页岩过剩吸附量与绝对吸附量的差异及页岩气储量计算新方法
页岩过剩吸附量与绝对吸附量的差异及页岩气储量计算新方法周尚文;王红岩;薛华庆;郭伟;卢斌
【期刊名称】《天然气工业》
【年(卷),期】2016(036)011
【摘要】页岩吸附气含量的准确测试对于储量评价及开发方案编制等具有重要的意义,但过去在计算地层压力条件下的吸附气含量时,未考虑过剩吸附量和绝对吸附量之间的差异.为此,基于重量法等温吸附实验,得出了以下认识:①当考虑吸附相体积的存在时,等温吸附实验并不能直接测得甲烷的实际吸附量(绝对吸附量),实验测得的应为过剩吸附量;②当压力在10MPa左右时,过剩吸附量达到最大值,此后随着压力的增大而减小,这一现象是超临界甲烷过剩吸附量的本质特征.为了将过剩吸附量转换为绝对吸附量,提出了计算甲烷吸附相密度的改进方法.改进后的方法对吸附实验数据的拟合效果更好,吸附相密度的计算结果也更加合理.进而对绝对吸附量进行校正,发现绝对吸附量与过剩吸附量的差值随着压力的增大而增大,如果采用低压条件下的实验吸附曲线直接进行页岩吸附能力的评价,将严重低估页岩气储层的实际吸附能力,由此提出了应用过剩吸附量和游离气量计算页岩气地质储量的新方法.结论认为:过去用老方法计算得到的页岩含气量明显大于新方法,有可能高估了页岩气藏的地质储量.
【总页数】9页(P12-20)
【作者】周尚文;王红岩;薛华庆;郭伟;卢斌
【作者单位】中国石油勘探开发研究院廊坊分院;国家能源页岩气研发(实验)中心;中国石油非常规油气重点实验室;中国石油勘探开发研究院廊坊分院;国家能源页岩
气研发(实验)中心;中国石油非常规油气重点实验室;中国石油勘探开发研究院廊坊分院;国家能源页岩气研发(实验)中心;中国石油非常规油气重点实验室;中国石油勘探开发研究院廊坊分院;国家能源页岩气研发(实验)中心;中国石油非常规油气重点实验室;中国石油勘探开发研究院廊坊分院;国家能源页岩气研发(实验)中心;中国石油非常规油气重点实验室
【正文语种】中文
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页岩气
页岩气 页岩气，是从页岩层中开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。页岩气常分布在盆地内四川盆地的页岩气的积聚厚度最大，筇竹寺页岩TOC%含量大于2.0%，其周围的页岩气积聚厚度为80~100m,厚度最大的集中分布区为：度较大、分布广的页岩烃源岩地层中，分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。2012年3月中国公布发现可采资源潜力为25.1万亿立方米页岩气可供中国使用近200年。 页岩气- 概述 页岩气（shale gas）是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，与“煤层气”、“致密气”同属一类。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。页岩气很早就已经被人们所认知，但采集比传统天然气困难，随着资源能源日益匮乏，作为传统天然气的有益补充，人们逐渐意识到页岩气的重要性。 页岩气-主要特点 页岩气主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态（大约50％）存在于裂缝、孔隙及其它储集空间。 以吸附状态（大约50％）存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中为天然气生成之后，在源岩层内的就近聚集表现为典型的原地成2009年云南和贵州北部页岩气资源所有权登记，四川盆地完钻页岩气信息井。模式，与油页岩、油砂、地沥青等差别较大。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。因此有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。 页岩亦属致密岩石，故也可归入致密气层气。它起始于阿巴拉契亚盆地的泥盆系页岩，为暗褐色和黑色，富有机质，可大量生气。储集空间以裂缝为主并可以吸附气和水溶气形式赋存，为低（负）压、低饱和度（30％左右），因而为低产。但在裂缝发育带可获较高产量，井下爆炸和压裂等改造措施效果也好。 页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点——大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气。但页岩气储集层渗透率低，开采难度较大。随着世界能源消费的不断攀升，包括页岩气在内的非常规能源越来越受到重视。美国和加拿大等国已实现页岩气商业性开发。 页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气流的阻力比常规天然气大，所有的井都需要实施储层压裂改造才能开采出来，而我国还没有形成成熟的技术。另一方面，页岩气采收率比常规天然气低，常规天然气采收率在60%以上，而页岩气仅为5%～60%。低产影响着人们对它的热衷，但美国已经有一些先进技术可以提高页岩气井的产量。中国页岩气藏的储层与美国相比有所差异，如四川盆地的页岩气层埋深要比美国的大，美国的页岩气层深度在800～2600米，
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《页岩气资源/储量计算与评价技术规范》解读 文章属性 •【公布机关】国土资源部 •【公布日期】2014.06.12 •【分类】法规、规章解读 正文 《页岩气资源/储量计算与评价技术规范》解读2014年4月17日，国土资源部以公告形式，批准发布了由全国国土资源标准化技术委员会审查通过的《页岩气资源/储量计算与评价技术规范（DZ/T0254-2014）》（以下简称《规范》），并于2014年6月1日实施。这是我国第一个页岩气行业标准，是规范和指导我国页岩气勘探开发的重要技术规范，是加快推进我国页岩气勘探开发的一项重大举措。《规范》的发布实施是我国非常规油气领域的一件大事，必将对我国页岩气资源储量管理和页岩气勘探开发产生重要影响。 《规范》的重要意义 2011年12月，国务院批准页岩气为新发现矿种，确立了页岩气作为我国第172个矿种的法律地位。国土资源部将页岩气按独立矿种进行管理，对页岩气探矿权实行招标出让，有序引入多种投资主体，通过竞争取得探矿权，实行勘查投入承诺制和区块退出机制，以全新的管理模式，促进页岩气勘探开发，促使页岩气勘探开发企业加大勘查投入，尽快落实储量，形成规模产量，从而推动页岩气产业健康快速发展。
继2012年3月国家发展改革委员会、国土资源部、财政部、国家能源局共同发布《页岩气发展规划（2011-2015年）》之后，国家有关部门又相继出台了加强页岩气资源勘查开采和监督管理、页岩气开发利用补贴、页岩气开发利用减免税、页岩气产业政策以及与页岩气相关的天然气基础设施建设与运营管理、油气管网设施公平开放监督管理、建立保障天然气稳定供应长效机制等一系列政策规定，为页岩气勘探开发创造了宽松政策环境。与此同时，其他有关页岩气环保、用水、科技和对外合作等政策措施也在加紧制定中。 目前，我国页岩气勘探开发已进入了实质性发展阶段，重庆涪陵、四川长宁等地区已开始转入页岩气商业性开发。截至2013年底，全国共设置页岩气探矿权52个，面积16.4万平方千米。中石油、中石化、中海油、延长石油等石油企业已在四川、重庆、贵州、云南、陕西、安徽、河南、山东、湖南、湖北、辽宁、黑龙江等10多个省（区、市）的各自常规油气区块中开展了页岩油气勘探工作。国土资源部于2011年和2012年举行了两轮页岩气探矿权出让招标，中标的19家企业在21个区块上按勘探程序稳步推进页岩气勘探，总体进展情况良好。目前，已经实现规模勘探和正在部署或实施勘探的企业开始为提交页岩气储量做准备，中石化在涪陵焦石坝、中石油在长宁地区已率先形成产能，并将形成大规模开发，具备了提交储量的条件。页岩气储量作为产量的基础，在我国页岩气勘探开发进入到现在这个阶段，如何评价计算已是当务之急。为了促进页岩气科学合理勘探开发，做好页岩气储量估算和评审工作，规范不同勘探开发阶段页岩气资源/储量评价、勘探程度和认识程度等要求，为页岩气产能建设提供扎实的储量基础，出台和发布《规范》显得十分必要。 《规范》借鉴国外成功经验，根据我国页岩气特点和页岩气勘探开发实践，尊重地质工作规律和市场经济规律，参考相关技术标准规范，实现了不同矿种间规范
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页岩含气量测试综述 摘要：现阶段，我国科学技术显著提升，页岩气开发技术的日益成熟，页岩气资源成为全球能源领域的热点，尤其在美国页岩气成功勘探开发的推动下，有关页岩气理论研究也取得了突飞猛进的发展。页岩气是指主体以吸附和游离两种状态同时赋存于具有自身生气能力的泥岩或页岩地层层系中的天然气聚集。我国页岩气研究起步较晚，主要以南方海相地层为勘探重点，本文对页岩含气量测试进行分析。 关键词：页岩气；含气量；测试 1页岩含气量概述 计算页岩原地储量的一个关键参数就是页岩含气量。由于页岩气有游离气、吸附气两种赋存形式，而赋存形式受压力、温度的影响，因此，页岩储层不能像常规储层那样直接用容积法来确定储量多少，而是要通过实验测定页岩含气量。页岩含气量测定方法有直接法和间接法。间接法主要是根据实验室样品的等温吸附曲线，在已知储层压力和温度的情况下分析页岩的含气量；直接法则是将出筒后的岩心尽快装罐，先后将其加热至地层流体温度、井底温度，使用计量装置获得解吸气量，通过解吸气量与时间的关系曲线回归出岩心从井底到井口的损失气量，然后粉碎样品得到井底温度下的残余气量，最后将损失气量、解吸气量、残余气量三者相加，得到储层页岩含气量。解吸气量可通过现场实测数据得到，通常“现场页岩含气量”是指解吸气量。虽然国内外学者均认为损失气量的计算受理论假设条件与实际情况不符的影响，但鉴于直接法具有实验过程快速简便、能够现场拿到实验数据、能第一时间为勘探开发决策提供数据支撑等特点，在页岩气勘探开发过程中仍扮演着重要角色。国内外针对直接法的研究主要集中于损失气量计算、页岩含气量的控制因素等方面，但是如何通过改进硬件设备来准确测定解吸过程中的含气量方面同样至关重要。 2页岩含气量测试方法 2.1现场解吸法 现场解吸法是测定页岩含气量最直接的方法，是目前主要的直接法测量页岩含气量的方法之一。现场解吸法是在钻井过程中，将所取页岩岩样密闭保存于金属解析罐中运往实验室，利用水浴加热的方法，模拟实际地层条件，对岩心进行解析测试分析。用解吸法测定的含气量是由损失气量、解吸气量和残余气量三部分组成的。解吸气量是岩心被装进解吸罐之后所解吸出来的总气体量，通常持续两周到四个月之间，一周内的平均解吸速度小于10cm3/d时就即可结束解吸；残余气量是结束解吸之后依旧残存在试样中的那一部分气体，岩样需要被装进封闭的球磨罐中来进行破碎，放入恒温设备中，待温度恢复至储层温度之后便依照特定的时间间隔进行反复解吸，一周内连续解吸的气体量直到不大于10cm3/d时，再测定其残余气量；损失气量是指将岩心迅速取出，并在装入解吸罐之前放出的气体含量，但是没有办法测量出来这部分气体，需要根据耗损的时间及解吸气量变化趋势，结合数学模型反推损失气量。在测定的过程中，取心方式、测定方法和气体解吸温度等多种要素都会影响到测量结果，需要从仪器设备、取心方式、损失气推算方法等多方面采取措施，提高其测试准确程度。 2.2等温吸附法 页岩测试技术中等温吸附实验非常重要的组成部分。由于页岩气是以吸附状
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页岩气数值模拟技术进展及展望 随着全球能源需求的不断增长，页岩气作为一种清洁、高效的能源形式，逐渐受到了广泛。页岩气数值模拟技术在页岩气开发过程中发挥着重要作用，本文将围绕该技术的进展及展望进行深入探讨。 近年来，页岩气数值模拟技术得到了快速发展，主要涉及的方法包括物理模型法、数值模拟法和统计分析法等。其中，数值模拟法因其可以考虑各种复杂地质条件和工程因素，成为了研究的主流方向。针对页岩气开发过程中的多尺度、多物理场问题，研究者们不断开发出更为精细、高效的数值模型，并取得了丰富的研究成果。 多孔介质数值模拟是页岩气数值模拟技术的核心，它可以模拟页岩气在多孔介质中的运移、吸附和解吸过程。当前，研究者们提出了多种多孔介质模型，如双重孔模型、四重孔模型等，用以提高模拟精度。然而，这些模型也存在着计算量大、运算速度慢等缺点，仍需进一步优化。 随机微分方程数值解方法可以用来解决页岩气开发过程中的随机性 问题，如页岩气藏的非均质性、裂缝分布的不确定性等。近年来，研究者们提出了多种随机微分方程数值解方法，如蒙特卡罗方法、有限元方法等，为页岩气数值模拟提供了有力的支持。
GPU计算可以利用图形处理器的高性能计算能力，加速页岩气数值模拟过程。通过将计算任务分配给GPU，可以大幅提高计算速度，使得大规模、高精度的页岩气数值模拟成为可能。然而，GPU计算也存在一定的局限性，如可扩展性较差、内存限制等，仍需进一步改进。 随着页岩气数值模拟技术的不断发展，其在页岩气开发过程中的作用也日益凸显。未来，该技术有望在以下几个方面得到进一步应用： 通过页岩气数值模拟，可以对页岩气藏进行精细描述和资源评估，为后续的开发和生产提供科学依据。同时，模拟结果还可以指导钻井工程、增产措施等方面的优化设计，以实现页岩气开发效益的最大化。页岩气数值模拟技术可以模拟不同开采方案下的产气过程，为制定合理的开采方案提供支持。通过比较不同方案的经济效益和环境影响，可以找到最优的开采方案，以实现经济效益和环境效益的平衡。 利用页岩气数值模拟技术可以对页岩气藏的动态变化进行模拟和分析，帮助研究者们理解页岩气的产出机理。同时，该技术还可以用于页岩气藏的监测，通过将监测数据与模拟结果进行对比，可以判断开发方案的合理性，并及时调整开发策略。 页岩气数值模拟技术是页岩气开发过程中的重要支撑手段，其在资源
页岩含气量现场测试中损失气量的计算方法对比分析
页岩含气量现场测试中损失气量的计算方法对比分析 页岩含气量现场测试技术在油气开发中得到了极为广泛的应用，结合页岩气的储存特点，往往存在于孔隙或裂缝之中，对于其含气量的计算，是确定地质中气储量的关键手段，结合其储量，确定具体的后续开发方案。本文选择了三种常见的损失气量计算方法进行对比分析，确定几种方法的特点，以便于结合具体的要求选择合适的损失气量计算方法。 标签：页岩;含气量;现场测试;损失气量;气体扩散 前言： 随着油气开发技术的飞速发展，页岩气的勘探开发工作也有了明显的改善，近些年来，已经探明了多个页岩气地质储层，并且储量在进一步的增加，页岩气年产量逐年提升。页岩气本身是以游离或者吸附状态存在于页岩的裂缝及孔隙中，一般选择的页岩含气量测试方法包括直接测试和间接测试两种，相比之下，直接测试法的结果更加精确，而且速度较快，是目前页岩含气量测试的常见方法。 1.页岩含气量现场测试中损失气量的计算方法 1.1损失气量的计算流程 为了更好的确定页岩含气量现场测试中损失气量的计算方法的合理性，选择了某页岩气井采集样品，展开现场含气量的测试，并且分析其损失气量。对于页岩气的采集和剩余气量的计算都在钻井现场完成，并且统计时间间隔参数。采集完成之后，将钻去的页岩岩心放到解吸罐中，然后剩余空间用砂质填满密封。在温度控制器的控制下，将其加热到储层标准温度。每隔5min间隔记录一次解吸气量，知道日平均解吸量小于10cm3时，测试结束。记录现场测试的各项参数结果，计算损失气量。 1.2损失气量的计算方法 对损失气量的计算主要是计算钻取岩心到岩心注入解吸罐密封期间，岩心内散失的气体体积，其中损失时间是极为关键的时间参数，直接影响到计算结果。损失时间的计算为从钻井循环介质（大多数为泥浆）遇到储层的时间到岩心之后提升深度一半的时间之和。一般情况下，选择的损失气量计算方法为USBM法、多项式拟合法和Amoco曲线拟合法几种。其中，USBM法是目前在天然气损失气量计算中最为常见的计算方法，也应用范围极广;多项式拟合法是在USBM法基础之上有所改进，能拟合时间的跨度更大，在页岩气行业应用较为广泛，精度也较好;Amoco曲线拟合法是一种适用范围极广的方法，适用于所有的解吸数据，简化扩散方程求解，以曲线拟合来估算损失气量。 2.页岩含气量现场测试中损失气量的计算结果
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页岩气评价标准 据张金川教授 页岩气有经济价值的开发必备条件： （1）岩石组成一般为30-50%的粘土矿物、15-25%的粉砂质（石英颗粒）； （2）泥地比不小于50%； （3）有机碳含量一般小于30%； （4）TOC：底限0.3%，一般不小于2%； （5）Ro：0.4%-2.2%，高可至4.0%； （6）净厚度：不小于6m；一般在30m以上。 （7）岩石物性：Ф≤10%，Ф含气= 1-5%，K取决于裂缝发育程度； （8）吸附气含量：吸附态20% -90%之间，一般50%±； （9）含气量：1-10m3/t； （10）经济开发深度：不大于3800（4000）m 页岩气成藏并具有工业价值的基本条件是：气藏埋藏较浅且泥页岩厚度较大, 母质丰富且生气强度较大以及裂缝发育等。 据侯读杰教授 TOC：一般＞4%，有机碳含量大于3%；( 据Burnaman (2009) TOC一般不小于2% ) Ro：一般在1.1%以上，Ro为1.1%～3.0% 厚度：高有机质丰度泥岩(Corg>3.0%)连续厚度15m以上，如有机质丰度低，则须提高其厚度值； 矿物含量：石英、方解石、长石等矿物含量大于25% 岩石物性：Ф≤10%，Ф含气= 1-5%，K取决于裂缝发育程度； 地层含气：广泛的饱含气性，吸附态一般>40%； 深度：<4000M TOC含量、富有机质页岩厚度与有机质成熟度被认为是决定页岩气区带经济可行性的关键因素（Rokosh et al，2009）。 聂海宽 内部控制因素： TOC：具有工业价值的页岩气藏TOC>1% ，随着开采技术的进步，有机碳下限值可能会降低至0.3%；（Schmoker 认为产气页岩的有机碳含量（平均）下限值大约为2%；Bowker 则认为获得一个有经济价值的勘探目标有机碳下限值为2. 5% ~ 3%。） 成熟度：变化范围较大，一般>0.4% 厚 度：具有良好页岩气开发商业价值的页岩厚度下限为9 m；
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关于页岩气资源评价方法的研究 摘要：作为常规能源的重要补充，页岩气等非常规能源随着世界各国对于煤、石油、天然气资源的需求不断攀升而逐渐进入人们的视野。页岩气资源评价主要包括了资源量计算和有利区优选两部分。通过研究分析，归纳出了页岩气的几种常用储量计算方法。其中，类比法主要用于新区、气田开发前和生产早期的资源评价；体积法是天然气资源量评估最常用的方法，它不依赖气井的生产动态趋势，是勘探开发前期和初期资源量及储量评估的最好方法之一；测井分析方法适用于钻井评价和开发期间，是以大量钻井、录井、测井及岩心分析工作为基础；物质平衡法在气田开发的中、后期应用十分普遍；递减曲线法适用于气田开发中、后期，以大量的生产数据为基础；数值模拟方法以生产数据为基础，适用于气藏开发阶段。 关键词：页岩气；资源评价方法；页岩气开采现状 Study on the Evaluation of Shale Gas Resource Abstract: Shalegas,asthe important supplement of conventional energy,has been gradually entering into our eyes with the continuously rising requirement of various countries in the world to coal, petroleum and natural gas. The evaluation and technology of shale gas resource include two aspects of reserves calculation and favorable areas selection. Through research and analysis, this paper summarizes some commonly used evaluation methods for shale gas resources abroad. Among them, the analogy method is mainly used for evaluating gas resources of new area of the shale gas, pre-development and early stage of production of gas fields. V olume method is one of the most common evaluation method for the natural gas resources assessment, and it does not rely on the dynamic trend of gas well production, which is one of the best one for the assessment of resources and reserves for the early stage of gas exploration and development. Logging analysis method is applicable during the period of well drilling evaluation and development of gas field, which is based on lots of drilling, well logs and core analysis. Material balance method is commonly used in the middle and later stage of gas field development. Decline curve method, based on a large amount of production data, is suited to the middle and later stage of gas field development. Numerical simulation method, based on production data, is suitable for gas reservoir development stage. Key words：shale gas；methods of resource evaluation；exploitation status of shale gas
基于 SRK 状态方程的页岩气密度计算新方法
基于 SRK 状态方程的页岩气密度计算新方法 马明学 【摘要】Shale gas densities determined by using the conventional Soave‐Redlich‐Kwong (SRK) state equation are characterized by lower than actual values and significant relative errors .To enhance accuracy in shale gas density calculations under formation conditions ,two parameters that are called contrast pres‐sure and contrast temperature have been introduced to modify the conventional SRK method ,and to estab‐lish an innovative method for the determination of shale gas density .At the same time ,New tonion itera‐tion has been deployed to make computer programs ,by which the shale gas densities of 210 samples were calculated under the pressures of 1 30 M Pa and temperatures from 283 .15 K to 428 .15 K by means of SRK and modified SRK respectively ,and then compared these data with that released from National Institute of Standards and Technology (NIST ) .It was found that the range of relative errors of shale gas densities cal‐culated by SRK is from -11 .10% to -0 .05% ,local relative errors are larger than 10% .On the other hand ,the relative errors of shale gas densities calculated by improved SRK are from -2 .39% to 2 .11% , the maximum relative error is 2 .39% .The research showed that the accuracy calculated by the new meth‐od based on SRK for calculating the density of shale gas was improved greatly ,and may satisfy the de‐mands for the evaluation of shale gas reservoirs and their application in development .%针对应用Soave‐Redlich‐Kwong （SRK）状态方程计算的页岩气密度偏低、相对
页岩气物理吸附解吸实验报告
页岩气物理吸附解吸实验报告 本次实验是对页岩气物理吸附解吸进行研究的，主要分为几个部分，包括吸附等温线的测定、Langmuir方程的拟合、Hysteresis（滞后）效应的测试等。下面我将从实验目的、实验步骤、实验结果、实验结论等几个方面进行详细分析讨论。 一、实验目的： 通过测定页岩气物理吸附解吸等温线、拟合Langmuir方程，探究其在石油勘探和开发中的作用。 二、实验步骤： 1. 确定实验所需仪器和试剂，并保证设备正常运转。 2. 根据实验要求，取约10g熟化的页岩样品研磨成粉末，筛选出粒度为200-400目的颗粒。 3. 将适量的甲苯溶剂注入约5g的样品中，装入装有鼓风石油醚的料液比重瓶中，并进行振荡，使其达到最大吸附量，并记录重量。 4. 在不同压力下进行5次重复实验，分别记录吸附量和压力，计算绝对吸附量和容错率。 5. 利用Langmuir方程进行绝对吸附量的拟合，并计算吸附平衡常数和拟合度。 6. 对滞后现象进行测试，测量吸附解吸等温线的关系以及相关参数。 7. 完成所有实验后进行数据处理和分析，撰写实验报告。 三、实验结果：
在实验的过程中，我们测量了不同压力下的吸附量，并按照实验步骤计算出绝对吸附量和容错率。然后，我们对实验数据进行了拟合分析，得出拟合后的Langmuir方程和吸附平衡常数。最后，我们还进行了滞后实验，测试吸附解吸等温线的关系以及相关参数。 拟合结果如下： Langmuir方程：Q=12.45P / (1+0.021P) 吸附平衡常数：k=12.45 拟合度：R²=0.998 滞后实验结果如下： 吸附等温线与解吸等温线呈现明显的“S”型曲线，且解吸等温线高于吸附等温线。在几次实验中，滞后现象并不明显。 四、实验结论： 通过本次实验，我们深入研究了页岩气的物理吸附解吸效应。实验结果表明，页岩气的吸附等温线与Langmuir方程有很好的吻合，可以通过Langmuir方程得出吸附平衡常数。同时，吸附解吸等温线呈现明显的S形曲线，但滞后效应并不明显。这些结论对于石油勘探和开发有着重要的参考意义。 综合来看，本次实验有着深远的意义和重要的价值，对于我们深入理解页岩气的物理吸附解吸效应和其在石油勘探和开发中的应用具有重要的参考价值。
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页岩气系列资料总结 藏南日喀则地区白垩纪泥岩、页岩有机质丰度及其油气地质意义 一、页岩气的定义 页岩气指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中（亦可存在于泥页岩层系中的粉、细砂岩,粉砂质泥岩或砂岩夹层中）,以吸附或游离状态为主要存在方式（也包括溶解气）的连续式富集（连续型油气藏是指低孔低渗储集体系中油气运聚条件相似、含流体饱和度不均的非圈闭油气藏,具有巨大的储集空间和模糊的油气藏边界,其存在几乎不依赖于水柱压力,主要指非常规气藏,包括致密砂岩气、页岩、深盆气、煤层气、浅层微生物气、天然气水合物6种主要类型/为不间断充注、连续聚集/连续分布成藏）的天然气聚集。从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在烃源岩中大规模滞留的结果。 Curtis认为页岩气系统基本上是生物成因、热成因或者生物—热成因的连续型天然气聚集,页岩气可以是储存在天然裂隙和粒间孔隙内的游离气,也可以是干酪根和页岩颗粒表面的吸附气或是干酪根和沥青中的溶解气。张金川等认为页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集,为天然气生成之后在源岩层内就近聚集的结果,表现为典型的“原地”成藏模式。 二、页岩气的类型 1、按气源成因分类： 是最常采用的分类方式。北美地区目前发现的页岩气藏存在3种气源,即生物成因、热成因以及两者的混合成因，其中以热成因为主,生物成因及混合成因仅存在于美国东部的个别盆地中。盆地斜坡/中心,倾油有机质经历充分热降解或热裂解,热成因页岩气较发育;有机质成熟度较低、水动力条件优越的盆地边缘,生物成因气发育。 热成因型页岩气又可分为3个亚类:①高热成熟度型,如美国Fort Worth盆地的Barnett 页岩气藏;②低热成熟度型,如Illinois盆地的New Albany页岩气藏;③混合岩性型,即大套页岩与砂岩和粉砂岩夹层共同储气,如East Texas盆地的Bossier页岩气藏。 热成因气的形成有干酪根成气、原油裂解成气和沥青裂解成气3种途径: 原油及沥青二次裂解生成的天然气量大小主要取决于烃源岩中有机质丰度、类型以及液态烃残留量，和储层的吸附作用。其中由烃源岩有机质热演化直接成气及原油裂解成气是页岩气藏中天然气的主要来源。 生物成因型页岩气藏又分两类:①早成型,气藏的平面形态为毯状,从页岩沉积形成初期就开始生气,页岩气与伴生地层水的绝对年龄较大,可达66 Ma,如美国Williston盆地上白垩统Carlile页岩气藏;②晚成型,气藏的平面形态为环状,页岩沉积形成与开始生气间隔时间很长,主要表现为后期构造抬升埋藏变浅后开始生气,页岩气与伴生地层水的绝对年龄接近现今,如美国Michigan盆地的Antrim页岩气藏。
绝对吸附量和过剩吸附量转换方法
绝对吸附量 & 过剩吸附量 过剩吸附量：不考虑吸附相的体积，=测量的气体进入量—孔隙体积。低压力下吸附为单分子层吸附，绝对吸附量和过剩吸附量基本一致；高压下，绝对吸附量与过剩吸附量的差值随压力的增大而增大（10MPa 为分界点）。导致吸附曲线随压力升高而降低。 称重法等温吸附测定方法（自由态甲烷受到重力和浮力综合作用，相互抵消，不用考虑）： 天平读数=样品（重力-浮力）+吸附气（重力-浮力） =样品和样品桶重量-自由态甲烷对样品和样品桶的浮力+甲烷绝对吸附量-自由态甲烷对吸附相气体的浮力 *浮力计算时全部用相应压力下甲烷的密度，而不是吸附态的密度。 天平的读数包含岩样、样品桶和吸附气，表示为： g g g m m V m V m V ρρρ++++=-+-=-天平岩样样品桶岩样样品桶绝对吸附气绝对吸附气 岩样样品桶+绝对吸附气岩样样品桶+绝对吸附气 如果在公式两端去掉岩样和样品桶的相关项，上公式变为： g m m V ρ=-过剩吸附量绝对吸附气绝对吸附气 即： ex ads g ads m m V ρ=- ex m ——实验吸附量，过剩吸附量，Gibbs 吸附量，视吸附量，表观吸附量——补偿了吸附相体积或浮力后的吸附量，g 。称重测定增加量—孔隙度计算的自由气量。 ads m ——实际吸附量，g ads V ——吸附相体积，cm 3 g ρ——相应实验压力下甲烷密度，g/ cm 3
过剩吸附量与绝对吸附量转换关系 应用过剩吸附量和游离气量计算页岩气地质储量（即含气量，消除了吸附相体积对游离气量的影响） 参考：《页岩过剩吸附量与绝对吸附量的差异及页岩气储量计算新方法》 绝对吸附量表示的是页岩中甲烷的实际吸附量，当压力增加到一定程度，吸附必然会达到饱和，表现为绝对吸附量的不再增加。 在临界温度以下，吸附平衡压力的上限是饱和蒸汽压，气相压力达到饱和蒸汽压后即发生凝聚，而不再是吸附。在超临界温度条件下，饱和蒸汽压没有定义，但仍应存在吸附压力的上限值。 吸附是分（原）子间内力作用产生的现象，外力引起的吸附相的任何变化不能归结为吸附现象，超临界吸附的压力上限即由内力与外力之间的平衡决定。
页岩吸附解吸综述详解
国内部分 2009--上扬子区志留系页岩气成藏条件 王社教等，对四川盆地长芯1井120m处所取岩心开展了70℃的等温吸附实验。在70℃等温条件下，随着压力增高，页岩吸附甲烷的能力逐渐增大，在压力达到8.5 MPa时，页岩的甲烷吸附能力达到l m3／t。推测成熟度过高是导致吸附能力较低的主要原因。 2010--四川盆地下志留统龙马溪组页岩气成藏条件及有利地区分析蒲泊伶等，在温度为40 ℃、湿度为1.68% ~ 2 .25%、甲烷浓度为99.999% 的实验条件下进行的等温吸附实验表明，龙马溪组页岩具有较强的吸附气体的能力。将实测数据拟合后发现，页岩中吸附气含量与压力和有机碳含量呈正相关关系。 2010--页岩等温吸附异常初探 方俊华等，对9个下志留统龙马溪组的页岩样进行了等温吸附实验，结果表明，压力在130896~1034kPa时，页岩吸附量达到最大值，随后，随着压力的增加，吸附量逐渐减少，等压力达到一定程度时，吸附量减少到负值，出现所谓的“倒吸附”现象。 倒吸附的原因：1、煤与页岩在粘土矿物含量等方面不同；2、煤与龙马澳黑色页岩中有机组分存在方式不同；3、CH4的超临界赋存。 建议：1、选用新鲜样品粉末进行等温吸附实验；2、确立页岩实验测试的最佳粒度；3、选取新参数作为评价依据。 2012--湘中拗陷泥盆－石炭系海相泥页岩地球化学特征及等温吸附性能罗小平（2012），借用煤岩Langmuir等温吸附实验方法，在30℃下测定了湘中地区泥盆-石炭系3个实验样品的平衡水与空气干燥条件下的等温吸附曲线。实验结果说明石炭系泥页岩已经趋近于达到最大埋深对应的压力。泥盆系2个样品还未达到最大埋深对应的压力，因而没有达到饱和吸附。 2012--页岩的储层特征以及等温吸附特征 熊伟（2012），采用罐解气测试方法，测量了页岩总解吸气量。研究了孔隙
页岩气吸附实验调研
页岩气吸附实验调研 页岩气吸附特征实验 1实验区块 国内：上扬子区志留系四川盆地,再进行筛分分析, 以确定样品的粒径分布。页岩样的水分含量达到平衡，就分别将80?150g的样品密封在两个不同实验缸内。在压力点早期，以0.01s的间隔收集数据，而在压力点晚期，则以0. lmin 的间隔收集，连续进行，直30min内压力变化小于耍求值为止。逐渐加压至最终压力。 结果表明，压力在130896?1034kPa时，页岩吸附量达到最大值，随后，随着压力的增加，吸附量逐渐减少，等压力达到一定程度时，吸附量减少到负值，出现所谓的“倒吸附”现象。 倒吸附的原因：1、煤与页岩在粘土矿物含量含量等方面不同；2、煤与龙马澳黑色页岩中有机组分存在方式不同； 3、CH-的超临界赋存。 建议：1、选用新鲜样品粉末进行等温吸附实验；2、确立页岩实验测试的最佳粒度；3、选取新参数作为评价依据。
20__ ■■湘中拗陷泥盆一石炭系海相泥页岩地球化学特征及等温吸附性能 罗小平（20__）,借用煤岩Langmuir等温吸附实验方法，在30°C下测定了湘中地区泥盆■石炭系3个实验样品的平衡水与空气干燥条件下的等温吸附曲线。 表6等温吸附泥页岩样品基础分析数据 Table 6 The basic analysis siaiisiics of isothermal adsorption of lhe mud shale samples 样品编号 剖而名称 岩性 地层 - 3/% 热解参数 R。/% T 20__~Impact of mass balance calculations on adsorption capacities in microporous shale gas reservoirs
基于重量法的页岩气高压等温吸附研究
基于重量法的页岩气高压等温吸附研究 高永利;李腾;关新;牛慧赟;孔旭 【期刊名称】《石油实验地质》 【年(卷),期】2018(040)004 【摘要】基于重量法等温吸附仪,开展了页岩气的高压等温吸附测试.实验结果表明,低压下页岩气吸附特征符合Langmuir模型,在实验压力超过10～12 MPa后,页岩吸附表现出了明显的过剩吸附.高压下,样品桶体积以指数形式逐渐降低,这与高压下样品桶的压缩性有关.页岩样品的体积则呈指数形式增加,并在较小的压力范围内趋于平衡,这与页岩对氦气的微量吸附有关.基于最大过剩吸附后页岩过剩吸附量与气相甲烷密度拟合得到的吸附相甲烷密度在不同最大测试压力下呈现动态变化,以最大过剩吸附量后连续2个压力点测得的过剩吸附量与气相甲烷密度拟合获得的吸附相甲烷密度,最接近页岩表面吸附平衡时吸附相甲烷密度.综合考虑样品桶体积、样品体积及最大过剩吸附前后吸附相甲烷体积的动态变化,能够对页岩气绝对吸附量进行准确校正,实现页岩高压等温吸附特征的精细描述,且页岩高压绝对吸附特征符合Langmuir吸附模型. 【总页数】7页(P566-572) 【作者】高永利;李腾;关新;牛慧赟;孔旭 【作者单位】西安石油大学石油工程学院,西安 710065;西安石油大学陕西省油气田特种增产技术重点实验室,西安 710065;西安石油大学石油工程学院,西安710065;西安石油大学陕西省油气田特种增产技术重点实验室,西安 710065;西南
石油大学地球科学与技术学院,成都 610500;中国石油勘探开发研究院西北分院,兰州 730020;中国石油勘探开发研究院西北分院,兰州 730020 【正文语种】中文 【中图分类】TE132.2 【相关文献】 1.基于重量法的页岩气超临界吸附特征实验研究 [J], 周尚文;薛华庆;郭伟;卢斌;郭峰 2.高温高压下页岩气等温吸附线拟合模型优选 [J], 刘尚平;李希建;尹鑫;张培;李维维 3.页岩容量法和重量法等温吸附实验对比研究 [J], 周尚文;李奇;薛华庆;郭伟;李晓波;卢斌 4.页岩气等温吸附实验重量法误差分析 [J], 杨叶;王瑞;茹瀚昱;王鹏;杨晨曦 5.富有机质页岩高温高压重量法等温吸附实验 [J], 俞凌杰;范明;陈红宇;刘伟新;张文涛;徐二社 因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
埋藏条件下页岩气赋存形式研究
埋藏条件下页岩气赋存形式研究 俞凌杰;范明;腾格尔;刘友祥 【摘要】以川东南龙马溪组页岩为主要研究对象，开展埋藏条件下页岩气赋存形式定量研究。重点基于重量法等温吸附实验，分析TOC含量、温度、湿度对吸附能力的影响，并通过建立3个主要因素与吸附能力的经验关系来获取埋藏条件下的吸附气量。另外，通过总孔隙空间扣除孔隙水和吸附气占据空间来厘定游离气占据空间，并基于甲烷状态方程（ PR方程）获取游离气密度，从而构建埋藏条件下游离气赋存计算方法。超压条件下吸附气随埋深呈下降趋势，而游离气增加明显并成为主要赋存形式。定量计算了焦页1井22个页岩样品（主要取自底部38 m优质层段）的赋存量。焦页1井优质段吸附气占比27．1％～47．8％，平均占比为34．3％，而游离气占比52．2％～72．9％，平均占比为65．7％。%Shale samples were collected from the Longmaxi Formation in southeastern Sichuan Basin to carry out quan⁃titative studies of shale gas occurrence under burial conditions. The impacts of TOC content, temperature and moisture on adsorption capacity were studied using gravimetric isothermal adsorption, and some related empirical equations were established to calculate adsorbed gas content under burial conditions. In addition, free gas storage space was derived by deducting the volume of pore water and adsorbed gas from total space. The density of free gas was calculated using the Peng⁃Robinson equation. Therefore, a quantitative calculation method for shale gas occurrence was proposed. Under overpressure condition, adsorbed gas content decreases with the increase of burial depth, while free gas content increases and becomes dominant. Shale gas
基于重量法的页岩气超临界吸附特征实验研究
基于重量法的页岩气超临界吸附特征实验研究 周尚文;薛华庆;郭伟;卢斌;郭峰 【摘要】为了有效分析页岩气体的超临界吸附特征,利用重量法等温吸附仪,借助高精度的磁悬浮天平系统,直接测试了不同压力条件下甲烷气体密度及其过剩吸附量.实验测试结果表明,当压力较小时,过剩吸附量随着压力增大而增大;当压力大于8 MPa后,过剩吸附量会随着压力的增大而减小,这主要是由于甲烷吸附相密度与游离相密度差值随压力先增大后减小导致的.页岩中超临界甲烷的等温吸附曲线在压力较大时,必然存在下降的趋势,这并非异常现象,而是超临界甲烷过剩吸附量的本质特征.此外,利用高压段甲烷过剩吸附量随压力直线递减的规律,确定了甲烷吸附相体积的计算方法,并且采取定吸附相体积的方法对绝对吸附量进行了校正,校正结果表明,超临界甲烷在页岩中的绝对吸附量依旧能很好的利用Langmuir吸附模型进行拟合及分析,可以将该经典的吸附理论扩展到超临界温度领域. 【期刊名称】《煤炭学报》 【年(卷),期】2016(041)011 【总页数】7页(P2806-2812) 【关键词】页岩气;超临界;等温吸附;重量法;Langmuir模型 【作者】周尚文;薛华庆;郭伟;卢斌;郭峰 【作者单位】中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;中国石油非常规油气重点实验室,河北廊坊065007;国家能源页岩气研发(实验)中心,河北廊坊065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;中国石油非常规油气重点实验室,河北廊坊065007;国家能源页岩气研发(实验)中心,河北廊坊065007;
中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;中国石油非常规油气重点实 验室,河北廊坊065007;国家能源页岩气研发(实验)中心,河北廊坊065007;中国石 油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;中国石油非常规油气重点实验室,河 北廊坊065007;国家能源页岩气研发(实验)中心,河北廊坊065007;中国石油华北油田公司长治煤层气勘探开发分公司,山西长治046000 【正文语种】中文 【中图分类】P618.13 页岩气主要以游离态和吸附态赋存于页岩储层中，近年来，随着非常规油气勘探开发的深入，页岩由于储集丰富的油气资源而突破了将其作为烃源岩和盖层的传统认识[1-3]。目前我国已落实页岩气3级地质储量超过10 000×108 m3，探明地质 储量5 441.29×108 m3[4]。其中，吸附气含量是计算页岩气资源量的关键性参数，对页岩含气性评价、地质储量、可采储量预测具有重要的意义[5-8]。 目前，对于页岩吸附性能的研究主要是在室内开展等温吸附实验[5-11]，对影响页岩气吸附的因素及其吸附机理，前人已有比较成熟的认识，认为吸附气含量主要受到页岩本身物理化学性质(有机质类型及成熟度、有机碳含量、黏土矿物含量等)和环境(温度、压力、水分等)两方面因素的影响[5,10-11]，但是这些实验基本都采用的是容量法(体积法)，并且实验压力较低(<12 MPa)[5-11]。 容量法是一种间接测量吸附气含量的方法，测试精度依赖于气体状态方程的选取、自由空间体积的标定及压力和温度传感器的精度，测试误差较难控制。而重量法是一种直接测量吸附气含量的方法，其测试精度只依赖于磁悬浮天平的精度，测试误差较易控制。Belmabkhout等[12]利用容量法和重量法分别进行了N2在活性炭 上的等温吸附实验，对比指出重量法的实验结果更加可信，但是目前基于重量法的页岩气吸附实验研究还很少[12-13]。此外，室内开展等温吸附实验的温度超过了