頁巖氣藏儲(chǔ)層特征及開發(fā)機(jī)理綜述.pdf

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1、第31卷第6期Vo1．3lNo．62012年11月Nov．20l2頁巖氣藏儲(chǔ)層特征及開發(fā)機(jī)理綜述郭平，王德龍，汪周華，黃凱，張小濤。，劉子雄(1．西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610500；2．中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠，陜西延安716000；3．中國(guó)石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院，成都610051；4．中海油服油田生產(chǎn)研究院，天津塘沽300450)G∞og摘要：頁巖氣藏屬于含有大量吸附態(tài)天然氣的致密性氣藏，相比常規(guī)氣藏有其獨(dú)特之處，為了更有效地開發(fā)頁巖氣藏，在綜述∞國(guó)內(nèi)外大量研究成果基礎(chǔ)上，介紹并分析了頁巖

2、氣藏的儲(chǔ)集特征、孔滲特征及吸附一解吸規(guī)律解，頁巖氣微觀運(yùn)移方式、流態(tài)判斷SC以及對(duì)產(chǎn)能的影響；指出頁巖氣與煤層氣的解吸、微觀運(yùn)移特征有很大差異，因此，今后建立適合頁巖氣解吸的吸附模型、分析頁質(zhì)地．eC星巖氣的微觀運(yùn)移機(jī)理、特征及影響產(chǎn)能的主控因素等問題值得進(jìn)一步研究。關(guān)鍵詞：頁巖氣；微觀運(yùn)移；解吸；擴(kuò)散；滲流科舊中圖分類號(hào)：P618。12文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1000—7849(2012)06—0118—06技目前美國(guó)和加拿大是頁巖氣規(guī)模開發(fā)的兩個(gè)主藏開發(fā)中，基質(zhì)的孔滲特征與裂縫的發(fā)育狀況尤為情m要國(guó)家，2009年美國(guó)頁巖氣產(chǎn)量接近100

3、0億m。，重要。國(guó)外頁巖氣藏巖樣測(cè)試的統(tǒng)計(jì)表明，9O頁報(bào)y超過我國(guó)常規(guī)天然氣的年產(chǎn)量_l]，而我國(guó)處于頁巖巖儲(chǔ)層滲透率都低于150×10～肚m，主要分布在h氣勘探開發(fā)的初期階段。由于頁巖氣藏基質(zhì)的孔隙54×10_。肚m左右，孔隙度在4～6之間；此外，m度、滲透率及孑L喉半徑相比煤層氣藏低很多口]，因還有研究表明裂縫有助于頁巖中游離態(tài)天然氣體積此二者的微觀運(yùn)移存在較大差異，筆者將對(duì)整個(gè)頁的增加和吸附態(tài)天然氣的解析，有機(jī)碳含量、石英含巖氣的微觀運(yùn)移過程進(jìn)行分析，以了解制約頁巖氣量等是影響裂縫發(fā)育的重要因素[1”]。頁巖氣藏具產(chǎn)能的主要微觀流動(dòng)過

4、程，為頁巖氣的合理生產(chǎn)提有吸附氣量大、基質(zhì)孔徑小、滲透率特低、孔隙度較供微觀流動(dòng)描述。低等特征，對(duì)了解頁巖氣微觀運(yùn)移非常重要。l頁巖氣藏特征2頁巖氣解吸特征在頁巖氣系統(tǒng)中，頁巖主要由有機(jī)物與無機(jī)物目前，在頁巖氣解吸實(shí)驗(yàn)方面，國(guó)外對(duì)頁巖氣吸混合組成，其中有機(jī)物(干酪根)的孔隙主要由微孔附一解吸評(píng)價(jià)采用煤層氣吸附一解吸實(shí)驗(yàn)方法(容隙(孔徑小于2nm)和中孔隙(孔徑介于2～5Onm積法)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要是美國(guó)TerraTek公司與之間)組成，平均孑L徑小于5nm_5j；而無機(jī)物一般RavenRidegResource公司生產(chǎn)的等溫吸附儀。頁由蒙脫石

5、、伊利石、蛭石等礦物組成，孔徑在200～巖氣與煤層氣解吸實(shí)驗(yàn)[1]結(jié)果表明，二者有較大差500nm之間。由于有機(jī)物孔隙占總孑L隙比例大，且別，煤層氣的解吸過程，由于壓力降低，煤層吸附氣孑L徑非常小，存在很大的壁面，因此大量天然氣吸附發(fā)生解吸運(yùn)移到煤層割理，形成氣泡，氣泡逐漸變大于有機(jī)物(干酪根)的外表面；部分天然氣溶解于有致使其破裂，使煤層氣釋放出來(圖1一A，B，c)。而機(jī)物(干酪根)的內(nèi)部；剩余天然氣則以游離態(tài)儲(chǔ)存頁巖氣的解吸過程，由于壓力降低，頁巖氣發(fā)生解于無機(jī)物粒間孔、微裂縫_7]。據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)分析：頁巖吸，頁巖表面形成無數(shù)小氣泡，當(dāng)

6、頁巖氣進(jìn)一步解氣藏中吸附氣占2O～85，影響吸附氣量的主要吸，由于頁巖氣組分、頁巖礦物成分等的影響，頁巖因素包括：有機(jī)質(zhì)含量[叫(TOC)]、成熟度(R。)、孔氣部分發(fā)生相變呈絮狀，后期頁巖氣變?yōu)楦踊鞚嵯抖?、地層厚度、地層壓力、溫度等。在頁巖氣的氣態(tài)(圖卜D，E，F(xiàn))。收稿日期：2011—11—02編輯：禹華珍基金項(xiàng)目：油氣藏地質(zhì)與開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(PLN一05ZLO01；PLN一05ZLO02)；國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2008ZX05056O2～O2—03)作者簡(jiǎn)介：郭平(1965一)。男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事氣田開

7、發(fā)、油氣藏工程、注氣提高油氣采收率等方面的研究工作。Email：guopingswpi@vip．sina．CON第6期郭平等：頁巖氣藏儲(chǔ)層特征及開發(fā)機(jī)理綜述121式中：為分子的平均自由程；d為孔隙半徑；ke為璃燃玻耳茲曼常數(shù)；為氣體分子的碰撞半徑；P為壓力。箍根據(jù)克努森系數(shù)與壓力關(guān)系可以判斷流體的流髏態(tài)。．}}R隨5頁巖氣微觀運(yùn)移對(duì)產(chǎn)能的影響在頁巖氣生產(chǎn)過程中，頁巖氣藏的采氣速率受微觀運(yùn)移中的解吸一擴(kuò)散及滲流過程控制。普遍認(rèn)圖5不同孔隙大小、壓力對(duì)Knudsen系數(shù)K及流態(tài)的影響[413為在地層條件下，天然氣在裂縫中的導(dǎo)流能力遠(yuǎn)大Fig．5

8、Differentporesize，theeffectsofpressureontheKnudsen于氣體解吸能力與微孔擴(kuò)散能力。因此控制頁巖氣coefficientandflo