頁巖含氣量現場測試中損失氣量的計算方法對比分析

周清泉

摘要：頁巖含氣量現場測試技術在油氣開發中得到了極為廣泛的應用，結合頁巖氣的儲存特點，往往存在于孔隙或裂縫之中，對于其含氣量的計算，是確定地質中氣儲量的關鍵手段，結合其儲量，確定具體的后續開發方案。本文選擇了三種常見的損失氣量計算方法進行對比分析，確定幾種方法的特點，以便于結合具體的要求選擇合適的損失氣量計算方法。

關鍵詞：頁巖;含氣量;現場測試;損失氣量;氣體擴散

前言：

隨著油氣開發技術的飛速發展，頁巖氣的勘探開發工作也有了明顯的改善，近些年來，已經探明了多個頁巖氣地質儲層，并且儲量在進一步的增加，頁巖氣年產量逐年提升。頁巖氣本身是以游離或者吸附狀態存在于頁巖的裂縫及孔隙中，一般選擇的頁巖含氣量測試方法包括直接測試和間接測試兩種，相比之下，直接測試法的結果更加精確，而且速度較快，是目前頁巖含氣量測試的常見方法。

1.頁巖含氣量現場測試中損失氣量的計算方法

1.1損失氣量的計算流程

為了更好的確定頁巖含氣量現場測試中損失氣量的計算方法的合理性，選擇了某頁巖氣井采集樣品，展開現場含氣量的測試，并且分析其損失氣量。對于 頁巖氣的采集和剩余氣量的計算都在鉆井現場完成，并且統計時間間隔參數。采集完成之后，將鉆去的頁巖巖心放到解吸罐中，然后剩余空間用砂質填滿密封。在溫度控制器的控制下，將其加熱到儲層標準溫度。每隔5min間隔記錄一次解吸氣量，知道日平均解吸量小于10cm³時，測試結束。記錄現場測試的各項參數結果，計算損失氣量。

1.2損失氣量的計算方法

對損失氣量的計算主要是計算鉆取巖心到巖心注入解吸罐密封期間，巖心內散失的氣體體積，其中損失時間是極為關鍵的時間參數，直接影響到計算結果。損失時間的計算為從鉆井循環介質（大多數為泥漿）遇到儲層的時間到巖心之后提升深度一半的時間之和。一般情況下，選擇的損失氣量計算方法為USBM法、多項式擬合法和Amoco曲線擬合法幾種。其中，USBM法是目前在天然氣損失氣量計算中最為常見的計算方法，也應用范圍極廣;多項式擬合法是在USBM法基礎之上有所改進，能擬合時間的跨度更大，在頁巖氣行業應用較為廣泛，精度也較好;Amoco曲線擬合法是一種適用范圍極廣的方法，適用于所有的解吸數據，簡化擴散方程求解，以曲線擬合來估算損失氣量。

2.頁巖含氣量現場測試中損失氣量的計算結果

2.1解析氣結果測試

某頁巖氣井采集樣品，根據其采集深度和取芯方式的差異，相應的損失時間也會有所不同，通過自然解析計算以及高精度計算，確定樣品的解析氣量變化。隨著解析時間的增加，解析氣量先增后降，呈拋物線式變化，最終解析氣量基本不變，這一變化規律符合氣體擴散的規律。所有選擇的樣品在20h內基本上都完成解析，究其原因，樣品解析選擇的溫度為地層溫度，溫度升高，解析的速度明顯提升，相應的對于樣品進行含氣量測試的速度明顯加快。

2.2損失氣量計算方法的應用

USBM法和多項式擬合法在應用過程中，計算過程并不復雜，也是在目前現場測試中極為常見的方法，USBM法初期解析曲線擬合效果較好，使用范圍在解吸量小于最大值一半的范圍。多項式擬合法能對全周期的解析過程進行擬合處理，不過擬合效果相對差一點，由于其涉及到的數據較多，綜合分析，精度較高。不過經過這一計算，其損失氣量值較大。Amoco曲線擬合法在應用過程中，可以實現全過程數據的擬合，但是對損失氣量的計算結果卻偏高，這一方法的具體應用還有待商榷。

3.頁巖含氣量現場測試中損失氣量的計算方法討論

3.1結果分析

對于損失氣量的計算就是在現場測試中誤差部分的計算，其計算的精準度直接影響到最終的測試結果。在樣品采集的過程中，頁巖氣的散失無法人為完全控制，在樣品采集和后續計算中，都會有多種影響因素影響其損失氣量。通過本文選擇的三種計算方法得到的損失氣量對比分析可以看出，選擇USBM計算方法，其損失氣量最小，Amoco曲線擬合方法損失氣量最大。結合前人的研究經驗也可以看出，現場取樣過程中，最容易損失的氣量就是游離氣，因此如果計算結果超過80%，結果無法保證合理性。

3.2影響因素

損失氣量在計算上，會受到損失時間和不同計算方法的影響。目前頁巖氣井選擇的為常規的采集方式，導致損失時間較長，已經超出2h，在解析曲線初期較陡時，在后期的計算結果都會受到影響，遠遠超出計算范圍。本文選擇的幾種計算放，相對來說Amoco曲線計算方法的損失氣量最大，尤其是損失時間較長的樣品，其計算結果準確度明顯降低。USBM選擇直線擬合，只能對初始階段進行數據分析，而其余兩種方法能對全周期的數據進行分析。

3.3建議

對于頁巖含氣量現場測試來說，損失氣量計算部分的誤差直接影響到最終的誤差值，這是由多種方法影響的，結合目前我國的頁巖氣勘探水平和技術現狀，巖心鉆取的時間較長，損失氣量進一步增加。很多專家學者針對這一問題展開研究，也提出了一系列的解決方案，但是仍然無法保證損失氣量計算的準確性。目前選擇的標準還是以煤層氣標準其展開以頁巖氣現場測試，為了進一步保證計算的精度，可以進行相應的優化。對于損失時間來看，這是影響最終損失氣量計算的主要因素，目前在計算上并沒有考慮到天然氣因素，在計算時，應綜合分析各個平衡條件，確定具體損失時間。目前選擇的幾種計算方法都是“單孔”假設，但是結合頁巖的孔隙結構特點，這一假設成立條件會受到影響，這就需要綜合考慮頁巖的特點，選擇更為合適的擴散方程。

結語：

綜上所述，通過對上述三種頁巖含氣量現場測試結果損失氣量計算方法的對比可以看出，選擇USBM計算方法，其損失氣量最小，Amoco曲線計算方法的損失氣量最大。USBM選擇直線擬合，只能對初始階段進行數據分析，而其余兩種方法能對全周期的數據進行分析，綜合對比數據分析結果，USBM方法適用范圍更廣，而且計算結果也更加準確。

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