聚胺页岩黏土水化膨胀抑制剂NH-1作用机理研究

从黏土矿物水化类型和作用力出发,结合NH-1的分子结构,研究了聚胺页岩黏土水化膨胀抑制剂NH-1的作用机理。研究结果表明,聚胺页岩抑制剂NH-1对页岩黏土水化膨胀的抑制作用包含4个方面:一是强吸附作用,抑制黏土的表面水化;二是离子交换作用,抑制黏土离子水化和渗透水化;三是插层作用,NH-1插入到蒙脱石001晶面中,抑制黏土水化膨胀;四是减弱地层的毛细管力,抑制黏土水化膨胀。并分别通过红外光谱、X射线衍射、表面张力及接触角测量验证了NH-1的抑制机理。用岩心渗透率实验测定了聚胺页岩抑制剂NH-1对低渗透地层的伤害,结果表明NH-1的加入对低渗透地层无伤害。     

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...     

无机盐作用下伊利石水化特性的分子模拟

伊蒙混层水化导致井壁失稳的现象相当突出，蒙脱石的水化研究较多。为研究伊利石在无机盐作用下的水化机理及膨胀特性，通过分子模拟技术建立了1M-tv和1M-cv两种在油气储层中较常见的伊利石晶体模型，并进一步通过分子动力学方法研究了伊利石层间粒子的微观分布和进入层间的无机盐阳离子的水化参数。结果表明，伊利石层间距随吸附水分子数的增大而增大，当水分子数为20时达到饱和状态； 1M-tv构型比1M-cv构型更容易发生水化膨胀； K⁺和Ca²⁺分别是一价阳离子和二价阳离子中水化数和水化半径最小的，且K⁺可以嵌入四面体片层的硅氧六元环中而难以发生离子交换，可有效阻止水分子进入伊利石晶体结构内部；实验结果很好地验证了KCl和CaCl₂对伊利石水化膨胀的抑制性。该结果对于页岩的防塌机理研究和钻井液水化抑制剂的研究具有一定的理论指导意义。     

纯黏土矿物甲烷吸附研究及吸附模型评价

黏土矿物在页岩储层无机矿物中占有重要的比例,其是页岩气吸附的重要场所。由于不同页岩储层成藏条件不同,黏土矿物相对含量存在较大差异,因此也影响页岩气的吸附能力。以X射线衍射(XRD)、低压氮气吸附实验及甲烷等温吸附实验为主要研究手段,XRD结果表明:4种样品(伊利石,蒙脱石,绿泥石,高岭石)纯度较高,均大于94%。低压氮气吸附结果表明:蒙脱石以微孔与中孔为主,孔隙形态主要为四边都开口的平行板状、狭缝状等,含有墨水瓶状的孔;伊利石主要发育有中孔与大孔,绿泥石主要发育有微孔和大孔,高岭石主要发育有中孔和大孔,其的孔隙形态同样都平行板状、狭缝状等为主;比表面积与孔隙体积的依次为高岭石伊利石蒙脱石绿泥石,且两者呈正相关。在61℃,压力为0～25 MPa条件下进行5组甲烷等温吸附试验,包括4组纯黏土矿物及1组由4种纯矿物等质量混合的矿物。纯黏土矿物甲烷吸附量依次为高岭石伊利石蒙脱石绿泥石,黏土矿物的比表面积越大,其甲烷吸附量也越大。对等温吸附实验数据进行拟合发现:Langmuir、Toth及Langmuir-Freundlich吸附模型对于不同矿物总体拟合效果都极好,对黏土矿物吸附模型精确选择具有一定意义。     

富有机质泥页岩中干酪根的提取及其应用？

干酪根是富有机质泥页岩中有机质的主要成分,干酪根的提取和应用研究对页岩气的形成与富集具有一定意义。对比研究三种干酪根提取方法,在充分考虑外部实验条件下,采用了手工分离法提取干酪根并用于后续研究。选择滇东北下志留统龙马溪组泥页岩样品,提取干酪根并进行扫描电镜对比实验。结果表明研究区富有机质泥页岩中黏土矿物主要以伊利石、伊蒙混层、高岭石,非黏土矿物以石英为主,有机质以干酪根为主且含有丰富的纳米级有机质孔。有机质提纯后,黏土矿物含量减少,但仍有残余高岭石和伊利石,有机质的主要存在形式为有机质黏土复合体,有机质孔呈不规则多角形。     

基于势理论对比泥页岩中主要黏土矿物吸附特征

利用吸附势理论对泥页岩中4种主要黏土矿物:蒙脱石、高岭石、绿泥石及伊利石吸附特征进行了描述,同时加入石英岩作为对比样。在吸附势分析中重点探讨了吸附量a、微分吸附功A、特征能量E及特征系数n间的关系。结果表明,随吸附量的增加,微分吸附功降低,微分吸附功可以用来大体表征吸附各阶段变化特征。对于5种无机矿物,n的最佳值在1.5附近;特征能量随温度升高发生略降。对各矿物吸附过程中吸附热及吸附熵进行了计算并讨论,结果表明,随着吸附的进行,不同矿物吸附热及吸附熵发生不同变化,表明吸附过程的复杂性。对于黏土矿物,吸附热及吸附熵绝对值满足:蒙脱石高岭石绿泥石伊利石,与最大吸附量结果一致;同时不同种类黏土矿物的孔隙体积与吸附热及吸附熵绝对值之间具有较好的正相关性,因此吸附热及吸附熵可用来表征不同种类黏土矿物的吸附能力。     

兴安矿深部软岩的扫描电镜-X射线能谱分析

为了探讨鹤岗兴安矿深部软岩水理特性和塑性变形原因,分别在埋深500和740 m的不同岩性特征处,选取5个试样,采用扫描电镜-X射线能谱仪,对该矿深部软岩矿物成分与微观结构进行实验分析。结果表明:兴安矿深部软岩中主要矿物成分为石英、长石、方解石及黏土矿物,各别试样中含有菱铁矿和金红石。黏土矿物的主要成分为伊/蒙(I/S)混层、伊利石、高岭石、绿泥石等。I/S混层中蒙脱石的类型有钠蒙脱石和钙蒙脱石。碎屑矿物中有石英加大、方解石溶蚀、长石淋滤、菱铁矿解理发育等现象。黏土矿物I/S混层主要呈片架结构、蜂窝结构和絮状结构,高岭石呈书本状结构,伊利石与绿泥石呈片架结构。     

PAMAM树枝状聚合物抑制泥页岩水化膨胀和分散特性

针对泥页岩水化特征,结合树枝状聚合物独特的结构与性能,将树枝状聚合物聚酰胺胺PAMAM作为泥页岩稳定剂,通过页岩滚动分散实验、粒度分布测试、屈曲硬度实验评价不同代数(G0~G5)PAMAM的抑制性。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等分析不同代数PAMAM与黏土的作用,并揭示其微观作用机理。分别以G0和G5为泥页岩水化膨胀抑制剂和水化分散抑制剂,构建新型水基钻井液体系。研究结果表明:树枝状聚合物聚酰胺胺能有效抑制泥页岩水化膨胀和分散,G0和G5抑制性优于传统的KCl和聚醚胺类抑制剂,适当降低介质p H可提高其抑制性。不同代数的PAMAM在黏土表面的吸附排列方式不同,G0为单层吸附;G1,G2和G3在黏土层间的吸附与浓度有关,随着浓度的升高分子排列由单层向双层转变;G4和G5相对分子质量较大,由于空间位阻效应不能进入黏土晶层间,主要吸附在黏土颗粒的外表面。G0能抑制黏土晶层内表面的水化膨胀,G5能阻止黏土颗粒的水化分散,将两者配合起来可达到协同稳定泥页岩的效果。该钻井液体系抑制性突出,接近油基钻井液。     

长江口启东嘴潮滩黏土矿物沉积特征及环境意义

黏土矿物是认识沉积环境变化和示踪物质来源的重要环境指标。应用粉晶X射线衍射(XRD)方法对长江口启东嘴潮滩的岩芯沉积物的黏土矿物组成进行分析,结果表明:伊利石含量最高,均值为54.11%;其次为绿泥石和蒙脱石,均值分别为21.30%、16.21%;高岭石最低,均值为8.37%。组合类型多样,主要为Ⅰ型(伊利石+绿泥石+蒙脱石+高岭石)、Ⅱ型(伊利石+绿泥石+高岭石+蒙脱石)、Ⅲ型(伊利石+蒙脱石+绿泥石+高岭石)。物源分析结果显示,研究区沉积物与南黄海物质的关系最为密切。南黄海沉积物受到长江和黄河的共同影响,在长期的地质过程作用下具有混合源特征。沉积物来源的变化与沉积动力环境的变化密切相关。人类围垦活动造成分流角加大,接近90°,导致长江北支分流比急剧下降,河槽性质发生质的变化,涨潮流成为主要动力作用。来自口外南黄海的悬浮泥沙,在涨潮动力的携带下扩散倒灌成为研究区主要的物质来源。     

兰州西津黄土-古土壤序列中黏土矿物特征

采用扫描电镜和X射线衍射实验方法,分析兰州西津黄土层和古土壤层中的黏土矿物质量分数,计算其化学风化指数和结晶度,结合粒度和磁化率指标探讨黏土矿物质量分数比值的古环境意义.研究表明:黄土-古土壤序列的黏土矿物组合类型比较单一,黄土层中主要有伊利石、绿泥石和高岭石;古土壤层中主要为伊利石、绿泥石、高岭石、蒙脱石和伊/蒙混层矿物.西津钻孔中的黏土矿物对化学和物理风化较为敏感,古土壤发育时的水解程度强于黄土.与西津黄土的磁化率和粒度指标一样,黏土矿物质量分数比值在黄土和古土壤层中的差异能进行古环境重建.     

渝东南龙马溪组页岩气储层物性特征

 页岩气储层的物性特征是决定页岩气开发方案的重要因素。通过对渝东南下志留统龙马溪组页岩露头岩心的实验测试,研究了渝东南地区页岩气储层的物性特征。结果表明,渝东南龙马溪组页岩地层为层理发育,频散现象明显,但随着层理倾角的逐渐增加,波速整体呈下降趋势;页岩的孔隙度变化范围为1.5%～2.5%,渗透率变化范围为2.5×10^-4～1.3×10^-3mD,孔径分布以中孔隙为主,大孔隙较少,基本上没有微孔隙,毛管力较大;页岩的石英含量高,黏土含量低,为硬脆性页岩,脆性参数为0.49～0.77,平均为0.58;黏土成分以伊利石为主,含少量绿泥石和伊/蒙混层,不含蒙脱石,膨胀性能弱。研究结果为渝东南地区页岩气储层的开采方式选择、失稳机理分析以及压裂液方案设计提供了依据。     

致密砂岩储层黏土矿物特征及敏感性分析—以鄂尔多斯盆地吴起油田寨子河地区长6油层为例

致密砂岩储层孔喉结构复杂、比表面积大,岩石颗粒表面附着大量的黏土矿物,容易受到外来流体的影响,发生颗粒膨胀、迁移、离子沉淀等反应伤害储层,从而影响生产效率。本文以鄂尔多斯盆地吴起油田寨子河地区延长组6段油层为例,通过岩石薄片观察、扫描电镜、X射线衍射仪(X-RD)实验、压汞实验和储层敏感性实验等方法,对研究区储层物性、孔喉结构、黏土矿物特征和储层敏感性类型、伤害程度及敏感性影响因素进行分析。岩心分析实验表明,储层黏土矿物由绿泥石、高岭石、伊利石和伊蒙混层4种矿物组成,影响储层渗透性的敏感性伤害强弱依次为酸敏、水敏、碱敏、盐敏和速敏。并结合实际生产中存在的问题,提出绿泥石富集区域尽量避免储层酸化等改造措施;对伊利石及伊蒙混层含量高、易水敏的地区,压裂改造过程需要提高压裂液砂比,减小压裂液量,从而降低储层损害。     

鄂东通山地区下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩矿物组成及意义

中扬子作为南方重要页岩气资源勘探开发接替区,正逐渐成为研究的热点,但不同地区、不同层系认识程度不一。为了对研究程度较低的鄂东通山地区下寒武统牛蹄塘组富有机质泥页岩的沉积及矿物特征的初步认识,为该区页岩气的进一步勘查研究与评价提供指导。通过野外实测界水岭和珍珠口剖面并选取露头样品进行X射线衍射分析,结果表明：通山地区下寒武统牛蹄塘组矿物成分较为复杂、类型多样,石英含量最高,含量为31.9%～47.2%,平均42.1%,黏土矿物含量在18.3%～21.9%之间,平均20.6%,酸盐岩矿物中以方解石含量变化最大,含量在1.3%～27.5%之间,平均值为15.1%;长石平均含量为12.0%,主要成分为斜长石,微晶矿物石膏在样品中普遍存在;黏土矿物主要成分为伊利石,平均含量达63.9%,其次为绿泥石和伊/蒙混层,只有或者极少含量的高岭石,不含蒙脱石,沉积及埋藏成岩过程中水介质沉积总体处于缺氧的还原环境,已进入晚成岩阶段;脆性矿物含量在62.3%～76.3%之间,平均69.73%,脆性指数在0.74～0.81之间,平均0.77,脆性指数与脆性矿物含量有着很好的对应性;矿物组成及含量与周边及北美、威远、涪陵页岩气田有着很好的对比性,参考北美及焦页1井储层优选条件,认为研究区下寒武统牛蹄塘组具备页岩气藏的形成和保存的基础地质条件,有着很好的可压裂性,具备一定的开采潜力。     

重庆中梁山和广元上寺P-T界线粘土层中粘土矿物的类型及成因

四川重庆中梁山和广元上寺P-T界线处二叠系顶部的粘土岩主要由规则混层伊利石-蒙脱石组成,而三叠系底部的粘土岩主要由伊利石和混层绿泥石-蒙脱石组成。形成二叠系顶部规则混层伊利石-蒙脱石并使之得以保存的相对酸性成岩介质可能与晚二叠世生物相对繁盛和绝灭造成的有机质埋藏有关,而三叠系底部的粘土矿物则与相对富镁、钾的成岩介质有关。此外,两地混层伊利石-蒙脱石中混层比例的差别还反映了这一等时面上所经历的最大古地温的差别,这与它们所经历的埋藏史的不同有关。     

粘土矿物分析及其指示的气候意义 ——以毛乌素沙漠滴哨沟湾为例

以毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域滴哨沟湾剖面DGS1层段为代表,对其粘土矿物组成进行分析.结果显示,DGS1层段粘土矿物以石英、钾长石、钠长石、伊利石、蒙脱石、方解石和绿泥石为主,各层位均不含高岭石.各种沉积相矿物组成基本一致,说明该地区的矿物来源基本一致.不同沉积相粘土矿物含量不尽相同,沙丘砂、次生黄土中的石英、长石、伊利石、绿泥石等代表干、寒气候的粘土矿物含量高,湖沼相中的蒙脱石、方解石等代表暖湿气候的粘土矿物含量高,个别湖沼相层位出现了白云石.粘土矿物组分表现出萨拉乌苏河流域全新世气候特征:本地区全新世总体偏冷干,各沉积相缺失高岭石而均存在绿泥石可为证明;本地区全新世气候分为两个主要气候阶段,早期到中期堆积湖沼相为主的时期气候相对温暖湿润;中期以后到现在堆积次生黄土和沙丘砂的阶段气候相对寒冷干燥.     

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。     

粘土矿物定量分析偏差的修正

应用Ｘ射线衍射定量分析方法中的基体清洗法及其演化而来的自清洗法对粘土中常见矿物蒙脱石、绿泥石、高岭石、伊利石、长石、方解石、白云石、赤铁矿、蛋白石的Ｋ值进行了实验测定。在此基础上提出了采用稀释法,即外加一定量石英对由于粘土矿物结晶度和定向度差异所引起定量分析偏差进行修正的方法。     

新疆鄯善油田碎屑岩中的粘土矿物特征

根据碎屑岩薄片、扫描电镜观察和Ｘ－衍射资料,分析了鄯善油田中侏罗统碎屑岩中的粘土矿物特征。得出了碎屑岩中的自生粘土矿物分为伊／蒙混层、伊利石、绿泥石和高岭石４种基本类型;自生粘土矿物的形成与碎屑岩的碎屑组分有着密切的关系;粘土矿物是影响鄯善油田碎屑岩物性的重要因素。     

鹤岗煤田泥质岩粘土矿物类型及其地质意义

为了确定鹤岗煤田泥质岩粘土矿物类型及其地质意义,本文采用X射线衍射仪和扫描电镜研究了鹤岗煤田12个泥质岩样品中的粘土矿物。结果表明:本区泥质岩共有4种类型的粘土矿物,并揭示出高岭石主要为来自剥蚀区的碎屑粘土矿物,少部分为自生矿物,伊利石一部分由剥蚀区搬运来,另外则由长石、云母等铝硅酸盐矿物风化形成,伊蒙混层矿物是在成岩过程中,由蒙脱石向伊利石转化的过渡产物,绿泥石则是在深埋阶段由高岭石转变而成。这项研究说明该区在整个晚侏罗世演化过程中处于近中性环境,并在弱酸弱碱环境中频繁振荡。