荣华矿深部岩石吸水特性

为研究深部岩石吸水特性,以鸡西荣华矿深部粗中砂岩（CS）、细砂岩（XS）和泥质粉砂岩（NS）为研究对象,采用浸泡法进行吸水实验,并结合X射线衍射和扫描电镜方法分析三组岩石的矿物成分、吸水特性及水对其微观结构的影响。结果表明：荣华矿深部岩石以石英、长石和黏土矿物为主。三组岩石的吸水率均随吸水时间的增加而增大,吸水过程特征曲线呈三次和四次多项式型。吸水实验初期岩石的吸水速率由孔隙大小和连通性决定,5～10 d后吸水速率由黏土矿物膨胀的微孔数量及其连通性改善情况决定。岩石结构松散、黏土矿物含量低,吸水速率和吸水率高;岩石结构致密、黏土矿物含量高,吸水速率和吸水率低。该结果可为岩石吸水软化机理研究提供依据。     

大足大佛湾石刻岩石微观与力学特性研究

为了给大佛湾石刻造像的病害治理提供依据,采用X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜和岩石力学试验系统等对该区域内岩样的矿物成分、微观结构和力学特性进行分析。结果表明,石刻区域内岩石的矿物成分以石英、钠长石、方解石、黏土矿物为主,且由于黏土矿物和方解石的含量与分布不同,造成了砂岩外观颜色的差异;区域内岩层没有变形改造,砂岩内部存在较多微孔隙而泥质砂岩、泥岩的结构较为致密,且水对岩石的结构有溶蚀、淋滤等破坏;区域内岩石的力学性质受黏土矿物的影响较大,通过力学试验得出的基本力学参数显示,与天然状态相比,岩样在饱水状态下的强度明显降低。     

渤海稠油油藏出砂规律及出砂量室内试验研究

采用渤海疏松油藏储层砂样,利用自行研制的出砂模拟实验装置,进行室内防砂模拟实验。观察和分析控制条件下渤海常规稠油油藏的出砂行为,分析了出砂机理及各类生产工艺与参数对出砂的影响。使用MiniFlexⅡ型X衍射仪对岩样进行了矿物组分测试,分析了黏土矿物含量对出砂的影响。岩石固有的矿物组分是影响其胶结强度的内因,发现黏土矿物含量最高可达17.3%,且伊蒙混层中蒙脱石含量高达36%,黏土矿物吸水膨胀性强。实验表明,压力波动比压力本身对出砂的影响更大;产砂量和产液量互相依赖,出砂增大了地层的渗透率,产液量随之增加。实验结果对本区块的适度出砂生产科学化管理提供了定量依据。     

门头沟玄武岩细观矿物组成与宏观力学行为的关联性研究

把玄武岩视为硬质矿物和黏土质矿物两部分组成,提出了基于软-硬两部分的空间体积平均估算方法,估算的弹性模量与实验结果较为吻合.探讨了不同深度玄武岩矿物组成与宏观力学性质的关系,研究表明:高强度的矿物当含量较低时对整体力学性质的影响并不明显,只有含量超过某一门槛值后才有较大影响.如石英和斜长石强度都较高,但门头沟玄武岩石英含量低于15%时,石英含量在小范围的增加并不一定会导致岩石强度出现明显的提升;而当斜长石在42.5%—49.2%之间发生变化时,含量增加导致弹性模量和单轴抗压强度有明显增加的趋势.随着埋深增加,门头沟玄武岩中黏土质矿物含量在不断减小,而软弱黏土质矿物含量的减少,明显导致玄武岩的宏观力学行为的显著变化,这是深部岩石与浅部岩石的破坏机理及强度特性存在差异的一个重要原因.     

川东南地区茅口组第一段灰泥灰岩储层储集空间构成定量分析

以川东南地区茅口组第一段灰泥灰岩系统岩心资料为基础,通过建立储层岩石物理模型和孔隙度数学模型,对灰泥灰岩段储集空间构成状况进行定量评价.根据灰泥灰岩储层孔隙与各类矿物的关系,可将储集空间分为有机质孔、脆性矿物孔和黏土矿物孔.脆性矿物对孔隙贡献率最高,第6小层脆性矿物孔约为有机质孔的4倍,第1、第3小层脆性矿物孔约为有机质孔、黏土矿物孔的3倍;有机质孔随总孔隙度升高变化不大,而脆性矿物孔、黏土矿物孔增大对总孔隙度有较大贡献;脆性矿物与黏土矿物含量均较高时,孔隙度较高;在黏土矿物含量相近的情况下,脆性矿物含量是决定储层物性的主导因素,且脆性矿物含量高于黏土矿物含量是储层孔隙度提高的信号.脆性矿物作为支撑骨架,为储层提供主要储集空间;黏土矿物和有机质充填于脆性矿物晶粒间,对储集空间有较大贡献.     

埋藏风化壳结构的矿物学与地球化学特征及其控藏作用

通过岩心观察、矿物及元素分析等手段,分析了济阳坳陷义和庄凸起前第三系埋藏风化壳结构的矿物学与元素地球化学特征.结果表明:义和庄凸起前第三系坶藏风化壳具有风化黏土层和半风化岩石的二层结构;由半风化岩石到风化黏土层,抗风化能力弱的长石等原生矿物逐渐减少,次生黏土矿物逐渐富集,半风化岩石上部与风化黏土层为Fe,Al元素的富集带,Ca,Na元素大量流失,K,Mg元素由于交代作用变化较复杂;义和庄凸起埋藏风化壳结构在油气成藏过程中起主要作用的是半风化岩层中部的孔缝连通体,它既为油气运移的良好通道,也可成为有效储层;风化黏土层与上覆岩层一起形成了复合型盖层.     

岩石吸水特性及水岩耦合力学特性试验

为了研究凝灰岩、泥炭质砂岩和泥质砂岩的吸水特性以及吸水引起的力学性能变化,利用X-射线衍射试验、SEM试验和压汞试验对3种岩样的矿物成分、微观结构和孔径分布特征进行了测试分析,在此基础上利用软岩水理作用试验系统对岩样的吸水特性进行了研究,并对吸水前后岩样的强度进行了测试。试验结果表明,3种岩石的吸水过程都可分为非线性吸水和线性吸水两个阶段,吸水特征曲线函数均为负指数函数,岩石的吸水量与其黏土矿物含量和其有效空隙数量之间为正相关；吸水后岩石强度的减小量和其吸水量与黏土矿物含量之间为负相关,较小的吸水量也会对岩石的力学特性产生较大的影响。     

金川矿区岩石的膨胀和软化特性试验及分析

基于金川矿区岩体较破碎、岩石属高地应力碎胀蠕变岩,使用自由膨胀率测试仪测定金川岩样的自由膨胀率及含水率,再通过岩石抗压试验测定水对岩石强度和弹性模量的影响。研究结果表明:岩石类型不同,其膨胀率也不相同,Ⅰ类大理蚀变岩试样膨胀率不大,平均为0.051%;Ⅱ类角闪二灰橄榄岩的膨胀率则较大,平均为0.140%;矿岩遇水软化,内部产生膨胀应力,造成岩石抗压强度降低20 MPa左右,破坏时不属于脆性破坏,其原因可能是其中的黏土矿物吸水,除有部分水进入黏土矿物晶格内外,还有一部分吸附在层理面附近矿物颗粒上,当受力压缩时,水受压排出产生压密。     

干河矿2#煤层旺采区围岩的物理力学特性测试

为了满足干河煤矿旺采试验区采场煤巷布置和支护设计需求,并对地下水防治提出相关技术措施,利用现场取样、电镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)、力学试验等方法,对采场围岩矿物成分和力学参数进行了相关测试。根据钻孔取芯统计结果,顶底板平均岩石质量指标低于30%,围岩完整性差。XRD分析表明,砂质泥岩含黏土矿物总量约19%,黏土矿物主要成分为I/S混层和高岭土,相对含量达85%以上。SEM试验发现,围岩含溶蚀孔、层片状特征及大量的黏土矿物分布,需要加强地下水防治。力学测试结果表明,顶板砂质泥岩抗压强度离散性较大,顶板岩性不均,需要根据围岩性质及时调整锚杆支护设计。     

HD4油田东河砂岩油层的岩石学特征

为了解塔里木盆地HD4油田东河砂岩岩石学特征对油气储集的影响,研究其矿物组合特征、孔隙结构特征。借助偏光显微镜、扫描电子显微镜观察岩石、铸体薄片及岩石样品,利用X-衍射仪确定黏土矿物组合及其含量。结果表明:该油层岩性主要为岩屑长石砂岩;该地区距物源远,母岩为沉积变质岩;黏土矿物组合为绿泥石+伊利石+高岭石;孔隙类型以最适合油气富集的原生粒间孔为主,方解石、硬石膏等胶结物与次生石英等充填了部分孔隙,总体上油层孔隙较发育;黏土矿物组合对石油的开采影响较小。HD4油田东河砂岩油层是良好的石油储集层。该结果对油田油气预测及开发具有参考价值。     

自然伽马能谱测井在延安地区黏土矿物分析中的应用

为了解延安地区储集层的岩性黏土矿物的种类和含量,进一步研究储集层的特征,为油田开发提供一些基本的参数。针对这些问题利用自然伽马能谱测井资料,对延安地区油田储层主要是黏土矿物进行了一些研究。通过对黏土矿物数据进行深度归位处理,然后在前人的研究基础上,使用了改进的黏土矿物识别图版,用了多元回归的方法计算出黏土矿物的含量,分析了黏土矿物含量和U、Th、K含量的相关性,建立了计算黏土矿物含量的多元线性回归方程,获得了黏土矿物含量沿井轴的纵向变化特征。通过研究区的实际资料证明了该方法的可行性,为研究区提供了黏土矿物含量的计算方法。自然伽马能谱测井可以提供黏土矿物中放射性元素铀钍钾的含量,为预测地层中黏土矿物的含量提供了一种简便的方法,研究黏土矿物的种类及含量对石油天然气的勘探开发以及生产具有重要意义。     

琼东南盆地崖城区微观构造变形特征及油气地质意义

在琼东南盆地中深层地层中,圈闭边界形成、储层流体空间分布、岩石强度变化等要素,不仅与沉积单元、岩石组分相关,还与微观构造变形有一定的关系。通过岩心和镜下观测对琼东南盆地崖城区微观构造的发育特征进行研究,分析岩石组分与微观构造类型之间的关系,探讨不同类型微观构造变形的形成机制,并通过孔隙度、渗透率测试定量评价微观构造的发育对研究区储层物性的改造作用。研究表明：研究区发育微裂缝、碎裂带、微观涂抹带和硅酸盐混合变形带4种微观构造类型;变形带内黏土矿物含量是发育微观变形类型的主要控制因素,黏土矿物体积分数小于20%时主要发育碎裂带,黏土矿物体积分数大于50%时主要发育微观涂抹带,黏土矿物体积分数介于20%～50%之间时主要发育硅酸盐混合变形带;微观构造的发育对研究区储层物性具有一定的影响,其中微裂缝的发育能够有效提高原岩孔隙度和渗透率,而微观变形带的发育对储层物性的改造作用较为有限。     

考虑黏土矿物影响的湿相-非湿相置换实验

通过天然岩心与人工岩心的岩心渗吸实验结果分析,黏土矿物的存在对渗吸作用存在影响.利用玻璃管填充不同比例黏土矿物和石英砂,可视化观察和测量湿相置换量和气-液界面前缘突进速度,实验采用2％、3％、5％含量黏土矿物和纯石英砂填充做对比发现,纯石英砂湿相置换量为88.96％,5％含量黏土矿物湿相置换量为69.22％.黏土矿物含量为5％时,所需要的置换时间为纯石英砂的2.29倍,湿相置换量为纯石英砂的77.8％.黏土矿物在接触去离子水后发生膨胀,湿相置换量随着黏土矿物含量的增加而减少.在湿相中加入KCl可有效抑制黏土矿物发生膨胀,并提高湿相置换率,实验结果显示5％黏土矿物填充管实验中,湿相加入40 g/L浓度KCl溶液,最终湿相置换率接近纯石英砂湿相置换率.可见,非湿相中存在不同含量的黏土矿物,对湿相-非湿相置换过程存在影响,而湿相中加入KCl可有效避免黏土膨胀.     

湘西北牛蹄塘组页岩气储层岩矿特征及意义

基于页岩矿物组成特征分析是页岩气储层评价的基础,也是影响页岩气成藏的关键因素,以湘西北下寒武统牛蹄塘组页岩为研究对象,在岩心观察的基础上,应用薄片鉴定、XRD、场发射扫描电镜和低温液氮等温吸附实验系统分析牛蹄塘组页岩的矿物组成特征及其意义。研究结果表明:湘西北牛蹄塘组页岩矿物组分复杂,具有"两低一高(石英质量分数高(41.40%~60.81%)、黏土矿物质量分数低(21.43%~26.40%)和碳酸盐矿物质量分数低(3.28%~16.10%)"的特点,此外,样品中还普遍含有方解石、斜长石、白云石、黄铁矿及钾长石等矿物;与国内外不同地区的页岩相比,湘西北下寒武统牛蹄塘组页岩脆性矿物种类丰富、质量分数高、脆性指数大,有利于储层的压裂改造;黏土矿物的组合类型反映了牛蹄塘组沉积时总体处于干冷气候条件下静水、缺氧的沉积环境,有利于页岩中有机质的富集和保存;在沉积及成岩埋藏过程中水介质偏碱性,盐度较高,富含K+,Fe2+和Mg2+;已经历晚成岩阶段B—C亚期,有机质演化属于高成熟—过成熟阶段;与矿物成分有关的储层孔隙主要是纳米级黏土矿物粒间孔、黄铁矿晶间孔以及微米级微裂缝,BJH总孔体积和BET比表面积经总有机碳归一化处理后,黏土矿物质量分数与BET比表面积呈正线性关系,表明黏土矿物质量分数对页岩的吸附性能有一定控制作用。     

柴北缘冷湖五号构造上干柴沟组储层特征研究*

通过岩石薄片、铸体薄片、扫描电镜及压汞等分析测试手段对储层特征进行了详细研究,发现柴北缘冷湖五号上干柴沟组储层主要为三角洲相细砂岩和粉砂岩,少部分中砂岩和粗砂岩。岩石主要经历了压实、胶结及溶蚀等成岩作用,具有压实、溶蚀作用中等和胶结作用较强的特点,胶结物主要有碳酸盐胶结、硫酸盐胶结、硅质胶结和自生黏土矿物胶结。储层现处于晚成岩阶段A期。研究区的孔隙类型主要是残余粒间孔和溶蚀扩大孔。储层物性受控于沉积相带和成岩作用,优质储层为三角洲分流河道砂、水下分流河道砂和席状砂,成岩作用对储层的影响主要体现在溶蚀作用对孔隙的扩大和压实、胶结作用对孔隙的破坏。     

低渗透油藏非线性渗流实验研究

流体在低渗透岩心中的渗流不再符合达西定律,存在启动压力梯度,并且渗流曲线不再是一条直线.为了更精确地描述非线性渗流曲线,对已有实验在驱替与计量方法上进行了改进.使用改良后的实验装置,研究了膨胀性黏土矿物含量较高的砂砾岩在低流速下的渗流特征.实验曲线不通过原点,在压力梯度轴上有正截距,并且存在上弯与下弯两种形态.低渗透储层岩石喉道微细、强非均质性是非线性渗流产生的原因,并且储层岩石的特性也对非线性有一定影响.实验所采用岩心伊蒙混层以及伊利石等膨胀性黏土矿物含量高,对储层的有效渗透率影响较大.利用带喉道半径的渗流模型理论,从黏土膨胀性角度对产生非线性渗流曲线不同形态的原因进行了初步探讨.结论认为,上弯形渗流曲线之所以存在,是由于黏土膨胀减小了岩心中渗流的喉道尺寸,而使得渗流过程中流速损耗,同时也增大了启动压力梯度.     

大巴山前缘田坝剖面五峰组-龙马溪组页岩储层特征

为拓展四川盆地五峰组-龙马溪组页岩气勘探地域,以大巴山前缘巫溪县田坝剖面为基础,通过有机地球化学、矿物组分、扫描电镜、比表面积-孔径和等温吸附等方法,对五峰组-龙马溪组页岩储层的各项参数进行研究。结果显示五峰组-龙马溪组硅质泥页岩富含生物化石,按照TOC质量分数2%为优质页岩的划分标准,仅龙马溪组发育优质页岩段,厚54.31m,TOC质量分数平均为3.80%、Rb平均为2.90%、Ro平均为2.28%;TOC与硅质、脆性矿物含量呈反比,与黏土矿物、黄铁矿含量和BJH总孔容呈正比,黏土矿物含量与BJH总孔容呈正比。有机质孔与层间页理缝构成最主要的储集空间,以两端开口的中孔为主,为页岩气的赋存提供了储集空间与渗流通道。TOC与黏土矿物含量共同控制页岩储层微观孔隙结构的发育。储层孔隙度与渗透率稳定,比表面较大,吸附量大,吸附能力强。与焦页1井对比分析,发现巫溪田坝地区龙马溪组页岩具有高TOC、高Rb、高硅质含量、高白云石含量和低长石、低碳酸盐岩、低孔隙度、低渗透率的"四高四低"特征,热演化程度适中,微孔隙-裂缝系统发育,有利于页岩气富集。     

渝东南龙马溪组黑色页岩矿物组成及其页岩气意义

在野外露头和岩心观察描述的基础上,通过扫描电镜和X线衍射对矿物质量分数和毛管压力曲线进行分析,并分析渝东南地区下志留统龙马溪组页岩的矿物学、储层物性、孔喉分布和岩石脆性等特征。研究结果表明:研究区下志留统龙马溪组页岩矿物成分以黏土矿物和石英为主,其中黏土矿物平均质量分数为42.3%,石英平均质量分数为39.2%,其次为长石(平均质量分数为12.6%)、碳酸盐矿物(平均质量分数为5.6%)和黄铁矿(平均质量分数为0.8%),其中脆性矿物质量分数较高,平均质量分数可达58%,岩石脆度平均达45%。下志留统龙马溪组页岩有效孔隙度均值为3.18%,渗透率均值为11.8×10~(-5)μm2,属于低孔低渗的非常规致密储层;页岩中石英质量分数与储层有效孔隙度和渗透率呈正比例关系,而黏土矿物质量分数与有效孔隙度呈弱的正比例关系,与渗透率也呈较弱的反比例关系。     

黏土矿物微观孔隙对甲烷吸附行为的分子模拟

为了研究黏土矿物对CH_4的吸附规律和页岩储层对CH_4的最小储集空间界限,利用Materials Studio软件构建三种黏土矿物伊利石、蒙脱石和高岭石的微观模型,运用蒙特卡洛方法和分子动力学方法,研究在不同压力、不同孔径空间下三种黏土矿物对CH_4的吸附规律。结果表明:随着孔径和压力的增大,CH_4气体在三种黏土矿物层间的吸附量逐渐增大;不含水的黏土矿物对CH_4的最小储集空间为0. 4 nm,三种黏土矿物对甲烷的吸附能力随孔隙大小的变化而不同;随着孔径的减小或压力的增大,CH_4气体在三种黏土矿物孔径中吸附越稳定;随着孔径的增加,CH_4气体在黏土矿物孔径中出现多层吸附;三种黏土矿物中吸附的CH_4分子之间的距离均大于0. 075 nm,距离CH_4分子0. 125 nm处出现另一个CH_4分子的概率最大。研究结果对页岩气赋存特征和渗流规律具有重要基础认识作用。     

海相页岩与海陆过渡相页岩吸附气量主控因素及其差异性

以黔北地区下寒武统牛蹄塘组海相页岩和南华北地区下二叠统太原-山西组海陆过渡相页岩为研究对象,分析页岩有机地化、储层、吸附气量特征,进而研究页岩吸附气量影响因素及其差异性。研究结果表明:页岩有机碳含量大于2%,两者均为优质的烃源岩;但有机碳含量相差甚大。牛蹄塘组页岩矿物组成主要为石英,其次为黏土矿物,而太原-山西组页岩以富集黏土矿物为特征。牛蹄塘组页岩比表面积和吸附气量大于太原-山西组页岩;而总孔体积和平均孔径均小于后者。页岩岩石组成与吸附气量之间的关系如下:牛蹄塘组页岩TOC与吸附气量呈正相关关系且TOC是吸附气量的主要影响因素;而太原-山西组页岩TOC与吸附气量之间关系不明显。牛蹄塘组页岩石英与吸附气量呈正相关性,其原因是石英为生物成因,伴随有机质富集;而太原-山西组页岩石英与吸附气量具有负相关性,其原因为TOC和黏土矿物随石英的增加而减少,且TOC、黏土矿物与吸附气量呈正相关关系。牛蹄塘组页岩伊利石和太原-山西组页岩黏土矿物均与吸附气量具有正相关性,原因为黏土矿物吸附有机质且黏土矿物中各组分发育大量孔隙。