頁巖基質孔隙水定量表征及微觀賦存機制

作者：李俊乾,盧雙舫,張鵬飛,李文鏢,荊鐵亞,馮文俊

摘要：頁巖基質賦水性是影響頁巖氣富集和運移的重要地質因素之一,但針對基質孔隙內不同狀態(吸附與游離)水的定量表征理論和方法尚不成熟、微觀賦存機制還不夠清楚。基于孔隙內吸附水和游離水兩相共存特征,提出了吸附比例方程和液體狀態方程兩個理論模型,前者可計算飽和頁巖基質孔隙內吸附水所占質量比,后者可用于描述飽和頁巖中孔隙水賦存狀態及評估吸附參數(吸附水的密度和厚度)。進一步結合核磁共振技術,建立了基于核磁共振T2譜的(非)飽和頁巖基質孔隙水定量評價方法,并以四川盆地東南部五峰組—龍馬溪組海相頁巖為例進行了應用。研究結果顯示:①在實驗室條件(20℃、常壓)下,飽和蒸餾水頁巖基質孔隙內吸附水質量比(即吸附比例)為26.8%~62.9%、平均為45.5%;吸附水飽和度為19.19%~52.36%,平均為35.71%;吸附水平均密度和平均厚度分別約為1.54 g/cm^3和0.65 nm。②在核磁共振T2譜上,吸附水主要分布于較小的T2值區間,游離水則反之,兩者之間有交叉重疊。③存在一個臨界孔徑,小于該孔徑的孔隙內完全被吸附水充填;大于該孔徑的孔隙內吸附水和游離水兩相共存,且隨孔徑增大,吸附水飽和度逐漸減小、游離水飽和度逐漸增加;總體上,吸附水主要分布于<50 nm的孔隙內,游離水分布于>50 nm的孔隙內。④同一頁巖巖心在不同含水率情況下吸附水含量及分布總體上變化較小;隨著含水率減小,游離水含量及分布變化較大,含量逐漸減小、幅度逐漸降低。

發文機構：中國石油大學（華東）地球科學與技術學院 山東科技大學地球科學與工程學院 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司

關鍵詞：孔隙水頁巖基質含量分布頁巖氣評價理論評價方法pore watershale matrixcontent distributionshale gasevaluation theoryevaluation method

分類號： TE311[石油與天然氣工程—油氣田開發工程]