附气量随埋藏深度变化曲线，3为渗透率随埋藏深度的变化曲线，4为扩散系数随埋藏深度的变化曲线。图2是彭水地区页岩样品不同温度下的等温吸附曲线。图3是兰氏体积与温度的关系曲线。图4是兰氏压力与温度的关系曲线。具体实施方式以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不受下述实施例限定。实施例1一种页岩气藏固气效应环带识别系统，包括：吸附气量预测子系统：通过对目的层页岩样品在地层温压条件下页岩吸附气量的预测，建立目的层页岩吸附气量随埋藏深度变化曲线；固气效应模拟子系统：通过模拟实验，建立目的层页岩扩散系数和渗透率随埋藏深度变化曲线；固气效应环带识别子系统：基于吸附气量随埋藏深度变化曲线、扩散系数和渗透率随埋藏深度变化曲线建立固气效应环带识别图版，在固气效应识别图版上，确定目的层吸附气量最大值所对应的埋藏深度h吸、扩散系数最小值对应的埋藏深度h扩以及渗透率最小处所对应的埋藏深度h渗，比较h吸、h扩和h渗的大小，最大深度maxh吸、h扩、h渗和最小深度minh吸、h扩、h渗之间即为固气环带的位置。采集彭水地区一页岩样品，采用所述识别系统进行分析，使用吸附气量预测子系统做等温吸附曲线如图2所示，图2是同一页岩样品在不同温度下的等温吸附曲线。由图2可见，在相同压力条件下，温度越高，页岩的吸附气量越小，说明温度对页岩的吸附能力具有明显的影响。进一步计算可以得到以下数据：表1温度(℃)vl(m3/t)pl(mpa)303.021.62602.61.84902.092分析表1数据可知，该样品的兰氏体积vl、兰氏压力pl与温度密切相关，相关系数分别可达到0.996、0.991(图3和图4)，可以利用线性回归方程描述温度对兰氏体积、兰氏压力的定量影响。由图3和图4可以得到以下回归方程：vl＝-0.015×t+3.5式(1)pl＝0.006×t+1.44式(2)将式(1)和式(2)与langmuir模型q＝vlp/(pl+p)结合，从而可以得到吸附气量预测公式q＝(-0.015×t+3.5)p/[(0.006×t+1.44)+p]式(3)式(3)中，q为页岩在温度为t、压力为p条件下得吸附气量，单位m3/t，p为等温吸附压力，单位mpa；t为温度，单位℃。由于地层的温度、压力条件与其埋藏深度密切相关，通常情况下，埋藏深度越深，地层的温度和压力也越高，根据地层温度t＝h×a+c式(4)地层压力p＝h×b式(5)式(4)和式(5)中，h代表埋藏深度，单位为m；a为地温梯度，单位为℃/100m；c为常数，通常选20-25℃，表示地表温度；b为地层压力系数，其变化范围较大，通常0.9-2.0mpa/100m；将式(4)、(5)与式(3)结合，即可计算得到不同埋藏深度的吸附气量q＝(-0.015×(h×a+c)+3.5)(h×b)/[(0.006×(h×a+c)+1.44)+(h×b)]进一步，得到页岩样品吸附气量随埋藏深度变化曲线。固气效应模拟子系统通过渗透率模拟实验得到目的层页岩渗透率随埋藏深度的变化曲线，以及通过扩散系数模拟实验得到目的层页岩扩散系数随埋藏深度的变化曲线。渗透率模拟实验采用三轴应力渗透率测定仪进行，该模拟实验以样品埋藏深度、地层密度计算轴向压力，以地应力研究结果确定围压，以地层压力系数、埋藏深度计算孔隙压力，然后在轴向压力、围压和孔隙压力为实验条件，进行不同埋藏深度下样品的渗透率测定模拟实验，获得不同埋藏深度下页岩样品在构造形变、地应力、吸附作用耦合条件下的渗透率，进而得到渗透率随埋藏深度的变化曲线。在实验过程中，孔隙压力变化时，以设定的孔隙压力、以甲烷为测量介质使得页岩样品达到吸附饱和，时间不低于24h。其中，轴向压力＝埋藏深度×地层密度；孔隙压力＝地层压力系数×埋藏深度。所述扩散系数模拟实验采用扩散系数测定仪进行，扩散系数测定仪主要由加压装置(包括增压泵、围压追踪泵等)、多功能岩心夹持器(包括加热恒温、氮气扩散室、甲烷扩散室、岩心夹持器等)、气体组份分析装置(色谱仪)以及抽真空装置组成。扩散系数测定仪实验过程与原理是：加压装置给岩心夹持器中的样品施加一定的围压，以一定的压力分别将甲烷和氮气充注到位于岩心夹持器两端的甲烷扩散室和氮气扩散室中，由于浓度扩散作用，甲烷扩散室中氮气浓度逐步增大，氮气扩散室中甲烷浓度逐步增加，浓度变化由气体组份分析装置(色谱仪)进行检测，得到一定时间内的气体扩散量，进一步，由费克定律计算在一定温度、围压以及注气平衡压力条件下的扩散系数。该模拟实验以样品埋藏深度、地层密度计算围压；以地层压力系数、埋藏深度计算注气平衡压力；以地层温度梯度、埋藏深度计算实验温度，然后在温度、围压和注气平衡压力条件下，进行不同埋藏深度下样品的扩散系数测定模拟实验，获得不同埋藏深度下页岩样品在构造形变、地应力、吸附作用耦合条件下的扩散系数，进而得到扩散系数随埋藏深度的变化曲线。在实验过程中，注气平衡压力变化时，以设定的注气平衡压力、以甲烷为测量介质使得页岩样品达到吸附饱和，时间不低于24h。其中，围压＝埋藏深度×地层密度；注气平衡压力＝地层压力系数×埋藏深度；实验温度＝地层温度梯度×埋藏深度+地表温度。固气效应环带识别子系统根据由吸附气量预测子系统得到的目的层页岩气扩散系数随埋藏深度的变化曲线2、由渗透率模拟实验得到的渗透率随埋藏深度的变化曲线3以及扩散系数模拟实验得到的扩散系数随埋藏深度的变化曲线4与目的层埋藏深度剖面图1叠加，得到如图1所示的固气效应环带识别图版，确定曲线2最大值对应的深度h吸，曲线3对应的最小值h渗，曲线4对应最小值h扩，进一步，比较h吸、h渗和h扩的大小，最大和最小深度之间的深度范围即为固气效应环带的位置。在图1中，h扩最小、h渗最大，则固气效应环带的位置为h渗-h扩。需要说明的是，图1仅是示意图，并不能代表和涵盖复杂多样的地质实际情况，因此，没有限制性意义。此外，固气效应环带是基于残余向斜的描述，而对于单斜而言，环带可能表现为条带，因此，环带没有限制性意义。虽然在上文中已经参考了一些实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明范围的情况下，可以对其进行各种改进，本发明所披露的各个实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是落入权利要求的范围的所有技术方案。当前第1页12