富油的蒙特利页岩在孔隙尺度下的表征:初步研究
近年来,页岩气和页岩油已经潜在地填补了能源需求增长与常规油气供应下降产生的空缺,因此在石油和天然气工业中吸引了大量投资.人们认为,在非常规含油页岩中,石油是束缚在这些致密岩石的亚微米级孔隙当中.为了用更经济、有效的方式将这类石油开采出来,了解孔隙大小的分布及孔隙的连通性情况十分重要,这两个方面决定了在亚微米级尺度下流体的流动及质量转移.标准的岩心分析对研究非常规体系来说并不总是适用.对致密孔隙系统的流体渗透率进行测量,是一项非常耗费时间的工作,当研究目的变成提取诸如油-水相对渗透率这样的数据时,直接测量方法会变得更加枯燥.为了表征几个纳米的孔喉,压汞毛细管压力(MICP)实验要求压力达到60000psi(或者更高);在这样高的压力下,物质能否保持完整性是主要关心的问题.在本次研究中,我们对比和讨论了关于这些复杂岩石,特别是蒙特利页岩样品通过不同表征手段获得的孔隙结构特征的见解和理解.这里考虑到的表征技术有:(i)压汞毛细管压力实验(MICP);(ii)基于Brunauer、Emmett和Teller (BET)算法的氮气吸附实验;(iii)高分辨率X射线层析成像(HRXCT)技术;(iv)聚焦离子束-扫描电子显微镜(FIB/SEM).HRXCT与FIB/SEM的表征数据是用来对这些岩石的三维结构进行重构(可视化)的;然后再通过LBM(离散格子玻尔兹曼)流体模拟方法用这些数据来计算页岩样品的渗透率.我们对HRXCT数据进行了分析,结果表明样品中约有1/3孔隙度是由孔径在0.5μm以上的孔隙贡献的.通过LBM流体模拟法对样品中相互连通的孔隙结构的研究表明,样品的渗透率约为1mD,这与其他实验结果(气体渗透率测量结果)相一致.由FIB/SEM成像方法计算的孔径分布与MICP方法测得的结果不完全一致,这很可能是因为在分析MICP数据时进行了假设,或者FIB/SEM成像的分辨率有限.BET分析结果表明,45μm(FIB/SEM的分辨率下限)以下的孔产生的孔隙度为13％,而总孔隙度为40％.因为岩石基质是泥质-硅质的,这部分孔隙度被认为来自黏土矿物,这在连通的硅质孔隙结构中对流体的贡献不大.而且,对于这类岩石,由FIB/SEM图象计算的渗透率表明,60μm的分辨率对于捕获页岩基质的流体骨架来说已经足够好了.
2015-03-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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