頁巖儲(chǔ)層潤(rùn)濕性及孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)吸附特征的影響_范青云.pdf

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1、第18卷第5期重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2016年10月頁巖儲(chǔ)層潤(rùn)濕性及孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)吸附特征的影響范青云(中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探公司地質(zhì)研究院，遼寧盤錦124010)摘要:采用氮?dú)馕椒ê透邏簤汗▽?duì)基質(zhì)孔隙和有機(jī)質(zhì)孔隙進(jìn)行分類，并構(gòu)建了2個(gè)分段函數(shù)模型對(duì)吸附特征進(jìn)行描述。結(jié)果表明，有機(jī)質(zhì)孔隙表面為油潤(rùn)濕，基質(zhì)孔隙表面為水潤(rùn)濕，且水相接觸角和油相鋪展程度差異較大。在儲(chǔ)層溫度和壓力條件下，頁巖氣屬于氣相多層吸附，采用Langmuir單分子層模型和L－F多分子層模型組成的分段函數(shù)擬合程度更高。關(guān)鍵詞:潤(rùn)濕性;孔隙結(jié)構(gòu);賦存場(chǎng)所;多層吸附;分段函數(shù)中圖分類號(hào):P618．13

2、文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673－1980(2016)05－0010－04DOI:10.19406/j.cnki.cqkjxyxbzkb.2016.05.003［12］頁巖氣在儲(chǔ)層中主要以自由氣和吸附氣2種狀層表現(xiàn)出斑狀潤(rùn)濕。劉向君等人通過測(cè)量氣－［1－3］態(tài)賦存。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，頁巖儲(chǔ)層中吸附氣含液－巖石體系接觸角，對(duì)蜀南龍馬溪組頁巖潤(rùn)濕性［4－6］［13］量占總氣量的20%～85%。頁巖氣井生產(chǎn)過進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，見圖1。從圖1可以發(fā)現(xiàn)各巖樣程中優(yōu)先采出的是游離氣，當(dāng)頁巖氣藏的壓力降至水相接觸角差異較大。臨界解吸壓力時(shí)，吸附在孔隙表面的氣體開始解吸，頁巖氣井先期產(chǎn)量

3、取決于游離氣含量及流動(dòng)機(jī)理，［7］后期穩(wěn)產(chǎn)階段取決于吸附氣含量及解吸附速度。頁巖氣藏壓力具有迅速降低的特點(diǎn)，因此，頁巖儲(chǔ)層的吸附能力評(píng)價(jià)對(duì)于頁巖氣井能否效益開發(fā)具有重要意義。學(xué)者們通過等溫吸附實(shí)驗(yàn)對(duì)頁巖儲(chǔ)層吸附［8－10］能力進(jìn)行了評(píng)價(jià)，但采用單分子層吸附理論的圖1頁巖樣品接觸角測(cè)試結(jié)果Langmuir模型或其變形對(duì)等溫吸附曲線進(jìn)行擬合時(shí)［1］常常無法擬合后期數(shù)據(jù)點(diǎn)。在儲(chǔ)層壓力和溫度條件頁巖樣品顆粒LLE法測(cè)試結(jié)果顯示部分頁下頁巖氣處于超臨界狀態(tài)，呈現(xiàn)氣相多層吸附的特巖顆粒沉在水底，部分顆粒懸浮在白油中，因此頁巖點(diǎn)，因而不能使用單分子層吸附模型來加以描顆粒中存在親

4、水顆粒和憎水顆粒(親油顆粒)。這［11］述。為此，根據(jù)有機(jī)質(zhì)是吸附氣唯一賦存場(chǎng)所的從微觀角度分析了頁巖巖石孔隙表面出現(xiàn)非均勻潤(rùn)論證，結(jié)合有機(jī)質(zhì)孔隙和基質(zhì)孔隙尺寸的研究結(jié)果，濕性的可能性。考慮多層吸附理論的吸附過程，建立了2個(gè)分段函蜀南地區(qū)龍馬溪組有機(jī)質(zhì)含量為1．9%～數(shù)模型來描述頁巖儲(chǔ)層吸附規(guī)律，并對(duì)該模型進(jìn)行22.9%，其比表面積均值為95．84mg。頁巖中的石了驗(yàn)證。英、長(zhǎng)石等非黏土礦物質(zhì)比表面積小，黏土礦物含量［15］總體較低，平均含量為23．8%，以伊蒙混層和伊1吸附氣賦存場(chǎng)所分析利石為主。伊蒙混層比表面積與伊利石十分接近，頁巖儲(chǔ)層是在海洋、湖泊等環(huán)境

5、下沉積形成的其均值為30m2g。對(duì)昭通X井龍馬溪組頁巖樣品泥頁巖層，巖石基質(zhì)表面潤(rùn)濕性為水濕，而頁巖巖石進(jìn)行了低溫氮?dú)獗缺砻娣e測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，該中含有有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)孔隙表面潤(rùn)濕性為親油，故儲(chǔ)井龍馬溪組泥頁巖儲(chǔ)集層的BET比表面積為9．55～收稿日期:2016－01－27基金項(xiàng)目:國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”(2011ZX05015)作者簡(jiǎn)介:范青云(1988—)，男，碩士，助理工程師，研究方向?yàn)榉浅Ｒ?guī)頁巖氣。·10·范青云:頁巖儲(chǔ)層潤(rùn)濕性及孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)吸附特征的影響2218．89mg，平均為14．22mg。由于吸附過程中部分氣體擴(kuò)散至基質(zhì)微孔

6、隙中，而黏土礦物水相潤(rùn)濕的特點(diǎn)決定了其對(duì)頁巖氣的這部分氣體在脫附過程中無法流動(dòng)引起的。含水頁吸附能力有限，因此，有機(jī)質(zhì)孔隙是頁巖儲(chǔ)層中吸附巖樣品的吸附脫附曲線重合也證實(shí)了該理論。因能力的主要貢獻(xiàn)者。此，選用平衡水頁巖樣品開展儲(chǔ)層吸附規(guī)律研究。綜合比表面積的測(cè)量結(jié)果與吸附能力測(cè)算，認(rèn)2孔隙結(jié)構(gòu)研究為有機(jī)質(zhì)是頁巖儲(chǔ)層吸附氣唯一的賦存場(chǎng)所:(1)隨著有機(jī)碳含量的增加，飽和吸附量隨之增大，二者掃描電鏡證實(shí)了頁巖儲(chǔ)層具有有機(jī)質(zhì)孔、無機(jī)［14］呈良好的正相關(guān)關(guān)系;(2)頁巖的吸附曲線與干孔和裂縫三大類孔隙類型，如圖2所示。有機(jī)質(zhì)孔［15］酪根的吸附曲線形態(tài)基本相似;(3)致

7、密氣中不數(shù)量較多，呈圓形、橢圓形，串珠狀、蜂窩狀分布，相存在吸附氣。吸附氣含量隨黏土礦物含量變化而變互之間連通性較差，多為單邊封閉型孔隙。頁巖廣化的主要原因是頁巖中絕大部分有機(jī)質(zhì)以有機(jī)黏土泛發(fā)育的黏土、石英、長(zhǎng)石、黃鐵礦等無機(jī)礦物構(gòu)成復(fù)合體的形式存在，通過影響有機(jī)質(zhì)的分布從而影了層間孔、粒間孔、粒內(nèi)孔等無機(jī)孔隙類型。受加里響頁巖的吸附能力。東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用影響，蜀南地區(qū)受到強(qiáng)烈的擠壓作根據(jù)超臨界狀態(tài)理論，等溫吸附曲線與脫附曲用，儲(chǔ)層發(fā)育張剪性裂縫、壓溶縫合線等一系列構(gòu)造線重合，即超臨界態(tài)吸附脫附過程可逆，無吸附滯微裂隙。微裂隙一般呈條帶狀分布，曲折度較小，相后現(xiàn)象

8、，吸附碳的