[发明专利]一种确定煤甲烷吸附孔隙和游离孔隙直径界限值的方法

说明书

本发明公开了一种确定煤甲烷吸附孔隙和游离孔隙直径界限值的方法，包括以下步骤：(1)采集研究区的煤样品，进行低温氮气吸附和甲烷等温吸附实验；(2)利用低温氮气吸附实验数据计算微观孔隙的S_BJH、V_BJH和r；(3)利用甲烷等温吸附实验数据计算V_L；(4)确定S_BJH、V_BJH与V_L的内在关系，具体为：V_L＝3.5431S_BJH+33.358，V_L＝2.1029V_BJH+32.451；(5)依据r将微观孔隙分为四类；(6)计算出四类孔对S_BJH和V_BJH的贡献率，确定贡献率较大的孔的直径大小。本发明的有益之处在于：(1)设计思路清晰，操作步骤简洁，容易实现；(2)可以定量确定煤甲烷吸附孔隙和游离孔隙直径界限值；(3)可以扩展应用到页岩吸附孔及游离孔隙直径界限值的确定。

技术领域

本发明涉及一种确定煤甲烷吸附孔隙和游离孔隙直径界限值的方法，属于煤层气微观储层评价技术领域。

背景技术

最新一轮油气资源评价表明，我国2000m以浅的煤层气地质资源量达30×10¹²m³，占到国内非常规天然气(致密气、页岩气、煤层气)地质资源量的23％左右，煤层气产业具有广阔的发展前景。截止2015年已探明地质储量6300×10⁸m³，地面年产量44×10⁸m³，并呈现出快速发展态势。

煤层气作为非常规天然气，具有普遍的煤层饱含气性、含气面积大、隐蔽聚集机理以及相对很短的运移距离等特点。煤层气藏为低渗透性气层，孔喉小、连通性差，容易受到水化膨胀、分散运移、水锁等问题困扰。煤微观孔隙体系对煤层气的吸附、解吸、扩散、渗流及排采都起到了关键性的作用。微观孔隙(尤其是纳米级孔隙)具有较大的比表面，大量的甲烷气体吸附其上，前人通过实验发现，在饱和甲烷的情况下，煤岩大约是等量砂岩吸附量的5倍。

煤岩纳米级孔隙根据孔径大小分为小孔(2nm)、中孔(2-50nm)和大孔(50nm)。目前针对煤微观孔隙结构特征的研究多为定性描述，煤微观孔隙结构的研究方法大体归纳为四类：显微观察法、流体渗透法、散射法和三维建模法(三维建模法基于核磁共振技术、X-CT扫描和数字岩芯技术)。

虽然我国的煤层气勘探开发已经历了几十年的发展，但很多地质理论问题尚处于探索阶段，对煤层气微纳米级孔隙发育特征还不明确，尤其目前针对煤微观储层中的甲烷吸附孔隙和游离孔隙的界限尚没有明确的界定。

鉴此，对煤岩微-纳米级孔隙体系发育特征的研究显得尤为重要，提供一种能够确定煤甲烷吸附孔隙和游离孔隙直径界限值的方法成为该领域急需解决的技术问题。

发明内容

为了克服煤储层甲烷吸附气与游离气界限不明确及微观孔隙体系定量描述较困难的现状，本发明的目的在于提供一种操作步骤简洁、结果较为准确的确定煤甲烷吸附孔隙和游离孔隙直径界限值的方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种确定煤甲烷吸附孔隙和游离孔隙直径界限值的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采集研究区的煤样品，将每一块煤样品分成两份；

步骤二、将一份煤样品进行低温氮气吸附实验，将另一份煤样品进行甲烷等温吸附实验；

步骤三、利用低温氮气吸附实验得到的数据计算微观孔隙的总孔比表面积S_BJH、总孔体积V_BJH和孔半径r，其中，

孔半径r根据以下公式计算得到：