1.目的

頁巖氣要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益開發(fā)，必須滿足一些工程地質(zhì)技術(shù)條件，含氣量便是其中的一項(xiàng)。油田公司在鉆井過程中需要實(shí)時獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用以指導(dǎo)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(qiáng)度大，難以適應(yīng)頁巖氣規(guī)模上產(chǎn)的客觀需求。頁巖含氣量現(xiàn)場自動測試技術(shù)在減輕勞動強(qiáng)度、提供更高精度數(shù)據(jù)、保證測試連續(xù)性和持久性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了頁巖含氣量的自動、精準(zhǔn)計(jì)量。

2.方法

測試系統(tǒng)基于 “U”形管內(nèi)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(huán)測控方法，實(shí)現(xiàn)了對頁巖儲層含氣量的恒壓等容自動連續(xù)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(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集及相關(guān)程序?qū)﹄姍C(jī)等機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，由蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)等調(diào)節(jié)集氣量筒和平衡量筒與儲液罐的相對位置，從而實(shí)現(xiàn)對兩個量筒液位的再次平衡及含氣量的計(jì)算，直至完成儲層樣品的含氣量測定。針對頁巖含氣量現(xiàn)場測定精度要求高、過程繁瑣、取樣密度不斷增大的特點(diǎn)，2012年至今，技術(shù)人員不斷對自動測試技術(shù)進(jìn)行更新迭代。自動測試系統(tǒng)最初是兩通道，后期根據(jù)現(xiàn)場需求開發(fā)了五通道、N通道技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了測試設(shè)備精度更高、通道更多、體積更小、成本更低的目標(biāo)，頁巖含氣量現(xiàn)場自動測試儀已兼具便攜性和穩(wěn)定性（圖1），能適用于更加復(fù)雜的工作環(huán)境。

圖1 頁巖氣現(xiàn)場含氣量自動測定儀實(shí)物照片

3.作用和效果

大量的現(xiàn)場實(shí)踐證明，頁巖含氣量現(xiàn)場自動測試技術(shù)測定的結(jié)果不受集氣筒內(nèi)壁表面張力引起的人為讀數(shù)和操作誤差的影響，較之于傳統(tǒng)的手動排水集氣法，測試精度提高10倍以上，節(jié)約了大量人力資源成本。該技術(shù)已經(jīng)獲得中國、美國、歐洲專利授權(quán)（中國專利號ZL201310049522.6，美國專利號US9709474B2，歐洲專利號EP2955499），已經(jīng)成功應(yīng)用于130余井次頁巖含氣量現(xiàn)場測定。該技術(shù)所提供的基礎(chǔ)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有效地指導(dǎo)了頁巖氣現(xiàn)場射孔作業(yè)、有利層段的劃分，尤其是為四川盆地為長寧—威遠(yuǎn)國家級頁巖氣示范區(qū)的建設(shè)提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐，為促進(jìn)中國頁巖氣的規(guī)模效益開發(fā)和快速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。包括中國地質(zhì)調(diào)查局、四川長寧天然氣開發(fā)有限責(zé)任公司、四川頁巖氣勘探開發(fā)有限責(zé)任公司在內(nèi)的多家單位都依據(jù)該技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)頁巖氣勘探開發(fā)決策。該技術(shù)為我國頁巖氣科學(xué)、自主、有效開發(fā)提供了幫助。

（何家歡：中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院頁巖氣評價(jià)與開采四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、四川科力特油氣技術(shù)服務(wù)有限公司。E-mail: hejiahuan@petrochina.com.cn 編輯 居維清）