一種頁巖孔隙分布均勻性評價方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種采用壓汞實驗的方法，評價巖石包括頁巖的孔隙分布均勻性，屬于 土木工程、地質(zhì)工程、天然氣工程、石油工程等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 全球油氣資源潛力巨大，常規(guī)與非常規(guī)油氣資源量比例約為2 : 8。頁巖氣的孔隙 特征研究作為衡量和評價儲層優(yōu)劣的重要指標，受到國內(nèi)外專家的廣泛關(guān)注。頁巖中存在 大量孔隙，頁巖氣主要以游離態(tài)和吸附態(tài)形式存在，孔隙發(fā)育程度直接關(guān)系到頁巖氣的儲 量及其勘探開發(fā)價值。國內(nèi)外開展了頁巖儲層的微觀結(jié)構(gòu)觀測與分析，主要研究手段有光 學(xué)和電子顯微鏡、鑄體薄片分析法、FIB-SEM、高壓壓汞法與氮氣吸附法、流體貫入法、核磁 共振成像技術(shù)、結(jié)合氬離子拋光技術(shù)的高分辨率掃描電鏡和納米CT重構(gòu)技術(shù)等。國內(nèi)外很 多專家對頁巖孔隙結(jié)構(gòu)與分布特征進行了大量實驗測試，但至今還未提出一種能夠衡量孔 隙分布特征的實用方法，用來評價頁巖氣儲氣的豐富程度。因此，本發(fā)明就是一種用于評價 頁巖孔隙分布均勻性的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的是提供一種用于評價頁巖孔隙分布均勻性的方法，用于描述不同大小 孔隙分布的連續(xù)性，其物理意義在于，孔隙大小分布越不均勻，微納孔隙越發(fā)育，儲氣能力 越強，水壓致裂后解析出來的氣體越多。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案，其特征是提出了一種評價巖石材料包括頁巖的孔隙分 布均勻系數(shù)hu，hu=c^/cU，其中山。稱為有效孔徑，即小于此孔徑的孔隙占全孔隙體積的 10%;d6。稱為控制孔徑，即小于此孔徑的孔隙占全孔隙體積的60%。當hu> 10時，表示該 材料孔隙分布均勻，當hu< 10時，表示該材料孔隙分布不均勻。
[0005] 采用孔隙分布均勻系數(shù)進行巖石包括頁巖孔隙分布均勻性評價的方法如下：
[0006] (1)制備壓汞實驗用樣品
[0007] ①將巖石切割或壓碎成不大于直徑1cm、高1. 5cm的小塊樣品，并去除表面粘結(jié)的 顆粒，干燥至恒重，放入干燥的膨脹計樣品池中；②對樣品抽真空，脫氣并維持真空狀態(tài)下 向樣品膨脹計注汞；③將非活性干燥氣體注入樣品池，以步進式升壓方式增壓，記錄外壓力 與對應(yīng)的注汞體積，達到所需最大外壓力后，完成低壓單元測試；④轉(zhuǎn)移至高壓單元，通過 汞面上的液壓油，以分級連續(xù)、步進方式或階梯方式增壓，測試作為外壓力函數(shù)的汞柱下降 值，并記錄壓力與相應(yīng)的注汞體積。
[0008] (2)獲取樣品不同大小孔隙的分布
[0009] 應(yīng)用Washburn方程，將壓力讀數(shù)轉(zhuǎn)換成孔徑，將進汞量轉(zhuǎn)化為孔隙的分布，獲取 孔隙從100納米到100微米直徑范圍的孔隙的累積體積分布與占總孔隙體積的百分數(shù)。
[0010] (3)獲取樣品控制孔徑和有效孔徑
[0011] ①將獲取的孔隙分布表上100納米直徑孔隙對應(yīng)的孔隙注汞累積體積計為Vi，100 微米直徑孔隙對應(yīng)的孔隙注汞累積體積計為V2,100納米至100微米間累積注汞體積為全 孔隙體積V=VfV2，當沒有100納米和100微米對應(yīng)的孔隙注汞累積體積時，采用差值的 方法由100納米或100微米上下兩個孔隙直徑進行差值，獲得對應(yīng)的孔隙注汞累積體積Vi 和v2;
[0012] ②控制孔徑d6。取采用差值方法計算的V6。對應(yīng)的孔隙直徑，其中VM=VfV·60%; 有效孔徑山。取采用差值方法計算的Vi。對應(yīng)的孔隙直徑，其中V1(]=Vi-V· 10%。
[0013] (4)評價樣品孔隙大小分布均勻性
[0014] 取hu= (^。/山。，當hu> 10時，表示巖石材料孔隙分布均勾，當hu< 10時，表示巖 石材料孔隙分布不均勻。
[0015] 本發(fā)明優(yōu)點：
[0016] 該方法采用的實驗較為成熟，可以方便獲取巖石材料包括頁巖的孔隙大小分布， 并采用提出的孔隙分布均勻系數(shù)，評價孔隙分布特征。
[0017] 本發(fā)明適用范圍：
[0018] 該方法適用于土木工程、地質(zhì)工程、天然氣工程、石油工程等遇到的各種巖石包括 頁巖的孔隙分布均勻性評價。
【附圖說明】：
[0019] 圖1是一種頁巖孔隙分布均勻性評價方法的流程圖。
【具體實施方式】：
[0020] 實施例：一種頁巖樣品的孔隙分布均勻性評價步驟如下；
[0021] (1)制備壓汞實驗用樣品
[0022] ①將該頁巖切割成直徑1cm、高1. 5cm的樣品，去除表面粘結(jié)的顆粒，干燥至恒重， 放入干燥的膨脹計樣品池中；②對樣品抽真空，脫氣并維持真空狀態(tài)下向樣品膨脹計注汞； ③將非活性干燥氣體注入樣品池，以步進式升壓方式增壓，記錄外壓力與對應(yīng)的注汞體積， 達到所需最大外壓力后，完成低壓單元測試；④轉(zhuǎn)移至高壓單元，通過汞面上的液壓油，以 分級連續(xù)方式增壓，測試作為外壓力函數(shù)的汞柱下降值，并記錄壓力與相應(yīng)的注汞體積。
[0023] (2)獲取樣品不同大小孔隙的分布
[0024] 應(yīng)用Washburn方程，將壓力讀數(shù)轉(zhuǎn)換成孔徑，將進汞量轉(zhuǎn)化為孔隙的分布，獲取 孔隙從100納米到100微米直徑范圍的孔隙的累積體積分布與占總孔隙體積的百分數(shù)，如 表1所示；
[0025] 表1孔隙分布
[0026]
[0027]
[0028] (3)獲取頁巖的控制孔徑和有效孔徑
[0029] ①100納米直徑孔隙對應(yīng)的孔隙注汞累積體積計為1= 0. 0560,采用差值方法計 算100微米直徑孔隙對應(yīng)的孔隙注汞累積體積計為V2= 0. 04481，100納米至100微米間 累積注汞體積為V= 0. 01119 ;
[0030] ②V6Q=VfV· 60% = 0. 0493,采用差值的方法取0. 0493對應(yīng)的控制孔徑d6Q為 36. 58微米；V1Q=VfV· 60% = 0. 0549,采用差值的方法取0. 0549對應(yīng)的控制孔徑山。為 0. 274微米。
[0031] (4)評價頁巖孔隙大小分布均勻性
[0032] 取hu=d6Q/d1Q= 133. 5 > 10時，表示該頁巖孔隙分布均勻。
【主權(quán)項】
1. 一種頁巖孔隙分布均勻性評價方法，其特征是提出了一種評價巖石材料包括頁巖的 孔隙分布均勻系數(shù)hu，hu=djdi。，采用該系數(shù)進行巖石孔隙分布均勻性評價的方法如下： (一） 制備壓汞實驗用樣品 (1)將巖石切割或壓碎成不大于直徑lcm、高1. 5cm的小塊樣品，并去除表面粘結(jié)的顆 粒，干燥至恒重，放入干燥的膨脹計樣品池中；（2)對樣品抽真空，脫氣并維持真空狀態(tài)下 向樣品膨脹計注汞；（3)將非活性干燥氣體注入樣品池，以步進式升壓方式增壓，記錄外壓 力與對應(yīng)的注汞體積，達到所需最大外壓力后，完成低壓單元測試；(4)轉(zhuǎn)移至高壓單元， 通過汞面上的液壓油，以分級連續(xù)、步進方式或階梯方式增壓，測試作為外壓力函數(shù)的汞柱 下降值，并記錄壓力與相應(yīng)的注汞體積； (二） 獲取樣品不同大小孔隙的分布 應(yīng)用Washburn方程，將壓力讀數(shù)轉(zhuǎn)換成孔徑，將進汞量轉(zhuǎn)化為孔隙的分布，獲取孔隙 從100納米到100微米直徑范圍的孔隙的累積體積分布與占總孔隙體積的百分數(shù)； (三） 獲取樣品的控制孔徑和有效孔徑 (1) 將獲取的孔隙分布表上100納米直徑孔隙對應(yīng)的孔隙注汞累積體積計為I，100微 米直徑孔隙對應(yīng)的孔隙注汞累積體積計為V2,100納米至100微米間累積注汞體積為全孔 隙體積V=VfV2，當沒有100納米和100微米對應(yīng)的孔隙注汞累積體積時，采用差值的方 法由100納米或100微米上下兩個孔隙直徑進行差值，獲得對應(yīng)的孔隙注汞累積體積1和 V2； (2) 控制孔徑d6。取采用差值方法計算的V6。對應(yīng)的孔隙直徑，其中V6。=VfV· 60% ; 有效孔徑山。取采用差值方法計算的Vi。對應(yīng)的孔隙直徑，其中V1(]=Vi-V· 10% ; (四） 評價樣品孔隙大小分布均勻性 取hu=c^/cU，其中山。稱為有效孔徑，即小于此孔徑的孔隙占全孔隙體積的10% ;d6。 稱為控制孔徑，即小于此孔徑的孔隙占全孔隙體積的60%，當hu> 10時，表示巖石材料孔 隙分布均勻，當hu< 10時，表示巖石材料孔隙分布不均勻。
【專利摘要】一種頁巖孔隙分布均勻性評價方法，其特征是提出了一種評價巖石材料包括頁巖的孔隙分布均勻系數(shù)hu，hu＝d60/d10，其中d10稱為有效孔徑，即小于此孔徑的孔隙占全孔隙體積的10％；d60稱為控制孔徑，即小于此孔徑的孔隙占全孔隙體積的60％，當hu＞10時，表示巖石材料孔隙分布均勻，當hu≤10時，表示巖石材料孔隙分布不均勻。采用該系數(shù)進行巖石孔隙分布均勻性評價的步驟為：(1)制備壓汞實驗用樣品；(2)獲取樣品不同大小孔隙的分布；(3)獲取樣品的控制孔徑和有效孔徑；(4)利用孔隙分布均勻系數(shù)評價樣品孔隙分布的均勻性。該方法適用于土木工程、地質(zhì)工程、天然氣工程、石油工程等遇到的各種巖石包括頁巖的孔隙分布均勻性評價。
【IPC分類】G01N15/08
【公開號】CN105424576
【申請?zhí)枴緾N201510767505
【發(fā)明人】李志清, 胡峰, 杜婷婷
【申請人】中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月12日