【摘要】：頁巖是成分復雜的沉積巖,具有多種特性,其特征由礦物成分和結(jié)構(gòu)、陽離子交換能力、比表面積和水飽和度等來表征。頁巖中蘊藏著潛在的碳氫化合物資源,它長期以來一直是能源和環(huán)境研究的重點。根據(jù)實驗原理,利用課題組實驗室自主設計的頁巖吸水實驗儀器,對取自柴達木盆地東部石淺1井和ZK1-1井的4個頁巖巖樣進行吸水飽水特性實驗。實驗通過測量計算不同飽水壓力下各巖樣的含水率,由此探究頁巖吸水-飽水與時間和壓力的關(guān)系,進而得出水測孔隙度。研究表明:頁巖在飽水過程中其含水率先逐漸增加,升高到最高值時趨于平穩(wěn);達到飽和所需時間隨飽水壓力的增加而逐漸減少;吸水速率隨時間而逐漸減小;絕對飽和吸水量隨飽水壓力的升高而逐漸增加。頁巖水測孔隙度隨飽水壓力的增加而逐漸升高。頁巖吸水能力的影響因素眾多,包括壓力、孔容大小、比表面積、有機碳含量、黏土含量、熱成熟度和埋藏深度等不同影響因素。實驗研究表明:壓力顯著影響頁巖吸水-飽水能力,頁巖吸水速率隨飽水壓力的升高而逐步增大,達到最大后出現(xiàn)下降的趨勢;頁巖吸水量隨飽水壓力的增加而增大,吸水量增大到一定數(shù)值后不再增加,頁巖吸水能力隨壓力升高而增強,但也受到壓力的限制;頁巖的孔徑分布范圍很大,在有壓吸水條件下,吸水量與微孔孔體積呈正相關(guān);而在無壓力吸水條件下,吸水量則與總孔孔體積呈正相關(guān);頁巖的總比表面積與其飽和吸水量呈正相關(guān)關(guān)系,總比表面積越大,頁巖的飽和吸水量增加的也越多;頁巖的黏土礦物含量與其飽和吸水量呈顯著正相關(guān)關(guān)系,黏土礦物是影響頁巖吸水的主要因素之一,頁巖黏土礦物含量越大,頁巖的飽和吸水量越多;有機質(zhì)含量是影響頁巖吸水的重要因素,頁巖吸水量與有機碳含量呈正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)大于98%,頁巖吸水量隨有機碳含量的升高而增加,具體關(guān)系為:y=0.03x-0.01,頁巖TOC值越大,頁巖吸水量越大;頁巖吸水量隨其鏡質(zhì)體反射率(Ro)的增加而增大,有機質(zhì)熱成熟度越高,吸水量越大;巖樣吸水量隨頁巖埋藏深度的增加而減少,頁巖吸水量與巖芯埋藏深度呈負相關(guān)關(guān)系,淺層頁巖有較強的吸水能力。
[Abstract]:Shale is a sedimentary rock with complex composition. Its characteristics are characterized by mineral composition and structure, cation exchange ability, specific surface area and water saturation. Shale contains potential hydrocarbon resources, which have long been the focus of energy and environment research. According to the experimental principle, four shale rock samples from Shishen1 well and ZK1-1 well in eastern Qaidam Basin were tested by using the shale water absorption experimental instrument designed by our laboratory. Through measuring and calculating the water content of each rock sample under different saturated pressure, the relationship between shale water absorption and saturated water and time and pressure is explored, and the porosity of water measurement is obtained. The results show that the water content of shale increases gradually in the process of saturated water, and tends to be stable when it rises to the highest value, the time to saturation decreases gradually with the increase of saturation pressure, and the water absorption rate decreases with time. The absolute saturated water absorption increases gradually with the increase of saturated water pressure. The porosity of shale water increases with the increase of saturated water pressure. There are many factors affecting shale water absorption, including pressure, pore volume, specific surface area, organic carbon content, clay content, thermal maturity and burial depth. The experimental results show that the water absorption rate of shale increases gradually with the increase of saturated water pressure, and decreases after reaching the maximum, and the water absorption rate increases with the increase of saturated water pressure, and the water absorption rate increases with the increase of saturated water pressure, and the water absorption rate increases with the increase of saturated water pressure, and the water absorption rate increases with the increase of saturated water pressure. When the water absorption is increased to a certain value, the water absorption capacity of shale increases with the increase of pressure, but it is also limited by pressure, the pore size distribution of shale is very large, and under the condition of water absorption under pressure, the water absorption capacity is positively correlated with the pore volume of micropores. The total specific surface area of shale is positively correlated with its saturated water absorption, and the larger the total specific surface area is, the more the saturated water absorption of shale is increased, while under the condition of no pressure water absorption, the total pore volume is positively correlated with the total pore volume, and the total specific surface area of shale is positively correlated with its saturated water absorption. There is a significant positive correlation between shale clay content and saturated water absorption. Clay mineral is one of the main factors affecting shale water absorption. The larger the shale clay content is, the more saturated water absorption of shale is. Organic matter content is an important factor affecting shale water absorption. Shale water absorption is positively correlated with organic carbon content. The correlation coefficient is greater than 98. The shale water absorption increases with the increase of organic carbon content. The specific relationship is: 1. 0. 03 x-0. 01. The greater the shale TOC value is, the higher the content of organic matter is. The water absorption of shale increases with the increase of vitrinite reflectance (Ro), the higher the thermal maturity of organic matter, the greater the water absorption of shale, and the water absorption of rock sample decreases with the increase of shale buried depth. There is a negative correlation between shale water absorption and core burial depth, and shallow shale has strong water absorption ability.
【學位授予單位】：中國地質(zhì)大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE311

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本文編號：2162855