[发明专利]煤页岩中封闭孔隙度的测量方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种煤页岩中封闭孔隙度的测量方法，属于煤页岩孔隙测试技术领域。

背景技术

煤页岩都是复杂多孔的有机岩石，其孔隙空间是不包括裂隙在内的那部分空间，孔隙度含量是表征煤页岩储层特征的关键参数之一。孔隙度很大程度上决定了煤页岩中气体的存在空间和渗透性，从而影响着煤层气（页岩气）的吸附与运移，准确获取孔隙度对于煤层气（页岩气）的资源勘探开发和矿井瓦斯灾害防治具有重要意义。

煤页岩孔隙含量包括开放孔隙和封闭孔隙。开放孔隙包括可渗透的孔隙空间和死端孔隙空间，是连通的有效孔隙；封闭孔隙指可吸附不参与渗流孔隙空间。

封闭孔隙占总孔隙的比例与煤页岩的演化程度有关，特别是高煤阶，其封闭孔隙空间不可忽视，不考虑封闭孔隙的计算结果将导致实际煤层气/页岩气的资源量被低估，不论是现行最新标准还是研究文献中均未涉及到封闭孔隙的具体测量和计算。因而，亟需建立封闭孔隙含量的测量方法，对于合理评价煤层气（页岩气）资源量，制定勘探开发决策以及矿井瓦斯灾害防治具有重要意义。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种煤页岩中封闭孔隙度的测量方法，以填补封闭孔隙测量的缺失，解决了如何测算封闭孔隙度的问题。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种煤页岩中封闭孔隙度的测量方法，所述方法包括：测试获得单位质量的常规样品和直径小于0.2mm的颗粒样品密度，分别为d_a和d_r, 获得开放孔隙度V_p=1/ d_a-1/d_r; 利用甲烷等温吸附方法获得封闭孔隙体积μ。

具体步骤为：

(1) 采集样品，待岩心提出井口，取出新鲜块状样品，并在新鲜块样上钻取圆柱样品；剩余样品破碎至颗粒直径小于0.2mm以下；

(2) 利用直径小于0.2mm的破碎样品，通过煤和岩石真密度测定方法GB/T 23561.2-2009，获得样品真密度为d_r；通过煤和岩石视密度测定方法MT 40-1987，获得样品的视密度为d_a.

(3) 测算出煤页岩样品开放孔隙度：V_p=1/ d_a-1/d_r;

(4) 根据颗粒样品中开放孔隙甲烷吸附时间(τ₁)和封闭孔隙甲烷吸附时间(τ₂)差异，获得吸附压力与时间的关系式：

 

式中：为吸附平衡压力； 为颗粒样品甲烷吸附时间；A和B为常数；为开放孔隙吸附时间；为封闭孔隙吸附时间；开放孔隙吸附时间为几分钟，封闭孔隙吸附时间为数天； 远大于；

(5) 根据甲烷等温吸附试验，获取吸附平衡压力与开闭孔体积关系式：

式中，为颗粒封闭孔隙体积；为颗粒表面甲烷吸附体积；为吸附容器自由气体积；为颗粒样品质量；为初始甲烷气体浓度；为初始甲烷气体压力；为甲烷等温实验温度；为Boltzmann常数；

(6) 当初始甲烷气体浓度，且 远大于；获得甲烷吸附平衡压力与封闭孔体积和颗粒表面甲烷吸附体积的关系式;

(7) 由≈10^-3，可忽略颗粒表面甲烷吸附体积；可获得甲烷吸附平衡压力与封闭孔体积关系式：

  

(8) 测算出煤中总孔隙体积为；

(9) 测算出煤中封闭孔隙度为。

本发明的特点和优点是：本发明的煤页岩中的封闭孔隙度的测算方法，能较准确地测算封闭孔隙度，使得总孔隙度测试结果更接近于煤页岩地下真实值，对于合理评价煤层气/页岩气资源量，制定勘探开发决策以及矿井瓦斯灾害防治具有重要意义。

附图说明

图1为煤页岩孔隙结构示意图。

其中，1-裂隙和开放孔隙；2-封闭孔隙；3-煤页岩基质。

具体实施方式