页岩气容积法储量计算方法及实例应用_徐海霞.caj

1220 ; 改回日期: 20120221 ; 责任编辑: 孙义梅。 收稿日期: 2011“全球剩余油气资源研究及油气资产快速评价技术” ( 2008ZX05028 ) 。 基金项目: 国家科技重大专项项目 作者简介: 徐海霞，女，博士，工程师，1981 年出生，石油地质学专业，主要从事海外非常规油气项目评价工作。 Email: xuhaixia0322@ 163. com。
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［8 ］ 气藏的储量评价要充分 考虑 这 种 特 殊 性和 复杂 性， 岩储层吸附 气 含 量 最 高 达 85% 。 气 体 在 页 岩中 选择适合 页 岩 气 藏 特 点的 储 量 计算 方 法， 有 助 于 以渗流和 扩 散 相 结合 的 方 式 流动［8］， 在 地 层 压 力 更全面、准确地评价页岩气资产。 作用下， 粘 土 矿物、 有 机 质、 干 酪 根 颗 粒 及 孔 隙
不同地质 条件 的 页 岩 储 层 吸 附 气 含 量 不同， 一 般 为 20% ～ 70% ，美国 上 泥 盆 统 Antrim 生物成 因 页
图1
页岩气主要资源评价方法示意图( 据董大忠等，2009 ) Diagram of shale gas resource evaluation methods
Fig. 1
第3 期
徐海霞等: 页岩气容积法储量计算方法及实例应用
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前已 有 的 相 对 成 熟 的 煤 层 气 地 质 储 量 的 计 算 ［14 － 15 ］ 。 方法 2. 1 游离气地质储量计算
3 式中: G sdt 为 解 吸 实验得 到 的 吸 附 气 总 量， m / t;
G sd 为能 解 吸 的 吸 附 气 含 量， m3 / t; ρ 为 页 岩岩石
［6 ］
气体没有 或 仅 有 极 短 距 离 的 运移， 通 常 就 近 聚 集 成藏，不受构造 控制， 不 需 要 圈 闭 的 捕 获， 因 此， 相对常规天然气藏来说，也更易于保存
［12 ］
， 一 般 有 30%
。
～ 50% 的粘 土 矿物、5% ～ 25% 的 粉砂 质和 碳 酸 盐岩、4% ～ 30% 的 有 机 质。 据 美 国 页 岩 储 层 统 计， 页 岩 岩 心 孔 隙 度 为 4% ～ 6. 5% ， 平 均 为 5. 2% ，渗透率一般为 0. 001 × 10
或高碳泥 页 岩中， 以 吸 附 和 游 离 状 态 存 在 的 非 常 规天然气资源
［5 ］
，成分以 甲 烷 为 主， 含 少 量 乙 烷、 1. 3
丙烷、CO2 、N2 等。在页岩气藏中， 天 然 气 不 仅仅
存在于页 岩 储 层 中， 也 存 在 于 夹 层 状 的 粉 砂 岩、 天然气 的 特 征［9 － 11］， 表 现 为不 间 断 充 注、 连续 聚 粉砂质 泥 岩、 泥 质 粉砂 岩、 甚 至砂 岩地 层 中， 表 集式成藏; 成藏 后， 无 论 是 页 岩 本 身 还 是 页 岩中 现为储层内普 遍 含 气， 具 有 典 型 的“原 地成 藏 ” 特 的砂岩、碳酸盐 岩、 泥 岩 夹层 均 表 现 为 普 遍 的 含 征。从某种意义上 说， 页 岩 气 藏 的 形 成 是 天 然 气 气性。 在源岩中大 规 模 滞 留 的 结 果， 因 此 页 岩 气 藏 具 有 1. 4 自生自储式成藏系统 显著区别 于 常 规 气 藏 的 特 殊 性， 主要 表 现 在 以 下 页岩是 烃 源 岩， 也 是 储 层 甚 至 是 盖 层， 储 层 几个方面。 内普遍含气，不存在明 显的 含 气 边 界 和 气水 界 面。 1. 1 储层低孔低渗性 页岩储层 岩性 多 为 沥 青 质 或 富含 有 机 质的 暗 色、黑色泥页 岩和 高碳 泥 页 岩 类
3 8 3 密度，g / cm ; G ad 为 吸 附 气 地 质 储 量，10 m ; A
游离气的地质 储 量 计算按 照 常 规 天 然 气 的 方 为含气面积，km2 ; H 为平均有效厚度，m。 法，采用容积法计算公式: 2. 3 页岩气总地质储量 G sf = 0. 01 AHΦ( 1 － S w ) / B gi ( 1) 用上述方法分别 计算 得 游 离 气 地质 储 量 G sf 和 8 3 式中: G sf 为游离气 地质 储 量，10 m ; A 为含 气 面 吸附气地质储量 G ad ，那么总地质 储 量 G 就 是 这 两 2 积，km ; H 为平 均 有 效厚 度， m; Φ 为含 气 页 岩 部分之和，即 % ; S w 为 平 均 原 始 含 水 饱 和 度， %; 有效 孔 隙 度， G =G +G ( 5) B gi 为原始天然气体积系数。 2. 2 吸附气地质储量计算 目前比较常用的吸附气含量测定方法 是 USBM ( 美国矿务 局 ) 直 接 测定 法， 其具 体 做 法 是: 首 先
Volumetric Method of Shale Gas Reserve Calculation and A Case Application
XU Haixia，QI Mei，ZHAO Shuhuai
( Research Institute of Petroleum Exploration and Development，PetroChina，Beijing 100083 ，China)
摘要: 页岩气作为一种重要的非常规天然气 资 源， 近 年 来 受 到 越 来 越 多 的 关注， 页 岩 气 的成 因 机 理、 赋 存 相 态、 分 布 特征等与常规天然气有着明显的区别，其特殊的气体 蕴 藏 方 式 导 致 储 量 计算 方 法也 有 别 于 常 规 气 藏。 探 讨 页 岩 气 藏 的 特殊性，其主要表现在气体具有双重赋存状态和成藏 机 理 具 有 混合 性 等， 在 此 基 础 上提 出 了 在 页 岩 气 藏 勘 探 开 发 初 期 计算地质储量的一种有效方法: 容积法。页岩气特殊 的 蕴 藏 方 式 有 游 离 气 和 吸 附 气 两 种， 游 离 气 储 量 按 照 常 规 天 然 气 的方法来计算，吸附气储量则参考目前已有的相对成 熟 的 煤 层 气 地质 储 量 计算 方 法。 该 计算 方 法 在 北 美页 岩 气 资 产 地 质储量估算中得到成功应用。 关键词: 页岩气; 储量计算; 容积法; 游离气含量; 吸附气含量 中图分类号: TE122 文献标志码: A 文章编号: 1000 － 8527 ( 2012 ) 03 － 0555 － 05
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页岩气藏特征
页岩气是 泛指 赋 存 于富含 有 机 质的 暗 色 页 岩
表面的吸 附 气 开 始 部分 解 吸， 并在 基质 孔 隙 中通 过扩散作 用 进入 较 大 孔 隙 和 微 小裂 缝， 而 裂 缝 中 的气体则以渗流方式 进入更 大的 孔 隙、 裂 缝 系统、 以及后期开采时的人工裂缝。 成藏机理具有混合性 页岩气藏 的 形 成 机 理 兼 具 煤 层 吸 附 气 和 常 规
第 26 卷 第 3 期 2012 年 6 月
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GEOSCIENCE
Vol. 26 No. 3 Jun. 2012

页 岩 气容积 法 储量 计算 方法 及 实 例 应 用
徐海霞，齐 梅，赵书怀
( 中国石油勘探开发研究院，北京 100083 )
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μm 。
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时间实际生产 的地 区， 可 以 用 物质 平 衡 法、 单 井 储量递减 法 等。 笔 者 基 于 多 个 海 外 页 岩 气 新 项目 评价实践 经 验， 重点 探 讨 在 实 际 储 量 计算 中 较 实 — —容 积 法， 但其与 常 规 天 然 气 用、有效的 方 法—
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wenku.baidu.com
容积法储量计算方法
根据页 岩 气 藏 的 特 点， 在 理 论 上 其 地质 储 量
μm ， 计算有多 种 方 法［13］: 勘 探 新 区 和 开 发 初 期， 可 以 －3 2 平均 为 0. 040 9 × 10 μm ， 但在 断裂 带 或裂 缝 发 用蒙特卡洛法、 丰度 类 比法 和体 积 法; 已有 一 定 ～ 2 × 10 育带，页岩储层的平均孔 隙 度可 达 11% ， 渗 透 率 达 2 × 10
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引
言
然面临许多挑 战， 但是 通过 开 采 工 艺 的 改进、 综 合研究水平的 提 高、 新 技 术 的 诞 生， 预 计 未 来 北 美页岩气 储 量 仍 将 保 持 上 升 趋 势， 世 界其 他 地 区 ［4 ］ 也在陆续开展相关领域的研究和评价 。 页岩气 藏 的 储 层 特 征、 成 因 机 理、 产 气 机制 以及分布 特 征 明 显 不同于 常 规 气 藏。 尤 其是其 特
Abstract : Shale gas is one of the most important types of the unconventional natural gas resource which has received more and more attention in recent years． The accumulation mechanism，existing phase and the distribution characteristics of shale gas differ greatly from conventional natural gas and its reserve calculation methods are also different． This paper discusses the special characteristics of shale gas reservoirs． It is presented that the gas has a dualstoragemode and reservoir accumulation mechanism is a mixed one． Based on this，this paper puts forward an effective reserve calculation volumetric method used in the early stage of shale gas exploration and development． The special gas storage includes both free gas mode and adsorbed gas mode． Free gas content was calculated in accordance to the method used in conventional natural gas reservoir; while the adsorbed gas content calculation referred to the coalbed methane reserve calculation which was relatively mature nowadays． Finally，a successful real data application to Pearsall shale gas asset valuation of North America was introduced． Key words: shale gas; reserve calculation; volumetric method; free gas content; adsorbed gas content
1. 2
气体具有双重赋存状态 页岩气 由 游 离 气 和 吸 附 气 两 部分 组 成。 游 离
气大量存 在于 页 岩 孔 隙 和 裂 缝 中， 吸 附 气 则 吸 附 于粘土矿物、有机质、干 酪 根 颗 粒 及 孔 隙 表 面
［7 ］
容积计算 方 法 是 有区 别 的， 由于 页 岩 气 的 蕴 藏 方 。 式特殊，包括页 岩 孔 隙、 裂 缝 空 间内 的 游 离 气 和 有机物及 黏 土颗 粒 表 面 的 吸 附 气， 游 离 气 可 按 照 常规天然 气 储 量 的 方 法 来 计算， 吸 附 气 则参 考 目
页岩气 是 当 前经 济 技 术 条件 下， 全 球 天 然 气 工业化勘 探 的重要 领 域 和目 标， 世 界 上已 开 发 证
［1 － 2 ］ ， 例如 美 国 已 实的页 岩 气 藏 主要 集 中 在 北 美 对印第安纳、 密 西 根 等 5 个 盆 地的 页 岩 进 行 商 业
3［3 ］ 开采，仅 2005 年 页 岩 气 产 量 就达 到 198 亿 m 。 殊的气体蕴 藏 方 式 导 致 页 岩 气 地质 储 量 计算 方 法 尽管页岩气 藏 在 储 层 研究和 提 高采 收 率 等方 面 仍 复杂化，随着页岩气勘探开发的不断深入，对页岩