页岩基质孔隙水定量表征及微观赋存机制

作者：李俊乾,卢双舫,张鹏飞,李文镖,荆铁亚,冯文俊

摘要：页岩基质赋水性是影响页岩气富集和运移的重要地质因素之一,但针对基质孔隙内不同状态(吸附与游离)水的定量表征理论和方法尚不成熟、微观赋存机制还不够清楚。基于孔隙内吸附水和游离水两相共存特征,提出了吸附比例方程和液体状态方程两个理论模型,前者可计算饱和页岩基质孔隙内吸附水所占质量比,后者可用于描述饱和页岩中孔隙水赋存状态及评估吸附参数(吸附水的密度和厚度)。进一步结合核磁共振技术,建立了基于核磁共振T2谱的(非)饱和页岩基质孔隙水定量评价方法,并以四川盆地东南部五峰组—龙马溪组海相页岩为例进行了应用。研究结果显示:①在实验室条件(20℃、常压)下,饱和蒸馏水页岩基质孔隙内吸附水质量比(即吸附比例)为26.8%~62.9%、平均为45.5%;吸附水饱和度为19.19%~52.36%,平均为35.71%;吸附水平均密度和平均厚度分别约为1.54 g/cm^3和0.65 nm。②在核磁共振T2谱上,吸附水主要分布于较小的T2值区间,游离水则反之,两者之间有交叉重叠。③存在一个临界孔径,小于该孔径的孔隙内完全被吸附水充填;大于该孔径的孔隙内吸附水和游离水两相共存,且随孔径增大,吸附水饱和度逐渐减小、游离水饱和度逐渐增加;总体上,吸附水主要分布于<50 nm的孔隙内,游离水分布于>50 nm的孔隙内。④同一页岩岩心在不同含水率情况下吸附水含量及分布总体上变化较小;随着含水率减小,游离水含量及分布变化较大,含量逐渐减小、幅度逐渐降低。

发文机构：中国石油大学（华东）地球科学与技术学院 山东科技大学地球科学与工程学院 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司

关键词：孔隙水页岩基质含量分布页岩气评价理论评价方法pore watershale matrixcontent distributionshale gasevaluation theoryevaluation method

分类号： TE311[石油与天然气工程—油气田开发工程]