页岩吸附过程声学信息演化规律实验研究

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超声波实验研究已成为识别页岩储层资源量的主要手段。天然页岩为多孔介质,孔隙内往往存在重力水、结合水等,水的存在会影响页岩储层资源量的评价效果;而页岩气又主要以吸附的形式赋存于页岩中,为建立页岩含水、吸附气状态下的声学信息评价模型,以原岩为实验对象,分析不同孔隙度岩样含水饱和度、吸附气过程中的声学信息演化规律。采用理论分析与实验研究相结合的方式,根据超声波在页岩中的传播原理,利用了页岩声学信息测定实验系统和页岩纵波速度、衰减系数测定的方法进行研究。对页岩的孔隙度、吸水率进行了测定,分析了页岩含水饱和度与声学信息的关系,建立了利用声学信息对不同孔隙度岩样含水饱和度的评价模型;并对页岩在不同吸附压力下的氮气吸附量、声学信息演化规律进行了分析,基于Langmuir模型建立了声学信息对页岩吸附气量的评价模型,研究结果表明:(1)孔隙度越大的岩样纵波速度越小,且干燥后的岩样的规律更加明显。(2)页岩含水饱和度增加,纵波速度也随之增加,但随着含水饱和度的不断增大,纵波速度的增长量逐渐减小;声波衰减系数会随饱和度的增加而迅速下降,其后当饱和度达到一定值时,衰减系数下降趋于平缓,对建立的页岩声学信息与含水饱和度、孔隙度模型进行了验证,其中利用纵波速度的评价模型误差在0.2%左右,衰减系数的评价模型误差在2.3%左右。(3)页岩在吸附压力作用下,吸附气量会随着吸附压力增加而增大,当吸附压力增大到一定程度时吸附气量的增加趋于缓慢;且在相同的吸附压力下,孔隙度越大的岩样吸附气能力越强;页岩在吸附压力逐渐增大下纵波速度会随之升高,声波衰减系数会逐渐降低,基于Langmuir模型建立的页岩纵波速度、衰减系数对页岩吸附气量的评价模型误差分别在5%和7%左右。基于声学信息建立的页岩含水饱和度、孔隙度、吸附气量评价模型对页岩储层特性与资源量的勘探与开发提供了理论价值。该论文有图40幅,表31个,参考文献83篇。
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