[发明专利]基于超临界单分子层吸附模型计算页岩吸附气含气量方法

摘要

本发明公开了一种基于超临界单分子层吸附模型计算页岩吸附气含气量方法，预先获取岩芯样品的岩电实验数据、等温吸附实验数据和核磁实验数据，并利用等温吸附实验数据，将圆管孔模型中的过剩吸附量转换为绝对吸附量，建立超临界单分子层吸附模型，然后，确定所述超临界单分子层吸附模型中的参数，之后，对所述超临界单分子层吸附模型进行误差检测，如检测通过，则利用所述超临界单分子层吸附模型计算实际测井中页岩吸附气含气量。该基于超临界单分子层吸附模型计算页岩吸附气含气量方法能够更加真实地反映地下情况，能够更准确的评价页岩储层。

主权项

1.基于超临界单分子层吸附模型计算页岩吸附气含气量方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：预先获取岩芯样品的岩电实验数据、等温吸附实验数据和核磁实验数据，并利用等温吸附实验数据，将圆管孔模型中的过剩吸附量转换为绝对吸附量，建立超临界单分子层吸附模型；S2：确定所述超临界单分子层吸附模型中的参数，所述参数包括含水饱和度、铺满系数α、气‑液界面Langmuir压力P*、微圆管的比表面Atube以及气‑固界面单位面积甲烷最大吸附量K；S3：对所述超临界单分子层吸附模型进行误差检测，如通过，则执行S4；S4：利用所述超临界单分子层吸附模型计算实际测井中页岩吸附气含气量；其中，S1包括以下步骤：S11：利用等温吸附实验数据得到过剩吸附量为：式中，V是过剩吸附量，单位为m3/t；V'是吸附空间体积，单位为m3；Va为吸附相体积，单位为m3；ρg为气相密度，单位为kg/m3；ρ(r)为吸附相在吸附空间中的密度分布，吸附相密度在(V‑Va)中与气相密度近似相等，简化式(1.1)得到式(1.2)：S12：通过吸附相体积对吸附相的影响得到式(1.3)：V＝Va(ρa‑ρg)…………………..……(1.3)其中，ρa为吸附相密度，等于绝对吸附量除以吸附相体积，因此通过式(1.3)可以得到式(1.4)：其中，Vab表示绝对吸附量，单位为m3/t；S13：采用P‑R气体状态方程求解气相密度：其中：m＝0.37464+1.54226w‑0.26992w²；R为摩尔气体常数；a、b分别为引力系数和排斥系数；T_c为临界温度，单位为K；P_c为临界压力，单位为MPa；w为偏心因子，是表征物质分子偏心度或非球形度的物质特性常数，S14：采用Dubinin公式计算吸附相密度:其中，M为气体摩尔质量，单位为kg/mol；S15：基于上述计算，将圆管孔模型的超临界单分子层吸附模型中的过剩吸附量转换为绝对吸附量，得到新的吸附模型：其中，Atube为微圆管的比表面，单位为m2/g；K为气‑固界面单位面积甲烷最大吸附量，单位为m3/t；P为储层压力，单位为MPa；PL为Langmuir压力，单位为MPa，表示最大吸附量所对应的压力的一半；Γ*为气‑液界面单位面积甲烷最大吸附量，单位为mmol/m2，Vab‑d、Vab‑mix和Vab‑w分别是不同含水饱和度情况下的绝对吸附量；SW是含水饱和度，Swon是管状孔隙中水分子达到单层吸附时的含水饱和度；S2中超临界单分子层吸附模型中的参数的确定方法如下：S21：计算含水饱和度和铺满系数α铺满系数α取含水饱和度的近似值，其中，含水饱和度利用岩电实验数据计算；S22：计算气‑液界面Langmuir压力P*气‑液界面Langmuir压力P*与温度T的关系如下：P*＝17.059e0.011T………·……………(1.8)其中T的单位为℃；S23：计算微圆管比表面Atube通过核磁实验数据和等温吸附实验数据，得到横向弛豫时间T2与孔径d的关系：T2'＝0.38d……………………··………(1.9)其中，T'₂为该孔径所对应的横向弛豫时间，单位为ms，计算完对应的孔径后，通过T₂分布计算该孔径所占据孔隙体积的百分比，得到加权平均孔径，设6nm孔径所对应的T₂截止值为T'₂(6)，小于6nm的核磁孔隙度和大于6nm孔隙度为：其中，为通过核磁实验数据计算得到的孔隙度，单位为％，小于6nm孔隙体积V'为：孔径所对应的截面积S'为：S'＝π·(dm/2)2…………………·……(2.3)孔径所对应的截面周长C'为：C’＝π·dm…………………………·(2.4)则联立上述式子，Atube表示为：其中，VS为样品体积，单位为m3；m为样品质量，单位为g；dm为加权平均孔径，单位为m；S34：计算气‑固界面单位面积甲烷最大吸附量K利用实验室测量得到的等温吸附实验数据，得到样品的最大吸附量，并通过式(2.5)得到样品的比表面，利用式(2.6)求得样品的气‑固界面单位面积甲烷最大吸附量K，其中，K的单位为mmol/m2，Vmax为等温吸附实验中甲烷的最大吸附量，单位为mmol/g；S4中还包括判断实际测井数据中是否包含核磁测井数据的步骤，若包含，则按照经S2确定好超临界单分子层吸附模型中的参数的超临界单分子层吸附模型(式(1.7))计算页岩吸附气含气量，若不包含，则利用式(2.7)计算S2中的参数Atube，之后利用式(1.7)计算页岩吸附气含气量，Atube＝‑10.22TH/U+0.22U+37.23………..………(2.7)其中，TH为钍含量，U为铀含量，TH/U是钍含量与铀含量的比。