摘要：页岩气藏是一种较为特殊的气藏类型之一，是现阶段我国油气开采中重要的补充资源，有重要的开发价值。与传统气藏相比，页岩气藏性质特殊，气藏中含有大量的吸附状态天然气的致密性气藏。需要制定适用性更高的开采技术和工艺才可以科学高效的完成页岩气藏的开发工作。课题研究由此出发，深入分析页岩气藏储层特征，并结合现有开采技术分析其开发机理，为我国页岩气藏开采技术的研究提供借鉴。
关键词：页岩气藏；储层特征；开发机理研究
世界上最早对页岩气藏进行研究开采的国家是美国和加拿大，经过数十年的不断研究发展，美国与2009年页岩气藏开采量突破1000亿立，位列世界首位。我国对页岩气藏的开发研究起步较晚，与美国相比开采总量以及开采效率均较低，处于页岩气藏开发的初级阶段，开采技术以及开采工艺均相对薄弱。与传统气藏相比，页岩气藏孔隙度、渗透率以及孔隙半径均较低，传统开采工艺在页岩气藏中无法顺利实施，需要基于页岩气藏的各项特征研究其开发机理，从而更高的制定开采方案。
一、页岩气藏特征
对页岩气藏的特征的研究首要要从其组成成本出发，页岩属于无机物和有机物的复合体，其中有机物主要由干酪根组成，无机物部分多为蒙脱石和伊利石等矿物质构成。其总体孔隙比例极高同时孔隙半径小，平均孔隙半径小于5nm。特殊的物理特征让大量的天然气成分吸附在页岩表面，逐渐沉积形成气藏。页岩气藏具有吸附气量大、基质孔径小、渗透率特低、孔隙度较低等特征。
二、页岩气藏解析特征
对页岩气藏进行解析实验以及分析，是研究其开采机理的重要的实验项目。在业内一直是研究的重点项目。美国terratek公司通过岩气与煤层气解析实验对页岩气藏的解吸状态展开了对比研究，根据研究结果可以发现，与预期实验结果一样，两种气藏的解吸状态存在巨大的差异。其中在常规解吸技术下的煤气层解析中，通过降低煤气层压力，制造相应的压力差，煤层吸附的天然气等气体会发生位移运动，逐渐移动到煤层割理，形成天然气气泡并在变大以及上升的过程中破裂，完成气体的释放。而在页岩气藏解吸实验中，常规压差手段确没有直接效果，在对页岩气藏进行压力降低手段后，受页岩的物理特性决定，页岩表面会形成无数小型气泡，并逐步相变为絮状最后形成更为浑浊的气态。页岩气与煤层气的解吸过程、理论描述模型均 有较大差 异。鉴于页岩气藏基质孔隙属于纳米级 别、固体表面非均匀性较强、气体分子之间以及气固 分子间作用力较大和解析过程中页岩气发生相变等 特点，寻求建立更适合的页岩气吸附－解吸模型非 常有必要。
三、页岩气藏微观运移特征
对页岩气藏的微观运动特点的初步观察研究可以发展，页岩气藏在解吸、扩散、渗透等运动中，互相协作形成一个整体的运移过程，其中各个移动环节之间存在紧密的联系，相互影响和制约形成较为紧密的运动整体，任何一个环境出现变化，均会对整体的运移效果产生影响。对其具体运行规律的研究，应从页岩气基质孔隙扩散运动研究展开。现阶段已经探明的页岩气藏扩散运移方式主要有fick扩散、knudsen扩散、表面扩散以及晶体扩散三种，不同的页岩气藏特征存在不同的扩散方法。其中fick扩散多发生与页岩基质孔隙直径与通过分子大小存在较大差距，同时通过分子较小的环境下，反之则以knudsen扩散法位置。同时对位置较为特殊或不够稳定的页岩气藏中，通过分析在扩散的过程中，会与孔隙表壁发生碰撞，随着沿孔隙表面扩散最终发展成为晶体扩散。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般情况下页岩气藏的扩散现象中均存在上述一种或多种扩散方式。现阶段对页岩气微观运移过程的研究描述主要有以下几种。
（一）与煤层其运移相似的运移方式
在地层环境发生受自然力量会人为干预力量发生较大的变化时，地层压力显著下降，页岩内部存在交的压差。大孔隙以及裂缝中游离气体被逐渐采出，导致孔隙内外压力差值进一步扩大，促使页岩气藏中吸附的天然气等气体逐渐发生解吸状态，通过孔隙以及岩层裂缝向外扩散，逐步渗漏到页岩气藏井口
（二）游离气驱动溶解气运移
Jacadpour认为当地层压力下降时，游 离气的采出促使页岩基质吸附气与溶解气运移，并 将页岩气微观运移分为以下几个过程：岩干酪根／泥岩内部的溶解气向其表面扩散。Fish-er通 过 实 验 测 得 该 阶 段 气 体 扩 散 系 数 为 ２× １０－１０ｍ２／ｓ，该阶段气体扩散属于表面扩散或晶体扩 散。Ｂ．页岩吸附气从干酪根表面向孔隙中解吸。Ｃ．页岩气在纳米孔隙中流动，服从kundsen扩散方 程，理论计算的扩散系数为４×１０－７ｍ２／ｓ。Ｄ．页岩 气在孔隙中流动，该流动可用 fick扩散或达西方程 描述，取决于原始页岩压力。
四、认识与思考
1.通过对页岩气藏特征的实验研究以及理论研究可以发现，页岩气藏中吸附天然气等气体的解吸过程与其他气藏存在明显的区别。因此对页岩气藏的开采方式以及工艺研究，应充分参考页岩气藏独特的解吸过程，对其气体的组成成本以及温度压力效应进行深入分析研究，掌握其运动规律和特点寻找适当的人为驱动方法，并结合其他变化因素，制定对应的吸附理论模型，作为其开采机理研究的基础。
2.根据前文所述，页岩内部的无机物和有机物特征相差较大，其无机物和有机物的比例不同，造成页岩气藏也存在较为明显的个体差异，存在明显的扩散方式区别，因此在开采工艺以及方案的制定中，应对目标页岩气藏的组成成分以及扩散方式进行对应的分析研究，从而确定最终的页岩气藏开法开采方案。同时在页岩气生产过程中，页岩气解吸能力与微 孔扩散能力控制产气速率。如何提高页岩气解吸能 力与扩散能力，使解吸能力与扩散能力达到平衡对 提高产气速率有重要意义。
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论文作者:曹喜
论文发表刊物:《文化时代》2019年19期
论文发表时间:2020/3/18
标签：页岩论文; 孔隙论文; 特征论文; 气体论文; 天然气论文; 基质论文; 机理论文; 《文化时代》2019年19期论文;