原位地层条件下页岩储层游离气的含水饱和度校正新方法

本发明涉及页岩气开发，特别涉及一种原位地层条件下页岩储层游离气的含水饱和度校正新方法。

背景技术：

1、页岩气作为一种非常规资源，其分布广泛，资源量巨大，是未来油气能源的重要接替资源。经过十余年的勘探开发，页岩气已在多个层系发现了工业性气流，如龙马溪组、大隆组、吴家坪组、山西组、龙潭组、筇竹寺组等，尤其是四川盆地龙马溪组页岩气已取得了规模效益开发，筇竹寺组已取得了突破性进展，单井测试产量达百万方每天。但龙马溪组86％的页岩气资源集中分布于埋深大于3500m的深层页岩储层中，筇竹寺组页岩储层埋深也较大。受高温高压的影响，页岩气与地层水在原位地层条件下的赋存状态复杂多样，导致页岩气的资源量准确评估存在挑战。勘探开发实践已证实了页岩和煤岩气开采的天然气主要是地层中的游离甲烷。同时，游离气量也是储量计算和储层评价的关键参数之一，故准确评价页岩储层游离气量至关重要。

2、目前，页岩气储层的游离气量的获取方法主要分为两类，分别为现场测试获取和室内实验测试计算。对于现场测试而言，保压取芯获取的含气性认为是最准确的方法，优质页岩储层保压取芯含气量平均值为15.31m3/t。室内实验测试与计算可划分为两类，一类室内是采用岩心饱和甲烷核磁共振的方法进行直接测试，该方法认为较为可靠。另一类是采用容积法进行计算：

3、

4、式中：nfree为游离气量，cm3/g；p为地层压力，mpa；tsc为地面温度，k；sw为含水饱和度，％；为储层孔隙度，％；z为压缩因子，常数；t为地层温度，k；psc为地面压力，mpa；ρr为岩石密度，g/cm3。

5、室内实验测试与计算过程中均需要用含水饱和度对游离气量进行矫正，进而获取准确的游离气量。通常情况认为含水饱和度与含气饱和度之和为1，进行游离气计算的过程中需要将水占据的孔隙体积进行扣除。然而，在真实的地层条件下，水在页岩储层纳米孔隙内存在吸附水、束缚水和自由水三种赋存状态，尤其是在高温高压受限空间内，气水的密度会随之纳米孔隙的大小变化而变化，那么直接采用地层水的质量除以地层水的密度获取地层水占据的孔隙体积是不准确的，导致页岩储层地层条件下的游离气量计算结果误差较大，造成资源量的误估。因此，亟需建立一种含水饱和度对游离气量矫正的新方法，以获原位地层条件下较为准确的游离气量。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明旨在提供一种原位地层条件下页岩储层游离气的含水饱和度校正新方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种原位地层条件下页岩储层游离气的含水饱和度校正新方法，包括以下步骤：

4、s1：制备具有不同含水饱和度的页岩样品；

5、s2：对各不同含水饱和度的页岩样品在不同温度和压力条件下进行饱和甲烷核磁t2谱测试，获得各不同含水饱和度的页岩样品在不同温度和压力条件下的核磁t2谱；

6、s3：统计不同温度条件下核磁t2时间大于1ms的核磁信号强度值，利用各温度条件下甲烷质量与核磁信号强度转换关系，将核磁信号强度值转化为甲烷质量；

7、s4：根据所述甲烷质量，利用状态方程计算获得不同温度和压力条件下各甲烷质量对应地标条件下的体积；并利用所述地标条件下的体积除以各页岩样品的质量，获得不同温度和压力条件下的游离气量；

8、s5：根据步骤s4的计算结果，绘制不同温度和压力条件下含水饱和度与游离气量之间的关系图，并获得含水饱和度与游离气量之间的相关性；

9、s6：根据所述含水饱和度与游离气量之间的相关性，建立页岩储层游离气量的含水饱和度校正公式并确定所述页岩储层游离气量的含水饱和度校正公式中的拟合系数；

10、s7：根据确定拟合系数后的所述页岩储层游离气量的含水饱和度校正公式预测目标页岩储层的游离气量。

11、作为优选，步骤s1中，制备具有不同含水饱和度的页岩样品具体包括以下子步骤：

12、s11：获取页岩样品并将其制备成标准柱塞样，干燥后称重并记为m；

13、s12：将所述页岩样品放入抽真空饱和装置中进性水饱和，完全饱和水后除去样品表面浮水，称重并记为m；

14、s13：利用饱水重量m减去干燥重量m获得饱入岩心孔隙的总质量m1；

15、s14：利用饱入岩心孔隙的总质量m1和干燥重量m计算不同目标含水饱和度swn对应的岩心质量mn；

16、s15：将所述页岩样品进行烘干，待烘干至质量mn时获得含水饱和度swn的页岩样品。

17、作为优选，步骤s12中，进行水饱和的饱和条件为抽真空时间24h，压力25mpa，饱和时间48h。

18、作为优选，步骤s15中，先将页岩样品烘干至目标含水饱和度最大对应的质量，然后进入步骤s2在不同温度和压力条件下进行饱和甲烷核磁t2谱测试，结束后继续将页岩样品烘干至目标含水饱和度第二大对应的质量，如此重复，获得各目标含水饱和度的页岩样品在不同温度和压力条件下的核磁t2谱。

19、作为优选，步骤s2中，进行饱和甲烷核磁t2谱测试时，实验前将压力增加至4mpa以上，再进行升温，达到实验所需的目标温度和目标压力后再进行核磁t2谱采集；每次实验测试完成后，先降温再降压。

20、作为优选，步骤s2中，在同一条件下连续测试多次核磁t2谱，当测试结果重复率高于目标阈值时认为该条件下甲烷在岩心中达到平衡状态，并以平衡状态下的结果作为该条件下的核磁t2谱结果。

21、作为优选，步骤s3中，所述各温度条件下甲烷质量与核磁信号强度转换关系通过干燥页岩样品进行步骤s2的测试结果拟合获得。

22、作为优选，步骤s5中，所述含水饱和度与游离气量之间的相关性为：

23、对于孔隙度小于4.5％的页岩样品，游离气量与含水饱和度之间呈负对数关系；

24、对于孔隙度大于等于4.5％的页岩样品，游离气量与含水饱和度之间呈负线性关系。

25、作为优选，步骤s6中，所述页岩储层游离气量的含水饱和度校正公式为：

26、

27、式中：qf为页岩样品游离气量，cm3/g；a、b、c、d均为拟合系数，无量纲；sw为含水饱和度，％；为储层孔隙度，％。

28、作为优选，各拟合系数通过以下步骤获得：

29、分别分析拟合系数a、b、c、d与温度、压力之间的相关性；

30、根据相关性分析结果，绘制参数b与压力之间的相关性图、c与温度之间的相关性图，对a和d采用非线性进行拟合，获得各拟合系数的如下表达式：

31、b＝a*p+b (4)

32、c＝c*t-d (5)

33、a＝-e+f*t-g*p+h*p2 (6)

34、d＝i-j*ln(t)/t-k*p (7)

35、式中：p为压力，t为温度；a-k为拟合常数；

36、根据式(4)-式(7)的表达式求取不同压力和温度条件下的各拟合系数值，且拟合相关性系数r2大于0.9。

37、本发明的有益效果是：

38、本发明能够获得原位地层条件下更为准确的游离气量，精度提高12％～63.5％。