[发明专利]一种页岩气储层孔隙结构的检测算法

说明书

技术领域

本发明涉及页岩气储层的孔隙结构研究以及页岩气储层的分类评价技术，具体地说，是涉及一种页岩气储层孔隙结构的检测算法。

背景技术

众所周知，页岩气储层的价值评定对天然气勘探开发具有十分重要的影响，它决定着天然气勘探的准确率、天然气开发的投入计划和天然气田的利用价值。而天然气领域中页岩气的储层主要由泥岩和页岩构成，目前的页岩气储层价值评估方法有两种：(1)通过氮气吸附比表面分析检测来获得相应压力下的吸附脱附氮气量、吸附脱附曲线、BET和BJH比表面、孔径-孔容分布曲线、孔体积和孔隙半径，最后通过这些数据来得到页岩气储层岩心的孔径大小，并通过岩心的孔径大小来评价页岩气储层的价值；(2)通过压汞技术来研究常规储层孔隙结构，进而实现页岩气储层的价值评估。

但是，实际上，岩心的孔径大小并不能完全体现页岩气储层的真正价值，因为在孔隙的周围还存在孔径更小的部分，即本技术中所称的喉道，而喉道的大小则控制了天然气的渗流与产出。氮气吸附、脱附的比表面分析检测方法虽能确定泥、页岩的孔隙大小，但对控制天然气渗流、产出的重要通通-喉道大小则根本无法测定；压汞技术又因测试压力低而无法测定泥、页岩的孔喉大小、分布以及孔喉之间的相互连通关系。因此，现有的价值评估方法都无法对页岩气储层(泥、页岩)进行有效地分类评价，极大地阻碍了页岩气的有效勘探和开发。

发明内容

本发明的目的在于提供一种页岩气储层孔隙结构的检测算法，解决现有技术中存在的无法有效测定页岩气储层岩心喉道大小、分布以及孔喉之间连通关系的问题，为页岩气储层的价值评估提供准确有效的依据。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种页岩气储层孔隙结构的检测算法，包括采用氮气吸附比表面分析检测方法得到不同压力下的氮气脱附量、比表面积、BET或BJH比表面、孔径-孔容分布曲线、孔隙半径，还包括以下步骤：

(1)在氮气吸附至最大压力后的降压过程中，逐渐将氮气的阶段脱附量分别转换成阶段脱出的润湿相体积占岩心孔隙体积的百分数和脱出氮气体积占岩心总体积的百分数；

(2)根据氮气吸附比表面积和岩心密度，采用计算水膜厚度的数学模型分别计算出阶段脱附过程中的润湿相膜厚度，即该过程的喉道半径r_i；

(3)根据毛管压力理论关系式Pc＝7.5/10r得到对应压力下的毛管压力。

进一步地，所述步骤(1)的具体方法为：

首先根据页岩气储层岩心的氮气吸附比表面分析检测中的氮气脱附量和岩心重量计算脱出的氮气体积；

然后根据最大吸附压力下的氮气体积、阶段脱出气体体积和被测岩心体积分别计算润湿相体积占岩心孔隙体积的百分数和脱出氮气体积占岩心总体积的百分数。

再进一步地，所述步骤(2)中喉道半径为

r_i＝K*Φ_i*Sw_i/Sb*ρ_r

其中，K为常数0.7，Φ_i为相应压力下脱出的气体孔隙度；Sw_i为相应压力下的润湿相饱和度；Sb为岩心比表面积，ρ_r为岩石密度。

本发明的设计思路源于前苏联科学家计算水膜厚度的方法，现有的氮气吸附比表面分析检测报告中只有相对压力、对应压力下的氮气吸、脱附量，以及根据氮气吸、脱附量所计算的BET比表面、BJH比表面、孔体积、孔径、氮气吸附比表面分析中的岩心重量、氮气脱附温度和当天大气压等资料。此外，还可能提供其他分析手段得到的岩心孔隙度、渗透率、岩石密度。在氮气脱附过程中的每一脱附压力下，将有相应厚度的凝聚液态氮分子层脱出，因此，即可根据前苏联科学家计算水膜厚度的方法计算出该分子层的厚度：

H＝0.7*Gw/Sb*ρ_w

将上式做孔隙度和润湿相饱和度转换，并将单位作适当变换，上式将改写为：

H＝0.7ΦSw/Sb*ρ_r

公式中H为水膜厚度；Φ为孔隙度；Sw为润湿相饱和度；Sb为岩心比表面积；ρ_r为岩石密度。

很显然，公式中的孔隙度是每一对应压力下从岩心中脱出的氮气占岩石体积的百分数。

由此，本发明对氮气吸附、脱附的比表面分析检测结果进行计算和适当转换，即可得到喉道半径及毛管压力曲线，从而直接描述页岩气储层岩心的孔隙结构特征、储层的渗流特征和产出特征，可直接对页岩气储层进行分类评价。