吉木萨尔页岩储层孔隙结构表征及空气可注入性实验研究

利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜矿物定量评价(QEMSCAN)、微米CT扫描技术及AVIZO可视化软件先进的数学算法,构建了新疆吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩储层的三维数字岩心,开展了不同类别页岩储层的微观孔隙结构表征研究。在此基础上,辅以高温高压物理模拟驱替系统进行了不同类别页岩储层的空气可注入性实验研究,并探讨了裂缝对于空气注入能力的影响。结果表明,研究区页岩储层的矿物分布及孔隙结构特征差异显著,层理分布呈现明暗交互的纹层状排布,孔隙结构主要以连续带状或孤立状分布,孔隙结构连通性差,非均质性较强。向页岩储层注入空气可与原油接触发生低温氧化反应(LTO),具有较好的膨胀降粘,增强流动性作用,空气注入能力的变化过程可划分为注入指数降低、注入指数上升、注入指数稳定3个阶段,升高注采压差能有效改善空气注入效果,缩短注采周期。裂缝可有效降低注采压差,减小基质内油气渗流阻力,提高页岩储层的空气注入指数,但突破时间相对变快,在合理生产压差下,结合空气泡沫等调剖体系进行适当的压裂改造有助于提高空气注入效果。该研究成果可为页岩储层注空气的高效开发提供借鉴。

中国致密储层孔隙结构表征需注意的问题及未来发展方向

致密储层孔喉尺寸小、孔隙结构复杂、非均质性强,表征难度大。通过系统梳理目前致密储层表征技术发展现状,指出致密储层孔隙结构表征需注意的几个问题:1强调提高分辨率的同时,需加强样品代表性尺度研究;2追求新技术/方法的同时,需加强技术有效适用范围研究;3强调定量表征数据拼接的同时,需加强多尺度定性与定量数据融合,提高表征精度。提出致密储层孔隙结构表征核心技术未来发展方向:1多学科联合攻关,静态表征与动态演化相结合,实现孔隙结构的全面表征;2加强宏观尺度研究,密切联系可动流体评价,实现对规模有效储集体的准确预测;3加强现场应用研究,紧密结合储层增产改造措施,实现对工程甜点的评价优选。

不同煤阶煤样孔隙结构表征及其对瓦斯解吸扩散的影响

基于气体吸附理论,采用低温液氮吸附法(LT-N 2 GA),CO 2吸附法和扫描电镜法(SEM),从孔容、比表面积、孔径分布和孔隙形状4个方面,研究分析了8种不同变质程度煤样的孔隙结构。并结合煤粒瓦斯扩散实验,计算出煤样的迂曲度和瓦斯扩散通道长度,分析讨论了不同煤阶煤体孔隙结构对瓦斯解吸扩散规律的影响及机理。结果表明:不同煤阶煤样的吸附能力存在显著的差异。随变质程度的加深,吸附能力呈先降低后升高的U形规律;SEM观察结果与低温液氮吸附等温线分析的孔隙形态整体上较为一致,不同煤阶煤样的孔隙形态有很大差异,表明煤体表面的异质性;吸附分析显示中孔孔径呈多峰分布,孔容主要由2~15 nm的中孔贡献;煤体微孔段的吸附能力取决于0.6~0.9 nm和1.5~2.0 nm孔径段。煤质对瓦斯解吸扩散的影响主要与孔隙结构的差异有关。不同煤阶煤体孔隙率和迂曲度不同,瓦斯扩散通道长度不同,随着扩散通道长度的增加,瓦斯初始解吸速率呈指数形式减小;瓦斯在煤体孔隙中的扩散以微孔内的表面扩散为主,孔比表面积越大,表面扩散越显著;瓦斯解吸量和初始扩散系数与煤阶之间呈现不对称U形关系,在高阶煤阶段(V daf<15%),随着挥发分的增加,瓦斯解吸量和初始扩散系数显著减小。在中、低阶煤阶段(V daf>15%),随着挥发分的增加,二者缓慢增加。

页岩孔隙结构表征方法新探索

孔隙结构对页岩储层的储集性能、渗流能力和页岩气产能具有十分重要的影响,是页岩储层评价的核心内容。为全面、直观地展现页岩储层孔隙结构的空间特征,选取川南龙马溪组页岩为研究对象,先运用MATLAB自编程序识别扫描电镜(SEM)二值图像的方法,测得不同孔隙面积与相应的面孔率数值,拟合得到了岩样的面孔率函数;再利用积分几何理论建立了面孔率函数与孔隙度函数之间的换算模型,计算得到了岩样的孔隙度与孔径之间的函数关系,并据此对龙马溪组页岩孔隙结构进行了定量分析。结果表明:川南龙马溪组页岩岩样的孔径主要为1~50 nm,孔隙度峰值出现在孔径为13 nm处,中孔是孔隙的主体,占总孔隙空间的93.7%。与高压压汞实验和低温氮气吸附实验结果比较,SEM图像观测法所得结果可靠,验证了该方法的可行性。该方法不仅适用于页岩储层,也适用于其他致密储层。

威荣深层页岩气储层微观孔隙结构表征及分类评价

为研究深层页岩储层评价标准,对其储层微观孔隙结构进行了研究。基于"高精度、跨尺度"微观孔隙结构研究思路,利用氮气吸附、高压压汞、扫描电镜以及矿物分析电镜等实验,形成一套全孔径范围的储层微观孔隙结构定量表征技术,建立了深层页岩气储层评价标准。研究结果表明:(1)孔隙类型为有机孔、粒间孔、粒内孔、微裂缝4类,不同类型孔隙差异大,以有机孔占主导,其面孔占比大于50%,孔隙形态复杂,呈椭圆形、不规则状或扁平状分布,形状系数为0.50~0.90,分形维数(D)为2.72~2.92;(2)基于全孔径表征技术及分形理论将孔隙结构分为4类,其中Ⅰ类孔隙结构的有机孔发育(有机孔占比大于等于50%),分选较好(分选系数大于等于0.7),变异系数较大(变异系数大于等于1.1),孔隙半径分布呈多模态分布;(3)综合孔隙结构分类及储层参数,将页岩储层分为4类,其中Ⅰ类储层的关键参数为总有机碳含量(TOC)≥4%,总含气量大于等于6 m^(3)/t,孔隙度大于等于6%,脆性矿物含量大于等于50%,杨氏模量大于等于36 GPa,泊松比小于等于0.225,为Ⅰ类孔隙结构,该类储层主要分布于2—3~1小层,为水平井最优靶窗位置。

多孔可变临界孔隙度模型及储层孔隙结构表征

碳酸盐岩、致密砂岩和页岩等储层具有孔隙类型多样、孔隙结构复杂和非均质性强等特征,属于典型的多重孔隙储层,孔隙结构表征是多重孔隙储层预测和流体识别的关键.现有的孔隙结构表征方法大多利用孔隙纵横比或者构建一种新参数来描述孔隙结构.岩石临界孔隙度模型是一种常用的岩石物理模型,具有一定的物理意义和地质含义.本文推导了岩石临界孔隙度与岩石孔隙结构(孔隙纵横比)之间的关系,进而利用极化(形状)因子建立临界孔隙度与弹性参数之间的关系,构建了能够包含多种孔隙类型的多孔可变临界孔隙度模型.利用多孔可变临界孔隙度模型由储层的弹性参数反演不同孔隙类型的体积含量.实验室测量数据和实际测井数据表明,多孔可变临界孔隙度模型能够适用于多重孔隙储层岩石物理建模和孔隙结构表征.

基于扫描电镜和JMicroVision图像分析软件的泥页岩孔隙结构表征研究

孔隙发育特征是泥页岩储集能力评价的关键参数之一。扫描电镜观察法已普遍用于描述泥页岩的孔隙发育特征,但是目前文献中对泥页岩微孔隙类型划分比较混乱,孔隙结构特征参数的表征以定性描述为主,缺乏定量表征手段。本文选取了18个泥页岩样品为研究对象,通过氩离子抛光和高分辨率扫描电子显微镜图像观察,基于孔隙发育形态、位置及成因,对样品中不同孔隙进行类型划分;结合JMicroVision图像分析软件,应用泥页岩微孔隙描述技术和孔隙尺度分类统计技术,统计不同类型孔隙发育数量、孔径大小、面孔率、形状系数、概率熵等参数,对其分布特征进行评价。研究表明,晶(粒)间孔隙和有机孔隙比较发育,其次为晶(粒)内孔和晶间隙。不同类型孔隙其孔径分布以纳米级为主,不同类型孔隙分布较无序,其概率熵主要分布在0.5~0.7之间,对应的形状系数分布差异也较大。有机质孔隙的形状系数主要分布在0.6~0.7范围内,形状分布以椭圆形或近似圆形为主,晶(粒)间孔隙和晶(粒)内孔隙的形状系数主要分布在0.3~0.7,分析晶(粒)间孔隙和晶(粒)内孔隙形状系数分布特征主要是受原始孔隙形态、压实作用和溶蚀作用的影响。研究认为,SEM与JMicroVision相结合是定量研究不同类型微孔发育特征的有效手段,为研究微孔的形成和演化奠定了基础。

核磁共振技术在孔隙结构表征与流体识别方面的应用

核磁共振技术在油气工业领域,被广泛应用于岩心分析,应用对象由常规储层向非常规储层如页岩、碳酸盐岩、致密砂岩、煤岩等转变。非常规储层储集空间类型多样、非均质性极强,大量发育微纳米级孔隙,流体在其中的渗流机理复杂,常规技术手段因难以准确表征储层内部微观结构已无法适应当前的油气勘探开发研究需求。核磁共振技术作为一种储层评价的重要技术手段在表征储层孔隙结构、流体识别等方面有独特的优势,且对样品无损无害、分辨率高,因而应用范围与应用领域越来越广泛。从原理出发,介绍了核磁共振技术在孔隙结构表征与流体识别方面的应用现状,对存在的问题及未来的研究方向进行了探讨。

基于双峰高斯函数的海上低渗储层孔隙结构定量表征——以琼东南盆地BD21气田陵水组三段为例

海上低渗气藏占比增加,孔隙结构的差异影响气井产能,制约海上低渗气藏规模开发。根据高压压汞和核磁共振实验,采用测井曲线与储层分类参数、双峰高斯函数拟合曲线等方法,利用球状孔隙模型将核磁共振T2谱转化为伪毛细管压力曲线定量表征孔径大小及分布,分析核磁共振T2谱反映的大孔孔隙度、大中孔孔隙度与物性、压汞参数之间关系,分析反映储层渗流能力的孔隙结构评价参数,建立孔隙结构和物性参数预测模型。结果表明:陵水组三段低渗储层孔隙结构分布呈双峰型和单峰型,其中小孔曲线与大孔曲线存在重叠区域,双峰型曲线的重叠区域较小,单峰型曲线的重叠区域较大,孔隙可按双峰高斯函数拟合的小孔曲线、大孔曲线和重叠区域的分布范围划分为大孔、中孔和小孔;大中孔孔隙度、大孔孔隙度可有效评价储层物性和孔隙结构,储层大中孔越发育,物性越好,可动流体饱和度相对较高。以大孔和大中孔综合评价参数为主要指标的低渗储层分类标准,将研究区低渗储层划分为三种类型,其中Ⅰ类、Ⅱ类储层大中孔较为发育,储层物性较好,大孔、大中孔综合评价参数值分别大于7、10,可动流体饱和度相对较高,普遍在65.75%以上;Ⅲ类储层物性相对较差,大孔和大中孔综合评价参数值较小,孔隙结构复杂,可动流体饱和度相对较低。该结果为海上低渗气田经济有效开发提供指导。

吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩储层孔隙结构定量表征

吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组是重要的页岩油气聚集区。通过铸体薄片、压汞及核磁共振等分析,结合医用CT、微米CT扫描技术、扫描电镜矿物定量评价(QEMSCAN)及Avizo可视化软件先进的数学算法,构建了吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩储层的三维数字岩心并提取了孔隙网络模型参数,获取全尺度孔径分布曲线,从多个维度综合开展其微观孔隙结构定量表征研究。研究结果表明:(1)研究区芦草沟组页岩储层的孔隙度平均为7.6%,渗透率平均为0.37 mD,为“低孔-特低渗”型致密页岩储层,其主要储集空间类型为次生溶蚀孔,含残余粒间孔、生物体腔孔和成岩微裂缝。(2)孔喉尺度为纳米—微米级不等,以0.12~1.75μm喉道贡献率最高,亚微米—微米级孔喉对渗流的贡献较大,孔隙展布形态多为孤立状和条带状,孔隙半径大多为4.5~12.5μm;喉道半径大多为1.3~5.1μm,喉道长度为5~15μm;孔喉配位数为1~2,孔隙结构具有非均质性强、连通性差等特点,孔喉连通性比孔隙尺度对渗流的贡献更大。(3)纳米尺度下,基质矿物主要为石英和钠长石,纳米级微孔大多分布于矿物颗粒(晶体)内部有机质孔及胶结物微孔隙,孔径为0.015~5.000μm。

纳米CT页岩孔隙结构表征方法——以JY-1井为例

分析富有机质页岩的纳米孔隙结构是评价页岩储集性能和页岩气资源勘探开发潜力的基础。利用纳米CT及三维重构技术评价四川盆地焦石坝地区下志留统龙马溪组页岩的孔隙特征及连通性,结果表明:(1)纳米CT可以展现页岩孔隙的三维空间结构,结合其他实验方法更有利于表征页岩的孔隙特征;(2)基于纳米CT可将焦石坝页岩样品的组分分为基质矿物、有机质、孔隙和高密度矿物(如黄铁矿),其体积比分别为89.20%、6.22%、2.71%和1.87%;(3)焦石坝页岩的孔径分布范围为79~4700nm,以100~500nm为主,包括有机孔隙和无机孔隙;(4)焦石坝页岩孔隙的非均质性较强,总体具有较好的连通性,以Ⅲ级连通域为主。

玛湖凹陷百口泉组致密砂砾岩储层孔隙结构特征

玛湖凹陷百口泉组是重要的砂砾岩油气聚集区。为了研究玛湖凹陷百口泉组致密砂砾岩储层的孔隙结构特征,开展了压汞、核磁共振、铸体薄片等分析,结合微米CT扫描技术、扫描电镜矿物定量评价(QEMSCAN)及MAPS显微图像拼接技术,从尺度与精度、二维与三维综合开展其微观孔隙结构特征研究。结果表明:①玛湖凹陷百口泉组致密砂砾岩储层孔喉尺度分布广泛,呈现较明显双峰特征,大尺度孔喉为亚微米—微米级,而小尺度孔喉为纳米—亚微米级,以0.5~4.0μm喉道贡献率最高,微米级孔喉对渗流的贡献较大。②微米尺度下,孔隙结构具有强非均质性,复模态等特点,孔隙类型以溶蚀孔、粒间孔及微裂缝为主,孔隙展布状态主要有条带状和孤立状2种,孔隙连通性比孔隙尺度对渗流的贡献更大。③纳米尺度下,扫描电镜确定其主要矿物为石英和长石,粒间压实作用充分,颗粒形状结合紧密,不同孔渗的样品基质内纳米级微孔形态各异,多以分布于矿物颗粒(晶体)内部蜂窝状长石溶蚀孔或填隙物表面微孔为主,可见方解石颗粒解理缝,对微米级球状微孔及纳米级溶孔起到较好的沟通作用。该研究成果可为致密砂砾岩储层孔隙结构表征及“甜点”预测提供借鉴。

鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩储层微观孔隙结构特征

孔隙结构是研究储层物性的主要内容。该文在调研前人研究的基础上,分析总结了鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩储层微观孔隙结构特征。结果表明:前人对鄂尔多斯盆地延长组储层微观孔隙结构表征参数选取不统一,一般选取能够代表研究区微观孔喉结构及渗流特征的优选参数,建立致密储层的分类评价标准。对致密油的孔隙结构表征方法主要有3种:数据统计分析方法、图像分析技术、数字岩芯技术。影响储层孔隙结构的成因复杂,主要是沉积作用和成岩作用;其中沉积作用决定致密砂岩储层原始物性,而成岩作用改造原生孔隙结构。综合认为在建立储层的分类评价标准时需要综合分析各类评价参数。

聚丙烯塑料-锯末干混合制备高介孔率柱状活性炭

以聚丙烯塑料和梧桐锯末为原材料,无水K2CO3为活化剂,采用干混合法制备高介孔率柱状活性炭.通过单因素实验,探究了塑料含量、盐料比、活化温度及活化时间对活性炭吸附亚甲基蓝(MB)性能的影响.结果表明:当塑料含量为20%、盐料比为2.5、活化温度为950℃、活化时间为80 min时,所制备的活性炭具有较高的MB吸附量(322.9 mg·g-1).所制备的活性炭具有发达的微观孔隙结构,其比表面积达到1461.99m2·g-1,平均孔径为3.23 nm,总孔容为1.04 cm3·g-1,其中,介孔孔容为0.80 cm3·g-1,介孔率超过70%,充分说明该方法可制备优质高介孔率柱状活性炭.

磷酸水热预处理制备高比表面积高介孔率活性炭

以锯末为原材料,采用磷酸水热预处理后活化的工艺制备高介孔率活性炭,以比表面积和孔容为评价标准,通过单因素实验探究了酸料比、活化温度、活化时间对活性炭比表面积及总孔容的影响规律,验证了该工艺的可行性.最优条件下所制备的活性炭比表面积为2579 m^2·g^(-1),介孔率达到96.6%,充分说明磷酸水热预处理工艺能够显著提高活性炭介孔孔容占比.亚甲基蓝(MB)吸附实验数据与Redlich-Peterson模型拟合度较好,样本活性炭对MB的吸附为单分子层吸附,最大单层吸附量为618.35 mg·g^(-1),接近于实验测试值632.79 mg·g^(-1),表明该方法制备的活性炭具有良好的MB吸附性能.