发布时间 : 星期二 文章last最全版高等油层物理（中国石油大学北京）更新完毕开始阅读
敏感性。
论述题
1、 原油中的极性物质对原油性质的影响 答：极性有机物具有两亲的性质：能够在原油-地层水界面定向吸附排列形成不溶性刚性界面膜，同时原油中的沥青-胶质颗粒在界面上的吸附具有增强界面膜强度的作用（油滴聚并的壁垒）。 极性有机物对于原油开采的影响在于：① 改变固体表面的分子属性；② 形成流变性；③胶体化边界层的基础；④使孔隙渗流孔道缩小，渗透率和原油采收率下降。 以胶质沥青质为例：
胶质、沥青质—高分子杂环氧、硫、氮化合物，具有较高的或中等的界面活性，对原油性质影响大（颜色、密度、粘度、界面张力），对提高采收率重要（化学驱）。 （1）胶质、沥青质—对原油性质影响：
对粘度影响：分子量大，结构复杂，分子之间作用力增大，形成空间结构，故对石油粘度影响很大。具体表现为相同剪切应力下，沥青质含量增加时，原油粘度增加；
对流动性质影响：使油变成非牛顿流体，流动特性变得复杂。具体表现为原油的流变性呈现假塑性流型。
对残余油饱和度的影响：胶质、沥青质中的极性物质，在孔隙表面吸附，形成吸附层，降低流动空间–渗透率降低，残余油饱和度增加。
2.非常规储层的孔渗、流体及相关的物理化学特征及现象 矿物组成：脆性矿物含量是影响页岩基质孔隙和微裂缝发育程度、含气性及压裂改造方式等的重要因素。页岩中黏土矿物含量越低,石英、长石、方解石等脆性矿物含量越高,岩石脆性越强,在人工压裂外力作用下越易形成天然裂缝和诱导裂缝,形成多树)网状结构缝,有利于页岩气开采。 孔渗特征
岩石孔隙是储存油气的重要空间和确定游离气含量的关键参数。页岩储集层为特低孔渗储集 层,以发育多类型微米甚至纳米级孔隙为特征,包括颗粒间微孔、黏土片间微孔、颗粒溶孔、溶蚀杂基内孔、粒内溶蚀孔及有机质孔等。孔隙大小一般小于2Lm,有机质孔喉一般100~200 nm,比表面积大,结构复杂,丰富的内表面积可以通过吸附方式储存大量气体[33]。一般页岩的基质孔隙度为0.5%~6.0%,众数多为2%~4%。中国海相富有机质页岩微米)纳米孔十分发育
(见图5),既有粒间孔,也有粒内孔和有机质孔,尤其有机质成熟后形成的纳米级孔喉甚为发育,这些纳米级孔喉是页岩气赋存的主要空间。 微裂缝
裂缝包括地下原始裂缝和后期人造裂缝,可为页岩气提供充足的储集空间、运移通道,更能有效提高页岩气产量[2]。在不发育裂隙情况下,页岩渗透能力非常低。石英含量的高低是影响裂缝发育的重要因素,富含石英的黑色泥页岩段脆性好,裂缝的发育程度比富含方解石的泥页岩更强[34]。Nelson认为,除石英外,长石和白云石也是泥页岩中脆性组分[35]。一般页岩中具有高含量的黏土矿物,但暗色富有机质页岩中的黏土矿物含量通常则较低。页岩气勘探必须寻找能够压裂成缝的页岩,即页岩的黏土矿物含量足够低(<50%)、脆性矿物含量丰富,使其易于成功压裂。
可动流体与孔隙度和渗透率的相关性页岩气岩心物性较差，孔隙度较低，并且页岩气岩心具有较强的吸附性#但可动
流体百分数与气测孔隙度的相关性要好于与水测孔隙度的相关性#水测孔隙度受岩心表面吸附水的影响，在水测孔隙度过程中，岩心表面吸附的水量较多，这部分吸附水存在不同程度的挥发，此外，在水测孔隙度过程中，要将岩心表面水擦拭干净，岩心表面水的擦拭在一定程度上受人为因素影响，具有一定误差 不同大小孔喉分布比例对可动流体百分数影响较大，大孔喉所占比例越高，可动流体百分数越高，而不同孔喉分布的岩心可能具有相同的渗透率，由此可以看出，两者相关性较差# 可动流体百分数随着孔渗的增大而增大#
现代概念的页岩气是主体上以吸附和游离状态同时赋存于具有生烃能力泥岩及页岩等地层中的天然气聚集，具有自生自储、吸附成藏、隐蔽聚集等地质特点。细粒泥页岩的成分和结构决定了其一个显著特点是孔隙结构细小，主体以微孔隙和中孔隙为主，这也决定了页岩气的赋存状态以吸附作用为主，因此，页岩气的赋存状态与页岩的显微孔隙结构具有密切的联系。然而，目前缺少关于页岩中孔隙度、孔隙大小分布与总储气量之间关系的研究川。 1. 1富含有机质
由于页岩气具有自生自储特点，故有机质含量高是页岩气储层的基本特征。 2，富含粘土矿物
1.3细小的矿物粒度
富有机质页岩从岩石结构上属于泥质结构(粒度<0. 003 9 mm)，组成岩石的矿物粒度细小是其显著特征。从前述可知，富有机质页岩的矿物组成中，粘土矿物的含量高。由于粘土矿物晶体非常细小，这从一定程度上决定了岩石结构的粒度。同时，富 4极低的孔隙度和渗透率 页岩气储层具低孔、特低渗致密的物性特征。渗透率一般小于0. 1 mD，平均喉道半径不到0. 005 mm}l..o
5纳米级孔喉结构
细粒泥页岩的一个显著特点是孔隙结构细小，主体以微孔隙和中孔隙为主团。黑色页岩的平均孔径分布在3. 51 ^-6. 76 nm，大多数的孔径分布在2^}5 nm，即以中孔隙为主;中孔体积占到了总体积的70%左右(图2)0 1. 6巨大的矿物表面积
泥页岩由于粒度细，孔喉小，从而导致其相对于固相岩石中的大孔隙具有更大的内表面积。泥页岩中粘土矿物含量高。粘土矿物由于粒度细小而具有较大比表面积。 1. 7复杂的成岩改造
含气页岩中，有机质的成熟度都比较高，反映其经历了较深的埋藏过程。富有机质页岩在埋藏过程中，随着埋深的增加，温度的升高，伴随着岩石体积的缩小、孔隙减少，还发生成岩矿物相的转变(蒙脱石/伊蒙混层矿物/伊利石)和成岩裂缝的产生，有时还受构造应力作用导致岩石发生破裂作用。这些成岩作用都在一定程度上影响着页岩的孔隙体积和孔隙结构，从而影响着其中页岩气的赋存状态和含气量。 1. 8大比例的天然气吸附赋存 已有研究初步认为，赋存于中微孔隙中的页岩气主要以吸附态存在，而赋存于宏孔隙和微裂缝中的页岩气则主要以游离态存在叫。细粒泥页岩的一个显著特点是孔隙结构细小，主体以微孔隙和中孔隙为主，这也决定了页岩气的赋存状态以吸附作用为主。
中国页岩气与北美页岩气对比,有3个特殊性:1海相页岩热演化程度较高(Ro值为2.5%~5.0%)、构造活动较强,需寻找保存条件有利的地区,避开露头和断裂破坏区;o陆相页岩热演化程度较低、分布非均质性较强,有效开发需针对性技术;?地面多山地、丘陵等复杂地表,埋藏较深(5 000~7 000 m),还面临水资源与环保等问题,需采用适用技术降低成本。因此,中国页岩气勘探开发应特别注意复杂地表、埋藏深度、后期保存等特殊地质条件,如塔里木盆地海相页岩埋藏深度大,南方部分地区页岩出露后面临保存、开发中地表多山地等难题,因此,要加强有利核心区优选与经济评价。 开发页岩气对缓解中国天然气资源紧缺现状、改变能源结构、保障国家能源安全具有战略意义,同时对石油地质理论创新与勘探开发技术革新也有重大科学价值。 3.测定孔喉结构的方法：
CT扫描、压汞法、毛管力曲线法、铸体法
测量岩石孔隙结构的岩石物理实验方法主要包括：毛管压力曲线法（半渗透隔板法、离心法、压汞法），铸体薄片法，扫描电镜法，CT扫描法。其中，主要介绍压汞法。压汞法的适用范围：任何岩样。原理：将非湿相流体--水银注入到被抽真空的岩心内需要克服岩石孔隙对其的毛管阻力，因此注入水银的没一点压力就是代表一个相应的孔隙大小下的毛管压力，在这个压力下，进入孔隙系统的水银量就代表这个相应的孔喉大小在系统中所联通的孔隙体积。因此，在每个压力点待岩样中达到平衡时，同时记录注入压力PC和水银注入量Vbg,绘制若干压力点下的压力和水银饱和度曲线，及压汞法得到的岩石毛管压力曲线。主要设备及要求：压汞仪、高压气瓶（工作压力不小于8MPa）。
主要实验步骤：（1）将岩样放入岩样室，抽真空；（2）加压，待压力稳定后，计量进汞体积；（3）重复过程（2）至汞无法进入；（4）卸压，逐级降压，记录压力和退汞体积，即可得到退汞曲线。方法特点：优点：（1）测定压力范围大，最大可达到40MPa；（2）测量速度快；（3）可以测量岩屑；缺点：（1）汞与油、水的物理性质差异较大，与油层的实际情况相差甚远；（2）水银有毒，压汞测量后岩样受污染，无法继续使用，且需要做专门处理；（3）可能危害实验人员健康甚至生命。