基于多尺度孔结构的保温隔热涂层的导热系数与导热模型

以水性丙烯酸酯乳液为成膜物质,以二氧化硅气凝胶(SA)与空心玻璃微珠(HGB)为隔热填料,同时引入纳米孔和微米孔,制备了具有多尺度孔结构的保温隔热涂料。通过热常数分析仪测量不同SA、HGB体积比的涂层的导热系数。结果表明:涂层的导热系数与SA、HGB的体积比密切相关。涂层的导热系数随填料体积分数的增加而减小,当填料体积分数为70%,SA与HGM体积比为8∶2时,涂层导热系数最低为0.053 W(/m·K)。使用并联模型、串联模型、Maxwell模型、H-C模型对SA/HGM保温隔热涂层的导热实验数据进行拟合,发现当填料体积分数为30%时,涂层导热系数可以用Maxwell模型进行预测;当填料体积分数为50%和70%时,需要考虑涂层中开放孔隙的影响,涂层导热系数可以用基于Maxwell模型的修正模型进行预测。

大宁-吉县区块深层煤岩多尺度孔缝结构特征

针对单一技术手段难以定量表征大宁-吉县区块深层煤岩储层复杂的多尺度孔缝结构问题,基于全直径CT扫描、微米CT扫描、FIB-SEM电镜扫描、氩离子抛光场发射扫描电镜等多种实验方法,利用多尺度的数字岩心技术对煤岩样品进行扫描及分析。结果表明:大宁-吉县区块深层煤岩发育多尺度孔缝系统,纳米尺度以气孔和组织孔发育为主,微米尺度以微裂缝和矿物溶孔发育为主,毫米尺度发育有高角度裂缝和割理组合;全直径CT扫描技术可有效识别毫米级的裂缝、割理及溶孔;建立了D20井煤岩段岩心孔-缝模型,计算得到裂缝孔隙度为1.55%,裂缝密度为22.5条/m,裂缝平均开度为1.1 mm;微米孔隙平均半径为2.99~4.15μm,微米喉道平均半径为1.16~1.80μm;微裂缝平均开度为3.75~4.84μm;纳米孔隙平均半径为51.21~80.65 nm,纳米喉道平均半径为19.44~32.06 nm;通过微、纳米孔隙数据拼接,获得多尺度分布特征,小孔数量最多,平均表面积占比为63.68%,大孔(大于103 nm)数量少但贡献了大量的孔隙体积。研究成果可为深层煤层气勘探开发提供技术支撑。

页岩储层应力敏感性的时间效应

有效应力及其作用时间是控制岩石孔隙和裂缝变形的重要外部因素。页岩储层的多尺度孔隙结构特征及孔缝配置关系使得其应力敏感时间效应具有特殊性,然而,以往研究尚未考虑有效应力加载及卸载时间对页岩应力敏感行为的影响。以川南威荣气田龙马溪组页岩气藏为研究对象,钻取不同孔缝发育程度的页岩样品,设计并测试了变有效应力状态下变加载及卸载持续稳定时间对岩样渗透率的影响实验。结果表明:1)有效应力从5 MPa升至35 MPa时,微裂缝岩样和基块岩样渗透率分别降低了66.82%和27.19%,卸载过程中渗透率恢复率为74.73%和79.82%。页岩渗透率越低,有效应力滞后效应越显著;2)恒定有效应力加载持续稳定时间从2.5 h延长至10.0 h,应力敏感系数增加3.76%∼80.17%,且当有效应力较小时的时间效应更显著。研究认为,页岩组分及多尺度孔缝结构是导致其孔缝变形行为差异性的主因。基于实验研究结果,推荐页岩样品老化处理为6.0 h,提出了优化页岩储层敏感性评价实验方案和优化气井工作制度的建议。