頁(yè)巖含氣量現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)測(cè)試技術(shù)

1.目的

頁(yè)巖氣要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益開發(fā)，必須滿足一些工程地質(zhì)技術(shù)條件，含氣量便是其中的一項(xiàng)。油田公司在鉆井過(guò)程中需要實(shí)時(shí)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用以指導(dǎo)下一步工程措施。這對(duì)頁(yè)巖含氣量測(cè)試就提出了更高的要求，原有手動(dòng)排水采氣測(cè)試方法精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，難以適應(yīng)頁(yè)巖氣規(guī)模上產(chǎn)的客觀需求。頁(yè)巖含氣量現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)測(cè)試技術(shù)在減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提供更高精度數(shù)據(jù)、保證測(cè)試連續(xù)性和持久性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖含氣量的自動(dòng)、精準(zhǔn)計(jì)量。

2.方法

測(cè)試系統(tǒng)基于 “U”形管內(nèi)的液體在同等大氣壓條件下液位等高的等壓液位平衡原理，采用光電非接觸式閉環(huán)測(cè)控方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層含氣量的恒壓等容自動(dòng)連續(xù)測(cè)定。使用2個(gè)光電液位傳感器分別測(cè)定集氣量筒和平衡量筒中的液位高度，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集及相關(guān)程序?qū)﹄姍C(jī)等機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，由蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)等調(diào)節(jié)集氣量筒和平衡量筒與儲(chǔ)液罐的相對(duì)位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)量筒液位的再次平衡及含氣量的計(jì)算，直至完成儲(chǔ)層樣品的含氣量測(cè)定。針對(duì)頁(yè)巖含氣量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定精度要求高、過(guò)程繁瑣、取樣密度不斷增大的特點(diǎn)，2012年至今，技術(shù)人員不斷對(duì)自動(dòng)測(cè)試技術(shù)進(jìn)行更新迭代。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)最初是兩通道，后期根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求開發(fā)了五通道、N通道技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試設(shè)備精度更高、通道更多、體積更小、成本更低的目標(biāo)，頁(yè)巖含氣量現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)測(cè)試儀已兼具便攜性和穩(wěn)定性（圖1），能適用于更加復(fù)雜的工作環(huán)境。

圖1 頁(yè)巖氣現(xiàn)場(chǎng)含氣量自動(dòng)測(cè)定儀實(shí)物照片

3.作用和效果

大量的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，頁(yè)巖含氣量現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)測(cè)試技術(shù)測(cè)定的結(jié)果不受集氣筒內(nèi)壁表面張力引起的人為讀數(shù)和操作誤差的影響，較之于傳統(tǒng)的手動(dòng)排水集氣法，測(cè)試精度提高10倍以上，節(jié)約了大量人力資源成本。該技術(shù)已經(jīng)獲得中國(guó)、美國(guó)、歐洲專利授權(quán)（中國(guó)專利號(hào)ZL201310049522.6，美國(guó)專利號(hào)US9709474B2，歐洲專利號(hào)EP2955499），已經(jīng)成功應(yīng)用于130余井次頁(yè)巖含氣量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。該技術(shù)所提供的基礎(chǔ)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有效地指導(dǎo)了頁(yè)巖氣現(xiàn)場(chǎng)射孔作業(yè)、有利層段的劃分，尤其是為四川盆地為長(zhǎng)寧—威遠(yuǎn)國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)的建設(shè)提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐，為促進(jìn)中國(guó)頁(yè)巖氣的規(guī)模效益開發(fā)和快速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。包括中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、四川長(zhǎng)寧天然氣開發(fā)有限責(zé)任公司、四川頁(yè)巖氣勘探開發(fā)有限責(zé)任公司在內(nèi)的多家單位都依據(jù)該技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)決策。該技術(shù)為我國(guó)頁(yè)巖氣科學(xué)、自主、有效開發(fā)提供了幫助。

（何家歡：中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)與開采四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、四川科力特油氣技術(shù)服務(wù)有限公司。E-mail: hejiahuan@petrochina.com.cn 編輯 居維清）