陆相页岩微观孔隙结构特征及其对甲烷吸附性能的影响

【摘要】：页岩储层的微观孔隙结构特征研究对页岩的吸附性能评价具有重要意义。前人针对海相页岩的微观孔隙结构特征及其与吸附性能的关系开展了一定研究,但在陆相页岩领域则相对比较缺乏。为此,以川西坳陷上三叠统须五段陆相页岩为对象,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。研究结果表明:1川西坳陷上三叠统须五段陆相页岩主体孔隙为中孔,同时含有一定量的微孔和大孔,孔隙内部具有平行板状形孔和墨水瓶形孔特征,孔隙连通性较好,有利于气体的渗流和开发;2页岩的比表面积为5.42~10.30 m2/g,孔体积为0.00675~0.01297cm3/g,平均孔径为7.81~9.49 nm,页岩比表面积高出常规砂岩许多,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,构成了页岩气体赋存的主要空间;3在85℃条件下,须五段陆相页岩甲烷吸附的兰氏体积为1.21~4.99 m3/t,平均为2.76 m3/t,不同页岩样品之间的吸附性能差异明显,主要与页岩内部发育不同的微观孔隙结构息息相关;4页岩的兰氏体积与比表面积之间呈现良好的正相关关系,这是因为比表面正是甲烷分子吸附赋存的场所。页岩的比表面积与黏土矿物含量之间具有良好的正相关关系,与总有机碳含量(TOC)之间相关性不明显。这主要是因为陆相页岩有机质热演化程度相对较低,有机孔发育有限,而黏土矿物含量相对较高,其中发育的黏土矿物孔隙为甲烷分子的吸附提供了相对更多的比表面和吸附点位;5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,微孔和中孔相对于大孔而言具有更大的比表面,为甲烷的吸附提供了更多的有效空间。页岩微孔体积和中孔体积与总有机碳含量(TOC)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。这同样是因为一方面陆相页岩有机质热演化程度相对较低,有机孔发育有限;另一方面,陆相页岩黏土矿物含量较高,其内部也可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。 【作者单位】：中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室 中国石油大学非常规天然气研究院
【关键词】：陆相页岩 孔隙结构 氮气吸附 比表面积 孔体积 甲烷吸附性能
【分类号】：P618.13
【正文快照】： 图1页岩氮气吸附解吸等温线 图2页岩氮气吸附法孔径分布曲线陆相页岩微观孔隙结构特征及其对甲烷吸附性能的影响@陈磊$中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室!北京102249$中国石油大学非常规天然气研究院!北京102249 @姜振学$中国石油大学油气资源与探测国家重点实验

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