基于氮气吸附实验与分形FHH模型分析页岩孔隙结构特征——以鄂尔多斯盆地华池地区长7段为例

孔隙结构是页岩储层研究的重点,对页岩油的赋存具有重要影响。选取鄂尔多斯盆地华池地区延长组7段的10块泥页岩岩心样品,通过扫描电镜观察及低温氮气吸附实验,结合分形FHH模型,计算分形维数,对研究区泥页岩的孔隙结构进行定量化表征,并在此基础上探讨分形维数与孔隙结构参数、含油性参数的关系,确定长7段泥页岩孔隙发育的主要影响因素。华池地区长7段泥页岩有机质丰度高,属于好—极好烃源岩,含油性与可动性较好,多达到中含油级别,主要由石英与黏土矿物组成;储集空间以粒间孔、粒内孔及少量有机质孔为主,孔隙形态有两类,分别为平行板状狭缝形+单边狭缝形及墨水瓶形+平行板状狭缝形,孔径以微孔和中孔为主,宏孔发育较少。多数样品具有分形特征,表征小孔隙的分形维数D_(1)介于2.264 7~2.714 9之间,表征大孔隙的分形维数D_(2)介于2.373 3~2.777之间。其中,D_(2)同比表面积、孔体积、平均孔径及S_(1)的相关性较好,可以表征孔隙结构发育特征和页岩的含油性;而D_(1)仅可表征页岩油的可动性。泥页岩的孔隙发育主要受控于有机碳及石英含量,与长石含量有一定的关系,黏土矿物含量不是主要的影响因素。

淮北煤田煤中纳米孔隙结构特征分析

为了解淮北煤田煤中纳米孔隙结构特征,本文通过扫描电镜及低温液氮吸附实验,对其孔隙结构特征进行了分析。结果表明:煤的组织孔、角砾孔、张裂隙和剪裂隙均有发育,并含有少量矿物质孔。煤中介孔(2~50 nm)平均比表面积为0.286 m2/g,平均孔容为0.000306 cm3/g。孔径介于2~5 nm以狭窄缝隙形孔为主,同时含有部分两端开口透气孔和少量狭窄墨水瓶形孔;孔径介于5~10 nm主要由长柱状和少量墨水瓶状的孔组成;孔径介于10~50 nm多为平行板状孔。孔隙分形维数D1介于2.3573~2.8809,分形维数D2介于2.4708~2.8887,表明其具有复杂的孔隙结构。

渤海湾盆地沾化凹陷沙河街组富有机质页岩孔隙分类及孔径定量表征

页岩微观孔隙特征分析和孔径定量表征是页岩油气储层评价和开发的关键。通过岩心观察、薄片鉴定、X-衍射、扫描电镜、氮气吸附等实验手段,分析了渤海湾盆地沾化凹陷富有机质页岩的矿物组成和微观孔隙类型,并对微观孔径进行了定量表征。结果表明:沙河街组页岩具有碳酸盐矿物含量高、粘土矿物含量较低的特征。根据发育位置、成因及产状,将储集空间分为孔隙与裂缝两大类,并制定了孔隙和裂缝的尺度评价标准。孔隙包括矿物基质孔隙和有机质孔隙;裂缝包括构造、层间、超压破裂、成岩和有机质收缩裂缝。氮气吸附等温曲线主要存在3种类型,分别反映了样品中微孔、中孔及宏孔的分布差异。通常氮气吸附实验能更好地表征中孔的发育特征,而扫描电镜所测孔隙更好地表征了宏孔的发育。需要进一步采用二氧化碳吸附、纳米CT及压汞实验定量表征页岩的微孔和宏孔的大小及分布。

蜀南地区五峰-龙马溪组页岩微观孔隙结构及分形特征

南方上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组海相页岩是中国页岩气主力开发层位,页岩微观孔隙结构特征的研究对于页岩含气性和开发储量的评价有重要意义。采用场发射扫描电镜和低温氮气吸附实验方法对蜀南地区长宁区块五峰-龙马溪组页岩微观孔隙结构进行了定性评价和定量表征。实验结果表明,蜀南地区五峰-龙马溪组页岩以有机质孔隙为主,局部可见粒间孔和粒内孔发育。氮气吸附回滞环属于H4型,对应纳米级孔隙类型为狭缝型;五峰-龙马溪组页岩平均比表面积17.35 m^2/g,平均孔体积16.70 mm^3/g,平均孔径9.82 nm;页岩纳米级孔隙表面具有分形特征,分形维数平均值为2.681;有机碳含量的增加使得纳米级孔隙数量增多,页岩分形维数增大,孔隙表面粗糙程度增大,页岩比表面积增大,页岩吸附能力增强。

含水对页岩无机微观孔隙结构影响——以龙马溪露头页岩为例

采用水力压裂进行页岩开发时,页岩吸水能力较强,水与矿物之间的物理化学作用导致孔隙结构的变化。以龙马溪组露头页岩岩心为研究对象,采用平衡水分法、氮气吸附实验和扫描电镜观察,获取不同含水饱和度前后的孔径吸附曲线及原位孔隙结构图片。利用图像处理软件、SPSS软件分析无机微观孔隙的结构参数,分析结构参数在不同含水饱和度前后的均值、峰度、中位数变化趋势,以及矿物颗粒间特征长度变化。结果表明:水侵入页岩初期速度较快,后期侵入速度逐渐变慢,微观孔隙的结构参数与含水饱和度非线性相关;水对页岩微观孔隙结构存在两类相反的作用机制,新裂缝或孔隙的产生源于黏土矿物较强的脱水皱缩效应。水基压裂液中的水对微观孔隙结构的作用较为复杂,颗粒运移、矿物颗粒排列扭转对储层物性及地层结构稳定性产生负面影响。

中—高煤级煤孔隙分形特征

以平煤股份十三矿受岩浆侵入影响形成的不同煤化作用程度的10个原煤样品的压汞实验和低温氮气吸附实验数据为依据,应用孔隙的分形研究方法,揭示了中 高煤级煤的孔隙分形特征及其与煤级之间的内在联系.研究表明,压汞法和低温氮气吸附法测定的煤中孔隙均具有分形特征,尤其在不同孔径区段分形特征更加明显.压汞法压汞实验测定孔隙的分形维数为2.36 ～3.01,低温氮气吸附测定孔隙的分形维数分布在2.66 ～ 2.91之间.中 高煤级阶段（Ro,max在1.41％ ～6.52％之间）,随煤级升高,压汞法孔容10 ～ 100 nm孔径段孔隙的分形维数呈降低趋势,大于1μm孔隙的分形维数呈现增高的趋势;低温氮气吸附比表面积小于4.5 nm孔径段分形维数呈现降低的趋势,大于4.5 nm孔隙的分形维数递增规律明显.

低温对褐煤孔隙结构的影响

为了对比研究低温处理前后煤体孔隙结构的变化规律,选择内蒙古赤峰市平庄褐煤为试验对象,利用可程式恒温恒湿试验箱对煤体进行低温-20℃处理,运用全自动比表面积及孔径分析仪对低温处理前后的煤体进行氮气吸附实验,通过BET、BJH、DFT模型计算分析煤体的比表面积、孔体积及孔径分布等孔隙结构参数,并通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对煤样处理前后的微观形貌特征进行观察与分析。结果表明:低温处理后煤体的比表面积和孔体积分别增大了31.34%和24.06%;微孔和介孔数量增加十分明显,煤体的吸附性能得到提高。低温处理不仅使煤体生成了新的微孔,而且使原本的孔隙向更大尺寸孔隙转化。煤体原本在2~5 nm和35~75 nm孔径范围内不存在孔隙,经过低温处理后,煤体在这2个孔径范围内生成了孔隙,进一步改善了煤体孔隙的多样性。

生物地层格架下湘西北地区五峰组—龙马溪组孔隙结构特征

为探究生物地层格架下五峰组—龙马溪组孔隙结构特征,在笔石带划分的基础上结合孔隙结构特征及其影响因素将SY-3井五峰组—龙马溪组划分为LM5—LM7、WF4—LM4、WF2—WF3三个笔石带,并基于扫描电镜、低温氮气吸附实验、高压压汞实验等技术手段,分别对这三个笔石带进行孔隙结构特征的研究和对比。结果表明:LM5—LM7富集黏土矿物,主要发育较大孔径孔隙,以黏土矿物粒间孔为主;WF4—LM4富集有机质,主要发育较小孔径孔隙,以有机质孔为主;WF2—WF3富集石英,主要发育小孔径孔隙,以石英粒间孔为主,但大部分石英粒间孔被黏土矿物和有机质充填。LM5—LM7孔隙发育主要受TOC含量和矿物含量的影响,WF4—LM4孔隙发育主要受TOC含量影响,而WF2—WF3受矿物组分、有机质赋存特征及成岩作用等因素共同影响。不同笔石带由于沉积环境的差异导致其具有不同的有机质丰度及矿物组分,从而导致了孔隙结构的差异。