新疆油页岩升温过程中孔隙结构演化特征

孔隙结构是油页岩描述的重要特征,直接影响页岩油气的储存和运移。因此,研究孔隙结构演化对指导油页岩原位开采具有重要意义。本文以新疆巴里坤油页岩为研究对象,利用热重(TG)、低温氮气吸附(LTNA)与压汞(MIP)等试验,结合LTNA-MIP联合精确表征方法,揭示巴里坤油页岩热解失质量规律及升温过程中孔隙发育特征,并对孔隙结构演化过程和机理进行研究。结果表明:新疆油页岩热重可分为低温缓慢失质量阶段(20~360℃)、中温快速失质量阶段(360~500℃)和高温缓慢失质量阶段(500~600℃),由于该油页岩具有低挥发分、高含油率、高灰分的特点,中、高温阶段是主要的失质量阶段;巴里坤油页岩内部孔隙类型复杂,升温过程中,微、小孔由狭缝形演变为导管状,中、大孔始终以墨水瓶状为主。墨水瓶状孔隙在300~400℃和500~600℃这2个温度区间集中发育,有效孔隙则在400~500℃大量发育。低温段以原生大孔为主,在自由水蒸汽压、矿物热膨胀和沥青质软化共同影响下,孔隙结构变化较小;中温段有机质集中热解,产生扩孔效应,单位孔隙体积大幅增加,孔隙类型以中孔为主;高温段黏土矿物失水、石英相变产生膨胀压力,大孔、中孔进一步扩展。

电磁辐射下海陆相页岩孔隙结构演化差异研究

电磁辐射是一种绿色页岩油气储层改造技术,相比常规热传导加热,电磁辐射加热页岩的孔隙结构更为复杂。参考前人在不同辐射时间和功率条件下页岩孔隙演化的研究,将海相页岩和陆相页岩在电磁辐射下的孔隙结构进行对比分析。选取龙马溪组海相页岩与鄂尔多斯盆地陆相页岩,借助自主研制的电磁辐射装置、氮气吸附、高压压汞、场发射扫描电镜等表征手段和Image J软件,研究了电磁辐射下海陆相页岩孔隙结构演化规律及差异。结果表明:相同的辐射时间,陆相页岩终温较海相页岩高;高TOC质量分数的海相页岩以有机孔增加为主,而高黏土含量的陆相页岩以裂缝开度增加为主;电磁辐射下,页岩有机质热解、黏土矿物脱水收缩以及热应力差等的共同作用,导致页岩孔隙和裂隙增加,显著提高了储层的渗流能力。

渗流作用下风化壳淋积型稀土矿细观孔隙结构演化特征

为研究风化壳淋积型稀土矿浸出过程中溶液渗流作用对孔隙结构的影响,以去离子水为溶浸液开展浸矿实验.对浸出前后矿样进行显微CT扫描,获取了试样内部结构图像,利用阈值分割算法得到了浸出前后稀土矿样的孔隙结构图像.进而,研究了溶液渗流作用下试样孔隙结构的变化特征,分析了渗流作用对试样孔隙率、孔隙体积、孔隙长度、孔隙宽度和孔隙方位角等参数的影响.结果表明:稀土矿孔隙形状和尺寸在渗流作用下发生显著变化,且在粗细颗粒接触区最为明显;溶液渗流作用使得稀土矿孔隙率增大,孔隙总数量减少,孔隙总体积增大.渗流作用下矿样中小孔隙数量减少,大孔隙数量增多,各尺寸区间的孔隙数量变化率随孔隙尺寸的增大呈现先增大后减小的趋势.溶液渗流作用下孔隙长宽比分布更加集中,孔隙方位角在各角度区间的分布更加均匀,孔隙各向异性增强.

黄土孔隙结构演化对其土-水特性影响分析

作为黄土的关键水力参数之一,土-水特征曲线(SWCC)受到了土体孔隙结构特征的影响;然而目前还缺乏基于黄土沉积过程的孔隙演化对其土-水特性影响分析。本文在陕西泾阳县泾河南塬黄土剖面自上至下取L1、L2和L6黄土,通过扫描电镜定性分析黄土孔隙结构随沉积过程的演化特征,通过孔隙分布(PSD)曲线量化分析各层黄土的孔径分布特征;在此基础上,利用滤纸法测定黄土SWCC曲线,对比分析黄土SWCC随埋深的变化规律。通过Young-Laplace方程将孔径转化为对应的吸力值,将PSD与SWCC曲线采用同一吸力坐标放置一起,分析黄土孔隙结构分布与SWCC的对应关系。结果表明:随埋深的增大,黄土优势孔径及其分布密度减小;相应地,黄土SWCC的饱和段增长,进气值增大,过渡段变缓,持水能力增强。同时,在各层黄土取样位置取重塑土样,在确保制样含水率和干密度与对应原状土一致的情况下,对比分析重塑与原状黄土的孔隙结构与土-水特性,发现随着土层埋深的增大,两者之间孔隙结构差异增大,SWCC的差异也随之增大。

多孔地质材料中的反应扩散与孔隙结构演化:Ⅰ.理论分析与数值模拟

考虑到多孔地质材料中的反应、扩散和孔隙结构演化同时发生在微观和细观2个不同的层次上,并且3个过程之间存在明显的相互作用,是耦合在一起的,研究反应固体和惰性固体共存情况下,多孔地质材料中的反应扩散与孔隙结构演化过程。同时,考虑到能够在实验室内进行实时测量的浮重力可以间接地反映多孔介质中的反应扩散和孔隙结构演化进程,研究多孔地质材料中的反应扩散和孔隙结构演化与浮重的关系。首先,在颗粒尺度上,给出同时考虑界面化学反应和边界层外扩散联合控制的颗粒动力学模型,描述固体反应颗粒的反应转化过程;接着,将颗粒动力学推广到包含足够多颗粒的多孔介质微元体上,得到描述多孔介质中反应扩散和孔隙结构演化的数学模型;最后,运用有限体积法对数学模型进行数值求解。研究结果表明:化学反应、溶质扩散和孔隙结构演化相互影响,密不可分;缓慢的反应和扩散过程,可以引起孔隙结构的显著改变,不容忽视;化学作用导致的孔隙结构改变远比力学作用的大;反应扩散与孔隙结构演化过程与浮重之间存在一一对应关系。本文所建立的数学模型可以反映非惰性多孔介质中的反应扩散和孔隙结构演化进程,对于进一步研究多孔介质中的物理化学流体动力学过程具有一定借鉴意义。

矿石中的反应扩散与孔隙结构演化——研究现状及存在问题

考虑到溶浸采矿方法的优越性和巨大的发展应用潜力,针对矿物溶浸过程中发生在矿石孔隙系统中的反应扩散和孔隙结构演化过程进行了阐述,分析了国内外的相关研究成果,指出矿石中的反应扩散和孔隙结构演化是密不可分和相互影响的,现有研究成果难以直接应用,提出了研究此类问题的新思路。