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低压气体吸附技术在深层页岩气储层微孔表征中的应用对比

深层页岩气,孔径分布,孔隙体积,比表面积

四川盆地深层页岩气储层中（埋深>3500 m）微孔（孔径<2 nm）的比例与中浅层相比具明显差异，会影响吸附气赋存、吸附气/游离气比例，进而影响深层页岩气开采效率与产量。低压气体吸附技术能够有效获取页岩气储层中纳米级孔隙的孔径分布、比表面积、孔隙体积等信息，是黑色页岩纳米孔隙表征的常用方法，对页岩气储层评价及相关研究起重要作用。目前来看，低压CO₂吸附实验常用于页岩气储层的微孔表征，低压N₂吸附实验主要用于介孔表征，而低压Ar吸附实验兼具微孔与介孔表征能力。QSDFT（quenched solid density functional theory）及NLDFT(non local density functional theory)等方法令低压N₂吸附实验具备了微孔表征能力，但其与低压Ar及CO₂吸附实验的微孔表征缺乏系统、精确的对比研究，使得利用不同低压气体吸附技术获取的孔隙结构数据与相关研究结果之间难以进行横向对比。本文选取川南地区典型深层页岩气井Z202井及NX202井中龙马溪组黑色页岩样品，在获取其TOC含量、无机矿物组成等基础地化数据的基础上，分别利用低压CO₂、N₂及Ar吸附实验，获取其比表面积、孔隙体积及孔径分布，并重点对比分析了低压CO₂吸附实验DFT法与低压N₂吸附实验QSDFT法的微孔体积、微孔比表面积及微孔孔径分布。结果显示：1.由于大部分黑色页岩的储集空间主体分布于介孔段，低压N₂吸附实验（利用QSDFT法）获取到的BET比表面积，（部分）微孔及介孔的孔隙体积、比表面积及孔径分布，能够较为全面的表征黑色页岩的储集空间。2.对于微孔表征，低压CO₂吸附具有一定优势，表现为孔径分布更加精细，CO₂ DFT微孔比表面积比N₂ DFT微孔比表面积平均高约35%，而CO₂ DFT微孔体积平均为N₂ DFT微孔体积的39.5%。3.对于川南地区深层页岩气储层孔隙的表征建议以低压N₂吸附实验为基础，对需要更加精细表征微孔的样品辅以低压CO₂吸附实验。