第六届非常规油气地质评价暨新能源学术研讨会
6th Symposium on Unconventional Oil and Gas Geological Evaluation and New Energy

214 / 2021-06-16 15:33:39

泥页岩孔径多重分形维数特征与岩相关系 ——以松辽盆地沙河子组泥页岩为例

多重分形维数；非均质性；陆相页岩；沙河子组

页岩油气理论与技术

为了分析不同页岩岩相孔径分布的非均质特征及其影响因素，采用CO₂与N₂吸附实验分别对于长岭断陷沙河子组页岩的8种岩相进行孔隙结构表征，运用多重分形理论研究孔径分布非均质性。具体实验结果总结有以下几点：（1）：依据TOC含量以及矿物组成，沙河子组泥页岩划分为8种页岩岩相。分别为：富有机质粘土质页岩、富有机质混合质页岩、富有机质硅质页岩、含有机质混合质页岩、含有机质粘土质页岩、含有机质硅质页岩、贫有机质混合质页岩、贫有机质硅质页岩。（2）：不同页岩岩相其孔体积与孔表面积差异明显：富有机质粘土质页岩具有最大的微孔体积（0.004481 cm³/g）以及微孔比表面积（12.599 m²/g），含有机质混合质页岩具有最大的中-宏孔体积（0.014525 cm³/g）。 （3）：对比不同岩相孔径分布特征（PSD）：微孔中，多数页岩岩相具有相似性，呈现三峰形态，孔径范围介0.45-0.55 nm、0.60-0.70 nm以及0.8-0.9 nm；中-宏孔中，不同岩相呈多样化分布，多数小于10 nm。（4）：随着q的增加，气体吸附曲线的广义分形维数值Dq减少，多重分形奇异谱函数α-f(α)呈现连续分布，表明页岩微孔与中-宏孔径分布具有多重分形特征。（5）：多重分形参数中D₀-D₁表示页岩微孔孔径分布的离散程度；Δα(Δα=α₁₀₊-α_10-)反映整个分形结构物理量概率测度分布的非均匀程度。实验结果显示：微孔中，富有机质硅质页岩孔径离散程度最小，富有机质混合质页岩非均质程度最大，表明矿物组分对于微孔非均质性与离散程度有较大影响；中-宏孔中，富有机质硅质页岩非均质性最强，而贫有机质硅质页岩非均质性最小，表明非均质程度受TOC含量影响较为明显、富有机质页岩岩相具有最大的中-宏孔隙内部异质性。（6）基于CO₂与N₂吸附实验分别表征微孔以及中-宏孔的结构与非均质特征。氮气吸附的Δα大于CO₂吸附，表明中-宏孔非均质程度要大于微孔。氮气吸附的D₀-D₁大于CO₂吸附，说明中-宏孔离散程度更高。（7）根据偏最小二乘法（PLS）分析结果表明，不同组分对于岩相的影响有明显差异，粘土矿物与TOC是造成差异的主要因素。富有机质页岩中石英与长石对于微孔非均质性起减弱的作用；含有机质页岩岩相中TOC对于非均质性以及孔体积与表面积均有较大程度的影响；贫有机质页岩岩相中石英与长石对于微孔非均质性促进作用，同时TOC与粘土矿物含量能够增加中-宏孔非均质性。