低黏土矿物含量泥岩有荷膨胀试验研究

现有铁路规范中判定为无膨胀性的低黏土矿物含量泥岩仍具有膨胀性,其遇水之后产生的微弱膨胀对于变形精度要求只有4 mm的高速铁路具有潜在的破坏作用。以一高速铁路地基中的低黏土矿物含量重塑泥岩为研究对象,通过有荷膨胀率试验研究初始含水率、干密度及上覆荷载对膨胀极限状态的影响规律。研究结果表明:在初始含水率与上覆荷载一定的条件下,泥岩的胀限膨胀率随干密度的增大而增大;在干密度与上覆荷载一定的条件下,初始含水率越大,胀限膨胀率越小;在初始含水率与干密度一定的条件下,胀限膨胀率与胀限含水率均随上覆荷载的增大而减小。同时拟合得到了泥岩胀限膨胀率计算公式,验证结果表明胀限膨胀率实测值与公式预估值误差较小,可以采用拟合出的公式对于实际工程中的膨胀进行预测,为工程提供指导。

超临界CO_(2)浸泡对玛湖不同黏土矿物含量砂砾岩储层渗透率影响

为明确新疆玛湖砂砾岩油藏储层条件下,超临界CO_(2)浸泡对玛湖不同黏土矿物含量砂砾岩储层物性的影响规律。首先,根据现场储层岩心全岩X射线衍射(XRD)结果确定了储层黏土矿物类型及占比:高岭石(1.52%)、蒙脱石(0.42%)、绿泥石(0.73%)、伊利石(0.68%);其次,制作了与储层岩心孔渗接近的人造岩心;最后,利用超临界CO_(2)高温高压反应装置在储层温度70℃、压力20 MPa条件下,开展超临界CO_(2)浸泡对玛湖不同黏土矿物含量砂砾岩储层渗透率影响的实验研究。结果表明:黏土矿物含量为2.5%~6.0%时,注入CO_(2)后储层渗透率增加,黏土矿物含量越低,作用时间越短,渗透率增加越明显;当储层中黏土矿物含量大于7.5%时,随着作用时间的增加,渗透率逐渐降低,且黏土矿物含量越高降幅越大;黏土矿物含量为6.0%~7.0%时,CO_(2)对储层渗透率改善效果最好。

两种方法计算黏土矿物相对含量结果的比较

应用Biscaye或Cook计算方法,均可得到样品中黏土矿物的相对含量,但前者主要用于细颗粒沉积物定向片衍射图谱的解析,而后者适用于各种粉晶衍射结果的处理。对长江口及东海陆架区表层沉积物样品中<2μm粒级组分进行了X射线衍射分析,分别采用上述两种方法计算了样品中4种主要黏土矿物(蒙皂石、伊利石、高岭石和绿泥石)的相对含量,并比较了两种计算结果的差别。结果显示,Cook算法在<2μm定向片与粉晶中的计算值差别较小。在东海陆架区<2μm沉积物定向片样品中,两种计算方法所得结果在蒙皂石、伊利石相对含量等参数上具有显著相关性;尝试选择其中相关关系以及线性拟合程度较好的数据,建立了两种黏土矿物相对含量计算结果间的转换关系式。

大颗粒黏土矿物对黏土矿物X射线衍射定量分析的影响

现行X射线衍射分析黏土矿物都是提取粒径小于2μm的悬浮溶液检测样品的黏土矿物组合及含量,含量数据有时与其他检测数据相悖。在鄂尔多斯盆地黏土矿物研究中,通过偏光显微镜和扫描电镜发现存在粒径大于2μm的黏土矿物颗粒,特别是高岭石的粒径多为3～10μm,这些大颗粒黏土矿物会造成含量数据不准确。为了证明大颗粒黏土矿物对其含量测量的影响,本文设计了不同粒径标准的提取物对比试验:随机选取267个样品,每个样品分别按照10μm和2μm标准提取两份悬浮溶液制成测试片,采用SY/T5163—2010行业标准中的检测方法得到10μm和2μm提取物的黏土矿物组合及含量。通过对比发现大颗粒黏土矿物对各类黏土矿物的相对含量测量结果有明显影响:10μm提取物中高岭石含量明显增大;伊利石/蒙脱石间层矿物含量显著降低;伊利石含量的变化小且无规律;绿泥石含量整体变化较小,少量样品中绿泥石含量发生了明显的偏离,与大颗粒高岭石的赋存有关。本研究提出应结合地质状况和工作目的审慎选择提取粒径的标准,对SY/T 5163—2010中的黏土矿物提取粒径标准作出修订。

循化盆地晚渐新世-早中新世沉积物中黏土矿物特征及其古气候指示意义

采用X射线衍射、扫描电子显微镜分析方法,对青海循化盆地晚渐新世-早中新世沉积物中黏土矿物的微观形貌、体积分数、结晶度及其古气候指示作用进行了深入的研究。分析结果表明,晚渐新世盆地沉积物中的黏土矿物主要为蒙脱石、伊利石、坡缕石和绿泥石,以蒙脱石为主,指示循化地区总体为相对温暖潮湿的气候条件,蒙脱石、伊利石和绿泥石相对体积分数及伊利石、蒙脱石结晶度值均出现明显的周期性波动,表明循化地区气候经历了干旱-温暖潮湿交替的变化;早中新世盆地沉积物中的黏土矿物主要为伊利石、蒙脱石和绿泥石,以伊利石为主,各黏土矿物体积分数及伊利石、蒙脱石结晶度值的变化范围不大,表明循化地区气候以相对持续冷干为特征。从晚渐新世到早中新世,气候条件由相对温暖潮湿到相对冷干的转变,揭示其间(约21.3Ma)出现了一次极端的降温事件,可能与青藏高原隆升及亚洲沙漠化密切相关。

基于黏土含量的弱胶结地层巷道稳定性分析

以内蒙古五间房西一矿为工程背景,对3组取自该矿不同黏土矿物含量的弱胶结软岩分别开展XRD矿物衍射分析、液塑限联合测定和室内力学试验,根据物理与力学试验结果,建立3种不同黏土矿物含量岩体的巷道数值分析模型,研究岩石黏土矿物含量对巷道围岩变形和塑性区的影响。结果表明:随黏土矿物含量的增加,弱胶结岩石的颜色逐渐加深,液限和塑限逐渐变大,力学强度先增后降,细观"鳞片状"结构越发育;弱胶结地层巷道的塑性区范围和变形量不仅随黏土矿物含量的增加而增大,且增幅随黏土矿物含量的增加逐渐增大,当黏土矿物含量超过33%后的围岩稳定性明显降低。

基于矿物组分模型的阳离子交换容量评价新方法

阳离子交换容量(QV)是Waxman-Smits模型的关键参数,利用常规测井求准QV是岩石物理分析家一直探讨的热点。在充分利用测井曲线和全岩矿物衍射、黏土矿物衍射岩心分析资料的基础上,提出了基于矿物组分模型求解各种黏土矿物含量的新方法,与衍射岩心分析结果一致;结合各种黏土矿物的岩石阳离子交换能力(CEC)值,可求得地层总的CEC值,继而可以求得QV曲线,结果与阳离子交换能力实验相吻合;在低电阻率层段利用Waxman-Smits模型计算的含油饱和度比Archie公式更加合理。

基于流变模型的地应力剖面预测--以贵州黔北地区安页1井为例

地应力是非常规油气勘探开发中"甜点"评价、水平井部署和压裂设计的重要基础参数。目前国内外主要将基于弹性模型的常规储层地应力评价技术应用于泥页岩储层,未考虑流变特性对泥页岩储层地应力分布规律的影响,导致泥页岩储层地应力评价结果误差较大。为了提高地应力参数评价计算的准确性,提出了一种基于流变模型的地应力评价新方法(以下简称新方法),利用偶极声波测井数据获取的岩石力学参数,参考相关试验结果确定岩石流变参数随深度变化的规律,结合盆地埋藏史和地壳应变率,建立了贵州黔北地区安页1井地应力剖面。新方法评价得到的地应力值与小型压裂实测和应力多边形法确定的地应力值的对比分析结果表明:新方法预测的安页1井地应力剖面与实测结果吻合较好,并且其地应力评价结果与伽马测井结果也具有较好的对应关系,即随着黏土矿物或有机质含量的升高,水平主应力差变小。结论认为,采用新方法得到的地应力评价结果更加符合于真实的地应力分布规律。

基于主成分分析法的膨胀土膨胀力预测

为探究引起膨胀土膨胀的内在因素与极限膨胀力的关系,以哈密地区膨胀土为试验材料,提取该地区膨胀土的蒙脱石含量、伊利石含量、阳离子交换量、自由膨胀率4个指标作为模型因子,采用主成分分析法(PCA)建立哈密地区膨胀土综合膨胀能力判定式Z值,并将Z值与极限膨胀力进行相关性分析,从而验证Z值准确性。分析结果表明:以上4个指标满足KMO与Bartlett检验,可进行主成分分析;Z值各项指标系数均为正值,Z值可以衡量膨胀土的膨胀能力;Z值与膨胀力满足显著相关性分析,sig值小于0.01,二者具有显著相关性;建立了Z值与膨胀力的函数关系式,Z值与膨胀力呈现正相关关系,在误差允许范围内,通过Z值可预测极限膨胀力大小。研究成果为膨胀土地区灾害防治提供一定理论支撑。

核磁共振测井在低渗砾岩储集层评价中的应用——以玛湖凹陷下三叠统百口泉组为例

准噶尔盆地玛湖凹陷下三叠统百口泉组低渗砾岩储集层岩性复杂,黏土矿物复杂,非均质性强,现有测井方法均难以精确表征砾岩储集层的有效孔隙度。为此,在考虑了黏土矿物含量是储集层物性控制因素的基础上,利用中子测井孔隙度和核磁共振测井孔隙度之差与岩心分析黏土矿物含量建立黏土矿物含量表征模型;再用岩心分析黏土矿物束缚水孔隙度与黏土矿物含量,建立了黏土矿物束缚水孔隙度表征模型,据此利用核磁共振测井孔隙度减去黏土矿物束缚水孔隙度求得有效孔隙度。将该方法应用到研究区19口探井的有效孔隙度计算中,相对误差仅为6.8%,表明该方法应用效果较好,为今后利用核磁共振测井资料评价有效孔隙度提供了新的技术手段。

川中中台山地区侏罗系自流井组大安寨段致密油储层孔隙结构特征

致密储层岩石孔隙结构对致密储层中油气的储集能力和渗流机理有着重要影响。为了更好的对研究工区内甜点进行有效的识别,进一步指导后续的致密油开采,笔者运用氩离子抛光扫描电镜技术、低温氮气吸附脱附法和高压压汞实验对川中中台山地区侏罗系大安寨段致密油储层的微观孔隙结构进行了详细的研究。研究结果表明:1川中地区侏罗系大安寨段致密储层孔径范围主要集中在微米-纳米级,孔隙类型可分为有机质孔、无机孔、裂缝,其中有机质孔对储层的贡献最大;2有机质孔内TOC的含量与有机质孔的数量,两者之间呈现较好的正相关;3致密储层微观孔隙结构类型复杂多样,孔径主要分布在3~30 nm,以中孔为主、大孔和微孔不发育;4黏土矿物含量、脆性矿物含量、有机碳含量、有机质热演化程度、成岩作用、保存条件共同影响着致密储层的孔隙结构。在上述研究的基础,分析了川中地区致密储层孔隙结果的影响因素,为后续的致密油甜点识别提供了地质依据。

蚀变火山岩储层孔隙度计算方法研究——以金龙地区蚀变火山岩为例

火山岩蚀变产生的次生矿物充填储层孔隙,影响储层的测井响应特征,导致储层孔隙度计算困难。为了解决蚀变火山岩储层孔隙度计算的问题,本文以金龙地区石炭系蚀变火山岩为例,采用两种方法研究。方法一:利用测井资料结合岩心薄片、全岩矿物等资料,建立评价火山岩蚀变程度的模型,定量计算火山岩的黏土矿物含量,再利用黏土矿物含量对经验参数计算的储层孔隙度进行蚀变校正;方法二:建立基于ECS测井的变骨架密度模型,结合密度测井计算储层孔隙度。两种方法计算的孔隙度与岩心分析孔隙度对比,平均绝对误差均小于1%,表明了两种方法的可行性,实现了蚀变火山岩储层孔隙度的精确计算。最后对比分析两种方法的应用情况,为火山岩储层的勘探开发提供了技术支持。