柴达木盆地东部石炭系页岩突破压力研究

【摘要】页岩气资源作为一种重要的非常规能源，得到了我们国家的高度重视。我国的页岩气开发技术与国外差距很明显，特别是在页岩的结构分析、渗流机理实验和突破压力方面基本上仍处于起步阶段。页岩气实验测试技术是勘探开发体系中的基础，包括突破压力、孔隙度、渗透率、TOC、成熟度、比表面积、孔径分布、吸附、扩散等参数，这些参数对于页岩气成藏研究和勘探开发具有重要意义。其中页岩突破压力、孔隙度和渗透率参数是研究页岩气运聚规律的前提，而突破压力是反映页岩气储层性质最根本、最直接的评价参数，它是岩石微观结构、矿物成分、流体性质、渗流能力等特征的综合反应。本研究利用实验室自主设计的仪器设备，在实际地层温度、压力条件下，进行页岩气渗流实验，研究工作区不同岩石突破压力以及页岩气运移规律。选取具有不同微观孔隙、裂隙结构的页岩岩心进行突破及渗流实验。实验时将高压甲烷气体注入夹持器中的页岩岩心，测定气体突破压力。实验测得一块岩样的突破压力为39.46MPa，而其余三块岩样在注入压力40MPa下、18-44天后均未突破，实验结果显示石炭系页岩是良好的盖层。分析突破岩样结果我们发现，气体突破饱水页岩的过程可分为三个阶段：活塞式突破阶段，携带式突破阶段，毛细封闭阶段。由于页岩的低渗透性、孔隙尺度的非均质性、孔隙连通性等特征，突破过程首先开始于连通性较好的大孔隙、孔隙通道，其中的水被驱替出来，即活塞式突破阶段；之后为携带式突破阶段，被驱替出来的水主要为残余水和再吸附水，气体要克服最大连通孔隙的毛细管阻力；毛细封闭阶段即稳定阶段，流动路径全部封闭，气体渗透率为零，此时的注入压力即为最小排替压力。我们同时对页岩进行了TOC、R0、X射线衍射、扫描电镜、孔径分布（包括压汞法、N2吸附法、CO2吸附法）等测试。结合实验数据我们认为，孔隙度、气测渗透率、孔径分布、粘土含量、有机质及成熟度均是影响突破压力的重要因素。在研究中着重对页岩的孔径分布进行了分析研究，这是由于突破压力在很大程度上取决于最大连通孔隙的大小。在页岩的所有孔隙中，连通孔隙所占的比例是很小的。研究区域的页岩微孔、介孔、宏孔均有发育。对于低渗超低渗页岩来说，只有微孔和介孔较为发育的情况下，页岩的连通通道才较易形成，最大连通孔径的孔径值也较大。我们通过研究发现，100nm以下的孔隙直接决定了页岩的连通通道的形成。
【作者】王跃龙；
【导师】于青春；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），水利工程，2014，硕士
【关键词】柴达木盆地；页岩；突破压力；渗透率；孔隙特征；

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