《巖石保壓取心含氣量測定方法》編制說明

《頁巖保壓取心含氣量測定方法》編制說明

一、標準制定的必要性

煤層氣含量是表征煤儲層特征的重要參數(shù)，是煤層氣資源勘探開發(fā)的重要依

據(jù)。目前煤層氣含氣量通常采用巖心解吸計量的方法確定。在取心過程中，傳統(tǒng)

取心方法在提鉆過程中會造成氣體逸散，尤其對于深部煤儲層來說，煤心在井筒

內(nèi)提升時間較長，加之地面暴露時間造成損失氣量較中淺層取心明顯增多。因此，

傳統(tǒng)取心方式含氣量測試在深部煤儲層不再適用，易產(chǎn)生較大偏差，造成實測含

氣量偏低。針對地面井傳統(tǒng)取心方法獲取的煤層氣含量比煤儲層實際氣量明顯偏

低的現(xiàn)實問題，目前保壓取心技術被廣泛運用在深部儲層取心工作中。

保壓取心能將儲層中的游離氣及吸附氣全部封存在保壓筒內(nèi)無逸散，待保壓

取心筒到達地面后，可連接保壓測試工具進行筒內(nèi)壓力及氣量的測量，帶壓測試

結(jié)束后方可進行出心及后續(xù)裝罐解吸工作。采用保壓取心技術測得的煤層含氣量

包括帶壓測量氣、損失氣、解吸氣及殘余氣四部分，此法大幅度減少了巖心在空

氣中的暴露時間，減少氣體逸散。因此采用保壓取心含氣量測定技術獲得的含氣

量數(shù)據(jù)具有更高的可靠性。

現(xiàn)行煤層氣含量測定方法針對傳統(tǒng)取心方法進行編制，總含氣量計算分為三

部分即損失氣、解吸氣和殘余氣，但保壓取心含氣量測定有別于傳統(tǒng)取心方式含

氣量測定，差異在于：1、保壓取心含氣量測試需計量巖心裝罐前的帶壓測試氣；

2、保壓取心過程中氣體無逸散，進行損失氣擬合時的損失時間確定也有別于傳

統(tǒng)常規(guī)取心等方式。目前雖然保壓取心技術已經(jīng)開始運用，但是基于保壓取心的

含氣量測試方法標準尚未建立。標準化的測試流程能夠提高測試可靠度，基于此，

提出了煤層氣保壓取心含氣量測定方法。

二、標準編制原則及依據(jù)

1.按照GB/T1.1－2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草

規(guī)則》要求進行編寫。

2.參照相關法律、法規(guī)和規(guī)定，在編制過程中著重考慮了科學性、適用性

和可操作性。

三、項目背景及工作情況

（一）任務來源

根據(jù)《中國國際科技促進會標準化工作委員會團體標準管理辦法》的有關規(guī)

定，經(jīng)中國國際科技促進會標準化工作委員會及相關專家技術審核，批準《巖石

含氣量的物理模擬方法》團體標準制定計劃，計劃編號為：CI2021070。本標

準由中國石油勘探開發(fā)研究院提出，中國國際科技促進會歸口。

根據(jù)計劃要求，本標準完成時限為6個月。

（二）標準起草單位

本標準的主要起草單位是中國石油勘探開發(fā)研究院，負責標準文檔起草及相

關文件的編制等。中國石油集團長城鉆探工程有限公司工程技術研究院、中國石

油天然氣股份有限公司長慶油田分公司、中國石油天然氣股份有限公司華北油田

分公司、中聯(lián)煤層氣國家工程研究中心有限責任公司、中國海洋石油海油發(fā)展工

程技術分公司、四川省科源工程技術測試中心、煤與煤層氣共采國家重點實驗室

參與起草，負責標準中重要技術點的研究和建議，并參與標準內(nèi)容的討論。

（三）標準研制過程及相關工作計劃

1．前期準備工作

項目立項前，標準編制小組查閱、研讀相關資料，廣泛進行技術調(diào)研。同時，

多次投身于擬現(xiàn)場煤層氣含氣量測定實驗，并與技術人員進行討論交流，廣泛征

求標準制定方面的意見和建議。

2．標準起草過程

團體標準立項通知公示后，標準編制小組首先組織了標注制定工作會議，各

編寫人員根據(jù)工作計劃分工和編寫要求開展了相關工作。在標準起草期間，編制

小組主編單位及參編單位組織了數(shù)次內(nèi)部研討會和專家咨詢會，經(jīng)過多次修改，

于2023年7月完成了標準初稿及編制說明的撰寫?作。

3．征求意見情況

2023年8月標準編制小組先后通過現(xiàn)場會議、電話、微信等多種形式征集?

業(yè)專家相關意見和建議。針對征集的意見，標準編制小組召開了研討會，將收集

到的意見進行匯總處理分析，在充分吸納合理意見的基礎上，先后修改和完成標

準內(nèi)容，于2023年9月根據(jù)在各單位反饋意見基礎上，形成了標準征求意見稿并

由中國國際科技促進會提交全國標準信息平臺公示。

四、標準制定的基本原則

標準編制過程中，遵循了以下基本原則：

1、標準需要具有行業(yè)特點，指標及其對應的分析方法要積極參照采用國家

標準和行業(yè)標準。

2、標準能夠體現(xiàn)出設備的具有關鍵共性的技術要素。

3、標準能夠為設備的開發(fā)和方法改進指出明確的方向。

4、標準需要具有科學性、先進性和可操作性。

5、要能夠結(jié)合行業(yè)實際情況和設備特點。

6、與相關標準法規(guī)協(xié)調(diào)一致。

7、促進行業(yè)健康發(fā)展與技術進步。

五、主要試驗（或驗證）情況分析

煤層氣保壓取心含氣量測定包括帶壓測量氣、損失氣、解吸氣和殘

余氣四部分，其中帶壓測量氣最先開始測試，測?試0結(jié)束后巖?心1出筒進入?自2然解

吸階?段3，測得損失氣、解吸氣和殘余氣數(shù)值。具體過程如下：

（1）帶壓測量氣、自然解吸和殘余氣測定所得的氣體體積應進行標準狀態(tài)

校正，換算到0℃、壓力101.325kPa下。氣體體積校正見式（1）：

(1)

273.15×??×??

???

——標準狀態(tài)下氣體?體積=，10單1.32位5×為27立3.1方5+厘??米（cm3）；——大氣壓力，

單位?為??千?帕（kPa）；——大氣溫度，單位為攝氏度（℃）；??——測試的氣體

體積，單位為立方厘?米?（cm3）。??

（2）帶壓測量氣測試環(huán)節(jié)需要獲取測試環(huán)境溫度、大氣壓力、帶壓測量氣

總體積、帶壓測量樣品總質(zhì)量，用于計算帶壓測量氣量，帶壓測量氣計算見公

式（2）。?0

（2）

式中：——帶壓測量氣含量?，0單=位??為/?立?方厘米每克（cm3/g）；——帶壓

?0??

測量氣總體積，單位為立方厘米（cm3）；——高壓測量樣品總質(zhì)量，單位為

克（g）。??

（3）損失氣量需要先計算損失時間，對于保壓取芯，將打開保壓筒時間作

為零時間。

損失時間為零時間到封罐時間。計算見公式（3）：

（3）

式中：——損失氣時間；——封??罐=時?2間?；?1——打開保壓筒時間。

得?到?損失和時間后采用?直2接法計算損失氣?含1量。解吸初期，解吸量與時間平

方根成正比。以標準狀態(tài)下累計解吸量為縱坐標，損失氣時間（）與解吸時間

（）和的平方根為橫坐標圖，將最初解吸的個點（不少于10個）??連接，延長直

線?與縱坐標軸相交，則直線在縱坐標軸的截距為損失氣量，見圖（5.1）。

圖5.1損失氣計算圖

（4）自然解吸氣量測試通過自然解吸階段的解吸氣體積和樣品總質(zhì)量計算

獲得，方法見公式（4）

（4）

3

式中：——解吸氣含量，單?位2=為?立?/方?厘?米每克（cm/g）；VD——解吸氣

體積，單位為?2立方厘米（cm3）；——樣品總質(zhì)量，單位為克（g）。

（5）殘余氣量計算見公式（?5?）。

（5）

式中：殘余氣含量，單位3為立?方厘?米每克（3）；殘余氣

——?=?/?cm/gVR——

3

體積，單位?為立方厘米(m3)；——殘余氣樣品質(zhì)量，單位為克（g）。

??

（6）總含氣量計算見公式（6）。

（6）

式中：——煤層氣含量??，=單?位0+為?立1方+厘?2米+每?克3（cm3/g）；——帶壓測量

氣含量，立?方?厘米每克（cm3/g）；——損失氣含量，立方厘米?0每克（cm3/g）；

——解吸氣含量，立方厘米每克?（1cm3/g）；——殘余氣含量，立方厘米每

?克2（cm3/g）。?3

六、標準主要內(nèi)容

本標準規(guī)定了煤層氣保壓取心含氣量測定方法，正文部分包括標準的適用范

圍、規(guī)范性引用文件、術語和定義、方法提要、儀器設備與材料、保壓取心、樣

品采集、測定方法及流程、數(shù)據(jù)處理、成果報告、質(zhì)量評述、附錄A-E。

七、與有關法律法規(guī)和強制性標準的關系

遵守和符合相關法律法規(guī)和強制性標準要求。規(guī)范性引用文件包括：

NB/T10018低煤階煤層含氣量測定方法

GB/T19559煤層氣含量測定方法

GB/T212煤的工業(yè)分析方法

GB/T6949煤的視相對密度測定方法

GB/T13610天然氣的組成分析氣相色譜法

GB/T29172巖心分析方法