一种页岩孔隙分布均匀性评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明是一种采用压汞实验的方法，评价岩石包括页岩的孔隙分布均匀性，属于 土木工程、地质工程、天然气工程、石油工程等领域。
【背景技术】
[0002] 全球油气资源潜力巨大，常规与非常规油气资源量比例约为2 : 8。页岩气的孔隙 特征研究作为衡量和评价储层优劣的重要指标，受到国内外专家的广泛关注。页岩中存在 大量孔隙，页岩气主要以游离态和吸附态形式存在，孔隙发育程度直接关系到页岩气的储 量及其勘探开发价值。国内外开展了页岩储层的微观结构观测与分析，主要研究手段有光 学和电子显微镜、铸体薄片分析法、FIB-SEM、高压压汞法与氮气吸附法、流体贯入法、核磁 共振成像技术、结合氩离子抛光技术的高分辨率扫描电镜和纳米CT重构技术等。国内外很 多专家对页岩孔隙结构与分布特征进行了大量实验测试，但至今还未提出一种能够衡量孔 隙分布特征的实用方法，用来评价页岩气储气的丰富程度。因此，本发明就是一种用于评价 页岩孔隙分布均匀性的方法。
【发明内容】
[0003] 本发明目的是提供一种用于评价页岩孔隙分布均匀性的方法，用于描述不同大小 孔隙分布的连续性，其物理意义在于，孔隙大小分布越不均匀，微纳孔隙越发育，储气能力 越强，水压致裂后解析出来的气体越多。
[0004] 本发明的技术解决方案，其特征是提出了一种评价岩石材料包括页岩的孔隙分 布均匀系数hu，hu=c^/cU，其中山。称为有效孔径，即小于此孔径的孔隙占全孔隙体积的 10%;d6。称为控制孔径，即小于此孔径的孔隙占全孔隙体积的60%。当hu> 10时，表示该 材料孔隙分布均匀，当hu< 10时，表示该材料孔隙分布不均匀。
[0005] 采用孔隙分布均匀系数进行岩石包括页岩孔隙分布均匀性评价的方法如下：
[0006] (1)制备压汞实验用样品
[0007] ①将岩石切割或压碎成不大于直径1cm、高1. 5cm的小块样品，并去除表面粘结的 颗粒，干燥至恒重，放入干燥的膨胀计样品池中；②对样品抽真空，脱气并维持真空状态下 向样品膨胀计注汞；③将非活性干燥气体注入样品池，以步进式升压方式增压，记录外压力 与对应的注汞体积，达到所需最大外压力后，完成低压单元测试；④转移至高压单元，通过 汞面上的液压油，以分级连续、步进方式或阶梯方式增压，测试作为外压力函数的汞柱下降 值，并记录压力与相应的注汞体积。
[0008] (2)获取样品不同大小孔隙的分布
[0009] 应用Washburn方程，将压力读数转换成孔径，将进汞量转化为孔隙的分布，获取 孔隙从100纳米到100微米直径范围的孔隙的累积体积分布与占总孔隙体积的百分数。
[0010] (3)获取样品控制孔径和有效孔径
[0011] ①将获取的孔隙分布表上100纳米直径孔隙对应的孔隙注汞累积体积计为Vi，100 微米直径孔隙对应的孔隙注汞累积体积计为V2,100纳米至100微米间累积注汞体积为全 孔隙体积V=VfV2，当没有100纳米和100微米对应的孔隙注汞累积体积时，采用差值的 方法由100纳米或100微米上下两个孔隙直径进行差值，获得对应的孔隙注汞累积体积Vi 和v2;
[0012] ②控制孔径d6。取采用差值方法计算的V6。对应的孔隙直径，其中VM=VfV·60%; 有效孔径山。取采用差值方法计算的Vi。对应的孔隙直径，其中V1(]=Vi-V· 10%。
[0013] (4)评价样品孔隙大小分布均匀性
[0014] 取hu= (^。/山。，当hu> 10时，表示岩石材料孔隙分布均勾，当hu< 10时，表示岩 石材料孔隙分布不均匀。
[0015] 本发明优点：
[0016] 该方法采用的实验较为成熟，可以方便获取岩石材料包括页岩的孔隙大小分布， 并采用提出的孔隙分布均匀系数，评价孔隙分布特征。
[0017] 本发明适用范围：
[0018] 该方法适用于土木工程、地质工程、天然气工程、石油工程等遇到的各种岩石包括 页岩的孔隙分布均匀性评价。
【附图说明】：
[0019] 图1是一种页岩孔隙分布均匀性评价方法的流程图。
【具体实施方式】：
[0020] 实施例：一种页岩样品的孔隙分布均匀性评价步骤如下；
[0021] (1)制备压汞实验用样品
[0022] ①将该页岩切割成直径1cm、高1. 5cm的样品，去除表面粘结的颗粒，干燥至恒重， 放入干燥的膨胀计样品池中；②对样品抽真空，脱气并维持真空状态下向样品膨胀计注汞； ③将非活性干燥气体注入样品池，以步进式升压方式增压，记录外压力与对应的注汞体积， 达到所需最大外压力后，完成低压单元测试；④转移至高压单元，通过汞面上的液压油，以 分级连续方式增压，测试作为外压力函数的汞柱下降值，并记录压力与相应的注汞体积。
[0023] (2)获取样品不同大小孔隙的分布
[0024] 应用Washburn方程，将压力读数转换成孔径，将进汞量转化为孔隙的分布，获取 孔隙从100纳米到100微米直径范围的孔隙的累积体积分布与占总孔隙体积的百分数，如 表1所示；
[0025] 表1孔隙分布
[0026]
[0027]
[0028] (3)获取页岩的控制孔径和有效孔径
[0029] ①100纳米直径孔隙对应的孔隙注汞累积体积计为1= 0. 0560,采用差值方法计 算100微米直径孔隙对应的孔隙注汞累积体积计为V2= 0. 04481，100纳米至100微米间 累积注汞体积为V= 0. 01119 ;
[0030] ②V6Q=VfV· 60% = 0. 0493,采用差值的方法取0. 0493对应的控制孔径d6Q为 36. 58微米；V1Q=VfV· 60% = 0. 0549,采用差值的方法取0. 0549对应的控制孔径山。为 0. 274微米。
[0031] (4)评价页岩孔隙大小分布均匀性
[0032] 取hu=d6Q/d1Q= 133. 5 > 10时，表示该页岩孔隙分布均匀。
【主权项】
1. 一种页岩孔隙分布均匀性评价方法，其特征是提出了一种评价岩石材料包括页岩的 孔隙分布均匀系数hu，hu=djdi。，采用该系数进行岩石孔隙分布均匀性评价的方法如下： (一） 制备压汞实验用样品 (1)将岩石切割或压碎成不大于直径lcm、高1. 5cm的小块样品，并去除表面粘结的颗 粒，干燥至恒重，放入干燥的膨胀计样品池中；（2)对样品抽真空，脱气并维持真空状态下 向样品膨胀计注汞；（3)将非活性干燥气体注入样品池，以步进式升压方式增压，记录外压 力与对应的注汞体积，达到所需最大外压力后，完成低压单元测试；(4)转移至高压单元， 通过汞面上的液压油，以分级连续、步进方式或阶梯方式增压，测试作为外压力函数的汞柱 下降值，并记录压力与相应的注汞体积； (二） 获取样品不同大小孔隙的分布 应用Washburn方程，将压力读数转换成孔径，将进汞量转化为孔隙的分布，获取孔隙 从100纳米到100微米直径范围的孔隙的累积体积分布与占总孔隙体积的百分数； (三） 获取样品的控制孔径和有效孔径 (1) 将获取的孔隙分布表上100纳米直径孔隙对应的孔隙注汞累积体积计为I，100微 米直径孔隙对应的孔隙注汞累积体积计为V2,100纳米至100微米间累积注汞体积为全孔 隙体积V=VfV2，当没有100纳米和100微米对应的孔隙注汞累积体积时，采用差值的方 法由100纳米或100微米上下两个孔隙直径进行差值，获得对应的孔隙注汞累积体积1和 V2； (2) 控制孔径d6。取采用差值方法计算的V6。对应的孔隙直径，其中V6。=VfV· 60% ; 有效孔径山。取采用差值方法计算的Vi。对应的孔隙直径，其中V1(]=Vi-V· 10% ; (四） 评价样品孔隙大小分布均匀性 取hu=c^/cU，其中山。称为有效孔径，即小于此孔径的孔隙占全孔隙体积的10% ;d6。 称为控制孔径，即小于此孔径的孔隙占全孔隙体积的60%，当hu> 10时，表示岩石材料孔 隙分布均匀，当hu< 10时，表示岩石材料孔隙分布不均匀。
【专利摘要】一种页岩孔隙分布均匀性评价方法，其特征是提出了一种评价岩石材料包括页岩的孔隙分布均匀系数hu，hu＝d60/d10，其中d10称为有效孔径，即小于此孔径的孔隙占全孔隙体积的10％；d60称为控制孔径，即小于此孔径的孔隙占全孔隙体积的60％，当hu＞10时，表示岩石材料孔隙分布均匀，当hu≤10时，表示岩石材料孔隙分布不均匀。采用该系数进行岩石孔隙分布均匀性评价的步骤为：(1)制备压汞实验用样品；(2)获取样品不同大小孔隙的分布；(3)获取样品的控制孔径和有效孔径；(4)利用孔隙分布均匀系数评价样品孔隙分布的均匀性。该方法适用于土木工程、地质工程、天然气工程、石油工程等遇到的各种岩石包括页岩的孔隙分布均匀性评价。
【IPC分类】G01N15/08
【公开号】CN105424576
【申请号】CN201510767505
【发明人】李志清, 胡峰, 杜婷婷
【申请人】中国科学院地质与地球物理研究所
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月12日