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一种考虑多因素的 页岩气藏总储量计算方法

阅读：669发布：2020-08-01

专利汇可以提供一种考虑多因素的页岩气藏总储量计算方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种考虑多因素的页岩气藏总储量计算方法，包括以下步骤：测试、收集页岩气藏的基本参数及生产数据；考虑裂缝游离气、吸附相孔隙度、吸附相体积变化、吸附气临界解吸压力及吸附气解吸对基质产生的收缩效应，并同时考虑了多组分吸附及溶解气，建立页岩气藏物质平衡方程，最后得到页岩气藏总储量方程；根据建立的物质平衡方程处理页岩气藏的基本参数及生产数据，并绘制相关曲线；最后计算得到页岩气藏总储量Gt。本发明综合考虑了多组分吸附及溶解气、裂缝游离气、吸附相孔隙度、吸附相体积变化、吸附气临界解吸压力及吸附气解吸对基质产生的收缩效应，建立了新的页岩气藏物质平衡方程，该方程对合理计算页岩气藏动态储量具有重要指导意义。，下面是一种考虑多因素的页岩气藏总储量计算方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种考虑多因素的页岩气藏总储量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S100、测试、收集页岩气藏的基本参数和气藏生产数据；
步骤S200、考虑裂缝游离气、吸附相孔隙度、吸附相体积变化、吸附气临界解吸压力及吸附气解吸对基质产生的收缩效应，修正岩石压缩系数，并同时考虑了多组分吸附及溶解气，建立页岩气藏物质平衡方程：
式中：Gp为累计产气量，其单位为108m3；Gm为岩石基质中游离气储量，其单位为108m3；Gf为裂缝岩石中游离气储量，其单位为108m3；Bg为地层压力为p时的气体体积系数，其单位为m3/m3；Bgi为原始地层压力下的气体体积系数，其单位为m3/m3；cx为修正的岩石压缩系数，其单位为MPa-1；cw为地层水压缩系数，其单位为MPa-1；cf为裂缝压缩系数，其单位为MPa-1；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；Smi为基质束缚水饱和度，其单位为f；pd为页岩气的临界解吸压力，其单位为MPa；为基质孔隙度，其单位为f；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；ρsmix为吸附相密度，其单位为g/cm3；ρsc为标准状态下天然气密度，其单位为g/cm3；为吸附相视孔隙度，其单位为f；VLi为第i组分Langmuir吸附体积，其单位为m3/t；yi为吸附相中i组分的摩尔分数，其单位为f；po为原始地层压力，其单位为MPa；pLi为第i组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；pLj为第j组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；CTO为总有机碳含量，其单位为f；
ρko为干酪根的密度，其单位为g/cm3；为有机质中吸附相的孔隙度，其单位为f；为有机质中游离气的孔隙度，其单位为f；
步骤S300、根据基本参数、气藏生产数据和页岩气藏物质平衡方程得到Y/X和E/X的多组值，再在坐标轴上拟合Y/X和E/X的关系曲线，其关系曲线的斜率为岩石基质中游离气储量Gm，截距为裂缝岩石中游离气储量Gf；
其中Y＝GpBg，X＝Bg-Bgi+BgiccfΔp，
Δp＝po-p，
式中：Gp为累计产气量，其单位为108m3；Bg为地层压力为p时的气体体积系数，其单位为m3/m3；Bgi为原始地层压力下的气体体积系数，其单位为m3/m3；cx为修正的岩石压缩系数，其单位为MPa-1；cw为地层水压缩系数，其单位为MPa-1；cf为裂缝压缩系数，其单位为MPa-1；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；Smi为基质束缚水饱和度，其单位为f；pd为页岩气的临界解吸压力，其单位为MPa；为基质孔隙度，其单位为f；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；ρsmix为吸附相密度，其单位为g/cm3；ρsc为标准状态下天然气密度，其单位为g/cm3；为吸附相视孔隙度，其单位为f；VLi为第i组分Langmuir吸附体积，其单位为m3/t；yi为吸附相中i组分的摩尔分数，其单位为f；yj为吸附相中第j组分的摩尔分数，其单位为f；po为原始地层压力，其单位为MPa；pLi为第i组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；pLj为第j组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；为有机质中吸附相的孔隙度，其单位为f；为有机质中游离气的孔隙度，其单位为f；
步骤S400、最后得到页岩气藏总储量方程：
式中：Gt为页岩气藏总储量，其单位为108m3；Gm为岩石基质中游离气储量，其单位为
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10m ；Gf为裂缝岩石中游离气储量，其单位为10m ；Bgi为原始地层压力下的气体体积系数，其单位为m3/m3；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；Smi为基质束缚水饱和度，其单位为f；为基质孔隙度，其单位为f；为吸附相视孔隙度，其单位为f；VLi为第i组分Langmuir吸附体积，其单位为m3/t；yi为吸附相中i组分的摩尔分数，其单位为f；yj为吸附相中第j组分的摩尔分数，其单位为f；po为原始地层压力，其单位为MPa；pLi为第i组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；pLj为第j组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；CTO为总有机碳含量，其单位为f；ρko为干酪根的密度，其单位为g/cm3；为有机质中吸附相的孔隙度，其单位为f；为有机质中游离气的孔隙度，其单位为f。
2.根据权利要求1所述的一种考虑多因素的页岩气藏总储量计算方法，其特征在于，所述气藏生产数据包括多组数据，每组数据包括地层压力p、地层压力为p时的气体体积系数Bg、累计产气量Gp。
3.根据权利要求2所述的一种考虑多因素的页岩气藏总储量计算方法，其特征在于，所述步骤S200页岩气藏物质平衡方程的具体建立过程为：
步骤S201、计算当地层压力下降到p时的岩石基质及束缚水膨胀体积ΔGm：
式中：ΔGm为岩石基质及束缚水膨胀体积，其单位为108m3；Gm为岩石基质中游离气储量，其单位为108m3；Bgi为原始地层压力下的气体体积系数，其单位为f；Smi为基质束缚水饱和度，其单位为f；cx为修正的岩石压缩系数，其单位为MPa-1；cw为地层水压缩系数，其单位为MPa-1；po为原始地层压力，其单位为MPa；p为地层压力，其单位为MPa；
步骤S202、计算当地层压力下降到p时的裂缝岩石及束缚水膨胀体积ΔGf：
式中：ΔGf为裂缝岩石及束缚水膨胀体积，其单位为108m3；Gf为裂缝岩石中游离气储量，其单位为108m3；Bgi为原始地层压力下的气体体积系数，其单位为m3/m3；Sfi为裂缝岩石束缚水饱和度，其单位为f；cf为裂缝压缩系数，其单位为MPa-1；cw为地层水压缩系数，其单位为MPa-1；po为原始地层压力，其单位为MPa；p为地层压力，其单位为MPa；
步骤S203、计算当地层压力下降到p时溶解气的扩散量ΔGd：
式中：ΔGd为溶解气的扩散量，其单位为108m3；Gm为岩石基质中游离气储量，其单位为
108m3；Bgi为原始地层压力下的气体体积系数，其单位为m3/m3；Bg为地层压力为p时的气体体积系数，其单位为m3/m3；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；Smi为基质束缚水饱和度，其单位为f；为基质孔隙度，其单位为f；为吸附相视孔隙度，其单位为f；Vsk为固体干酪根的体积，其单位为108m3；po为原始地层压力，其单位为MPa；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；CTO为
3
总有机碳含量，其单位为f；ρko为干酪根的密度，其单位为g/cm ；为有机质中吸附相的孔隙度，其单位为f；为有机质中游离气的孔隙度，其单位为f；b2为-0.85048；b3为827.26；
b4为-635.26；T为地层温度，其单位为K；
步骤S204、根据页岩气藏储集空间体积守恒原理，累积产气量＝基质内游离气膨胀体积+岩石基质及束缚水弹性膨胀体积+裂缝岩石及束缚水膨胀体积+裂缝内游离气膨胀体积+吸附气解吸气量+干酪根中扩散的溶解气体积－吸附相变化体积，则页岩气藏物质平衡方程为：
式中：Gt为页岩气藏总储量，其单位为108m3；Gm为岩石基质中游离气储量，其单位为
108m3；Gf为裂缝岩石中游离气储量，其单位为108m3；Bgi为原始地层压力下的气体体积系数，其单位为f；Bg为地层压力为p时的气体体积系数，其单位为f；cf为裂缝压缩系数，其单位为MPa-1；cw为地层水压缩系数，其单位为MPa-1；cx为修正的岩石压缩系数，其单位为MPa-1；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；Smi为基质束缚水饱和度，其单位为f；为基质孔隙度，其单位为f；为吸附相视孔隙度，其单位为f；VLi为第i组分Langmuir吸附体积，其单位为m3/t；yi为吸附相中i组分的摩尔分数，其单位为f；yj为吸附相中第j组分的摩尔分数，其单位为f；po为原始地层压力，其单位为MPa；pLi为第i组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；pLj为第j组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；CTO为总有机碳含量，其单位为f；ρko为干酪根的密度，其单位为g/cm3；为有机质中吸附相的孔隙度，其单位为f；为有机质中游离气的孔隙度，其单位为f。

说明书全文

一种考虑多因素的页岩气藏总储量计算方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种考虑多因素的页岩气藏总储量计算方法。

背景技术

[0002] 页岩气是一种非常规天然气，主要以游离态、吸附态及少量溶解态赋存于页岩气藏中，其中吸附气含量一般介于20％～85％之间，溶解气含量一般在5％左右，这使得其储量计算方法有别于常规气藏。通常页岩气储量计算方法有3种：类比法、容积法和物质平衡法。

[0003] 类比法主要用于勘探初期粗略评价页岩气藏地质储量，张金华等、李宏勋等分别提出了类比法的适用条件。容积法适用于计算页岩气藏静态地质储量，徐海霞等、陈元千等提出了页岩气藏地质储量的计算方法，但未考虑吸附相占据的孔隙度。Ambrose等建立了考虑吸附相孔隙度页岩气藏储量计算模型，但该模型未考虑多组分吸附及溶解气。曹延宽等、曲占庆等虽研究了考虑多组分吸附的页岩气藏储量，但未考虑溶解气的储量。姜瑞忠等人从分子角度推导了页岩气储量计算公式，但也只考虑了单一甲烷分子构成的吸附相储量。物质平衡法常用来计算页岩气藏动用地质储量，计算时需要大量生产数据，众多学者在采用物质平衡方程计算页岩气藏储量时，未将溶解在干酪根中的溶解气考虑在内，导致计算结果不准确。

发明内容

[0004] 本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种计算更准确的考虑多因素的页岩气藏总储量计算方法。

[0005] 本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种考虑多因素的页岩气藏总储量计算方法，包括以下步骤：

[0006] 步骤S100、测试、收集页岩气藏的基本参数和气藏生产数据；

[0007] 步骤S200、考虑裂缝游离气、吸附相孔隙度、吸附相体积变化、吸附气临界解吸压力及吸附气解吸对基质产生的收缩效应，修正岩石压缩系数，并同时考虑了多组分吸附及溶解气，建立页岩气藏物质平衡方程：

[0008]

[0009]

[0010]

[0011] 式中：Gp为累计产气量，其单位为108m3；Gm为岩石基质中游离气储量，其单位为108m3；Gf为裂缝岩石中游离气储量，其单位为108m3；Bg为地层压力为p时的气体体积系数，其
3 3 3 3
单位为m /m ；Bgi为原始地层压力下的气体体积系数，其单位为m /m ；cx为修正的岩石压缩系数，其单位为MPa-1；cw为地层水压缩系数，其单位为MPa-1；cf为裂缝压缩系数，其单位为MPa-1；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；Smi为基质束缚水饱和度，其单位为f；pd为页岩气的临界解吸压力，其单位为MPa；为基质孔隙度，其单位为f；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；
ρsmix为吸附相密度，其单位为g/cm3；ρsc为标准状态下天然气密度，其单位为g/cm3；为吸附
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相视孔隙度，其单位为f；VLi为第i组分Langmuir吸附体积，其单位为m /t；yi为吸附相中第i组分的摩尔分数，其单位为f；yj为吸附相中第j组分的摩尔分数，其单位为f；po为原始地层压力，其单位为MPa；pLi为第i组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；pLj为第j组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；CTO为总有机碳含量，其单位为f；ρko为干酪根的密度，其单位为g/cm3；为有机质中吸附相的孔隙度，其单位为f；为有机质中游离气的孔隙度，其单位为f；

[0012] 步骤S300、根据基本参数、气藏生产数据和页岩气藏物质平衡方程得到Y/X和E/X的多组值，再在坐标轴上拟合Y/X和E/X的关系曲线，其关系曲线的斜率为岩石基质中游离气储量Gm，截距为裂缝岩石中游离气储量Gf；

[0013] 其中Y＝GpBg，X＝Bg-Bgi+BgiccfΔp，

[0014]

[0015]

[0016]

[0017]

[0018] 式中：Gp为累计产气量，其单位为108m3；Bg为地层压力为p时的气体体积系数，其单位为m3/m3；Bgi为原始地层压力下的气体体积系数，其单位为m3/m3；cx为修正的岩石压缩系-1 -1数，其单位为MPa ；cw为地层水压缩系数，其单位为MPa ；cf为裂缝压缩系数，其单位为MPa-1；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；Smi为基质束缚水饱和度，其单位为f；pd为页岩气的临界解吸压力，其单位为MPa；为基质孔隙度，其单位为f；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；ρsmix为吸附相密度，其单位为g/cm3；ρsc为标准状态下天然气密度，其单位为g/cm3；为吸附相视孔隙度，其单位为f；VLi为第i组分Langmuir吸附体积，其单位为m3/t；yi为吸附相中第i组分的摩尔分数，其单位为f；yj为吸附相中第j组分的摩尔分数，其单位为f；po为原始地层压力，其单位为MPa；pLi为第i组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；pLj为第j组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；为有机质中吸附相的孔隙度，其单位为f；为有机质中游离气的孔隙度，其单位为f；

[0019] 步骤S400、最后得到页岩气藏总储量：

[0020]

[0021] 式中：Gt为页岩气藏总储量，其单位为108m3；Gm为岩石基质中游离气储量，其单位为108m3；Gf为裂缝岩石中游离气储量，其单位为108m3；Bgi为原始地层压力下的气体体积系3 3 3
数，其单位为m/m ；ρb为岩石密度，其单位为g/cm ；Smi为基质束缚水饱和度，其单位为f；
为基质孔隙度，其单位为f；为吸附相视孔隙度，其单位为f；VLi为第i组分Langmuir吸附体积，其单位为m3/t；yi为吸附相中第i组分的摩尔分数，其单位为f；yj为吸附相中第j组分的摩尔分数，其单位为f；po为原始地层压力，其单位为MPa；pLi为第i组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；pLj为第j组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；CTO为总有机碳含量，其单位
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为f；ρko为干酪根的密度，其单位为g/cm ；为有机质中吸附相的孔隙度，其单位为f；
为有机质中游离气的孔隙度，其单位为f。

[0022] 进一步的技术方案是，所述气藏生产数据包括多组数据，每组数据包括地层压力p、地层压力为p时的气体体积系数Bg、累计产气量Gp。

[0023] 进一步的技术方案是，所述步骤S200页岩气藏物质平衡方程的具体建立过程为：

[0024] 步骤S201、计算当地层压力下降到p时的岩石基质及束缚水膨胀体积ΔGm：

[0025]

[0026] 式中：ΔGm为岩石基质及束缚水膨胀体积，其单位为108m3；Gm为岩石基质中游离气储量，其单位为108m3；Bgi为原始地层压力下的气体体积系数，其单位为f；Smi为基质束缚水饱和度，其单位为f；cx为修正的岩石压缩系数，其单位为MPa-1；cw为地层水压缩系数，其单位为MPa-1；po为原始地层压力，其单位为MPa；p为地层压力，其单位为MPa；

[0027] 步骤S202、计算当地层压力下降到p时的裂缝岩石及束缚水膨胀体积ΔGf：

[0028]

[0029] 式中：ΔGf为裂缝岩石及束缚水膨胀体积，其单位为108m3；Gf为裂缝岩石中游离气储量，其单位为108m3；Bgi为原始地层压力下的气体体积系数，其单位为m3/m3；Sfi为裂缝岩石束缚水饱和度，其单位为f；cf为裂缝压缩系数，其单位为MPa-1；cw为地层水压缩系数，其单位为MPa-1；po为原始地层压力，其单位为MPa；p为地层压力，其单位为MPa；

[0030] 步骤S203、计算当地层压力下降到p时溶解气的扩散量ΔGd：

[0031]

[0032] 式中：ΔGd为溶解气的扩散量，其单位为108m3；Gm为岩石基质中游离气储量，其单位为108m3；Bgi为原始地层压力下的气体体积系数，其单位为m3/m3；Bg为地层压力为p时的气体体积系数，其单位为m3/m3；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；Smi为基质束缚水饱和度，其单位为f；为基质孔隙度，其单位为f；为吸附相视孔隙度，其单位为f；Vsk为固体干酪根的体积，其单位为108m3；po为原始地层压力，其单位为MPa；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；CTO3
为总有机碳含量，其单位为f；ρko为干酪根的密度，其单位为g/cm；为有机质中吸附相的孔隙度，其单位为f；为有机质中游离气的孔隙度，其单位为f；b2为-0.85048；b3为
827.26；b4为-635.26；T为地层温度，其单位为K；

[0033] 步骤S204、根据页岩气藏储集空间体积守恒原理，累积产气量＝基质内游离气膨胀体积+岩石基质及束缚水弹性膨胀体积+裂缝岩石及束缚水膨胀体积+裂缝内游离气膨胀体积+吸附气解吸气量+干酪根中扩散的溶解气体积－吸附相变化体积，则页岩气藏物质平衡方程为：

[0034]

[0035]

[0036]

[0037] 式中：Gt为页岩气藏总储量，其单位为108m3；Gm为岩石基质中游离气储量，其单位8 3 8 3
为10 m ；Gf为裂缝岩石中游离气储量，其单位为10m ；Bgi为原始地层压力下的气体体积系数，其单位为f；Bg为地层压力为p时的气体体积系数，其单位为f；cf为裂缝压缩系数，其单位为MPa-1；cw为地层水压缩系数，其单位为MPa-1；cx为修正的岩石压缩系数，其单位为MPa-1；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；Smi为基质束缚水饱和度，其单位为f；为基质孔隙度，其单位为f；为吸附相视孔隙度，其单位为f；VLi为第i组分Langmuir吸附体积，其单位为m3/t；
yi为吸附相中i组分的摩尔分数，其单位为f；yj为吸附相中第j组分的摩尔分数，其单位为f；
po为原始地层压力，其单位为MPa；pLi为第i组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；pLj为第j组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；CTO为总有机碳含量，其单位为f；ρko为干酪根的密度，其单位为g/cm3；为有机质中游离气的孔隙度，其单位为f；为有机质中游离气吸附相的孔隙度，其单位为f。

[0038] 本发明的有益效果是：本发明综合考虑了多组分吸附及溶解气、裂缝游离气、吸附相孔隙度、吸附相体积变化、吸附气临界解吸压力及吸附气解吸对基质产生的收缩效应，修正了岩石压缩系数，建立了一种新的页岩气藏物质平衡方程，该方程对于合理计算页岩气藏动态储量具有重要指导意义。附图说明

[0039] 图1为有机质中干酪根的空间分布图；

[0040] 图2为物质平衡方程储量回归图。

具体实施方式

[0041] 下面结合实施例和附图对本发明做更进一步的说明。

[0042] 本发明的一种考虑多因素的页岩气藏总储量计算方法，包括以下步骤：

[0043] 步骤S100、测试、收集页岩气藏的基本参数和气藏生产数据；所述气藏生产数据包括多组数据，每组数据包括地层压力p、地层压力为p时的气体体积系数Bg、累计产气量Gp。

[0044] 步骤S200、考虑裂缝游离气、吸附相孔隙度、吸附相体积变化、吸附气临界解吸压力及吸附气解吸对基质产生的收缩效应，修正岩石压缩系数，并同时考虑了多组分吸附及溶解气，建立页岩气藏物质平衡方程：

[0045]

[0046]

[0047]

[0048] 式中：Gp为累计产气量，其单位为108m3；Gm为岩石基质中游离气储量，其单位为108m3；Gf为裂缝岩石中游离气储量，其单位为108m3；Bg为地层压力为p时的气体体积系数，其单位为m3/m3；Bgi为原始地层压力下的气体体积系数，其单位为m3/m3；cx为修正的岩石压缩系数，其单位为MPa-1；cw为地层水压缩系数，其单位为MPa-1；cf为裂缝压缩系数，其单位为MPa-1；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；Smi为基质束缚水饱和度，其单位为f；pd为页岩气的临界解吸压力，其单位为MPa；为基质孔隙度，其单位为f；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；
ρsmix为吸附相密度，其单位为g/cm3；ρsc为标准状态下天然气密度，其单位为g/cm3；为吸附相视孔隙度，其单位为f；VLi为第i组分Langmuir吸附体积，其单位为m3/t；yi为吸附相中i组分的摩尔分数，其单位为f；yj为吸附相中第j组分的摩尔分数，其单位为f；po为原始地层压力，其单位为MPa；pLi为第i组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；pLj为第j组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；CTO为总有机碳含量，其单位为f；ρko为干酪根的密度，其单位为g/cm3；
为有机质中游离气的孔隙度，其单位为f；为有机质中游离气吸附相的孔隙度，其单位为f；

[0049] 步骤S300、根据基本参数、气藏生产数据和页岩气藏物质平衡方程得到Y/X和E/X的多组值，再在坐标轴上拟合Y/X和E/X的关系曲线，其关系曲线的斜率为岩石基质中游离气储量Gm，截距为裂缝岩石中游离气储量Gf；

[0050] 其中Y＝GpBg，X＝Bg-Bgi+BgiccfΔp，

[0051]

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[0053]

[0054]

[0055] 式中：Gp为累计产气量，其单位为108m3；Bg为地层压力为p时的气体体积系数，其单位为m3/m3；Bgi为原始地层压力下的气体体积系数，其单位为m3/m3；cx为修正的岩石压缩系数，其单位为MPa-1；cw为地层水压缩系数，其单位为MPa-1；cf为裂缝压缩系数，其单位为MPa-1；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；Smi为基质束缚水饱和度，其单位为f；pd为页岩气的临界3
解吸压力，其单位为MPa；为基质孔隙度，其单位为f；ρb为岩石密度，其单位为g/cm ；ρsmix为吸附相密度，其单位为g/cm3；ρsc为标准状态下天然气密度，其单位为g/cm3；为吸附相视孔隙度，其单位为f；VLi为第i组分Langmuir吸附体积，其单位为m3/t；yi为吸附相中i组分的摩尔分数，其单位为f；yj为吸附相中第j组分的摩尔分数，其单位为f；po为原始地层压力，其单位为MPa；pLi为第i组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；pLj为第j组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；为有机质中游离气吸附相的孔隙度，其单位为f；

[0056] 步骤S400、最后得到页岩气藏总储量方程：

[0057]

[0058] 式中：Gt为页岩气藏总储量，其单位为108m3；Gm为岩石基质中游离气储量，其单位为108m3；Gf为裂缝岩石中游离气储量，其单位为108m3；Bgi为原始地层压力下的气体体积系数，其单位为m3/m3；ρb为岩石密度，其单位为g/cm3；Smi为基质束缚水饱和度，其单位为f；为基质孔隙度，其单位为f；为吸附相视孔隙度，其单位为f；VLi为第i组分Langmuir吸附体积，其单位为m3/t；yi为吸附相中i组分的摩尔分数，其单位为f；po为原始地层压力，其单位为MPa；pLi为第i组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；pLj为第j组分Langmuir吸附压力，其单位为MPa；CTO为总有机碳含量，其单位为f；ρko为干酪根的密度，其单位为g/cm3；为有机质中游离气的孔隙度，其单位为f；为有机质中游离气吸附相的孔隙度，其单位为f。

[0059] 其中步骤S200的具体建立过程为：

[0060] 页岩气单组份吸附机理与煤层气相似，常采用Langmuir等温吸附式计算吸附气量，然而实际页岩储层吸附相中通常不只含单组份甲烷，还存在乙烷和丙烷等其他气体的吸附，因此计算页岩气吸附气量时应采用扩展的Langmuir等温吸附式，则：

[0061]

[0062] 页岩储层中，由于吸附分子层的不流动，使得基质中游离气孔隙度比实际基质孔隙度小，吸附相视孔隙度定义为

[0063]

[0064] 则基质体积为

[0065]

[0066] 基质孔隙体积Vp为

[0067]

[0068] 地面条件下吸附气体积为

[0069]

[0070] 考虑页岩气的临界解吸压力为pd，则当地层压力下降到p时，吸附气解吸气量为[0071]

[0072] 于是地层条件下吸附相的体积为

[0073]

[0074] 因此地层压力下降到p时，吸附相体积改变量为

[0075]

[0076] 由于储层压力和温度都远高于吸附气各组分的临界压力和临界温度，使得难以确定储层中吸附相是以液态还是气态形式存在，求取多组分吸附气的拟临界压力和拟临界温度，再通过范德华方程求出吸附相的密度为

[0077]

[0078] 将式(3)和式(7)带入式(2)，则吸附相的视孔隙度为

[0079]

[0080] 当地层压力下降到临界解吸压力时，吸附气开始解吸，解吸作用使得页岩基质收缩变形，应用Bangham固体变形理论和扩展的Langmuir等温吸附式可得基质变形程度为[0081]

[0082] 随着气体的产出，有效应力增大，岩石基质受到挤压变形，则岩石弹性膨胀形变量为

[0083] ΔεN＝cm(po-p) (12)[0084] 页岩基质总形变量等于解吸导致的基质形变量与有效应力增大造成的岩石弹性膨胀形变量之和，即：

[0085]

[0086] 采用Seidle等提出的孔隙度与基质形变量的关系，则变形后的基质孔隙度为[0087]

[0088] 基于孔隙体积定义的岩石压缩系数为

[0089]

[0090] 基于岩石外表体积定义的岩石压缩系数与基于孔隙体积定义的岩石压缩系数的关系为：

[0091]

[0092] 联立式(14)、式(15)和式(16)可得：

[0093]

[0094] 地层压力下降到p时，岩石基质及束缚水膨胀体积为

[0095]

[0096] 地层压力下降到p时，裂缝岩石及束缚水膨胀体积为

[0097]

[0098] 很多学者在计算页岩气储量时认为溶解气含量太少而未进行考虑，而Swami等研究发现固态干酪根中的溶解气也是也是页岩气储量的一个重要组成部分。若不进行考虑，会使得页岩气储量计算结果产生较大误差。

[0099] 干酪根存在于有机质中，其在有机质的空间分布如图1所示，则有机质中总干酪根占据气藏体积的体积分数Vtker为

[0100]

[0101] 因此

[0102]

[0103] 其中，Vtker的计算方法为

[0104]

[0105]

[0106] 因此，Vdiff还可以表示为

[0107]

[0108] 则固态干酪根的体积为

[0109]

[0110] 利用经验公式计算天然气在干酪根中的溶解度为

[0111]

[0112] 式中：b1＝-0.018931；b2＝-0.85048；b3＝827.26；b4＝-635.26。

[0113] 固态干酪根中溶解气储量为

[0114]

[0115] 则当地层压力下降到p时，溶解气的扩散量为

[0116]

[0117] 根据页岩气藏储集空间体积守恒原理，累积产气量＝基质内游离气膨胀体积+岩石基质及束缚水弹性膨胀体积+裂缝岩石及束缚水膨胀体积+裂缝内游离气膨胀体积+吸附气解吸气量+干酪根中扩散的溶解气体积－吸附相变化体积，则页岩气藏物质平衡方程为[0118]

[0119]

[0120]

[0121] 令

[0122]

[0123] 带入式(29)化简：

[0124]

[0125] 令：Y＝GpBg，X＝Bg-Bgi+BgiccfΔP，

[0126]

[0127] 则式(30)可以化简为

[0128] Y＝EGm+XGf (31)[0129] 两端同时除以X可得：

[0130]

[0131] 式(32)即为推导的考虑多组分吸附及溶解气的物质平衡线性方程，利用生产数据可拟合Y/X与E/X的线性关系，曲线的截距即为裂缝中游离气的储量，曲线的斜率即为岩石基质中游离气的储量，则页岩气藏总储量为

[0132]

[0133] 上述符号为：

[0134] p——地层压力，MPa；

[0135] VE——地层压力下的等温吸附量，m3/t；

[0136] VLi——第i组分Langmuir吸附体积，m3/t；

[0137] pLi——第i组分Langmuir吸附压力，MPa；

[0138] pLj——第j组分Langmuir吸附压力，MPa；

[0139] n——吸附相的气体种数；

[0140] yi——吸附相中i组分的摩尔分数，f；

[0141] yj——吸附相中j组分的摩尔分数，f；

[0142] ——吸附相视孔隙度，f；

[0143] Va——地层条件下吸附相体积，108m3；

[0144] Vm——基质体积，108m3；

[0145] Gm——基质中游离气储量，108m3；

[0146] Bgi——原始地层压力下的气体体积系数，m3/m3；

[0147] Smi——基质束缚水饱和度，f；

[0148] ——基质孔隙度，f；

[0149] Vp——基质孔隙体积，108m3；

[0150] Gas——地面条件下吸附气体积，108m3；

[0151] ρb——岩石密度，g/cm3；

[0152] po——原始地层压力，MPa；

[0153] Gde——地层压力为p时吸附气解吸气量，108m3；

[0154] Bg——地层压力为p时的气体体积系数，f；

[0155] pd——页岩气的临界解吸压力，MPa；

[0156] ΔVa——吸附相体积改变量，108m3；

[0157] ρsmix——吸附相密度，g/cm3；

[0158] ρsc——标准状态下天然气密度，g/cm3；

[0159] M——气体摩尔质量，g/mol；

[0160] ——吸附相平均摩尔质量，g/mol；

[0161] pc——气体临界压力，MPa；

[0162] ppc——吸附相拟临界压力，MPa；

[0163] Tc——气体临界温度，K；

[0164] Tpc——吸附相拟临界温度，K；

[0165] R——气体常数，取8.314J/mol·K；

[0166] Δε——吸附气解吸对基质造成的变形程度，f；

[0167] Vmol——气体摩尔体积；m3/kmol；

[0168] E——杨氏模量，MPa；

[0169] ΔεN——岩石弹性膨胀形变量，f；

[0170] cm——岩石压缩系数，MPa-1；

[0171] Δεt——基质总形变量，f；

[0172] ——变形后的基质孔隙度，f；

[0173] cxp——基于孔隙体积定义的岩石压缩系数，MPa-1；

[0174] cx——修正的岩石压缩系数，MPa-1；

[0175] ΔVp——孔隙体积变化量，108m3；

[0176] Δp——地层压力变化量，MPa；

[0177] ΔGm——岩石基质及束缚水膨胀体积，108m3；

[0178] ΔGf——裂缝岩石及束缚水膨胀体积，108m3；

[0179] cw——地层水压缩系数，MPa-1；

[0180] cf——裂缝压缩系数，MPa-1；

[0181] Vtker——有机质中总干酪根占据气藏体积的体积分数，f；

[0182] Vdiff——固态干酪根占气藏总体积的体积分数，f；

[0183] ——有机质中游离气吸附相的孔隙度，f；

[0184] CTO——总有机碳含量，f；

[0185] ρr——干酪根的相对密度；

[0186] ρko——干酪根的密度，g/cm3；

[0187] Vsk——固态干酪根的体积，108m3；

[0188] ΔGd——溶解气的扩散量，108m3。

[0189] 实施例

[0190] 涪陵页岩气藏的基本参数如下：po＝36.49MPa，Bgi＝0.0035，Smi＝0.3，Cm＝9.182×10-4MPa-1，Sfi＝0.04，Cf＝9.151×10-3MPa-1，Cw＝4.629×10-4MPa-1，ρb＝2.53g/cm3，＝0.05，T＝355.15K，CTO＝3.81％，＝0.0019，＝0.04，ρko＝1.325g/cm3，杨氏模量取
26800MPa，标准状态下天然气密度取77000g/cm3，其临界解吸压力pd＝35.49MPa。其他基本参数如表1所示，生产数据如表2所示。

[0191] 表1页岩气藏各组分Langmuir值及热力学等基本参数

[0192]

[0193] 表2生产数据

[0194]

[0195] 利用以上数据，采用本文推导的物质平衡方程进行气藏储量回归，结果如图2和表3。

[0196] 表3不同方法计算结果比较

[0197]

[0198]

[0199] 以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

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