【摘 要】
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近年来,随着力学测试技术的不断发展,微观材料科学研究中广泛应用的纳米压痕技术被引入到页岩研究领域,成为测试页岩表面微观力学性质的重要手段.从微观视角去研究页岩的力学性能已成为当下的研究热点之一.为此,梳理了页岩样品的制备方法和压痕试验制度对测试结果的影响,详细论述了纳米压痕技术在页岩中微观力学和蠕变性能表征方面的应用现状,对其应用的优势和存在的问题进行了分析和讨论,并对发展趋势进行了展望.研究结果表明:①纳米压痕技术可以精确表征页岩整体以及基质组成相的力学性能;②通过研究保载阶段的位移-时间曲线可以获得页
【机 构】
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中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室,广东广州510640;中国科学院大学,北京100049;中国科学院深地科学卓越创新中心,广东广州510640;中国科学院广州能源研究所天然气水合
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近年来,随着力学测试技术的不断发展,微观材料科学研究中广泛应用的纳米压痕技术被引入到页岩研究领域,成为测试页岩表面微观力学性质的重要手段.从微观视角去研究页岩的力学性能已成为当下的研究热点之一.为此,梳理了页岩样品的制备方法和压痕试验制度对测试结果的影响,详细论述了纳米压痕技术在页岩中微观力学和蠕变性能表征方面的应用现状,对其应用的优势和存在的问题进行了分析和讨论,并对发展趋势进行了展望.研究结果表明:①纳米压痕技术可以精确表征页岩整体以及基质组成相的力学性能;②通过研究保载阶段的位移-时间曲线可以获得页岩微观尺度的蠕变特征,深入理解微观下页岩蠕变变形机制;③测试流体/页岩相互作用下力学性能的演变特征,可以为实际页岩水力压裂或超临界二氧化碳压裂提供基础的实验数据.该技术实现了对页岩更精细化的观测,有助于从根本上认识页岩的力学行为,为页岩气勘探开发提供更可靠的理论依据.
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氦气是一种稀有的惰性气体,即使在极端环境下也可保持稳定,是高科技领域不可或缺的重要元素之一.地球上的氦气赋存形态主要有3种:①作为油气伴生气聚集于油气藏中;②作为非烃伴生气聚集于非烃气藏中;③作为水溶气存在于地热田中.通常认为,氦气含量大于0.1％的天然气井,就具有商业开发价值,足可见其稀有程度.甚至有说法认为美国页岩气开发成本居高不下却仍能持续推动的原因之一,就在于与页岩气伴生的氦气价值很高.
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煤成气理论指导下煤系“源外型”大气田的陆续发现有效促进了中国天然气工业的发展,而“源内型”煤层气却发展缓慢.研究认为“源内型”深部(2000 m以深)煤层气同样具有巨大的勘探潜力.以鄂尔多斯盆地大牛地气田为例,通过石炭系-二叠系含煤地层取心系统开展实验研究,结果表明煤系岩石普遍含气,其中煤层中存在原地游离气且煤层气资源丰度最高为3.86×108 m3/km2;结合地层埋藏和热演化史,认为层状非均质地层中泥岩和灰岩的喉道半径较小,毛管阻力封堵形成了以砂岩和煤岩为主的煤系岩性圈闭,煤岩(性)圈闭是其中游离气形
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依据矿物岩石学、有机地球化学、储集空间、物性及含气性等特征,系统分析并探讨了上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩储层特征、演化机制及其对页岩气勘探开发的影响,提出“生物硅钙控格架、协同演化促生孔、压力演化控保存”的页岩储层演化机制.研究结果表明:①岩相、有机孔载体类型及其赋存方式对有机孔的发育具有重要控制作用,硅质页岩大尺度有机质充填粒间孔(3～5μm)发育程度高,最利于有机质大孔发育;粘土质页岩受TOC含量和有机质-粘土复合体结构影响,有机孔的孔径分布范围广、平均孔径大,但有机孔总量较小.②同生-早成岩
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