黔西北地区龙潭组海陆过渡相泥页岩孔隙分形特征

在黔西北地区海陆过渡相龙潭组页岩低温氮气吸附实验基础上,利用FHH模型研究了其孔隙分形维数,得到其分形维数D_1和D_2,整体数值较大,平均值分别为2.718 6和2.782 4,反映龙潭组泥页岩孔隙非均质较强,结构较为复杂。将分形维数与页岩其他地质参数进行相关性分析,结果表明:分形维数与泥页岩的比表面积、TOC呈正相关关系,与平均孔径、石英含量、石英/黏土呈负相关关系,与镜质体反射率、黏土矿物含量呈"先正后负"的相关关系,拐点分别出现在Ro为2.5%以及黏土矿物含量为50%处。综合研究认为:D_1能够较为综合反映泥页岩孔隙的大小、体积、比表面等特征,可以综合表征泥页岩孔隙的结构特征,数值越大越有利于页岩气富集,而D_2对于孔隙结构复杂程度的表征更为明显,可以专用于研究泥页岩孔隙结构的复杂程度,数值需在一定范围内,不宜过大,并认为黔西北地区龙潭组海陆过渡相泥页岩孔隙分形维数D_1的有利分布范围为大于2.60,而D_2的有利分布范围为2.50~2.80,当D_22.80时需要系统进行可采性评价及压裂开采设计。     

沁水盆地中东部海陆过渡相页岩微观孔隙结构特征

为探究沁水盆地石炭二叠系海陆过渡相页岩微观孔隙结构特征,运用扫描电镜、低温氮吸附实验和高压压汞实验等手段,分析了海陆过渡相页岩储层的孔隙类型、形态、孔径分布等特征。结果表明:研究区海陆过渡相页岩纳米级孔隙广泛发育,孔隙类型以有机质孔为主,同时亦发育大量的矿物粒间孔和部分粒内孔;孔隙形态以平行板状居多,还包括一定量的狭缝型孔,以及少量墨水瓶型孔和一端封闭的孔隙;页岩孔径分布范围跨度较大,介孔(2~50 nm)是研究区页岩纳米级孔隙的主体,提供的比表面积和孔体积均达到60%以上,微孔对比表面积的贡献同样值得重视。有机质孔以微孔为主,其发育程度对页岩气的吸附存储有重要影响,TOC含量是BET比表面积和BJH孔体积的重要控制因素;黏土矿物提供了大量介孔,其含量对比表面积和孔体积同样具有控制作用。     

华北过渡相页岩气储层微观孔隙结构特征——以山西省文水地区为例(增刊)

为表征过渡相页岩气储层纳米级孔隙发育特征,以山西省文水地区山西组与太原组煤系页岩为研究对象,采用高分辨率成像技术对页岩储层孔裂隙系统发育情况进行观察;利用低温氮吸附实验对页岩气储层孔隙结构加以表征。扫描电镜下页岩孔径多小于1μm,有机质孔含量不多,粘土矿物晶间孔、黄铁矿晶间孔等矿物基质孔较为发育,粒间孔少见。低温氮吸附实验表明,山西组页岩BET比表面积与总孔体积平均为5.4762 m₂/g与0.0088 cm₃/g,太原组页岩分别为6.7462 m₂/g和0.0102 cm₃/g,孔径小于10nm的微孔是比表面积的主要贡献者,中孔孔隙体积在总孔体积中占明显优势。BJH孔径分布曲线可分为两类,一类于2.5nm,4nm,10nm处有明显峰值;第二类除具有前者三个峰值外,于90nm处有相对较弱的峰值出现,该类样品同时具有相对较低的比表面积与总孔体积。     

沁水盆地东部武乡区块泥页岩孔隙结构特征研究

沁水盆地东部武乡区块煤系伴生泥页岩广泛发育,页岩气资源潜力大,加强该区泥页岩孔隙结构特征的研究对页岩含气性评价以及实现煤层气、页岩气合探共采具有重要意义。为此,以武乡区块X井二叠系山西组泥页岩为主要研究对象,通过高压压汞和低温液氮试验手段对沁水盆地东部武乡地区X井泥页岩孔隙结构进行了研究。研究结果表明:沁水盆地武乡区块泥页岩样品吸附曲线呈倒S型,属于Brunauer分类方案中的Ⅱ型曲线。其脱附回线属于IUPAC分类方案中的H2型(兼具H1型及H3型),属De Boer分类方案中的B型(兼具E型及C型)。主要发育裂缝型孔,墨水瓶型孔次之,分选性好,开放型孔较少,连通性较差;目标层属于页岩气较差的储层段,不利于储层的吸附、扩散和渗透,但经压裂改造可改善;压汞试验测得泥页岩主要大量发育孔径在5～7 nm及15 nm左右的孔隙,液氮试验测得沁水盆地武乡区块泥页岩孔隙孔径集中分布在1.18 nm左右; BET比表面积为10.022～15.454 m2/g,平均值约为13.342 m2/g,其中微孔是泥页岩比表面积的主要贡献者;孔隙直径分布在5.56～6.50 nm,平均值为5.75 nm,平均孔径在中孔范围内。总孔隙体积在0.008 12～0.012 54 cm3/g,平均孔体积为0.01 cm3/g。综合液氮压汞的试验分析结果可知,武乡地区X井山西组泥页岩孔隙中主要发育50 nm的孔,其中2～50 nm的孔是总孔体积的主要贡献者。     

细菌厌氧降解对烟煤孔隙及分形特征的影响

为研究细菌厌氧降解对烟煤孔隙及分形特征的影响,通过高压压汞和低温液氮吸附对烟煤孔隙发育变化进行表征,分别利用Menger模型和FHH模型进行分形特征分析。结果表明:细菌厌氧降解后,一方面降解残煤微孔、过渡孔以及中孔孔容降低,比表面积降低更为显著,但同时也发现大孔孔容增加;另一方面降解残煤分形维数明显降低,表面粗糙程度降低,孔隙发育趋于简单;说明细菌厌氧降解后烟煤对煤层气吸附能力降低,而渗流能力部分增加。     

中高阶煤孔隙结构的演化规律研究

为研究中高阶煤的孔隙结构特征的演化规律,采用低温液氮吸附法,结合FHH分形理论模型,探讨不同煤阶煤的孔隙结构特征和分形规律特性。结果表明:随着煤级的增高,煤的BET比表面积先增加后减小,BJH孔体积逐渐减小,孔径分布特征为微孔先减少后增多,小孔和中孔先增多后减少;FHH分形维数D₁值可量化表征煤体表面的粗糙程度,随着煤级的增高而增加,其中气肥煤至贫煤阶段变化较小,无烟煤阶段增加较多,范围为2.256 2～2.461 3;分形维数D₂值可量化表征煤的孔隙结构的复杂性,D₂值先减小后增大,范围为2.459 1～2.806 5。     

核磁共振技术对热解煤孔隙结构分形特征研究

为研究煤经过热处理后孔隙结构的变化,通过低场核磁共振(NMR)技术,获得不同温度处理的煤岩横向弛豫时间,根据不同横向弛豫时间的信号强度分析了不同孔径的孔隙含量,进而得出孔隙特征随温度的变化规律.利用体视镜获得表面的微观照片,以Matlab数字图像处理法辅助观察煤岩表面变化过程与加热后的现象.对核磁数据进行了分形分析,获...     

基于低温氮实验的页岩吸附孔分形特征

以低温氮吸附实验数据为基础,分析了重庆綦江观音桥剖面下志留统龙马溪组页岩样品吸附孔的吸附特征,采用FHH分形模型,计算了吸附孔分维值D,定量研究了分维值对页岩孔隙参数的变化规律。结果表明:脱附支得到的孔径分布曲线呈双优势峰,其中3.2~3.8 nm为假峰,页岩储层孔隙富含0.4~0.8 nm的微孔且分布集中,2~25 nm的中孔分布相对均匀。页岩吸附孔分形特征明显,分维值介于2.760~2.879,分维值与平均孔直径、孔隙体积呈较好的负相关,与埋深呈弱的正相关,而与比表面积无直接关系。     

基于核磁共振和低温氮吸附的煤层酸化增透效果定量表征

针对某些煤储层中的孔隙和裂隙被方解石、白云石等矿物或杂质堵塞致使煤层渗透率降低的问题,提出一种煤层酸化增透方法。利用核磁共振(NMR)和低温氮吸附实验表征了煤样酸化前后的比表面积、孔隙体积、孔隙度、渗透率、孔径分布及核磁成像等特性参数,分析了酸化作用下煤的细观结构变化规律。测试结果表明,煤样经酸化处理后,饱和水状态的NMR信号量增加,残余水状态的NMR信号量降低,T_2谱的中大孔峰(T_220 ms)的变化较大,NMR所表征的总孔隙度、有效孔隙度、渗透率均增加,残余孔隙度、T_2截止值降低;低温氮吸附所表征的比表面积和总孔隙体积均增加,且主要集中增加在10 nm左右的孔隙,但高煤阶煤增加不明显。NMR图像直观地反映了煤样酸化前后内部孔隙结构的变化特征,为揭示酸化增透的微观演变过程提供了新的手段。煤样初始孔隙越发育或孔隙裂隙中可溶性矿物质越多,所表征的特征参数变化越大,酸化增透效果越好。     

冻融后花岗岩孔隙发育特征与单轴抗压强度的关联分析

为了研究冻融后岩石的孔隙特征与力学性质之间的关系,对冻融后的花岗岩进行了核磁共振测试和力学试验,分别分析了NMR孔隙度和谱面积与单轴抗压强度之间的关系,并将岩石核磁共振成像结果与力学破坏特性进行了关联分析。研究结果表明：孔隙的发育程度对岩石的力学损伤有重要的影响,岩石的NMR孔隙度和谱面积与单轴抗压强度之间的关系式均为指数分布,岩石内部的孔隙分布情况与其力学性质和宏观破坏特征之间存在一定的联系;采用分形理论对冻融后花岗岩的孔隙发育特征进行了描述,得出了冻融花岗岩孔隙发育的分形维数。分析表明,冻融作用下岩体内的裂隙产生及其演化具有自相似性,分形维数值越大,孔隙越发育,其单轴抗压强度就越小。     

川南地区下古生界页岩气储层微观孔隙结构表征及其对含气性的影响

运用普通扫描电镜、氩离子抛光—场发射扫描电镜、Image J2x软件分析、高压压汞、低温CO_2和N_2吸附实验方法,对川南地区下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组两套页岩气储层微观孔隙成因类型、孔隙结构特征及其对页岩含气性的影响进行了研究。结果表明,川南地区下古生界页岩微观孔隙主要发育粒间孔、粒内孔、有机质孔和微裂缝等多种成因孔隙类型;下古生界页岩微观孔隙总面孔率为3.95%~7.48%,筇竹寺组页岩总面孔率和有机质孔面孔率低于龙马溪组页岩;下古生界页岩总孔容为(3.93~24.96)×10~(-3)m L/g,总比表面积为2.727~29.399 m~2/g,孔径为0.35~1.00,2.5~4.7和55~75 nm的孔隙是总孔容的主要贡献者,孔径为0.3~1.0,2.5~5.5 nm的孔隙主要提供了总比表面积,筇竹寺组页岩总孔容和总比表面积均较龙马溪组页岩要低;页岩微观孔隙的面孔率、有机质孔、孔容、比表面积、孔径分布均会影响页岩含气性。下古生界筇竹寺组和龙马溪组页岩在微观孔隙结构特征的上述差异,为揭示川南地区筇竹寺组与龙马溪组页岩含气性的差异提供了依据。     

鄂尔多斯盆地东南部页岩核磁共振实验研究

鄂尔多斯盆地东南部地区页岩气资源开发前景广阔,准确评价不同层位的页岩储层特征意义重大,借助核磁共振实验研究长7段、山西组和本溪组页岩特征,分析页岩孔径分布规律,实验研究表明:(1)页岩T_2谱响应特征表现出Ⅰ类单峰、Ⅱ类双峰和Ⅲ类三峰等3种类型,Ⅱ类双峰态T_2谱在鄂尔多斯东南部页岩中最为发育;(2) T_2截止值分布在0. 49～6. 64 ms,平均1. 57 ms,山西组和本溪组T_2截止值可借助左峰峰值快速确定;(3)核磁孔隙度分布范围为0. 55%～10. 26%,核磁可动流体百分数分布范围为27. 29%～66. 31%,渗透率与孔隙度之间整体呈现幂函数递增关系;(4)长7段页岩裂缝占比3. 49%～10. 13%,山西组页岩裂缝占比4. 89%～27. 52%,本溪组页岩裂缝占比2. 97%～8. 18%,长7段页岩主要发育微细孔隙且孔径分布范围最广,山西组页岩裂缝发育程度最高,本溪组部分页岩存在少量大尺寸裂缝;(5)鄂尔多斯东南部地区山西组和本溪组页岩开发效果优于长7段页岩,推荐山西组和本溪组作为页岩气开发的主力层位。     

基于二氧化碳和液氮吸附、高压压汞和低场核磁共振的煤岩多尺度孔径表征

煤岩系统内发育有nm~mm级的多种孔裂隙,系统表征其内部孔隙结构特征对查明煤岩物性和煤层气产出规律极为重要。基于对鄂尔多斯盆地东缘不同地区的系统采样,采用低温二氧化碳和液氮吸附、高压压汞和低场核磁共振系统表征了研究区煤岩的孔径结构。结果表明,二氧化碳吸附适用于0.6~1nm的微孔,液氮的主体适用范围在1~20nm左右,压汞可表征18nm以上的孔径。根据进汞饱和度、退汞效率和孔隙度将研究区煤岩划分为7个小类,并对应分析了进汞-退汞曲线特征。基于核磁共振表征了不同镜质体反射率和不同埋深的煤岩孔径大小的分布和连通性,随反射率升高和埋深加大,微小孔的比例呈现增加的趋势。相关成果对解释东缘范围内的煤储层物性特征,系统查明不同尺度煤岩孔径分布特征具有一定的支撑作用。     

川西坳陷须五段页岩微观孔隙结构发育控制因素及其成藏意义

以川西坳陷须五段页岩为例,首先运用氮气吸附法对页岩纳米孔隙进行测定,通过等温线和DFT模型分析,对页岩的微观孔隙结构进行表征;然后通过等温吸附实验研究了页岩的甲烷吸附性能,通过解吸法测定了页岩的含气量;最后探讨了页岩微观孔隙结构发育的主要控制因素及其对页岩气成藏的意义。结果表明：川西坳陷须五段页岩孔隙结构较复杂,主要由中孔组成,主体孔径位于2~50 nm,中孔提供了主要的孔隙体积;在85 ℃条件下页岩甲烷吸附的兰氏体积为0.79~4.99 m3/t,页岩的含气量为0.50~2.44 m3/t;有机碳含量、伊/蒙间层矿物含量、脆性矿物含量以及热演化程度是控制页岩微观孔隙结构发育的主要因素;微孔和中孔对页岩气的吸附能力极强,在其内部有大量页岩气以结构化方式存在,增加了页岩气的存储量。     

溶液窜流对浸堆内细观流场的影响规律

为了探究窜流对矿石浸堆内部细观渗流场分布的影响,基于核磁共振技术获取了堆内细观矿石堆积结构,并通过CFD软件对窜流影响下的渗流场进行数值模拟,分析了窜流影响下喷淋强度和窜流系数对流场分布的影响。结果表明:窜流作用下矿石内部溶液发生缓慢流动,通过溶液在矿-液界面的交换,扩大了渗流场范围,增加了溶液在浸堆内反应的时间,使溶液充分与有用矿物接触,提高了有用物质的浸出率;缓流区和出口边界处流速增加,快速流动区域流速减小,有漩流动增强。在窜流作用下,喷淋强度增加能够促进渗流场中溶液流动,涡流范围的增大。窜流系数的增加有助于流场均匀分布,缓流区流动加快,快速流动区流速降低,在一定程度上可以抑制优势流的发生。