页岩储层润湿性及孔隙结构对吸附特征的影响_范青云.pdf

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1、第18卷第5期重庆科技学院学报(自然科学版)2016年10月页岩储层润湿性及孔隙结构对吸附特征的影响范青云(中国石油长城钻探公司地质研究院，辽宁盘锦124010)摘要:采用氮气吸附法和高压压汞法对基质孔隙和有机质孔隙进行分类，并构建了2个分段函数模型对吸附特征进行描述。结果表明，有机质孔隙表面为油润湿，基质孔隙表面为水润湿，且水相接触角和油相铺展程度差异较大。在储层温度和压力条件下，页岩气属于气相多层吸附，采用Langmuir单分子层模型和L－F多分子层模型组成的分段函数拟合程度更高。关键词:润湿性;孔隙结构;赋存场所;多层吸附;分段函数中图分类号:P618．13

2、文献标识码:A文章编号:1673－1980(2016)05－0010－04DOI:10.19406/j.cnki.cqkjxyxbzkb.2016.05.003［12］页岩气在储层中主要以自由气和吸附气2种状层表现出斑状润湿。刘向君等人通过测量气－［1－3］态赋存。统计数据表明，页岩储层中吸附气含液－岩石体系接触角，对蜀南龙马溪组页岩润湿性［4－6］［13］量占总气量的20%～85%。页岩气井生产过进行定性评价，见图1。从图1可以发现各岩样程中优先采出的是游离气，当页岩气藏的压力降至水相接触角差异较大。临界解吸压力时，吸附在孔隙表面的气体开始解吸，页岩气井先期产量

3、取决于游离气含量及流动机理，［7］后期稳产阶段取决于吸附气含量及解吸附速度。页岩气藏压力具有迅速降低的特点，因此，页岩储层的吸附能力评价对于页岩气井能否效益开发具有重要意义。学者们通过等温吸附实验对页岩储层吸附［8－10］能力进行了评价，但采用单分子层吸附理论的图1页岩样品接触角测试结果Langmuir模型或其变形对等温吸附曲线进行拟合时［1］常常无法拟合后期数据点。在储层压力和温度条件页岩样品颗粒LLE法测试结果显示部分页下页岩气处于超临界状态，呈现气相多层吸附的特岩颗粒沉在水底，部分颗粒悬浮在白油中，因此页岩点，因而不能使用单分子层吸附模型来加以描颗粒中存在亲

4、水颗粒和憎水颗粒(亲油颗粒)。这［11］述。为此，根据有机质是吸附气唯一赋存场所的从微观角度分析了页岩岩石孔隙表面出现非均匀润论证，结合有机质孔隙和基质孔隙尺寸的研究结果，湿性的可能性。考虑多层吸附理论的吸附过程，建立了2个分段函蜀南地区龙马溪组有机质含量为1．9%～数模型来描述页岩储层吸附规律，并对该模型进行22.9%，其比表面积均值为95．84mg。页岩中的石了验证。英、长石等非黏土矿物质比表面积小，黏土矿物含量［15］总体较低，平均含量为23．8%，以伊蒙混层和伊1吸附气赋存场所分析利石为主。伊蒙混层比表面积与伊利石十分接近，页岩储层是在海洋、湖泊等环境

5、下沉积形成的其均值为30m2g。对昭通X井龙马溪组页岩样品泥页岩层，岩石基质表面润湿性为水湿，而页岩岩石进行了低温氮气比表面积测试。测试结果表明，该中含有有机质，有机质孔隙表面润湿性为亲油，故储井龙马溪组泥页岩储集层的BET比表面积为9．55～收稿日期:2016－01－27基金项目:国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”(2011ZX05015)作者简介:范青云(1988—)，男，硕士，助理工程师，研究方向为非常规页岩气。·10·范青云:页岩储层润湿性及孔隙结构对吸附特征的影响2218．89mg，平均为14．22mg。由于吸附过程中部分气体扩散至基质微孔

6、隙中，而黏土矿物水相润湿的特点决定了其对页岩气的这部分气体在脱附过程中无法流动引起的。含水页吸附能力有限，因此，有机质孔隙是页岩储层中吸附岩样品的吸附脱附曲线重合也证实了该理论。因能力的主要贡献者。此，选用平衡水页岩样品开展储层吸附规律研究。综合比表面积的测量结果与吸附能力测算，认2孔隙结构研究为有机质是页岩储层吸附气唯一的赋存场所:(1)随着有机碳含量的增加，饱和吸附量随之增大，二者扫描电镜证实了页岩储层具有有机质孔、无机［14］呈良好的正相关关系;(2)页岩的吸附曲线与干孔和裂缝三大类孔隙类型，如图2所示。有机质孔［15］酪根的吸附曲线形态基本相似;(3)致

7、密气中不数量较多，呈圆形、椭圆形，串珠状、蜂窝状分布，相存在吸附气。吸附气含量随黏土矿物含量变化而变互之间连通性较差，多为单边封闭型孔隙。页岩广化的主要原因是页岩中绝大部分有机质以有机黏土泛发育的黏土、石英、长石、黄铁矿等无机矿物构成复合体的形式存在，通过影响有机质的分布从而影了层间孔、粒间孔、粒内孔等无机孔隙类型。受加里响页岩的吸附能力。东构造运动作用影响，蜀南地区受到强烈的挤压作根据超临界状态理论，等温吸附曲线与脱附曲用，储层发育张剪性裂缝、压溶缝合线等一系列构造线重合，即超临界态吸附脱附过程可逆，无吸附滞微裂隙。微裂隙一般呈条带状分布，曲折度较小，相后现象

8、，吸附碳的