鄂尔多斯盆地长7段页岩气注CO_2吞吐解吸特征

探讨吞吐过程中CO_2与吸附气作用机理对提高页岩气采收率的意义。基于低场核磁共振T_2谱测试原理,对鄂尔多斯盆地苏里格东区长7段页岩开展了注CO_2吞吐实验,通过对T_2谱分布中的吸附态、游离态和自由态CH_4的识别与标定,从微观孔隙尺度研究了CO_2注入后焖井阶段和衰竭降压过程中吸附气的解吸机理,定量表征了多态CH_4间的转化特征和采出程度。实验结果显示,随着页岩体系饱和压力的升高,3种形态CH_4的赋存量也在不断增加。在CO_2注入后的焖井阶段,吸附态CH_4的解吸效率随焖井时间的增加先快速增加后趋于稳定,而解吸速率则呈现先增大后降低的趋势,解吸后的吸附态CH_4会向游离态发生转换,但并不能直接转换为自由态。在衰竭降压过程中,随着吸附态CH_4含量的减少,多态CH_4间的动态转换平衡被破坏,当吸附态向游离态再向自由态转换的速率小于产气速率时,自由态CH_4对应的波峰将消失。衰竭降压可以提高游离态和自由态CH_4的采出程度,但很难增大吸附态CH_4的采出程度,且衰竭降压开发时存在一定的压力下限(5.8 MPa),当压力低于此下限时,继续降压对多态CH_4采出程度的影响很小。     

泥页岩核磁共振T2谱换算孔隙半径方法

核磁共振T_2谱和压汞法毛管力曲线都是储层孔隙发育特征的数据表现。理论上,核磁共振T_2谱能够依据压汞毛管力曲线准确地转换为储层孔径分布图;但对于泥页岩储层来说,二者所反映的孔隙信息有所不同。通过比对二者形态的异同,发现二者在表征微裂缝时有差别,提出一种考虑泥页岩裂缝的方法用以确定T_2弛豫时间和孔隙半径r之间的转换关系。应用此种方法对典型样品实验结果进行分析,结果表明,对泥页岩核磁共振T_2谱进行孔隙半径转换精度有很大提高。     

颗粒直径与形状对砂土渗透性的影响研究

为研究颗粒直径与形状对砂土渗透性的影响,以玻璃珠和石英砂作为研究对象,通过核磁共振仪和变水头渗透仪分别开展试样孔隙特征试验和渗透系数测试.石英砂粒径采用平均粒径和孔隙等效半径表征,利用横向弛豫时间T2建立孔隙等效半径与渗透系数之间的联系,进一步地探究横向弛豫时间T2与渗透系数的函数关系,并与规则玻璃珠的试验数据进行对比...     

基于铸体薄片的致密岩心孔隙结构多重分形特征研究

基于压汞和核磁共振实验进行了致密岩心孔隙结构分类,提取了不同孔隙结构的铸体薄片并应用PSO多阈值分割算法得到孔隙-骨架二值图。结合孔隙结构的多重分形理论计算了不同孔隙结构的多重分形维数及多重分形谱,分析了多重分形维数与饱和中值压力、平均孔喉半径和核磁T2几何平均值的关系。研究表明:基于多重分维表征方法与压汞、核磁共振等实验具有一致性,不同孔隙结构岩石的多重分形特征各异,物性越差、孔隙结构越复杂,多重分形维数越大;多重分形维数与饱和中值压力成正比,与平均孔喉半径和核磁T2几何平均值成反比;D_(min)与孔隙结构类型及其他孔隙结构表征参数的相关性最强,在缺乏压汞、核磁等实验数据时,基于铸体薄片的多重分形维数为致密岩石孔隙结构的定量表征提供了有利依据。     

CO2在页岩中的吸附解吸性能评价

利用自主设计的页岩中气体吸附解吸实验装置,在不同温度和压力条件下研究CO2在不同页岩中的吸附解吸性能。结果表明:CO2在页岩上的等温吸附曲线属于典型的Ⅰ型等温曲线,可采用Langmuir模型对吸附及解吸数据进行拟合;相同温度下,CO2在页岩中的吸附量随着压力的升高而增大;相同压力下,CO2在页岩中的吸附量随着温度的升高而减小;相同温度压力条件下,CO2解吸过程中存在解吸滞后现象,且解吸附曲线表征的最大吸附能力低于吸附曲线表征的最大吸附能力;CO2在页岩上最大吸附量随有机碳含量增加而增大,随石英含量增加而减小。     

一种估算砂岩核磁T_2谱新方法

根据核磁共振弛豫机制,基于三维数字岩心技术建立一种估算砂岩核磁共振横向弛豫(T_2)谱的新方法。采用过程模拟法重建砂岩三维数字岩心,通过Delaunay剖分将砂岩微观孔隙结构划分为多个四面体孔隙单元,再用几何方法和Monte Carlo方法相结合求出每个孔隙单元的表面积与体积之比(S/V),进而获得砂岩模拟的核磁T2谱。经过大量模拟试验筛选参数,减小计算误差。考虑单峰态和双峰态核磁T_2谱,模拟结果和实验结果基本吻合。该方法有助于研究粒度分布、孔隙结构等对岩石核磁共振响应的影响。     

基于扫描电镜的页岩微观孔隙结构定量表征

根据二维高分辨率扫描电镜(2D-SEM)图像孔隙灰度阈值提取页岩孔隙分布,采用分形理论计算孔隙形态和孔径分布分形维数,在此基础上分析孔径分布模型、步长及分辨率对页岩2D-SEM孔径分布影响,并与高压压汞(MICP)和低温氮气吸附-解吸(LNA/D)孔径分布对比。结果表明:2D-SEM孔隙提取结果能够定量表征页岩孔隙结构复杂性,孔隙形态分形维数越高,孔隙越复杂,孔径分布分形维数越高,孔径分布越复杂,微孔所占比例越高;连续型孔径分布模型能够准确表征页岩孔径分布,以1/2平均孔喉半径为步长提取的2D-SEM与MICP和LNA/D孔径分布吻合最好;2D-SEM孔径分布受分辨率和页岩非均质性双重影响,应选择代表页岩孔隙结构的高分辨率区域,或采用多张高分辨率SEM拼接图像提取孔径分布;2D-SEM图像能够精确定量表征页岩孔隙结构特征,为取心及制样困难的页岩孔隙结构研究提供了新方法。     

水化作用下页岩微观孔隙结构伤害特征

为明确压裂过程中水化作用对页岩微观孔隙结构的伤害特征,选取渝西地区龙马溪组页岩,通过扫描电镜、低场核磁共振和单黏土矿物水化实验,在对比蒙脱石和伊利石的单矿物水化特征的基础上,研究了页岩T2谱分布变化特征,并建立了水化伤害程度评价指标,定量分析了页岩水化过程中微观孔隙结构的伤害特征.研究结果表明,黏土矿物水化后,易于在晶...     

基于铸体薄片的致密砂岩储层孔隙微观参数定量提取技术

针对致密砂岩储层的孔隙度、渗透率极低,物性及孔隙结构定量表征困难等问题,将图像处理技术引入铸体薄片分析中,通过改进Sigma滤波有效去除图像噪声,得到高分辨率和信噪比的铸体薄片图像.应用多维阈值分割和形态学滤波方法实现孔隙提取和二值化.在孔隙提取的基础上,应用计点统计技术和拓扑学方法实现了孔隙微观参数如平均孔隙半径、圆度、孔隙纵横比的定量计算,突破了过去对铸体薄片以定性和半定量为主的局限性,有效地挖掘了铸体薄片的孔隙结构内涵信息.将结果与压汞毛管压力参数对比可知,基于铸体薄片的孔隙微观参数与压汞孔隙微观参数在表征孔隙结构上具有一致性.与压汞毛管压力、岩心核磁共振等实验相比,铸体薄片对样品要求简单,测试速度快,且由于高温高压注入技术能将染色树脂极大程度地注入孔隙空间,在致密砂岩储层孔隙结构定量表征中具有无可比拟的优越性.     

岩心孔隙结构的空间分辨核磁表征

将低场核磁共振成像技术用于岩石物理研究中,结合拉普拉斯核磁共振(纵向弛豫时间T1和横向弛豫时间T2)与核磁共振成像两种方法,获取岩心样品的局部区域孔隙结构、流体分布等信息.同时,对岩心样品的非均质性进行定性及定量分析,将岩心整体及局部区域的T1和T2分布进行对比,定性表征岩心样品的非均质性;利用地质统计学相关理论,得到...     

川东龙马溪组页岩解吸滞后现象实验研究

为了明确页岩气在大压力下的解吸滞后现象以及解吸滞后的影响因素,利用取自川东龙马溪组页岩露头的样品,进行页岩物性测试和吸附-解吸附实验测试。实验结果表明,页岩与甲烷的气固吸附和解吸附等温线不重合,存在明显的吸附滞后现象,且解吸滞后程度与页岩物性参数有关,页岩物性越差,孔隙结构越复杂,解吸滞后环越大。同时应用3种吸附理论模型对实测吸附和解吸附量数据进行拟合,拟合结果表明,相对于Langmuir方程和Freundlich方程,Langmuir-Freundlich方程能够更好地描述页岩气的吸附和解吸附特征。     

致密砂岩储层可动流体赋存特征及影响因素

应用核磁共振、恒速压汞、铸体薄片等实验手段,分析辽河西部凹陷南段沙三段致密砂岩储层可动流体赋存特征及影响因素。结果表明:可动流体T2谱截止值低,孔隙内可动流体饱和度与可动流体孔隙度低且数值波动大;T2谱形态主要呈单峰型、左峰高右峰低型和左峰低右峰高型;T2弛豫时间受孔喉结构控制,喉道特征决定流体的可动程度,孔喉半径比、分选系数和微观均质系数反映孔隙结构非均质程度与流体参数线性相关性较强,T2谱分布特征与孔隙组合类型和孔喉结构特征有关;胶结物类型、产状与含量对可动流体影响较大。微观孔隙结构特征是可动流体赋存特征的主要影响因素,胶结物次之,物性对可动流体的影响是两者的综合反映。     

页岩气藏纳米孔隙微观渗流动态研究

页岩储层孔隙结构复杂,孔隙空间小,纳米结构所占比例大,气体主要吸附于纳米孔隙表面。基于分析页岩纳米孔隙结构和划分孔隙内流态后,考虑克努森扩散、气体滑脱、解吸和干酪根扩散等多种现象,推导微观孔隙内气体渗流物理模型的物理渗流模型,并将得到的计算结果与达西流情况进行对比,发现多种效应存在下的渗流机制复杂,压降慢,累计产量大,生产周期长。     

循环动力扰动下花岗岩细观损伤特性试验研究

为研究循环动力扰动下岩石细观损伤特性,本文选取花岗岩为研究对象,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)进行循环冲击试验,并结合核磁共振系统(NMR),得到了循环动力扰动后花岗岩孔隙度、横向弛豫时间T2谱分布以及核磁共振图像(MRI).试验结果表明:在岩石弹性极限范围内,动力扰动结束后,岩石材料孔隙度降低;初始与最终横向弛豫时间T2缩短,循环扰动过程促使了小孔隙生成,大孔隙尺寸与数量减小;孔隙度降低不意味着所有类型孔隙的数量均减少,相反小孔隙数量是增加的,大孔隙数量减少是动力扰动后花岗岩孔隙度降低的根本原因.     

黔北凤冈地区页岩气吸附量影响因素分析

页岩气的吸附态是页岩气开采的主要来源之一,为了研究黔北凤冈地区影响页岩气吸附量的因素,选取凤冈1井(FC-1)等的页岩作为实验研究对象,分别进行了有机碳含量、矿物组分、孔隙结构和等温吸附曲线等分析。研究表明:凤参1井及相邻试验井页岩平均有机碳含量为4.97%,主要矿物质以石英、黏土矿物和钠长石为主,页岩孔隙的形状多为不规则的球形、椭球形、三角形;页岩对甲烷的吸附量与有机碳含量、黏土矿物质、有机质孔隙和压力呈正相关,与温度、石英矿物质、水含量呈负相关。适当进行储层改造,改善控制开采过程中页岩气解吸的影响因素,对提高页岩气开采效率、延长开采时间具有重要意义。     

川东南盆缘复杂构造区龙马溪组页岩孔隙结构及分形特征

川东南盆缘复杂构造区龙马溪组页岩总有机碳(total organic carbon, TOC)含量高、热演化成熟度高,但构造条件复杂,其微观孔隙结构特征及分形特征相关研究较少且与四川盆内页岩存在差异,亟需进一步深入研究。为更好地表征页岩孔隙结构非均质性及其对页岩气富集的影响,综合运用核磁共振、高压压汞及扫描电镜等技术,定量表征复杂构造区页岩微观孔隙结构特征。基于分形理论,利用高压压汞、核磁共振方法获得不同尺度孔隙的分形维数,并探讨分形维数与孔喉结构参数、TOC含量、矿物组分含量的关系及其地质意义。结果表明：川东南盆缘复杂构造区页岩主要发育有机孔、粒间孔和微裂缝。孔隙结构具有多重分形特征,不同尺度孔喉分形维数存在差异,大孔喉复杂程度高于小孔喉,孔隙总分形维数为2.470 2～2.819 1,均值为2.625 6,反映复杂构造区页岩发育更为复杂的孔隙结构,为页岩气提供大量吸附点位,对页岩气聚集具有积极作用。TOC含量和石英含量等因素的共同影响,造成研究区页岩的强非均质性和复杂的孔隙结构特征。与四川盆内页岩相比,研究区页岩孔径分布较广、分形维数偏低。综合分析页岩孔隙结构及分形特征可为昭通示范...     

宜宾地区页岩微孔特征及吸附解吸特性研究

选取四川宜宾地区志留系龙马溪组页岩,对总有机碳、黏土矿物含量等储层性质进行表征。利用扫描电镜、高压压汞法、低温氮气吸附一解吸法和二氧化碳气体吸附法对孔隙结构特征进行定性和定量分析。采用质量法对页岩样品进行不同温度时的等温吸附和解吸实验,结合吸附势理论对吸附解吸过程进行解释。结果表明,页岩样品TOC较高,页岩样品主要以微孔为主,介孔次之,大孔发育较少;微孔和介孔的发育增大了页岩的表面积,提供了更多的吸附位,有利于页岩气的吸附。页岩样品等温吸附曲线表明,随着压力的增大,吸附量先迅速增大而后逐渐趋于稳定,解吸曲线与吸附曲线相似并存在滞后现象;TOC与页岩吸附性能有着较好的正相关性;吸附势能曲线中势能零点与吸附曲线的拐点基本一致,通过吸附势的变化可以解释吸附解吸过程中页岩气的赋存状态。     

页岩储层岩芯核磁共振响应特征实验研究

 系统研究致密页岩储层核磁共振响应特征对于将核磁共振技术应用于该类油气资源开发具有重要的基础指导作用。综合使用核磁共振、气水离心等实验技术研究了页岩核磁共振T₂谱响应特征、核磁孔隙度、可动流体T₂截止值及岩石比表面分布等储层特征。研究结果表明,页岩T₂谱可以分为3种类型,即单峰T₂谱、含有孤立右峰的双峰T₂谱及左、右峰连续分布的双峰态T₂谱,页岩绝大多数T₂弛豫时间小于10ms,储层中裂缝孔隙约占总孔隙空间的9.16%。基于核磁共振T₂谱计算的页岩比表面主要分布在3.59—80.51μm^-1。页岩核磁孔隙度普遍小于水测孔隙度,平均误差约为22.33%,其与黏土孔隙、裂缝孔隙发育等因素有关。结合气水离心实验结果,计算得到页岩储层核磁共振可动流体T₂截止值分布在3.87—16.68ms,平均值为8.29ms,储层基质岩石游离气饱和度平均值约为9.72%。     

构造煤微观孔隙结构形态学特征及定量分析

研究构造煤结构有助于深入理解煤与瓦斯突出易发区储层瓦斯赋存及运移规律,而从微观形态学结构角度精细定量化表征的研究相对较少。本文通过原子力显微镜、压汞法和物理吸附法开展构造煤和原生煤的三维表观形貌、孔隙发育程度、孔径分布、形态特征参数及连通特性等,旨在从本质上揭示两者微观多尺度结构差异性及对瓦斯运移的影响。结果表明:构造作用促使极限吸附量增大,煤结构整体强度降低,且气体瞬间解吸能力增强;构造煤结构表面形态特性由规则纳米孔向凹凸不平条带状微裂隙转变,脆性构造变形也导致孔隙整体呈现高粗糙度且不圆润形状;不论是原生煤还是构造煤,微孔对整体孔容和比表面积均具有重要贡献,但其对构造应力敏感程度低于介孔和大孔,其中构造煤的介孔孔容和比表面积相比原生煤增幅分别约4倍和10倍,大孔也分别提升了0.008 8 cc/g和1.459 m~2/g;通过压汞法进退汞曲线及滞后环可知,构造煤中有效孔比例从76.95%降低至74.21%,导致气体自由运移空间降低,主要归因于由交联孔和半开放孔构成的限制型孔喉配置结构的大量存在;构造作用促使孔喉比和曲折度分别降低了约10%和0.5%,运移路径缩短且孔隙形态结构更加简单化;通过液氮吸附脱附曲线及滞后环可知,构造作用可能从本质上改变了孔隙形态结构特征,促使产生更多限制型孔隙配置关系,抑制了气体有效运移属性。     

黔北凤岗地区页岩气吸附量影响因素分析

摘 要 页岩气的吸附态是页岩气开采的主要来源之一,为了研究黔北凤岗地区影响页岩气吸附量的因素,选取凤岗1井（FC-1）等的页岩作为实验研究对象,分别进行了有机碳含量、矿物组分、孔隙结构和等温吸附曲线等分析。研究表明：凤参1井及相邻试验井页岩平均有机碳含量为4.97%,主要矿物质以石英、粘土矿物和钠长石为主,页岩孔隙的形状多为不规则的球形、椭球形、三角形;页岩对甲烷的吸附量与有机碳含量、粘土矿物质、有机质孔隙和压力呈正相关,与温度、石英矿物质、水含量呈负相关。适当进行储层改造,改善控制开采过程中页岩气解吸的影响因素,对提高页岩气开采效率、延长开采时间具有重要意义。