頁巖含氣量現場自動測試技術

1.目的

頁巖氣要實現經濟效益開發，必須滿足一些工程地質技術條件，含氣量便是其中的一項。油田公司在鉆井過程中需要實時獲取實驗數據，用以指導下一步工程措施。這對頁巖含氣量測試就提出了更高的要求，原有手動排水采氣測試方法精度低、勞動強度大，難以適應頁巖氣規模上產的客觀需求。頁巖含氣量現場自動測試技術在減輕勞動強度、提供更高精度數據、保證測試連續性和持久性的基礎上，實現了頁巖含氣量的自動、精準計量。

2.方法

測試系統基于 “U”形管內的液體在同等大氣壓條件下液位等高的等壓液位平衡原理，采用光電非接觸式閉環測控方法，實現了對頁巖儲層含氣量的恒壓等容自動連續測定。使用2個光電液位傳感器分別測定集氣量筒和平衡量筒中的液位高度，通過計算機數據采集及相關程序對電機等機構進行控制和調節，由蝸輪蝸桿機構等調節集氣量筒和平衡量筒與儲液罐的相對位置，從而實現對兩個量筒液位的再次平衡及含氣量的計算，直至完成儲層樣品的含氣量測定。針對頁巖含氣量現場測定精度要求高、過程繁瑣、取樣密度不斷增大的特點，2012年至今，技術人員不斷對自動測試技術進行更新迭代。自動測試系統最初是兩通道，后期根據現場需求開發了五通道、N通道技術，實現了測試設備精度更高、通道更多、體積更小、成本更低的目標，頁巖含氣量現場自動測試儀已兼具便攜性和穩定性（圖1），能適用于更加復雜的工作環境。

圖1 頁巖氣現場含氣量自動測定儀實物照片

3.作用和效果

大量的現場實踐證明，頁巖含氣量現場自動測試技術測定的結果不受集氣筒內壁表面張力引起的人為讀數和操作誤差的影響，較之于傳統的手動排水集氣法，測試精度提高10倍以上，節約了大量人力資源成本。該技術已經獲得中國、美國、歐洲專利授權（中國專利號ZL201310049522.6，美國專利號US9709474B2，歐洲專利號EP2955499），已經成功應用于130余井次頁巖含氣量現場測定。該技術所提供的基礎分析實驗數據有效地指導了頁巖氣現場射孔作業、有利層段的劃分，尤其是為四川盆地為長寧—威遠國家級頁巖氣示范區的建設提供了強有力的數據支撐，為促進中國頁巖氣的規模效益開發和快速發展奠定了堅實的基礎。包括中國地質調查局、四川長寧天然氣開發有限責任公司、四川頁巖氣勘探開發有限責任公司在內的多家單位都依據該技術獲取的數據來指導頁巖氣勘探開發決策。該技術為我國頁巖氣科學、自主、有效開發提供了幫助。

（何家歡：中國石油西南油氣田公司勘探開發研究院頁巖氣評價與開采四川省重點實驗室、四川科力特油氣技術服務有限公司。E-mail: hejiahuan@petrochina.com.cn 編輯 居維清）