陸相頁巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征及其對甲烷吸附性能的影響

【摘要】：頁巖儲層的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征研究對頁巖的吸附性能評價具有重要意義。前人針對海相頁巖的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征及其與吸附性能的關(guān)系開展了一定研究,但在陸相頁巖領(lǐng)域則相對比較缺乏。為此,以川西坳陷上三疊統(tǒng)須五段陸相頁巖為對象,首先通過低溫氮氣吸附實驗對頁巖樣品的微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征進行了研究,計算了頁巖的比表面積、孔徑分布、孔體積和平均孔徑等孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù);然后通過高壓甲烷等溫吸附實驗,研究了頁巖樣品的甲烷吸附特征;最后探討了頁巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征對甲烷吸附性能的影響。研究結(jié)果表明:1川西坳陷上三疊統(tǒng)須五段陸相頁巖主體孔隙為中孔,同時含有一定量的微孔和大孔,孔隙內(nèi)部具有平行板狀形孔和墨水瓶形孔特征,孔隙連通性較好,有利于氣體的滲流和開發(fā);2頁巖的比表面積為5.42~10.30 m2/g,孔體積為0.00675~0.01297cm3/g,平均孔徑為7.81~9.49 nm,頁巖比表面積高出常規(guī)砂巖許多,有利于氣體在頁巖表面吸附存儲,孔徑在2~50 nm的中孔提供了主要的孔體積,構(gòu)成了頁巖氣體賦存的主要空間;3在85℃條件下,須五段陸相頁巖甲烷吸附的蘭氏體積為1.21~4.99 m3/t,平均為2.76 m3/t,不同頁巖樣品之間的吸附性能差異明顯,主要與頁巖內(nèi)部發(fā)育不同的微觀孔隙結(jié)構(gòu)息息相關(guān);4頁巖的蘭氏體積與比表面積之間呈現(xiàn)良好的正相關(guān)關(guān)系,這是因為比表面正是甲烷分子吸附賦存的場所。頁巖的比表面積與黏土礦物含量之間具有良好的正相關(guān)關(guān)系,與總有機碳含量(TOC)之間相關(guān)性不明顯。這主要是因為陸相頁巖有機質(zhì)熱演化程度相對較低,有機孔發(fā)育有限,而黏土礦物含量相對較高,其中發(fā)育的黏土礦物孔隙為甲烷分子的吸附提供了相對更多的比表面和吸附點位;5頁巖的蘭氏體積與微孔和中孔體積之間都具有良好的正相關(guān)關(guān)系,微孔和中孔相對于大孔而言具有更大的比表面,為甲烷的吸附提供了更多的有效空間。頁巖微孔體積和中孔體積與總有機碳含量(TOC)之間存在一定的正相關(guān)關(guān)系,但是正相關(guān)性的程度沒有微孔體積和中孔體積與黏土礦物含量之間的關(guān)系強烈。這同樣是因為一方面陸相頁巖有機質(zhì)熱演化程度相對較低,有機孔發(fā)育有限;另一方面,陸相頁巖黏土礦物含量較高,其內(nèi)部也可發(fā)育大量微孔和中孔,從而構(gòu)成可觀的比表面,影響甲烷吸附能力。 【作者單位】：中國石油大學(xué)油氣資源與探測國家重點實驗室 中國石油大學(xué)非常規(guī)天然氣研究院
【關(guān)鍵詞】：陸相頁巖 孔隙結(jié)構(gòu) 氮氣吸附 比表面積 孔體積 甲烷吸附性能
【分類號】：P618.13
【正文快照】： 圖1頁巖氮氣吸附解吸等溫線 圖2頁巖氮氣吸附法孔徑分布曲線陸相頁巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征及其對甲烷吸附性能的影響@陳磊$中國石油大學(xué)油氣資源與探測國家重點實驗室!北京102249$中國石油大學(xué)非常規(guī)天然氣研究院!北京102249 @姜振學(xué)$中國石油大學(xué)油氣資源與探測國家重點實驗

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