陆相页岩微观孔隙结构特征及对甲烷吸附性能的影响

页岩的微观孔隙结构对其甲烷吸附性能及页岩油气潜力具有重要影响，前人研究主要集中在海相页岩。该文以四川盆地川西坳陷上三叠统须家河组五段为例，开展了陆相页岩的探索研究。首先通过低温氮气吸附实验对页岩样品的微观孔隙结构特征进行了研究，计算了页岩的比表面积、孔径分布、孔体积和平均孔径等孔隙结构参数；然后通过高压甲烷等温吸附实验，研究了页岩样品的甲烷吸附特征；最后探讨了页岩微观孔隙结构特征对甲烷吸附性能的影响。结果表明，须五段页岩平均孔径为7.81~9.49 nm，主体孔隙为中孔，也含有一定量的微孔和大孔，孔隙形状以平行板状孔为主，含有少量墨水瓶形孔。页岩比表面积高出常规储层岩石许多，有利于气体在页岩表面吸附存储，孔径在2~50 nm的中孔提供了主要的孔体积，构成了页岩中气体赋存的主要空间。在85℃条件下，页岩甲烷吸附的兰氏体积为1.21~4.99 m3/t，不同页岩样品之间的吸附性能差异明显。页岩的兰氏体积与比表面积之间呈现良好的正相关关系，比表面积与黏土矿物含量呈正相关，而与总有机碳含量关系不明显。页岩的兰氏体积与微孔和中孔体积之间都具有良好的正相关关系，微孔体积和中孔体积与总有机碳含量之间存在一定的正相关关系，但是正相关性的程度没有微孔体积和中孔体积与黏土矿物含量之间的关系强烈。陆相页岩有机质热演化程度相对较低，因此有机孔发育有限：但另一方面同时黏土矿物含量较高，所以其内部发育大量微孔和中孔，从而构成可观的比表面，影响甲烷吸附能力。

川西坳陷须五段页岩微观孔隙结构发育控制因素及其成藏意义

以川西坳陷须五段页岩为例,首先运用氮气吸附法对页岩纳米孔隙进行测定,通过等温线和DFT模型分析,对页岩的微观孔隙结构进行表征;然后通过等温吸附实验研究了页岩的甲烷吸附性能,通过解吸法测定了页岩的含气量;最后探讨了页岩微观孔隙结构发育的主要控制因素及其对页岩气成藏的意义。结果表明:川西坳陷须五段页岩孔隙结构较复杂,主要由中孔组成,主体孔径位于2~50 nm,中孔提供了主要的孔隙体积;在85℃条件下页岩甲烷吸附的兰氏体积为0.79~4.99 m3/t,页岩的含气量为0.50~2.44 m3/t;有机碳含量、伊/蒙间层矿物含量、脆性矿物含量以及热演化程度是控制页岩微观孔隙结构发育的主要因素;微孔和中孔对页岩气的吸附能力极强,在其内部有大量页岩气以结构化方式存在,增加了页岩气的存储量。