考虑到吸附气所占空间的页岩气资源/储量计算方法

doi:10.11764/j.issn.1672-1926.2022.09.004

天然气地球科学 ›› 2023, Vol. 34 ›› Issue (2): 326–333.doi: 10.11764/j.issn.1672-1926.2022.09.004

考虑到吸附气所占空间的页岩气资源/储量计算方法

赵群^1,²(),王红岩^1,²,丛连铸³,张琴^1,²,邱振^1,²,程峰^1,²,周天琪^1,²

^1.中国石油勘探开发研究院，北京 100083
^2.国家能源页岩气研发（实验）中心，河北廊坊 065007
^3.中国石油油气和新能源分公司，北京 100007

收稿日期:2022-06-02 修回日期:2022-09-05 出版日期:2023-02-10 发布日期:2023-03-06
作者简介:赵群（1979-），男，辽宁营口人，博士，高级工程师，主要从事页岩气选区评价及非常规油气资源规划战略研究.E-mail：zhaoqun69@petrochina.com.cn.
基金资助:
“十四五” 中国石油上游领域前瞻性基础性科技项目“海相页岩气勘探开发技术研究”(2021DJ19);“页岩气开发区地质活动性评价技术研究”(2022DJ80)

Shale gas resources/reserves calculation method considering the space taken by adsorbed gas

Qun ZHAO^1,²(),Hongyan WANG^1,²,Lianzhu CONG³,Qin ZHANG^1,²,Zhen QIU^1,²,Feng CHENG^1,²,Tianqi ZHOU^1,²

^1.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development，Beijing 100083，China
^2.National Energy Shale Gas R&D （Experiment） Center，Langfang 065007，China
^3.CNPC Oil，Gas & New Energies Group，Beijing 100007，China

Received:2022-06-02 Revised:2022-09-05 Online:2023-02-10 Published:2023-03-06
Supported by:
The Prospective Basic Projects in the Upstream Field of PetroChina during the “Fourteenth Five-Year Plan”(2021DJ19);the Prospective Basic Science and Technology Project of PetroChina(2022DJ80)

摘要/Abstract

摘要：

页岩气资源落实是中国未来天然气产量增长的最现实领域，页岩气资源/储量作为页岩气开发的基础，是页岩气开发方案编制、规划战略制定等的重要依据之一。现行页岩气资源/储量计算方法中普遍采用体积法计算吸附气储量和容积法计算游离气储量，但2种方法都没有考虑到吸附气和游离气共同储集在页岩微观孔隙中的情景，因此在游离气计算过程中应该扣除吸附气所占的孔隙体积。在页岩储层孔隙结构与页岩气赋存状态分析的基础上，建立了新的页岩孔隙与页岩气赋存状态模型和页岩气储层岩石物理模型，并进一步据此建立了符合页岩气储集特征的资源/储量计算的新方法。以四川盆地南部泸州海相和鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气评价井为例，对比了新方法与现行常规方法计算结果的差异性，现行方法高估了页岩气地质储量20%以上。与海相页岩相比，海陆过渡相页岩总孔隙度偏低，扣除吸附气所占孔隙空间，游离气含量占比仅为12%，游离气含量偏低成为单井产量偏低的原因之一。

关键词: 页岩气, 资源/储量, 岩石物理模型, 吸附气, 游离气, 储量丰度

Abstract:

Confirmation of shale gas resources is the most realistic field for the future growth of natural gas production in China. The quantity of shale gas resources/reserves， fundamental in shale gas development， is one of the important bases for making development plans and strategies. In current shale gas resource/reserve calculation method， the volume method is used to calculate the adsorbed gas reserves and the free gas reserves. This method， however， does not take into account the co-existence of adsorbed gas and free gas in shale pores， in which case the free gas reserves should be estimated by deducting the pore volume occupied by the adsorbed gas. For evaluating the shale gas resources/reserves， the new model of shale pore and shale gas occurrence and the new petrophysical model of shale gas reservoir have been established. Based on the new models， a new method of shale gas resources/reserves estimation in line with the characteristics of shale gas reservoir was established. Taking the appraisal wells of marine shale gas reservoirs in Luzhou and marine-continental transitional shale gas reservoirs in the eastern Ordos Basin as examples， the calculation results of the new proposed method and the existing method were compared. It is found that the methods in the current practice overestimate the geological reserves of shale gas by more than 20%. Compared with marine shale， marine-continental transitional shale has a relatively low porosity， where the content of free gas is only 12% if the pore space occupied by adsorbed gas is deducted. Such a low content of free gas is one of the causes for low well productivity in marine-continental transitional shale.

Key words: Shale gas, Resources/reserves, Petrophysical model, Adsorbed gas, Free gas, Reserve abundance

中图分类号:

TE132.2

赵群, 王红岩, 丛连铸, 张琴, 邱振, 程峰, 周天琪. 考虑到吸附气所占空间的页岩气资源/储量计算方法[J]. 天然气地球科学, 2023, 34(2): 326–333.

Qun ZHAO, Hongyan WANG, Lianzhu CONG, Qin ZHANG, Zhen QIU, Feng CHENG, Tianqi ZHOU. Shale gas resources/reserves calculation method considering the space taken by adsorbed gas[J]. Natural Gas Geoscience, 2023, 34(2): 326–333.

图/表 7

图1

图2

图3

图4

图5

表1

泸州区块某评价井TOC大于3%的龙马溪组页岩气储量丰度计算对比"

序号	埋深/m	TOC /%	密度 /（t/m³）	孔隙度 /%	含水饱和度 /%	吸附气含量 /（m³/t）	吸附气丰度 /（10⁸m³ /km²）	不考虑吸附气所占空间			考虑吸附气所占空间
序号	埋深/m	TOC /%	密度 /（t/m³）	孔隙度 /%	含水饱和度 /%	吸附气含量 /（m³/t）	吸附气丰度 /（10⁸m³ /km²）	游离气含量 /（m³/t）	游离气丰度/（10⁸m³ /km²）	总储量丰度/（10⁸m³ /km²）	吸附气孔隙度 /%	游离气含量 /（m³/t）	游离气丰度/（10⁸m³ /km²）	总储量丰度/（10⁸m³ /km²）
1	3 763.26	3.07	2.55	4.02	43.22	0.838	0.020	3.538	0.085	0.105	0.658	2.518	0.060	0.080
2	3 764.20	3.42	2.47	4.25	36.90	0.938	0.020	4.292	0.091	0.111	0.714	3.150	0.067	0.087
3	3 765.06	3.61	2.50	4.52	41.28	0.948	0.021	4.196	0.091	0.112	0.730	3.042	0.066	0.087
4	3 765.93	4.05	2.49	5.20	39.19	1.044	0.024	5.020	0.116	0.140	0.801	3.748	0.087	0.111
5	3 766.86	4.30	2.46	5.32	35.18	1.128	0.027	5.541	0.131	0.157	0.855	4.168	0.098	0.125
6	3 767.82	3.71	2.48	5.88	37.21	0.991	0.015	5.885	0.089	0.104	0.757	4.678	0.071	0.086
7	3 768.43	4.26	2.46	6.42	35.60	1.115	0.012	6.643	0.070	0.082	0.845	5.286	0.056	0.068
8	3 768.86	5.45	2.37	8.14	19.55	1.664	0.017	10.922	0.109	0.125	1.215	8.896	0.089	0.105
9	3 769.28	5.13	2.38	7.69	21.36	1.539	0.014	10.044	0.093	0.108	1.128	8.170	0.076	0.090
10	3 769.67	4.33	2.40	5.21	18.25	1.418	0.014	7.015	0.071	0.085	1.048	5.288	0.053	0.068
11	3 770.09	4.35	2.40	6.58	13.58	1.544	0.014	9.365	0.085	0.099	1.141	7.486	0.068	0.082
12	3 770.47	4.10	2.47	3.60	21.85	1.285	0.014	4.502	0.048	0.061	0.978	2.938	0.031	0.045
13	3 770.90	4.41	2.47	6.21	23.70	1.320	0.013	7.583	0.077	0.090	1.004	5.976	0.061	0.074
14	3 771.31	4.59	2.42	6.72	20.07	1.440	0.014	8.773	0.087	0.101	1.073	7.020	0.070	0.084
15	3 771.72	5.57	2.41	6.39	18.15	1.733	0.016	8.578	0.079	0.094	1.286	6.468	0.059	0.075
16	3 772.10	4.89	2.46	6.62	24.40	1.416	0.014	8.042	0.081	0.095	1.073	6.317	0.064	0.078
17	3 772.51	4.74	2.50	6.53	28.61	1.305	0.013	7.371	0.076	0.089	1.005	5.782	0.059	0.073
18	3 772.92	4.56	2.40	5.65	17.54	1.494	0.022	7.673	0.110	0.132	1.104	5.855	0.084	0.106
19	3 773.52	5.02	2.41	7.60	19.49	1.559	0.015	10.036	0.097	0.112	1.157	8.138	0.078	0.093
20	3 773.92	4.49	2.41	7.95	20.43	1.407	0.012	10.375	0.090	0.102	1.045	8.662	0.075	0.087
21	3 774.28	5.01	2.41	7.63	16.00	1.651	0.014	10.512	0.089	0.103	1.226	8.502	0.072	0.086
22	3 774.63	5.12	2.40	7.55	16.55	1.664	0.022	10.377	0.139	0.162	1.230	8.352	0.112	0.135
23	3 775.19	5.11	2.43	6.75	18.04	1.621	0.016	8.999	0.090	0.106	1.213	7.026	0.070	0.086
24	3 775.60	4.98	2.41	8.06	18.31	1.580	0.016	10.799	0.109	0.125	1.173	8.876	0.090	0.106
25	3 776.02	4.55	2.39	8.43	18.84	1.460	0.014	11.315	0.105	0.119	1.075	9.538	0.089	0.103
26	3 776.41	5.06	2.49	6.98	32.29	1.316	0.013	7.503	0.073	0.086	1.010	5.900	0.057	0.070
27	3 776.80	4.59	2.47	7.21	20.95	1.419	0.014	9.121	0.092	0.107	1.080	7.393	0.075	0.089
28	3 777.21	5.03	2.42	8.00	31.21	1.326	0.013	8.989	0.085	0.097	0.988	7.374	0.070	0.082
合计	—	—	—	—	—	—	0.453	—	2.558	3.011	—	—	2.007	2.460
平均	3 771.25	4.56	2.44	6.47	25.28	1.363	—	7.965	—	—	1.022	6.305	—	—

表1

表2

参考文献 16

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	Department of Natural Resources. Technical Specification for Calculation and Evaluation of Shale Gas Reserves （DZT 0254-2020）［S］. Beijing： National Standard Press，2020.

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序号	埋深/m	TOC /%	密度 /（t/m³）	孔隙度 /%	含水饱和度 /%	吸附气含量 /（m³/t）	吸附气丰度/（10⁸m³ /km²）	不考虑吸附气所占空间			考虑吸附气所占空间
序号	埋深/m	TOC /%	密度 /（t/m³）	孔隙度 /%	含水饱和度 /%	吸附气含量 /（m³/t）	吸附气丰度/（10⁸m³ /km²）	游离气含量 /（m³/t）	游离气丰度/（10⁸m³ /km²）	总储量丰度/（10⁸m³ /km²）	吸附气孔隙度 /%	游离气含量 /（m³/t）	游离气丰度/（10⁸m³ /km²）	总储量丰度/（10⁸m³ /km²）
1	1 848.17	3.32	2.65	1.39	40	1.112	0.016	0.453	0.006	0.022	0.567	0.145	0.002	0.018
2	1 848.71	4.30	2.63	2.01	40	1.366	0.021	0.660	0.010	0.031	0.692	0.282	0.004	0.026
3	1 849.30	2.30	2.76	1.68	40	1.316	0.022	0.526	0.009	0.031	0.699	0.161	0.003	0.024
4	1 849.90	4.89	2.79	1.85	40	1.189	0.020	0.573	0.010	0.029	0.639	0.243	0.004	0.024
5	1 850.50	2.98	2.62	1.59	40	1.095	0.024	0.524	0.012	0.036	0.552	0.221	0.005	0.029
6	1 851.35	2.42	2.62	1.01	40	1.206	0.156	0.333	0.043	0.200	0.608	-0.001	0.000	0.156
7	1 856.30	2.72	2.65	2.99	40	1.454	0.029	0.975	0.019	0.048	0.742	0.572	0.011	0.040
8	1 857.04	28.20	2.75	5.29	40	5.596	0.137	1.662	0.041	0.178	2.963	0.111	0.003	0.140
9	1 857.93	5.41	2.66	3.36	40	2.041	0.034	1.091	0.018	0.052	1.045	0.526	0.009	0.043
10	1 858.56	4.74	2.68	1.73	40	1.156	0.009	0.558	0.004	0.013	0.596	0.237	0.002	0.011
合计	—	—	—	—	—	—	0.468	—	0.172	0.640	—	—	0.043	0.511
平均	1 852.78	6.13	2.68	2.29	40.00	1.753	—	0.736	—	—	0.910	0.250	—	—

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考虑到吸附气所占空间的页岩气资源/储量计算方法

Shale gas resources/reserves calculation method considering the space taken by adsorbed gas

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图/表 7

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