赣北高、过成熟页岩微观孔隙发育及储气性能研究

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为研究赣北地区高、过成熟页岩微观孔隙发育特征及其储气性能,论文采用压汞、低温氮气吸附实验方法分析了样品的孔隙结构、孔径分布、比表面积,核磁共振方法测定了样品的孔隙度、渗透率。扫描电镜实验观察了孔隙形态、类型,并结合Arc GIS技术统计分析了孔隙数量、面孔率。并根据实验所得数据探讨了影响赣北高、过成熟页岩孔隙发育的因素,赣北高、过成熟页岩吸附能力的控制因素及赣北高、过成熟页岩储气性能。通过以上研究得出以下结论:(1)赣北高、过成熟页岩孔隙结构多样,有狭缝状、无规则开放孔及墨水瓶孔,其中墨水瓶孔居多。孔径主要分布于微孔、小孔(360nm),平均孔径略大。孔隙类型主要为脆性矿物粒间孔、溶蚀孔,同时见大量的有机质孔。比表面积偏小(0.21716.4283m2/g,均值7.1734m2/g),孔隙度较大(0.4%18.4%,均值4.14%),渗透率较小(0.00250.0163×10-3μm2,均值0.00985×10-3μm2)。基于Arc GIS孔隙表征发现各孔隙类型的形态多样,孔径大小表现为:脆性矿物孔>粘土矿物孔>有机质孔的趋势。(2)粘土矿物的含量与类型对高、过成熟页岩孔隙发育都有影响,与孔容呈一定的正相关,与平均孔径、孔隙度呈负相关。而脆性矿物恰好与粘土矿物相反。有机碳含量与孔隙孔容、孔隙度呈正相关。随着干酪根类型由腐泥型到混合型,比表面积、总孔体积变大。有机质成熟度的影响表现为,低成熟阶段到成熟阶段,孔容、孔隙度随着成熟度减小,高、过成熟阶段,孔容、孔隙度随成熟度不断增大,而比表面积整体上随着成熟度的升高而降低。主要是由于低成熟阶段,由于孔容、孔径随成熟度增大而逐渐减小,部分小孔演化为微孔,这个阶段孔隙比表面积会短暂的增加,高、过成熟阶段孔容、孔径随之不断变大,而大孔径对比表面积贡献有限,从而导致比表面积减小。(3)赣北地区高、过成熟页岩样品吸附能力较强。但是赣北高、过成熟页岩的有机质成熟度与气体吸附量呈现出一定程度的负相关,主要原因是高、过成熟阶段,页岩比表面积减小导致吸附能力减弱。有机碳含量、比表面积、孔体积与最大气体吸附量呈正比。不同的有机质类型吸附能力不同,腐泥型小于混合型,腐泥型小于腐植型。孔隙度与甲烷最大吸附量呈负相关关系,而孔隙度直接控制着页岩气的含量大小。表明高、过成熟页岩中页岩气主要是以游离态赋存在孔隙中,相对少的部分以吸附态赋存。
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