頁巖基質(zhì)賦水性是影響頁巖氣富集和運移的重要地質(zhì)因素之一,但針對基質(zhì)孔隙內(nèi)不同狀態(tài)（吸附與游離）水的定量表征理論和方法尚不成熟、微觀賦存機制還不夠清楚�；诳紫秲�(nèi)吸附水和游離水兩相共存特征,提出了吸附比例方程和液體狀態(tài)方程兩個理論模型,前者可計算飽和頁巖基質(zhì)孔隙內(nèi)吸附水所占質(zhì)量比,后者可用于描述飽和頁巖中孔隙水賦存狀態(tài)及評估吸附參數(shù)（吸附水的密度和厚度）。進一步結(jié)合核磁共振技術(shù),建立了基于核磁共振T₂譜的（非）飽和頁巖基質(zhì)孔隙水定量評價方法,并以四川盆地東南部五峰組—龍馬溪組海相頁巖為例進行了應(yīng)用。研究結(jié)果顯示:①在實驗室條件（20℃、常壓）下,飽和蒸餾水頁巖基質(zhì)孔隙內(nèi)吸附水質(zhì)量比（即吸附比例）為26.8%～62.9%、平均為45.5%;吸附水飽和度為19.19%～52.36%,平均為35.71%;吸附水平均密度和平均厚度分別約為1.54 g/cm³和0.65 nm。②在核磁共振T₂譜上,吸附水主要分布于較小的T₂值區(qū)間,游離水則反之,兩者之間有交叉重疊。③存在一個臨界孔徑,小于該孔徑的孔隙內(nèi)完全被吸... 

【文章來源】：石油學報. 2020,41(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

多孔介質(zhì)孔隙內(nèi)流體賦存模式

如圖2(a)所示,隨離心壓力差增大,可動水量逐漸增加,其變化趨勢可通過式(2)描述,且擬合得到的判定系數(shù)均大于0.980 0[圖2(b)]。通過擬合實驗數(shù)據(jù),得到各巖心的游離水量和中值壓力差(表2)表明:在實驗條件(20℃、常壓)下,頁巖中游離水量為7.880～49.751 mg/g(平均為21.599 mg/g);吸附水量為5.145～31.282 mg/g(平均為18.397 mg/g);吸附水占總含水量的質(zhì)量比(即吸附比例)為26.8%～62.9%(平均為45.5%)。根據(jù)吸附比例、吸附水和游離水的平均密度,計算出頁巖吸附水飽和度為19.19%～52.36%(平均為35.71%)。通過氮氣吸附/解吸和濕重法確定的頁巖含水孔體積、比表面積,飽和-離心法確定的吸附水與游離水含量,繪制出Vw/Sw與Qf/Qa交會圖,顯示了較好的線性關(guān)系(R2=0.948 7)(圖3)。根據(jù)該線性關(guān)系,估算吸附水平均密度約為1.54 g/cm3,平均吸附厚度約為0.65 nm。吸附厚度為0.4 ～0.8 nm,約為兩個吸附層的厚度(水分子的直徑約為0.4 nm)。由于頁巖孔隙表面的非均質(zhì)性,吸附于孔隙表面的水膜厚度并不均一、吸附層數(shù)介于1～2層。宋付權(quán)等[46]認為壓裂液滲吸進入頁巖基質(zhì)孔隙內(nèi),水在表面形成的吸附層厚度約為0.3 nm(接近單分子層)。前人研究儲集層巖石中吸附層(水膜)厚度范圍為20～200 nm[47-49],明顯高于頁巖基質(zhì)孔隙內(nèi)吸附水膜的厚度。

表2 頁巖樣品儲集參數(shù)及含水性測試分析結(jié)果Table 2 Storage parameters and water-bearing properties test results of shale samples 樣品編號 Vw/(cm3/kg) Sw/(m2/g) Qt/(mg/g) Qa/(mg/g) Qf/(mg/g) ΔpL/ MPa ra ?a/% ρs/(nm/ms) S1 10.147 4.225 13.242 5.362 7.880 1.398 0.405 30.61 7.00 S2 8.839 3.822 15.155 5.145 10.010 0.954 0.339 24.99 10.31 S3 16.392 12.375 38.057 21.954 16.103 0.916 0.577 46.91 1.87 S4 19.470 17.034 49.732 31.282 18.450 2.967 0.629 52.36 0.76 S5 34.970 20.578 55.803 28.406 27.397 1.562 0.509 40.19 0.64 S6 68.103 19.957 67.981 18.230 49.751 3.846 0.268 19.19 5.623.2 飽和頁巖中吸附水與游離水分布

【參考文獻】：
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