IMECH-IR  > 流固耦合系统力学重点实验室
丁页5井页岩微观孔隙和吸附气量沿深度变化特征研究
赵文龙
导师林缅
2018-06
学位授予单位中国科学院大学
学位授予地点北京
培养单位中国科学院力学研究所
学位专业工程力学
关键词页岩 丁页5井 深度 比表面积 绝对吸附量
摘要

北美页岩气革命成功之后,页岩气这种在致密页岩当中赋存的非常规油气充分地引起了各国能源开发部门的重视,我国拥有非常可观的页岩气储量,但是由于国内关于页岩气的勘探开发起步较晚,目前尚存在诸多科学和工程上问题亟待解决。

本文以重庆地区成功开发的丁页5井页岩样品作为研究对象,在深度为3740m至3820m之间的垂直井和4100m至5640m的水平井内选取不同深度的多个页岩样品,分析了这些样品的比表面积、孔结构特征以及吸附量伴随着深度变化而产生的差异,并分析影响因素。

利用低温氮吸附实验,结合BET理论,获得了垂直井段21个不同深度页岩样品的比表面积。利用氮吸附实验和二氧化碳吸附实验获得上述每个样品的孔径分布和孔体积结果。垂直井样品实验结果显示,随着深度的增加,样品的比表面积整体呈上升趋势,范围在9.52m2/g到29.80m2/g之间,均值为18.39m2/g。将样品的比表面积结果与测井获得的TOC含量结果相比对,两者随着深度变化的趋势高度吻合,表明TOC含量与样品的比表面积呈现密切的相关性。每个样品的微孔体积与表面积结果也存在良好的相关性,因而不同样品的TOC含量、微孔体积、比表面积三者之间存在良好的一致性。针对深度范围更广的水平井段样品,利用低温氮吸附实验获取了不同深度下的24个样品的比表面积,其结果随着深度变化呈现双峰值的形态,范围在5.18m2/g ~12.80m2/g之间,均值为8.20m2/g,比垂直井样品稍低。

依据高压甲烷吸附实验针对垂直井段内不同深度页岩样品的甲烷吸附量进行了相关研究。比对三种不同的超临界吸附模型发现,三参数的Langmuir模型和SDR模型较Ono-Kondo模型具有更高的拟合精度,适合用于绝对吸附量的计算。不同的页岩样品吸附结果显示,吸附量随着深度的变化趋势与样品的比表面积以及TOC含量变化趋势相吻合,最大绝对吸附量与样品TOC含量和比表面积结果都呈现良好的正相关性,说明TOC含量以及比表面积能够影响样品的吸附量。进一步对每个样品表面的平均吸附厚度进行计算,发现使用Langmuir模型和SDR模型计算结果存在较大的差异,平均偏差能够达到17%。最后利用SDR方程将每个页岩样品的吸附结果换算到该样品实际深度对应的温度压力条件下,得到其实际吸附气含气量,发现实际吸附气含气量要小于高压吸附实验得到的最大绝对吸附量,但是随深度整体的变化趋势与最大绝对吸附量曲线形态差异较小。利用不同TOC含量的样品对地层吸附气量进行评价,发现使用不同样品描述整个地层的吸附气量差异很大,如果使用单一样品对地层吸附气量的含气性作为评价标准将产生很大误差,应针对不同地层当中页岩样品的特性使用不同的页岩结果进行吸附气量含气性描述,采用丁页5井垂直井分段计算的方式对井位对应地层内吸附气含量估算,计算结果较好。

语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/73121
专题流固耦合系统力学重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
赵文龙. 丁页5井页岩微观孔隙和吸附气量沿深度变化特征研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2018.
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