页岩油在有机质孔隙赋存特征的分子模拟研究

利用分子动力学模拟方法研究了页岩油在页岩纳米有机质孔隙中的赋存特征。在OPLS全原子力场下模拟了353 K、30.7 MPa条件下正辛烷在石墨烯壁面的吸附特征,并分析了不同孔隙尺寸、温度、压力、碳链长度、烷烃极性等5个影响因素对正辛烷在有机质壁面吸附的影响。结果表明,正辛烷在有机质孔隙壁面有4个吸附层,吸附层密度峰值逐渐降低,吸附层厚度为0.4～0.5 nm;沿z方向垂直扩散系数和平行扩散系数均逐渐增大并在孔隙中央处达到稳定,且平行扩散系数大于垂直扩散系数;压力对烷烃分子的吸附量几乎没有影响,孔隙尺寸越大,温度越高,碳链越短,分子极性越低的烷烃分子在纳米有机质孔隙中的吸附态体积分数越小。     

页岩孔隙结构及多层吸附模型的研究

页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附态或游离态为主要赋存方式的非常规天然气。页岩孔隙结构复杂,一般以纳米孔隙占优势,用常规储层孔隙的表征方法难以解释美国的高产页岩气系统。因此,页岩纳米孔隙的表征成为制约页岩气资源评价的关键因素。就浅谈页岩孔隙结构及多层吸附模型等方面的研究。     

页岩孔隙结构研究进展

页岩是一种重要的非常规储集体,是因为天然气可以吸附或以游离态赋存在富有机质泥页岩及其夹层中。通常,页岩气富集在页岩的微米—纳米级孔隙中,常规孔隙研究手段难以适用,目前,页岩孔隙类型的分类方案在国际上尚未统一规定。因此,页岩的孔隙结构的表征成为页岩气开发、勘探的关键问题。     

页岩气成藏机理研究

页岩气藏大面积连续分布,而且不受构造作用的控制,页岩气的生烃、排烃、运移、聚集和保存全部在烃源岩内部完成,页岩既是烃源岩、储层,也是盖层.页岩气成藏机理具有明显的"混合型"特征,根据成藏条件的不同,成藏机理可分为吸附机理、活塞式成藏机理或!换式成藏机理两种类型[1].页岩气成藏机理兼具煤层吸附气和常规圈闭气藏的特征,体现出了复杂的多机理递变特点.页岩气成藏机理实质上就是页岩孔隙中的不同赋存方式的天然气空间比例分配问题[2].     

页岩气储层纳米孔隙结构的研究方法及展望

页岩储层主要以纳米级孔隙为主,具有低渗透率,复杂的岩石组成,特殊的孔隙结构等特点.页岩气通常以吸附态和游离态广泛存在于纳米孔隙中,页岩的纳米孔隙结构特征是衡量与评价储层可压裂性与存储能力的重要参数.研究页岩气储层纳米孔隙结构对页岩气勘探、储层评价及后期开发具有重大意义.调研了国内外研究成果,综述了页岩气储层纳米孔隙结构...     

页岩微纳米孔隙结构物性及表征方法研究新进展

页岩气是储集于页岩中的天然气,是一种有发展潜力的重要非常规天然气资源。随着页岩气勘探开发研究的逐步深入,研究者发现页岩纳米孔隙结构研究直接关系到页岩的气体储集能力和渗流特性。因此,页岩纳米孔隙研究成为页岩气储层评价和运移研究的热点问题。然而,页岩纳米孔隙结构表征方法并不成熟,还不能全面有效地描述页岩纳米孔隙具体特征,这成为制约页岩纳米孔隙研究的瓶颈。本文综述了页岩纳米孔隙结构物性研究中取得的一些有价值的新认识。在此基础上提出页岩孔隙结构表征分析方法发展的必要性。进一步逐一介绍了常见的页岩纳米孔隙表征分析方法的基本原理和研究进展。     

页岩气及其吸附与扩散的研究进展

随着当前能源消费的迅速增加,常规天然气资源短缺,很难满足日益增长的能源需求。页岩气作为一种非常规天然气,具有资源潜力大和低碳排放等优点,加之美国和加拿大成功实现商业化开采,因此页岩气资源勘探开发近年来备受世界瞩目。中国作为重要的页岩气开采国家,近几年发展势头良好,部分页岩气田也已经实现商业化生产。由于页岩的致密和低渗特性,导致页岩气的开采难度较大。页岩的孔隙结构和气体吸附扩散研究,对于气藏产能的评估及其高效开采有至关重要的作用。本文介绍了国内外页岩气勘探开发现状以及页岩的孔隙结构,综述了储层中页岩气吸附、扩散与渗流的研究进展,总结了分子模拟方法在页岩气研究中的应用,并对页岩气相关研究的前景进行了展望。     

含气页岩中水分赋存与分布的研究进展

页岩气（主要组分为甲烷,CH₄）作为一种新兴的非常规天然气,对于优化我国现行能源消费结构、缓解能源消耗过程中的环境污染问题具有重要意义。研究表明,含气页岩储层中页岩气主要以吸附态形式存在。影响含气页岩吸附性能的因素包括页岩自身理化性质和外部储层条件。其中,页岩中的水分是影响页岩气吸附/解吸的重要因素。因此,本文结合国内外相关研究工作,分析了含气页岩中水分的赋存与分布特征,归纳了页岩储层中水分的分析方法,指出了水分赋存与分布的后续研究方向。分析表明：①页岩中水分主要赋存于孔隙结构中,且无机孔隙中的水分赋存量比有机孔隙多;②水分子主要通过氢键吸附于有机孔隙的亲水性位点,以及经由氢键和表面作用力结合于黏土颗粒或孔隙表面;③水分含量与页岩黏土矿物含量及总有机碳（TOC）含量有关;④探明页岩中水分赋存与分布的实验表征手段包括水蒸气等温吸附、低温差示扫描量热、低场核磁共振、红外热成像和等离子体低温灰化等。虽然页岩中水分的研究已经引起国内外学者的关注,但是相比煤中水分的研究仍显不足。因此,本文指出后续需开展以下工作：探明水分在页岩中的无机矿物质空间和有机质空间的含量分布和空间分布特征;明确水分对页岩吸附/解吸CH₄流体的作用规律;联用实验科学和理论模拟方法,探明水分对页岩吸附/解吸CH₄流体的作用机理。     

滑溜水压裂技术在鄂尔多斯页岩气田应用分析

页岩是一种渗透率极低的沉积岩,页岩气主要由游离气和吸附气组成,与其它类型的气藏有较大的差异,其储层普遍含气低、隐蔽聚集、赋存方式复杂、渗流以非达西流为主、纳米级孔吼直径、储气空间主要在裂缝中,水力压裂是目前页岩气开发的最有效措施。在现场实践中,逐步形成了滑溜水压裂工艺技术。     

含水页岩吸附甲烷实验研究进展

目前已商业化开发的页岩气藏都是含水的。大多数页岩吸附研究用的均是干燥页岩,与实际情况不符。而对于含水页岩吸附这一方向,国内外各学者对这一块的研究不多,故我们对含水页岩在一定温度、不同压力和不同含水率条件下进行等温吸附甲烷实验,含水页岩吸附实验结果表明,随着含水饱和度增大,页岩在相同温度和压力下的吸附量明显减小,在含水饱和度相同时,温度一定,页岩吸附量随着压力升高而增大。     

页岩气储存及渗流特征分析

本文主要论述页岩气研究目的和意义,并对页岩气藏的基本特征进行初步分析。首先,和常规天然气藏不同,页岩气成因较为复杂。其次,对页岩气的储存机理进行了研究,页岩气的吸附过程与解吸过程对页岩气在页岩中的储存有较大影响,在温度相同时,页岩气的吸附与解析曲线不重合,且过程不可逆。再次,研究了页岩气的存在方式,主要有游离在基质中的气体,溶解在地层流体中得气体和以吸附状态存在于页岩气中的气体。页岩气以游离体态和吸附状态两种形式存在于页岩中,其中吸附状态所占比例较大,而且不同的地质条件,页岩气的存在形式不同。     

页岩气及其成藏机理

本文介绍了页岩气的特征、形成条件和富集机理等,认为不同阶段、不同成因类型的天然气都可能会在泥页岩中滞留形成页岩气;页岩气生气量的主要因素是有机质的成熟度、干酪根的类型和有机碳含量;吸附态的赋存状态是页岩气聚集的重要特征。我国页岩地质结构特殊复杂,需要根据我国具体的地质环境进行分析以便更加合理的进行开采。     

涪陵页岩气井压裂后返排及生产特征研究

涪陵页岩气储层孔隙度、渗透率极低,必须依靠大型水力压裂来实现措施增产的目的。压裂后普遍存在压裂液返排率低的现象。生产过程中,页岩气以孔隙中游离气渗流、吸附气解吸附及扩散和页岩储层自吸等机理进行产气。采用套管生产,依靠气体的临界携液速度进行排水采气,产气产水较为稳定,能实现页岩气稳定生产。     

分子动力学在页岩气吸附研究中的应用进展与展望

为了深入了解页岩不同矿物的微观吸附机理,从分子动力学模拟角度,简要分析了页岩吸附分子间的势能模型。以组成页岩的不同矿物为研究对象,分析页岩非黏土矿物石英、不同黏土矿物和有机质吸附的机理和影响因素,最后,针对页岩气目前的开发现状,分析了页岩气未来的研究方向,为页岩气开发应用分子动力学模拟研究提供了指导和借鉴。     

基于低场核磁共振的煤粉动态吸附测量

煤层气的开发是我国非常规天然气开发的重要环节，与常规天然气不同的是煤层气中甲烷主要以吸附形式赋存在煤的一系列纳米孔中。甲烷在煤粉颗粒孔隙中吸附行为的动态过程对煤层气的开发具有重要意义。实现了一种基于低场核磁共振技术在线测量煤粉吸附特性的实验方法，通过横向驰豫分布区别孔隙中含氢流体分布，定量表征游离气和吸附气含量。结果表明煤粉颗粒的甲烷吸附在核磁共振的横向弛豫图谱中呈现多峰分布，其中弛豫时间在0.1～1 ms的峰包含了纳米孔隙中甲烷含气量的信息。随着时间增加，甲烷气体逐渐转换为吸附态。通过不同压力下核磁共振的横向弛豫图谱，定量分析了甲烷在颗粒样品中随时间和压力变化的动态吸附过程，并得到了等温吸附曲线且符合Langmuir拟合模型。     

页岩气藏储层地质特征简述

页岩气藏相比常规气藏有其独特之处,页岩气藏是以吸附或者游离态为主要赋存方式的天然气聚集,其中一部分以游离态或溶解态赋存于孔隙和裂缝中,一部分吸附在有机质和黏土矿物的表面,具有渗透率极低,孔隙度极小等特征。我国的页岩气资源储量巨大,国内外成功开发的经验表明,压裂改造是实现页岩气开发的重要技术步骤,在施工设计过程中,页岩气藏储层压裂地质特征是一个重要的考虑因素。基于此,在充分调研国内外有关页岩气文献的基础上,对页岩气藏压裂地质特征进行研究。     

页岩中黏土矿物吸附特性分子模拟

页岩的吸附解吸特性对页岩气资源开发具有重要意义。为深入了解页岩中黏土矿物微观吸附机理, 利用Material Studio 分子模拟软件构建了伊利石、蒙脱石和高岭石3种黏土矿物分子模型, 采用巨正则Monte Carlo(GCMC)方法对3种模型的等温吸附量和吸附热进行了模拟计算。研究表明, 在相同温度和压力条件下3种黏土矿物对CH₄分子的吸附量大小顺序是伊利石>蒙脱石>高岭石;随压力增大3种黏土矿物对CH₄分子的吸附量均有所增加, 而且伊利石和蒙脱石对CH₄分子的吸附量对压力变化更为敏感;3种黏土矿物的等量吸附热均小于42 kJ·mol^-1, 对CH₄的吸附为物理吸附;随着温度的升高, CH₄分子的吸附热和吸附量均减小。     

页岩气赋存机理研究

页岩气(Shale gas),是一种重要的非常规天然气类型,与常规天然气相比,页岩气的赋存机理完全不同,分为吸附气和游离气两种状态,且吸附气占主导。     

上、下扬子区下寒武统页岩气成藏条件对比

上、下扬子区下寒武统页岩厚度大,分布广,有机碳含量高,页岩有机质类型好,成熟度达到过成熟阶段,生气能力均较强;页岩气主要以游离态赋存于页岩溶蚀孔隙、粒内、粒间溶孔及裂缝中,以吸附态赋存于页岩泥质片间隙、干酪根表面微裂缝内表面;上、下扬子区页岩气藏被改造、破坏严重,有利的成藏区是在相对稳定的区域,同时下扬子区还应该避开火山岩覆盖区。     

页岩吸附性能及作用规律

页岩气(主要组分为甲烷)作为一种新兴的非常规天然气,其对于优化能源消费结构、缓解能源对外依存度具有重要意义。相关研究表明,吸附态是页岩气的主要赋存形态,因此明确页岩吸附性能及作用规律是页岩气有效开采的重要前提。为此,本文结合国内外相关研究工作,分析了页岩的吸附特性,归纳了影响页岩吸附能力的因素,指出了页岩及页岩气后续研发方向。分析表明:页岩储层内部页岩气的赋存形态主要包括游离态、溶解态和吸附态,其中吸附态页岩气含量至少占页岩气总含量的40%;页岩气吸附量与页岩储层理化性质、储层温度和压力均有关。虽然国内外已对页岩气开展大量研究工作,但是相比于煤层气等非常规天然气研究仍显不足。为此,关于页岩吸附性能及作用规律需要在以下方面开展研究工作:①进一步探明页岩储层地质特征;②深入明确甲烷和页岩之间的流固作用关系;③利用页岩对甲烷和CO₂吸附性能的差异,推进注入CO₂强化页岩气采收率技术。