页岩含气量现场自动测试技术

1.目的

页岩气要实现经济效益开发，必须满足一些工程地质技术条件，含气量便是其中的一项。油田公司在钻井过程中需要实时获取实验数据，用以指导下一步工程措施。这对页岩含气量测试就提出了更高的要求，原有手动排水采气测试方法精度低、劳动强度大，难以适应页岩气规模上产的客观需求。页岩含气量现场自动测试技术在减轻劳动强度、提供更高精度数据、保证测试连续性和持久性的基础上，实现了页岩含气量的自动、精准计量。

2.方法

测试系统基于 “U”形管内的液体在同等大气压条件下液位等高的等压液位平衡原理，采用光电非接触式闭环测控方法，实现了对页岩储层含气量的恒压等容自动连续测定。使用2个光电液位传感器分别测定集气量筒和平衡量筒中的液位高度，通过计算机数据采集及相关程序对电机等机构进行控制和调节，由蜗轮蜗杆机构等调节集气量筒和平衡量筒与储液罐的相对位置，从而实现对两个量筒液位的再次平衡及含气量的计算，直至完成储层样品的含气量测定。针对页岩含气量现场测定精度要求高、过程繁琐、取样密度不断增大的特点，2012年至今，技术人员不断对自动测试技术进行更新迭代。自动测试系统最初是两通道，后期根据现场需求开发了五通道、N通道技术，实现了测试设备精度更高、通道更多、体积更小、成本更低的目标，页岩含气量现场自动测试仪已兼具便携性和稳定性（图1），能适用于更加复杂的工作环境。

图1 页岩气现场含气量自动测定仪实物照片

3.作用和效果

大量的现场实践证明，页岩含气量现场自动测试技术测定的结果不受集气筒内壁表面张力引起的人为读数和操作误差的影响，较之于传统的手动排水集气法，测试精度提高10倍以上，节约了大量人力资源成本。该技术已经获得中国、美国、欧洲专利授权（中国专利号ZL201310049522.6，美国专利号US9709474B2，欧洲专利号EP2955499），已经成功应用于130余井次页岩含气量现场测定。该技术所提供的基础分析实验数据有效地指导了页岩气现场射孔作业、有利层段的划分，尤其是为四川盆地为长宁—威远国家级页岩气示范区的建设提供了强有力的数据支撑，为促进中国页岩气的规模效益开发和快速发展奠定了坚实的基础。包括中国地质调查局、四川长宁天然气开发有限责任公司、四川页岩气勘探开发有限责任公司在内的多家单位都依据该技术获取的数据来指导页岩气勘探开发决策。该技术为我国页岩气科学、自主、有效开发提供了帮助。

（何家欢：中国石油西南油气田公司勘探开发研究院页岩气评价与开采四川省重点实验室、四川科力特油气技术服务有限公司。E-mail: hejiahuan@petrochina.com.cn 编辑 居维清）