页岩气储层Langmuir吸附模型确定方法、装置及电子设备

本技术属于天然气勘探，尤其涉及一种页岩气储层langmuir吸附模型确定方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、langmuir(朗格缪尔)吸附模型是由物理化学家irving langmuir于1916年根据分子运动理论和一些假定提出的，是描述气体或溶液中物质在固体表面上的吸附行为的一种理论模型，该模型主要描述了单分子层的吸附现象。langmuir方程为langmuir吸附模型的数学表达，其表达式为v＝vlp/(p+pl)，其中v表示吸附量，p表示压力，vl表示朗格缪尔体积，pl表示朗格缪尔压力。朗格缪尔体积vl和朗格缪尔压力pl为langmuir吸附方程模型中的两个基本参数。langmuir吸附模型被广泛应用于吸附态存在的非常规天然气在储层中的赋存行为，尤其在页岩气和煤层气研究领域中的应用十分普遍。页岩气储层吸附性物质组分主要为有机质和黏土矿物，其langmuir吸附模型参数与这些物质组分含量也通常具有统计学上的相关关系。

2、相关的确定页岩气储层langmuir吸附模型参数朗格缪尔体积vl和朗格缪尔压力pl方法主要是基于等温吸附实验结果而进行，等温吸附实验数据拟合langmuir方程即可确定langmuir吸附模型参数朗格缪尔体积vl和朗格缪尔压力pl。另外，基于部分样品等温吸附实验实测的langmuir吸附模型参数数据与其他实验测试数据或地质资料(如页岩储层不同物质的含量、测井数据、热演化程度表征参数等)的统计学表达式，可以进一步对langmuir吸附模型参数开展预测。不难发现，相关页岩气储层langmuir吸附模型参数确定方法主要存在以下几方面问题：(1)页岩气储层langmuir吸附模型参数确定方法需要较为精密等温吸附仪器和相关配套设备，并且实验所需样品需要加工成特定规格并处理为一定的基准状态，实验需在满足一系列条件的实验室中进行；(2)页岩气储层langmuir吸附模型参数确定方法需要将样品从现场带到实验室，并且实验费用成本比较昂贵，流程复杂；(3)页岩气储层langmuir吸附模型参数确定方法需要较长的时间周期，尤其是样品数量较多的情况其数据获取周期可能过于长久，进而导致无法满足即时的研究需求；(4)页岩气储层langmuir吸附模型参数确定方法需要人为的操作，而实验人员的专业技术水平、实验细节方面的操作和实验室的设备条件等都可能导致实验结果存在一定偏差和不可对比性，甚至存在实验失败的风险；(5)页岩气储层langmuir吸附模型参数确定方法只能获取吸附性参数这一个方面的数据资料，而对影响页岩储层吸附性的相关参数涉及较少，难以满足页岩气不同因素的关联研究和整体认识的需求。

3、鉴于页岩气储层langmuir吸附模型参数的确定是页岩气研究的基本内容，科学合理地确定页岩气储层langmuir吸附模型参数朗格缪尔体积vl和朗格缪尔压力pl对于认识页岩气成藏富集机理、指导页岩气勘探开发和提高页岩气地质认识水平等方面都有重要意义。因此，需要一种可以解决上述问题的页岩气储层langmuir吸附模型确定方法。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的样品规格限制严格、成本昂贵、流程复杂、时间周期长、偏差较大以及对影响页岩储层吸附性的相关参数涉及较少的问题，本技术实施例提供了一种页岩气储层langmuir吸附模型确定方法、装置及电子设备。

2、本技术是通过如下技术方案实现的：

3、第一方面，本技术实施例提供了一种页岩气储层langmuir吸附模型确定方法，包括：

4、获取目标页岩气储层的储层参数和各物质的百分含量；

5、根据所述储层参数，确定所述目标页岩气储层的吸附气量；

6、根据所述各物质的百分含量，分别建立朗格缪尔langmuir体积公式和langmuir压力公式；其中，所述langmuir体积公式为langmuir体积与所述各物质的百分含量之间的统计关系函数；所述langmuir压力公式为langmuir压力与所述各物质的百分含量之间的统计关系函数；

7、将所述吸附气量、所述langmuir体积公式和所述langmuir压力公式代入所述目标页岩气储层的langmuir吸附模型中，求解得到所述目标页岩气储层的langmuir吸附模型参数。

8、在一些实施例中，所述根据所述储层参数，确定所述目标页岩气储层的吸附气量，包括：

9、获取所述目标页岩气储层的含气饱和度和总含气量；

10、根据所述储层参数和所述目标页岩气储层的含气饱和度，确定所述目标页岩气储层的游离气量；

11、将所述目标页岩气储层的总含气量减去所述目标页岩气储层的游离气量，确定所述目标页岩气储层的吸附气量。

12、在一些实施例中，所述储层参数包括所述目标页岩气储层的孔隙度、储层压力、视密度和储层温度；

13、所述根据所述储层参数和所述目标页岩气储层的含气饱和度，确定所述目标页岩气储层的游离气量，包括：

14、通过计算所述目标页岩气储层的游离气量；

15、其中，qfr为所述目标页岩气储层的游离气量；z0和zr分别为标准状况下和储层条件下的页岩气压缩因子；sg为所述目标页岩气储层的含气饱和度；为所述目标页岩气储层的孔隙度；t0为标准状况下的气体热力学温度，t0＝273.15k；pr为所述目标页岩气储层的储层压力；ρb为所述目标页岩气储层的视密度；tr为所述目标页岩气储层的储层温度；p0为标准状况下的储层压力，p0＝0.101325mpa。

16、在一些实施例中，述langmuir体积公式为：

17、

18、其中，ql为所述langmuir体积；ki-q为所述体积系数；i表示目标页岩气储层中与吸附作用相关的第i个物质组分，n为所述目标页岩气储层中与吸附作用相关的物质组分的数量，ω(i)为第i个物质组分的百分含量；cq为所述体积常数；

19、所述langmuir压力公式为：

20、

21、其中，pl为所述langmuir压力；ki-p为所述压力系数；cp为所述压力常数；

22、所述langmuir吸附模型为：

23、

24、其中，qad为所述目标页岩气储层的吸附气量；pr为所述目标页岩气储层的储层压力。

25、在一些实施例中，所述将所述吸附气量、所述langmuir体积公式和所述langmuir压力公式代入所述目标页岩气储层的langmuir吸附模型中，求解得到所述目标页岩气储层的langmuir吸附模型参数，包括：

26、将所述langmuir体积公式和所述langmuir压力公式代入所述langmuir吸附模型的表达式，确定待求解方程；

27、将所述储层参数、所述各物质的百分含量和所述目标页岩气储层的吸附气量代入所述待求解方程，并对所述待求解方程进行求解，确定所述langmuir体积公式中的体积系数和体积常数，以及所述langmuir压力公式中的压力系数和压力常数；其中，所述体积系数为所述langmuir体积公式中的各物质组分的系数；所述体积常数为所述langmuir体积公式中的常数项；所述压力系数为所述langmuir压力公式中的各物质组分的系数；所述压力常数为所述langmuir压力公式中的常数项；

28、基于所述体积系数、所述体积常数、所述压力系数、所述压力常数和所述各物质的百分含量，确定所述目标页岩气储层的langmuir吸附模型参数。

29、在一些实施例中，所述待求解方程为：

30、

31、其中，pr为所述目标页岩气储层的储层压力；i为所述目标页岩气储层中与吸附作用相关的第i个物质组分，n为所述目标页岩气储层中与吸附作用相关的物质组分的数量，ω(i)为第i个物质组分的百分含量；qad为所述目标页岩气储层的吸附气量；ki-q为所述体积系数；ki-p为所述压力系数；cq为所述体积常数；cp为所述压力常数。

32、在一些实施例中，所述目标页岩气储层的langmuir吸附模型参数包括所述langmuir体积和所述langmuir压力；

33、所述基于所述体积系数、所述体积常数、所述压力系数、所述压力常数和所述各物质的百分含量，确定所述目标页岩气储层的langmuir吸附模型参数，包括：

34、将所述体积系数、所述体积常数和所述各物质的百分含量代入所述langmuir体积公式，确定所述langmuir体积；

35、将所述压力系数、所述压力常数和所述各物质的百分含量代入所述langmuir压力公式，确定所述langmuir压力。

36、第二方面，本技术实施例提供了一种页岩气储层langmuir吸附模型确定装置，包括：

37、获取模块，用于获取目标页岩气储层的储层参数和各物质的百分含量；

38、计算模块，用于根据所述储层参数，确定所述目标页岩气储层的吸附气量；

39、构建模块，用于根据所述各物质的百分含量，分别建立朗格缪尔langmuir体积公式和langmuir压力公式；其中，所述langmuir体积公式为langmuir体积与所述各物质的百分含量之间的统计关系函数；所述langmuir压力公式为langmuir压力与所述各物质的百分含量之间的统计关系函数；

40、求解模块，用于将所述吸附气量、所述langmuir体积公式和所述langmuir压力公式代入所述目标页岩气储层的langmuir吸附模型中，求解得到所述目标页岩气储层的langmuir吸附模型参数。

41、第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的页岩气储层langmuir吸附模型确定方法。

42、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的页岩气储层langmuir吸附模型确定方法。

43、第五方面，本技术实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述第一方面中任一项所述的页岩气储层langmuir吸附模型确定方法。

44、可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

45、本技术实施例与相关技术相比存在的有益效果是：本技术实施例充分考虑了页岩气储层langmuir吸附模型参数与页岩储层吸附组分之间的内在联系，充分利用两者之间的统计关系表达式作为媒介来确定langmuir吸附模型参数，可有效避免样品规格限制严格、费用成本高昂、时间周期长和仪器设备要求高的等温吸附实验分析，可以在短时间内计算出大量吸附模型参数，同时可以获取页岩储层和含气量信息。

46、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。