页岩基质孔隙水定量表征及微观赋存机制
发布时间：2021-08-29 16:44
页岩基质赋水性是影响页岩气富集和运移的重要地质因素之一,但针对基质孔隙内不同状态（吸附与游离）水的定量表征理论和方法尚不成熟、微观赋存机制还不够清楚。基于孔隙内吸附水和游离水两相共存特征,提出了吸附比例方程和液体状态方程两个理论模型,前者可计算饱和页岩基质孔隙内吸附水所占质量比,后者可用于描述饱和页岩中孔隙水赋存状态及评估吸附参数（吸附水的密度和厚度）。进一步结合核磁共振技术,建立了基于核磁共振T2谱的（非）饱和页岩基质孔隙水定量评价方法,并以四川盆地东南部五峰组—龙马溪组海相页岩为例进行了应用。研究结果显示:①在实验室条件（20℃、常压）下,饱和蒸馏水页岩基质孔隙内吸附水质量比（即吸附比例）为26.8%～62.9%、平均为45.5%;吸附水饱和度为19.19%～52.36%,平均为35.71%;吸附水平均密度和平均厚度分别约为1.54 g/cm3和0.65 nm。②在核磁共振T2谱上,吸附水主要分布于较小的T2值区间,游离水则反之,两者之间有交叉重叠。③存在一个临界孔径,小于该孔径的孔隙内完全被吸...
【文章来源】：石油学报. 2020,41(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
多孔介质孔隙内流体赋存模式
如图2(a)所示,随离心压力差增大,可动水量逐渐增加,其变化趋势可通过式(2)描述,且拟合得到的判定系数均大于0.980 0[图2(b)]。通过拟合实验数据,得到各岩心的游离水量和中值压力差(表2)表明:在实验条件(20℃、常压)下,页岩中游离水量为7.880～49.751 mg/g(平均为21.599 mg/g);吸附水量为5.145～31.282 mg/g(平均为18.397 mg/g);吸附水占总含水量的质量比(即吸附比例)为26.8%～62.9%(平均为45.5%)。根据吸附比例、吸附水和游离水的平均密度,计算出页岩吸附水饱和度为19.19%～52.36%(平均为35.71%)。通过氮气吸附/解吸和湿重法确定的页岩含水孔体积、比表面积,饱和-离心法确定的吸附水与游离水含量,绘制出Vw/Sw与Qf/Qa交会图,显示了较好的线性关系(R2=0.948 7)(图3)。根据该线性关系,估算吸附水平均密度约为1.54 g/cm3,平均吸附厚度约为0.65 nm。吸附厚度为0.4 ～0.8 nm,约为两个吸附层的厚度(水分子的直径约为0.4 nm)。由于页岩孔隙表面的非均质性,吸附于孔隙表面的水膜厚度并不均一、吸附层数介于1～2层。宋付权等[46]认为压裂液渗吸进入页岩基质孔隙内,水在表面形成的吸附层厚度约为0.3 nm(接近单分子层)。前人研究储集层岩石中吸附层(水膜)厚度范围为20～200 nm[47-49],明显高于页岩基质孔隙内吸附水膜的厚度。
表2 页岩样品储集参数及含水性测试分析结果Table 2 Storage parameters and water-bearing properties test results of shale samples 样品编号 Vw/(cm3/kg) Sw/(m2/g) Qt/(mg/g) Qa/(mg/g) Qf/(mg/g) ΔpL/ MPa ra ?a/% ρs/(nm/ms) S1 10.147 4.225 13.242 5.362 7.880 1.398 0.405 30.61 7.00 S2 8.839 3.822 15.155 5.145 10.010 0.954 0.339 24.99 10.31 S3 16.392 12.375 38.057 21.954 16.103 0.916 0.577 46.91 1.87 S4 19.470 17.034 49.732 31.282 18.450 2.967 0.629 52.36 0.76 S5 34.970 20.578 55.803 28.406 27.397 1.562 0.509 40.19 0.64 S6 68.103 19.957 67.981 18.230 49.751 3.846 0.268 19.19 5.623.2 饱和页岩中吸附水与游离水分布
【参考文献】：
期刊论文
[1]渝西地区海相页岩储层孔隙有效性评价[J]. 蒋裕强,刘雄伟,付永红,陈虎,张海杰,燕军,陈超,谷一凡. 石油学报. 2019(10)
[2]页岩油吸附与游离定量评价模型及微观赋存机制[J]. 李俊乾,卢双舫,张婕,张鹏飞,薛海涛. 石油与天然气地质. 2019(03)
[3]页岩气地质甜点评价方法——以四川盆地焦石坝页岩气田为例[J]. 廖东良,路保平,陈延军. 石油学报. 2019(02)
[4]南方海相页岩物质组成与孔隙微观结构耦合关系[J]. 李文镖,卢双舫,李俊乾,张鹏飞,陈晨,王思远. 天然气地球科学. 2019(01)
[5]页岩及黏土纳米孔隙中液态水分布量化研究[J]. 李靖,陈掌星,李相方,王香增,吴克柳,冯东,曲世元. 中国科学:技术科学. 2018(11)
[6]储层原生水对页岩气赋存状态与流动能力的影响[J]. 胡志明,端祥刚,何亚彬,吴建发,常进,刘莉,吴康,马振勇. 天然气工业. 2018(07)
[7]准噶尔盆地南缘低煤阶煤储层可动流体及孔径分布特征[J]. 郑司建,姚艳斌,蔡益栋,刘永. 煤田地质与勘探. 2018(01)
[8]中国南方海相页岩储层可动流体及T2截止值核磁共振研究[J]. 周尚文,刘洪林,闫刚,薛华庆,郭伟. 石油与天然气地质. 2016(04)
[9]页岩无机质孔隙含水饱和度分布量化模型[J]. 李靖,李相方,王香增,李莹莹,石军太,冯东,白艳改,徐敏. 石油学报. 2016(07)
[10]页岩黏土孔隙含水饱和度分布及其对甲烷吸附的影响[J]. 李靖,李相方,王香增,辛一男,韩俊峰,石军太,孙政,王蕊. 力学学报. 2016(05)
本文编号：3371013
【文章来源】：石油学报. 2020,41(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
多孔介质孔隙内流体赋存模式
如图2(a)所示,随离心压力差增大,可动水量逐渐增加,其变化趋势可通过式(2)描述,且拟合得到的判定系数均大于0.980 0[图2(b)]。通过拟合实验数据,得到各岩心的游离水量和中值压力差(表2)表明:在实验条件(20℃、常压)下,页岩中游离水量为7.880～49.751 mg/g(平均为21.599 mg/g);吸附水量为5.145～31.282 mg/g(平均为18.397 mg/g);吸附水占总含水量的质量比(即吸附比例)为26.8%～62.9%(平均为45.5%)。根据吸附比例、吸附水和游离水的平均密度,计算出页岩吸附水饱和度为19.19%～52.36%(平均为35.71%)。通过氮气吸附/解吸和湿重法确定的页岩含水孔体积、比表面积,饱和-离心法确定的吸附水与游离水含量,绘制出Vw/Sw与Qf/Qa交会图,显示了较好的线性关系(R2=0.948 7)(图3)。根据该线性关系,估算吸附水平均密度约为1.54 g/cm3,平均吸附厚度约为0.65 nm。吸附厚度为0.4 ～0.8 nm,约为两个吸附层的厚度(水分子的直径约为0.4 nm)。由于页岩孔隙表面的非均质性,吸附于孔隙表面的水膜厚度并不均一、吸附层数介于1～2层。宋付权等[46]认为压裂液渗吸进入页岩基质孔隙内,水在表面形成的吸附层厚度约为0.3 nm(接近单分子层)。前人研究储集层岩石中吸附层(水膜)厚度范围为20～200 nm[47-49],明显高于页岩基质孔隙内吸附水膜的厚度。
表2 页岩样品储集参数及含水性测试分析结果Table 2 Storage parameters and water-bearing properties test results of shale samples 样品编号 Vw/(cm3/kg) Sw/(m2/g) Qt/(mg/g) Qa/(mg/g) Qf/(mg/g) ΔpL/ MPa ra ?a/% ρs/(nm/ms) S1 10.147 4.225 13.242 5.362 7.880 1.398 0.405 30.61 7.00 S2 8.839 3.822 15.155 5.145 10.010 0.954 0.339 24.99 10.31 S3 16.392 12.375 38.057 21.954 16.103 0.916 0.577 46.91 1.87 S4 19.470 17.034 49.732 31.282 18.450 2.967 0.629 52.36 0.76 S5 34.970 20.578 55.803 28.406 27.397 1.562 0.509 40.19 0.64 S6 68.103 19.957 67.981 18.230 49.751 3.846 0.268 19.19 5.623.2 饱和页岩中吸附水与游离水分布
【参考文献】：
期刊论文
[1]渝西地区海相页岩储层孔隙有效性评价[J]. 蒋裕强,刘雄伟,付永红,陈虎,张海杰,燕军,陈超,谷一凡. 石油学报. 2019(10)
[2]页岩油吸附与游离定量评价模型及微观赋存机制[J]. 李俊乾,卢双舫,张婕,张鹏飞,薛海涛. 石油与天然气地质. 2019(03)
[3]页岩气地质甜点评价方法——以四川盆地焦石坝页岩气田为例[J]. 廖东良,路保平,陈延军. 石油学报. 2019(02)
[4]南方海相页岩物质组成与孔隙微观结构耦合关系[J]. 李文镖,卢双舫,李俊乾,张鹏飞,陈晨,王思远. 天然气地球科学. 2019(01)
[5]页岩及黏土纳米孔隙中液态水分布量化研究[J]. 李靖,陈掌星,李相方,王香增,吴克柳,冯东,曲世元. 中国科学:技术科学. 2018(11)
[6]储层原生水对页岩气赋存状态与流动能力的影响[J]. 胡志明,端祥刚,何亚彬,吴建发,常进,刘莉,吴康,马振勇. 天然气工业. 2018(07)
[7]准噶尔盆地南缘低煤阶煤储层可动流体及孔径分布特征[J]. 郑司建,姚艳斌,蔡益栋,刘永. 煤田地质与勘探. 2018(01)
[8]中国南方海相页岩储层可动流体及T2截止值核磁共振研究[J]. 周尚文,刘洪林,闫刚,薛华庆,郭伟. 石油与天然气地质. 2016(04)
[9]页岩无机质孔隙含水饱和度分布量化模型[J]. 李靖,李相方,王香增,李莹莹,石军太,冯东,白艳改,徐敏. 石油学报. 2016(07)
[10]页岩黏土孔隙含水饱和度分布及其对甲烷吸附的影响[J]. 李靖,李相方,王香增,辛一男,韩俊峰,石军太,孙政,王蕊. 力学学报. 2016(05)
本文编号：3371013
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