SCCO_(2)作用下不同含水性煤孔裂隙结构变化机制

深部煤层封存CO_(2)增产CH_(4)产出过程中,处于超临界状态的CO_(2)(SCCO_(2))与煤中矿物质发生反应,改变煤的孔隙性,进而影响煤层封存CO_(2)的效果和甲烷增产效果。为发现SCCO_(2)–H_(2)O–煤岩作用对煤中孔隙的影响特征,以焦煤为研究对象,开展了不同含水条件下的超临界CO_(2)改造煤实验,基于矿物组成和孔隙性测定结果,对比煤中主要矿物质和不同尺度的孔裂隙变化的差异,探讨了不同含水状态下SCCO_(2)流体对孔裂隙性的作用机制。研究表明:①SCCO_(2)作用后,煤体表面粗糙、疏松,且由于矿物溶蚀使得一些裂隙得到贯通,微裂隙连通性增强。②SCCO_(2)流体对煤具有“扩孔”作用,表现为微、小孔含量下降,中、大孔占比升高,也即微、小孔隙向大孔隙的转化,且孔隙连通性改善;进一步发现,萃余煤吸附孔的分形维数稍微增加,粗糙度增大,而渗流孔的分形维数显著降低,复杂性和非均质性降低。③SCCO_(2)对煤中碳酸盐类矿物的溶解性最好,其次是黏土矿物,且随着含水率增加,萃余煤中的碳酸盐矿物占比先增加后减小。SCCO_(2)使干燥基态、饱和水态煤样中碳酸盐矿物显著溶解,有效改善了孔隙结构,且对饱和水态煤样作用效果更好。空气干燥基态煤样经SCCO_(2)作用后,新生成的白云石矿物聚集在孔喉中造成堵孔效应,缩小原有大孔隙尺寸,是引起不同含水性煤孔隙差异性变化的主要原因。

基于CT扫描受压注浆体试块三维孔裂隙结构参数表征

目的为研究注浆体试块单轴压缩过程中孔裂隙结构演化特征,方法以级配砂砾注浆体试块为研究对象,对其单轴压缩过程分阶段进行工业CT扫描,并采用AVIZO对CT切片进行分析,重构孔裂隙结构三维模型,定量表征孔裂隙与孔喉特征参数。结果结果表明:单轴压缩下,试块依次经历孔裂隙萌生、发育、扩展与贯通阶段,孔裂隙演化特征比较明显,萌生阶段孔隙数增幅为14.41%,无明显贯通;发育阶段孔隙数增加326.91%,伴有一定数目孔隙贯通;扩展阶段孔隙数减少了57.79%,孔隙等效直径最大值增幅为223.45%,大部分孔隙贯通为裂隙;贯通阶段孔裂隙数目几乎不变,孔隙等效直径最大值增幅为92.83%,裂隙贯通后形成多个破裂面。峰值后试块出现连通孔隙,该阶段注浆体孔隙与喉道发育完全,试块破坏。结论研究结果可为后续破碎岩石注浆工程实践提供参考。

不同升温速率下牛蹄塘组页岩力学性能及微观孔裂隙结构演化规律

开展高温下页岩的力学性能及微观孔裂隙结构演化研究,对实现页岩气高效开发具有重要意义。基于此,对中国米仓山地区下古生界牛蹄塘组页岩在不同升温速率下的力学性质和微观孔裂隙结构演化进行了研究。结果表明:低升温速率(2℃/min)下,页岩抗拉强度显著降低。随着升温速率的增大,抗拉强度先增大后减小;300℃是页岩热反应的阈值温度,在450℃附近孔隙度和渗透率达到最大值;低升温速率有利于微孔的发育,较高的升温速率有利于大尺度裂纹的发育。

不同燃爆载荷作用下页岩破裂特性及孔裂隙结构改性规律

页岩储层甲烷原位燃爆压裂是一项新型无水压裂技术,不同燃爆载荷下井周的破裂特性及孔隙结构改性规律尚不明确,无法为关键工艺参数的确定提供依据。自主搭建耐压100 MPa燃爆管道,对?55 mm×55 mm筛管完井页岩试样进行不同燃爆载荷的冲击压裂实验,实验过程中采集爆炸压力-时程曲线,取样表征页岩破裂形态随燃爆载荷的变化规律,通过典型裂缝面分析燃爆压裂致裂机理,通过?1 000 mm×1 000 mm页岩相似材料燃爆压裂实验,阐明燃爆载荷压裂储层的主控因素,基于压汞法表征不同燃爆载荷下页岩孔裂隙结构的演化规律,主要结论如下:(1)提升燃爆混合气体的初始压力能够显著提升燃爆峰值载荷和压力上升倍数,增强燃爆威力;(2)随着燃爆载荷的提高,井周由单一主裂缝转变为多条径向裂缝协同起裂,但燃爆载荷过大容易在井周产生粉碎性破坏,本研究中最佳爆炸压力为71 MPa;(3)燃爆冲击波和爆轰产物气楔扩缝效应是导致裂缝起裂-扩展的主控因素,燃爆压裂有利于构建粉碎区范围小、裂隙区范围大的裂缝体系;(4)燃爆冲击波主导页岩大孔和微裂隙体积随燃爆载荷升高而显著提升,动态冲击和高温热效应的双重控制机制导致微孔呈先降低后升高的变化规律。本研究通过实验室及大尺度燃爆压裂实验阐明了燃爆载荷对井周储层破裂特性和孔裂隙结构改性的控制机制。

高低温循环冲击作用下砂岩孔裂隙结构的演化特征

我国煤系气储量丰富,但煤系气藏复杂的地质条件使得对单一含气系统的开采成本高、效率低,对多种含气系统难以合层共采。如何提高煤系储层的渗透性与兼容性是开发煤系气的关键问题。为探讨改善煤系储层结构的有效方法,研究了在高温200℃、低温-196℃循环冲击作用下煤层顶板砂岩孔裂隙的演化特征,使用工业显微CT对高低温冲击作用前后砂岩试样孔裂隙的发育过程进行了表征。利用数字图像和三维重构技术,对冲击前后试样的CT数据进行了滤波和均值化等处理,定性和定量分析了0、1、5、10、15次高低温度冲击后砂岩孔裂隙体积、表面积、孔隙率和孔裂隙分布复杂度分形维数的变化。研究结果表明:(1)高低温循环冲击促使砂岩试样孔裂隙发育、扩展、连通和次生裂隙的萌生,冲击作用有助于微小孔裂隙扩展形成较大的宏观裂隙。(2)砂岩孔裂隙体积、表面积、孔隙率和孔裂隙分布复杂度分形维数随温度冲击次数的增加呈对数规律变化,其增长幅度呈先增大后减小的趋势,在第5次冲击作用后其面积和孔隙率增幅达到最大,分别为15.48%,20.98%。(3)高低温循环冲击作用减弱了砂岩基体间的束缚力,打破了其原有的静态平衡,试样孔隙率随扫描层数的变化曲线演变为类“C”状,表明砂岩两端的束缚力衰减幅度更大。

煤岩孔裂隙结构分形特征及渗透率模型研究

为探究煤岩孔裂隙结构与渗透特性的联动关系,采用扫描电镜、偏光和分形等手段分析煤岩孔裂隙结构分布特征,利用自主研发的出口端正压三轴渗流装置,开展恒定有效应力条件下孔隙压力升高的渗流试验。基于分形理论,考虑煤岩表面孔隙分布情况对煤岩渗透率的影响机理,建立考虑孔裂隙分形特征的煤岩渗透率模型,通过试验验证其合理性,对煤岩孔裂隙下分形维数和渗透率耦合进行定量分析。研究结果表明:①六盘水矿区煤岩表面含有一定数量的孔隙和裂隙,其中四角田7号煤层孔裂隙发育情况最好,具有2条清晰的宽度较大的裂隙,并伴有大量交叉微裂隙及孔隙发育,煤岩结构破坏严重;②通过盒维数法可得煤岩孔裂隙分布具有明显的分形特征,且煤岩孔隙率与分形维数呈正相关关系;③恒定有效应力条件下,煤岩渗透率随孔隙压力升高呈现先急剧降低后趋于平缓的趋势,受孔裂隙结构影响,在相同的孔隙压力下煤岩渗透率存在明显差异。煤岩表面孔裂隙结构越复杂其分形维数越大,有助于瓦斯运移,渗透率呈上升趋势;④考虑孔裂隙分形特征的煤岩渗透率模型计算值与实测值吻合度较高,与前人研究成果相比,无论理论机理的适用性还是对试验点的匹配方面都更加适用,且能较好地反映孔隙压力与渗透率的联动关系。

构造变形作用下页岩孔裂隙结构演化特征及其模式——以四川盆地及其周缘下古生界海相页岩为例

构造应力能够使页岩发生变形或破坏,从而不同程度地影响页岩的宏微观结构。采用川东南下志留统龙马溪组和川东北下寒武统鲁家坪组海相页岩样品,运用聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)、气体吸附和压汞法等手段,分析了构造类型和变形机制对页岩孔裂隙结构的改造和控制作用。结果表明:单斜岩层页岩中以有机质孔隙结构为主,而褶皱或断层等强烈构造部位页岩矿物粒间孔、溶蚀孔和裂隙结构占主导;相对于单斜岩层页岩,褶皱部位页岩的微孔略占优势,而断层部位页岩的大孔占绝对优势;不同构造类型页岩孔裂隙结构特征的差异与局部构造应力分布的不均一性相关;脆性变形页岩以发育微米级孔隙和裂隙结构为主,有利于页岩气的运移和聚集;韧性变形页岩以发育纳米级孔隙结构为主,有利于页岩气的吸附和赋存;总孔体积随脆性变形作用的增强而增加,随韧性变形作用的增强而减少;孔隙总比表面积与脆性变形作用的相关性不明显,而随韧性变形作用的增强而增加。在此基础上,探讨了构造变形过程中页岩孔裂隙结构的控制因素和演化模式,认为构造应力对页岩孔裂隙结构的影响首先体现在对页岩组分的改造,进而控制孔裂隙结构的演化,最终制约着页岩气的微观赋存和运移。

热解无烟煤微细观孔裂隙结构随温度的演化规律

基于高精度显微CT技术,对不同温度条件下?7 mm×10 mm晋城无烟煤的微细观孔裂隙结构的演化规律进行研究,通过MATLAB与AVIZO相结合对孔裂隙进行三维重构,并对其三维孔裂隙特征参数进行定量分析研究,结果表明:晋城无烟煤在常温到600℃的低温热解条件下,(1)温度低于200℃时,在热破裂的作用下,孔裂隙结构缓慢变化;200℃后无烟煤发生热解,孔径大于1000μm的裂隙数量先增加后减少,单条裂隙的最大直径和体积逐渐增加。300℃时,裂隙数量最多,温度达到600℃时,裂隙相互搭接连通,裂隙数量最少,单条裂隙直径最大,体积最大,裂隙发育贯通,连通性最好。(2)随着温度的升高,晋城无烟煤孔隙度呈上升趋势,100~200℃和400~600℃,孔隙度增加较快;分形维数呈现3个阶段,常温~300℃分形维数快速增大,300~500℃缓慢减小,500~600℃又增大。(3)300℃是无烟煤低温热解过程中的一个转折温度,该温度,大裂隙相互贯通,孔隙度为36.7%,孔裂隙的表面积分形维数达到最大2.236,渗透性已经达到完全渗透的指标,所以,对于无烟煤来说,注热增渗可以考虑加热到300℃。

基于NMR与CT的煤储层孔裂隙结构及渗透性研究进展

我国作为能源大国,煤层气资源量十分丰富,约占世界总量的14%。然而,我国的煤储层具有渗透率低、压力小、低饱和等“三低”特征,因而导致煤层气抽采难度增大。基于对低场NMR、CT技术原理及其对孔裂隙结构表征和渗透性分析方法研究的文献调研,进行了煤储层孔裂隙结构及渗透性研究的综合分析、评价,为地面煤层气抽采和井下瓦斯灾害防治提供了参考依据。结果表明:低场NMR技术对煤岩的孔裂隙结构三维可视化的表达相对不足;不同精度的CT仪在分辨率上存在局限性,且难以快速反映流体之间以及流体与固体骨架之间的相互作用;将低场NMR与CT技术结合,对煤储层孔裂隙结构及渗透性进行综合分析,可多尺度、定量、精细化地表达煤储层的孔裂隙结构及渗透性,有效弥补二者各自的不同缺陷。认为:进一步强化三维可视化、高精度低场NMR仪的研发;降低CT分辨率的局限性,优化、完善图像重构算法;实现多因素下低场NMR与CT共融技术的研发,对煤储层孔裂隙结构与渗透性的高精度、多尺度精细化表达,是该领域的重要发展趋势。

基于原位观测法研究超临界二氧化碳与水影响煤储层矿物和孔裂隙结构的新方法

CO_(2)提高煤层气采收率(CO_(2)-ECBM)技术能够在封存CO_(2)的同时增产煤层气,兼具碳减排和能源开发的双重效益。在深部储层高温、高压、含水状态下,超临界CO_(2)(ScCO_(2))-H_(2)O-煤体系会发生一系列的地球化学作用,进而导致煤储层矿物与孔裂隙结构发生显著变化,并直接影响CO_(2)-ECBM的有效性。通过室内物模实验,充分利用全自动矿物分析系统(AM)具有提供大尺寸高分辨率背散射图像的优势,实现了原位观测,并结合图像处理方法,对反应前后矿物和孔裂隙的参数变化进行定量分析,由此揭示了不同尺度矿物和孔裂隙在数量、面积及分形维数上的变化规律,形成了研究ScCO_(2)-H_(2)O-煤地球化学作用下矿物变化对孔裂隙影响机理的新方法。研究结果表明:①ScCO_(2)-H_(2)O对煤中碳酸盐矿物的溶解作用最为显著,而对长石、磷灰石和黏土矿物的影响相对较弱;②碳酸盐矿物的溶解和煤体的溶胀作用促进了新的孔裂隙和裂缝的形成,尤其是在直径大于10μm的孔裂隙;③碳酸盐矿物部分溶解可增加孔裂隙形态的复杂性,而晶胞型充填碳酸盐的完全溶解则会降低孔裂隙的分形维数。结论认为,该研究方法可更直观和科学地揭示ScCO_(2)-H_(2)O-煤地球化学作用下,矿物变化对孔裂隙的影响机理,还可应用于其他研究背景中储层物性原位改造的机理分析,如压裂液作用、微生物作用、酸化作用等。

基于高压压汞进-退曲线的煤层气储层孔裂隙结构非均质性精细化描述

煤层气储层孔裂隙结构对煤层气的解吸-扩散-运移具有重要的影响,煤储层孔隙结构非均质性严重制约了煤层气的扩散-渗流过程,从而制约煤层气的产能。为此,以临兴地区8块煤样为研究对象,利用高压压汞测试对目标煤样孔隙结构分布特征进行描述。采用3种单重和多重分形模型对进-退汞曲线进行分形计算,对进退汞分维值进行相关性分析。明确了进退汞曲线分维值与孔隙结构参数之间的关系,探讨各分形模型在表征孔隙结构非均质性方面的适用性。研究结果显示:①根据孔隙度和退汞效率可将样品分为两类。A类样品为渗流孔发育型样品,B类样品为吸附孔发育型样品。②利用M和S模型计算得到的不同类型样品分维值差异较小,表明两种类型储层孔隙结构分布非均质相似。多重分形模型表明B类样品的吸附孔和大孔非均质性均强于A类,且孔隙体积低值区控制了样品孔隙分布非均质性。③两种单重分形计算结果表明B类样品孔隙结构分布非均质性均强于A类,多重分形模型计算表明B类样品的吸附孔分布非均质性较强,且孔隙体积低值区控制了样品总体孔隙分布非均质性,该结果与进汞分形结果相一致。④基于M模型的进退汞分形特征均可反映吸附孔和大孔分布非均质性,而S模型仅可反映进汞阶段吸附孔分布的非均质性。基于退进汞曲线下的单-多重分形参数揭示的物理意义存在差异性,且表征的物理意义不同。

低渗煤层孔裂隙特征结构表征与渗流指标相关性研究

为解决低渗煤层瓦斯抽采难度大、效率低等问题,以华晋焦煤沙曲一矿5#低渗煤层为研究对象,基于微米CT扫描实验,运用三维重构技术,探究低渗煤体孔裂隙结构特征与空间分布规律,通过构建具有拓扑结构的骨架化模型和等效孔裂隙网络模型,分析孔隙与喉道结构特征参数与渗流指标之间的关系。研究结果表明:在微米尺度下,沙曲一矿煤样裂隙对孔隙率的贡献远大于孔隙,孔隙以孔径在[53.13,100)μm的大孔为主;宽度在[0.1,1) mm,长度在[0.5,7) mm的微观小裂隙最多,占总裂隙的70.1%;通过统计孔裂隙网络模型提取出的孔隙和喉道发现,孔喉比较大,且连通路径单调,不利于气体运移。通过结构特征参数与渗流特性参数拟合,发现形状因子与孔隙直径呈正相关,迂曲度与孔隙直径、配位数与孔喉比均呈负相关。研究结果可为煤矿瓦斯高效抽采提供理论指导。

型煤孔裂隙结构及其分形特征实验研究

为了研究煤体内部孔裂隙结构,以不同粒径煤粉压制而成的型煤为对象,基于煤样孔裂隙结构的实验室测试结果,采用分形理论的分析方法,探讨了型煤中孔隙和裂隙的尺度特征.结果表明:由压汞实验数据获得的型煤分形曲线均被分成了符合分形规律的低压段和不符合分形规律的高压段两部分;根据压汞实验数据的分形特性可将型煤内部空间分为裂隙和孔隙.其中,裂隙结构参数可由压汞实验(低压段)获得,而孔隙结构参数可由物理吸附实验(以N2和CO2作为吸附质)获得.同时,亦可进一步结合煤的视密度测试结果计算获得煤样的裂隙率和基质孔隙率.对比发现,型煤的孔裂隙结构和原煤之间的差别较小,说明可以利用型煤代替原煤来研究煤中瓦斯吸附、解吸和渗流的一般性规律.

循环等离子体击穿受载煤体电学响应及孔隙结构演化规律

煤层增透是提高瓦斯高效抽采效率、降低瓦斯灾害事故的关键,以物理放电为基础的等离子体是煤层增透的有效手段之一。但以往的研究集中在单次击穿煤体孔-裂隙结构的表征,忽略了等离子体对煤体的极化效应,对循环等离子体作用下受载煤体电学性质及孔隙结构的演化特征缺乏深入研究。为此,对多个煤样进行了循环等离子体击穿实验,结合高压衰减棒和罗氏线圈监测了击穿煤体过程中的电压、电流波形,并分析了预击穿周期、等离子体击穿周期、波峰个数、峰值电压、峰值电流及能量转化效率等电学参数的变化规律;采用低场核磁共振方法测试了击穿1次、5次、10次、15次、20次条件下小孔、中孔、大孔及微小裂隙的演化规律;结合几何分形理论对击穿煤体渗流孔分形维数进行了探讨。研究结果表明,预击穿周期仅有首次放电是千微秒级别,之后会“断崖式”下降至几十微秒,而等离子体击穿周期则随着击穿次数的增加呈现出“阶梯式”的增长;能量转化效率维持在28.7%~55.9%,呈现出先快速增加后趋于平稳的趋势,说明等离子体对煤体电学性质的极化效应是有限的;煤体内部中孔、大孔的增长幅度最为明显,部分微小裂隙结构会实现从无到有的突破,表明等离子体对瓦斯的渗流会有显著的改善效果;分形维数在击穿后呈现出降低的趋势,则从孔-裂隙空间维度的角度证实了击穿煤体内原本孤立的孔隙结构会被裂隙沟通;孔隙率与能量转化效率变化趋势的相似性表明等离子体对煤体电学性质产生了影响,煤体电学性质发生改变后又会对等离子体通道的分布产生影响。

新景矿3号煤层不同煤体结构煤孔裂隙的扫描电镜研究

采用扫描电镜对新景矿3号煤层不同煤体结构煤的微孔裂隙进行了观测和分析。结果表明,不同煤体结构煤中微孔裂隙发育特征不同,随着煤体结构破坏程度加剧,煤由脆性变形转化为韧性变形,煤中裂隙性质亦由剪性裂隙向张性裂隙发育过渡,煤中孔隙类型由原生孔和变质孔向外生孔发育过渡;煤中孔裂隙常见粒状、片状碎屑物质附着于表面和充填于煤孔裂隙中,裂隙的渗透性和孔隙的连通性均较差。

多孔隙度变化倾角裂缝型砂岩铀矿超热中子运移模拟

铀矿作为重要的清洁能源一直备受地质勘探领域的关注,然而,其中的裂缝型砂岩铀矿(孔、裂隙型铀矿)因其结构复杂一直是勘查工作的难点。因此,为了对此类型铀矿进行定量分析,有必要对铀矿赋存状态、含量与地质结构(孔、裂隙)参数的响应关系进行研究。通过瞬发中子测井技术和指向概率模拟算法可以对孔、裂缝型砂岩铀矿中的中子运移情况进行模拟,基于理想模型将研究重点集中于裂缝结构对中子测井结果的影响,包括:裂隙孔隙度对超热中子运移的影响作用随着孔隙度的升高而显著提高,同时使测井响应敏感度大幅提升;近似垂直裂隙环境下,超热中子聚集峰呈现多点分布状态;高裂缝倾角环境对中子能量和时间谱峰值的衰减作用最为严重,并且中子时间谱峰值存在随孔隙度增大向低裂缝倾角度区间移动的现象;不同裂缝倾角环境下,孔隙度与超热中子计数比存在一定的特征线性关系,可以辅助修正特定角度裂隙环境中的铀含量范围。以上结论可以为裂缝砂岩铀矿、复杂环境铀矿勘探工作提供理论参考依据并提高铀矿定量准确性。

基于CT三维重建煤骨架结构模型的渗流过程动态模拟研究

为了探究煤体微观结构中的渗流变化情况,以新疆大黄山气煤为研究对象,运用CT扫描和三维重建技术建立了含有孔裂隙的三维煤体骨架结构模型。在此基础上构建了一种能够反映动态渗流过程的流固耦合模型,并结合内置Navier-Stokes控制方程的ALE算法进行了渗流模拟。结果表明:渗流过程中,孔裂隙中每个点的流速都会存在一个速度峰值和稳定流速值;相较于裂隙结构,孔隙结构较差的连通性增大了其在模型前端的流体动能损耗,减缓了后续孔隙中流体的流动。初始流速影响了入水口处流速及流体密度的变化趋势,也改变了裂隙中速度峰值的变化规律,当初始流速值低于0.03 mm/s时,裂隙中速度峰值沿渗流方向呈现出"先增大后减小"的变化趋势,而当初始流速值大于0.03 mm/s时,速度峰值则沿着渗流方向逐渐减小。在低压力梯度条件下,孔裂隙的速度峰值与压力梯度之间存在非线性变化关系,而稳定流速值则随压力梯度的变化线性增大。研究成果为后续相关渗流影响因素的研究提供了一种新的思路。

不同水力荷载路径下煤体微观渗流特征及宏观破坏研究

为探究煤体在不同水力荷载路径下的微观渗流特征,通过CT三维重建技术,建立了基于煤体微观结构的双介质渗流模型,并设计了恒定速度加载(LP1)、常规脉动加载(LP2)和强加载缓卸载加载(LP3)3种水力荷载路径,进行了在不同循环荷载路径下的煤体注水渗流数值模拟试验。另外利用自行搭建的煤体注水装置,探究了3种荷载路径下的宏观损伤情况。结果表明:联通裂隙占孔裂隙结构的73.49%,是影响煤体渗流的主要因素,而孔径为9~23μm的孔隙是孤立孔隙中的主要部分,数量和体积占比均超过了50%;煤体内部孔裂隙结构和荷载路径对渗流速度和压力的分布特征具有重要影响。LP1沿注入方向平均渗流速度的波动较大,LP3则抑制效果明显,且LP3路径较LP1和LP2随时间有较大跨度。LP3的荷载路径相对于LP1具有脉动荷载的疲劳损伤效果,并且造成的损伤程度强于LP2。该研究可为煤体微观结构研究和煤层注水技术参数优化提供方向。

泥岩耐崩解性与矿物组成相关性的试验研究

岩石的耐崩解性是岩土工程实践中岩体和岩石材料的重要特征参数之一。基于4组不同成煤期煤系地层泥岩的耐崩解性对比试验,结合岩样的X射线衍射(XRD)和压汞试验(MIP)分析结果,研究了循环崩解作用下泥岩崩解物形态特征和耐崩解性指数的变化规律,并探讨了泥岩耐崩解性差异、差异产生机理及其与矿物组成的关系。研究结果表明:泥岩的耐崩解性与其矿物组成和孔裂隙结构特征密切相关;随崩解循环次数的增多,泥岩耐崩解性指数呈负指数关系递减;受矿物组成的影响,泥岩崩解机理可分为两类:矿物组成中含有蒙脱石的,崩解主要由岩体遇水时内部差异膨胀引起;矿物组成中不含蒙脱石的,崩解主要由岩体遇水时内部孔裂隙相界面受水的楔裂压力作用,孔裂隙扩容引起。

松辽盆地北部白垩系嫩江组低熟页岩原位渗透率随温度变化演化特征

通过加温-三轴压力联合的(轴压8 MPa、围压10 MPa)渗透测试、封闭体系页岩电加热热解测试和扫描电镜分析,研究松辽盆地北部白垩系嫩江组二段富有机质低熟页岩平行层理方向原位渗透率的演变规律及特征。研究结果表明:随温度升高,样品原位渗透率呈现先升后降又升的变化规律,375℃时渗透率最低。同一温度下,样品原位渗透率随孔隙压力的增大而减小。低熟页岩原位渗透率演变可划分为5个阶段:①25~300℃,热破裂和黏土矿物的脱水作用改善了渗透性,但渗透率小于0.01×10^(-3)μm^(2)。②300~350℃,有机质热解排烃形成有机成因的矿物粒间孔和微米级孔缝,在有限范围内形成连通的孔隙网络,提高了渗透率。但液态烃内黏稠的沥青质含量高,应力约束下不易流动而滞留于孔隙内,导致渗透率增长缓慢。③350~375℃,有机质大量热解生烃形成孔隙,但液态烃吸附溶胀和应力约束下的附加膨胀热应力,压缩了孔裂隙空间,液态烃难以排出,造成渗透率急剧下降。④375~450℃,有机质生烃后不同矿物之间相互连通的孔隙-微裂隙网络系统、增加的孔隙尺寸和黏土矿物的转化作用,促使应力约束下渗透率的持续升高。⑤450~500℃,稳定的孔隙系统和不同层理方向交错的裂隙系统,造成渗透性显著上升。不同阶段内有机质的热解作用、孔裂隙结构和周围应力的耦合作用是原位渗透率演化的主控因素。