【引用本文】 陈生蓉, 帅琴, 高强, 等. 基于扫描电镜-氮气吸脱附和压汞法的页岩孔隙结构研究[J]. 岩矿测试, 2015, 34(6): 636-642. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.06.006
CHEN Sheng-rong, SHUAI Qin, GAO Qiang, et al. Analysis of the Pore Structure of Shale in Ordos Basin by SEM with Nitrogen Gas Adsorption-Desorption[J]. Rock and Mineral Analysis, 2015, 34(6): 636-642. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.06.006

基于扫描电镜-氮气吸脱附和压汞法的页岩孔隙结构研究

1. 

中国地质大学(武汉)材料与化学学院, 湖北 武汉 430074

2. 

中国地质调查局油气资源调查中心, 北京 100029

3. 

中国地质大学(武汉)地球科学学院, 湖北 武汉 430074

收稿日期: 2015-01-20  修回日期: 2015-10-26  接受日期: 2015-11-08

基金项目: 中国地质调查局油气专项——鄂尔多斯盆地南部油气资源战略选区调查(1211302108023-1)

作者简介: 陈生蓉, 硕士, 化学工程专业。E-mail: 15072439946@163.com

通信作者: 帅琴, 博士, 教授, 硕士生导师, 主要从事地质分析研究。E-mail: shuaiqin@cug.edu.cn

Analysis of the Pore Structure of Shale in Ordos Basin by SEM with Nitrogen Gas Adsorption-Desorption

1. 

Faculty of Materials Science and Chemistry, China University of Geosciences(Wuhan), Wuhan 430074, China

2. 

Oil and Gas Resources Research Center, China Geological Survey, Beijing 100029, China

3. 

School of Earth Sciences, China University of Geosciences(Wuhan), Wuhan 430074, China

Corresponding author: SHUAI Qin, shuaiqin@cug.edu.cn

Received Date: 2015-01-20
Revised Date: 2015-10-26
Accepted Date: 2015-11-08

摘要:研究页岩孔隙结构特征, 对于探讨页岩气赋存机理有重要意义。本文采用扫描电镜(SEM)、氮气吸脱附法与压汞法对鄂尔多斯盆地页岩样品的孔隙结构进行了全面表征, 发现所研究区域页岩孔隙类型包括溶蚀孔隙、粒间孔隙和微裂缝; 孔径从几个纳米到几百个微米, BET比表面积在7~25 m2/g之间, 孔体积在0.01~0.03 cm3/g范围。研究结果表明鄂尔多斯盆地页岩具有良好的孔隙结构, 孔隙类型丰富, 孔径分布范围广泛, 其中纳米级孔隙占主导, 纳米级孔的存在有利于页岩气的存储, 微裂隙的存在则有利于页岩气的运移。说明该区域页岩气的储藏具有良好的基础环境, 页岩含气量可能较丰富。

关键词: 页岩, 孔隙结构, 扫描电镜, 低温氮气吸脱附, 压汞法

Analysis of the Pore Structure of Shale in Ordos Basin by SEM with Nitrogen Gas Adsorption-Desorption

KEY WORDS: shale, pore structure, Scanning Electron Microscope, low pressure nitrogen adsorption, mercury porosimetry

本文参考文献

[1]

张金川, 汪宗余, 聂海宽, 等. 页岩气及其勘探研究意义[J]. 现代地质, 2008, 22(4): 640-646.

Zhang J C, Wang Z Y, Nie H K, et al. Shale Gas and Its Significance for Exploration[J]. Geoscience, 2008, 22(4): 640-646.

[2]

张雪芬, 陆现彩, 张林晔, 等. 页岩气的赋存形式研究及其石油地质意义[J]. 地球科学进展, 2010, 25(6): 597-604.

Zhang X F, Lu X C, Zhang L Y, et al. Occurrences of Shale Gas and Their Petroleum Geological Significance[J]. Advances in Earth Science, 2010, 25(6): 597-604.

[3]

帅琴, 黄瑞成, 高强, 等. 页岩气实验测试技术现状与研究进展[J]. 岩矿测试, 2012, 31(6): 931-938.

Shuai Q, Huang R C, Gao Q, et al. Research Development of Analytical Techniques for Shale Gas[J]. Rock and Mineral Analysis, 2012, 31(6): 931-938.

[4]

Ross D J K, Marc Bustin R. The Importance of Shale Composition and Pore Structure upon Gas Storage Potential of Shale Gas Reservoirs[J].Marine and Petroleum Geology, 2009, 26(6): 916-927. doi: 10.1016/j.marpetgeo.2008.06.004

[5]

Hao F, Zou H, Lu Y, et al. Mechanisms of Shale Gas Storage:Implications for Shale Gas Exploration in China[J].AAPG Bulletin, 2013, 97(8): 1325-1346. doi: 10.1306/02141312091

[6]

Clarkson C R, Freeman M, He L, et al. Characterization of Tight Gas Reservoir Pore Structure Using USANS/SANS and Gas Adsorption Analysis[J].Fuel, 2012, 95: 371-385. doi: 10.1016/j.fuel.2011.12.010

[7]

焦淑静, 韩辉, 翁庆萍, 等. 页岩孔隙结构扫描电镜分析方法研究[J]. 电子显微学报, 2012, 31(5): 432-436.

Jiao S J, Han H, Weng Q P, et al. Scanning Electron Microscope Analysis of Porosity in Shale[J]. Journal of Chinese Electron Microscopy Society, 2012, 31(5): 432-436.

[8]

刘惟庆, 吴伟, 杨登银, 等. 川西坳陷上三叠统须家河组页岩纳米孔隙结构特征[J]. 科学技术与工程, 2014, 14(21): 11-17. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2014.21.003

Liu W Q, Wu W, Yang D Y, et al. Shale Nanopore Structure Characteristics of Xujiahe Formation of Upper Triassic in Western Sichuan Basin[J].Science Technology and Engineering, 2014, 14(21): 11-17. doi: 10.3969/j.issn.1671-1815.2014.21.003

[9]

熊健, 梁利喜, 刘向君, 等. 基于氮气吸附法的渝东南下寒武统页岩孔隙的分形特征[J]. 科技导报, 2014, 32(19): 53-57. doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2014.19.008

Xiong J, Liang L X, Liu X J, et al. Fractal Characteristics of Pore Structure of Lower Cambrian Shale in Southeast Chongqing Using Nitrogen Adsorption Data[J].Science & Technology Review, 2014, 32(19): 53-57. doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2014.19.008

[10]

杨峰, 宁正福, 张睿, 等. 甲烷在页岩上的吸附等温过程[J]. 煤炭学报, 2014, 39(7): 1327-1332.

Yang F, Ning Z F, Zhang R, et al. Adsorption Isotherms Process of Methane on Gas Shales[J]. Journal of China Coal Society, 2014, 39(7): 1327-1332.

[11]

吉利明, 邱军利, 张同伟, 等. 泥页岩主要黏土矿物组分甲烷吸附实验[J]. 地球科学——中国地质大学学报, 2012, 37(5): 1043-1050.

Ji L M, Qiu J L, Zhang T W, et al. Experiments on Methane Adsorption of Common Clay Minerals in Shale[J]. Earth Science-Journal of China University of Geosciences, 2012, 37(5): 1043-1050.

[12]

郭旭升, 李宇平, 刘若冰, 等. 四川盆地焦石坝地区龙马溪组页岩微观孔隙结构特征及其控制因素[J]. 天然气工业, 2014, 34(6): 9-16.

Guo X S, Li Y P, Liu R B, et al. Characteristics and Controlling Factors of Micropore Structures of the Longmaxi Shale in the Jiaoshiba Area, Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2014, 34(6): 9-16.

[13]

刘英辉, 朱筱敏, 朱茂, 等. 准噶尔盆地乌-夏地区二叠系风城组致密油储层特征[J]. 岩性油气藏, 2014, 26(4): 66-72.

Liu Y H, Zhu X M, Zhu M, et al. Characteristics of Tight Oil Reservoirs of the Permian Fengcheng Formation in Wu-Xia Area, Junggar Basin[J]. Northwest Oil & Gas Exploration, 2014, 26(4): 66-72.

[14]

Schmitt M, Fernandes C P, Cunha Neto J A B, et al. Characterization of Pore Systems in Seal Rocks Using Nitrogen Gas Adsorption Combined with Mercury Injection Capillary Pressure Techniques[J].Marine and Petroleum Geology, 2013, 39(1): 138-149. doi: 10.1016/j.marpetgeo.2012.09.001

[15]

Bai B, Elgmati M, Zhang H, et al. Rock Characteri-zation of Fayetteville Shale Gas Plays[J].Fuel, 2013, 105: 645-652. doi: 10.1016/j.fuel.2012.09.043

[16]

Wang Y, Zhu Y, Chen S, et al. Characteristics of the Nanoscale Pore Structure in Northwestern Hunan Shale Gas Reservoirs Using Field Emission Scanning Electron Microscopy, High-pressure Mercury Intrusion, and Gas Adsorption[J].Energy & Fuels, 2014, 28(2): 945-955.

[17]

Ross D J K, Bustin R M. Impact of Mass Balance Calculations on Adsorption Capacities in Microporous Shale Gas Reservoirs[J].Fuel, 2007, 86(17-18): 2696-2706. doi: 10.1016/j.fuel.2007.02.036

[18]

钟太贤. 中国南方海相页岩孔隙结构特征[J]. 天然气工业, 2012, 32(9): 1-4.

Zhong T X. Characteristics of Pore Structure of Marine Shales in South China[J]. Natural Gas Industry, 2012, 32(9): 1-4.

[19]

Labani M M, Rezaee R, Saeedi A, et al. Evaluation of Pore Size Spectrum of Gas Shale Reservoirs Using Low Pressure Nitrogen Adsorption, Gas Expansion and Mercury Porosimetry:A Case Study from the Perth and Canning Basins, Western Australia[J].Journal of Petroleum Science and Engineering, 2013, 112: 7-16. doi: 10.1016/j.petrol.2013.11.022

[20]

Tian H, Pan L, Xiao X, et al. A Preliminary Study on the Pore Characterization of Lower Silurian Black Shales in the Chuandong Thrust Fold Belt, Southwestern China Using Low Pressure N2 Adsorption and FE-SEM Methods[J].Marine and Petroleum Geology, 2013, 48: 8-19. doi: 10.1016/j.marpetgeo.2013.07.008

[21]

陈尚斌, 朱炎铭, 王红岩, 等. 川南龙马溪组页岩气储层纳米孔隙结构特征及其成藏意义[J]. 煤炭学报, 2012, 37(3): 438-444.

Chen S B, Zhu Y M, Wang H Y, et al. Structure Characteristics and Accumulation Significance of Nanopores in Longmaxi Shale Gas Reservoir in the Southern Sichuan Basin[J]. Journal of China Coal Society, 2012, 37(3): 438-444.

[22]

毕赫, 姜振学, 李鹏, 等. 渝东南地区黔江凹陷五峰组-龙马溪组页岩储层特征及其对含气量的影响[J]. 天然气地球科学, 2014, 25(8): 1275-1283.

Bi H, Jiang Z X, Li P, et al. Shale Reservoir Characteristics and Its Influence on Gas Content of Wufeng Longmaxi Formation in the Southeastern Chongqing[J]. Natural Gas Geoscience, 2014, 25(8): 1275-1283.

[23]

谢勇强, 彭文庆, 曾荣, 等. 煤层气吸附与解吸可逆性实验研究[J]. 矿业工程研究, 2010, (2): 13-16.

Xie Y Q, Pen W Q, Zeng R, et al. Current Research Situation of Porosity & Permeability Characteristics and Seepage Mechanism of Shale Gas Reservoir[J]. Mineral Engineering Research, 2010, (2): 13-16.

[24]

王羽, 金婵, 汪丽华, 等. 应用氩离子抛光-扫描电镜方法研究四川九老洞组页岩微观孔隙特征[J]. 岩矿测试, 2015, 34(3): 278-285.

Wang Y, Jin C, Wang L H, et al. Characterization of Pore Structures of Jiulaodong Formation Shale in the Sichuang Basin by SEM with Ar-ion Milling[J]. Rock and Mineral Analysis, 2015, 34(3): 278-285.

[25]

田华, 张水昌, 柳少波, 等. 压汞法和气体吸附法研究富有机质页岩孔隙特征[J]. 石油学报, 2012, 33(3): 419-427. doi: 10.7623/syxb201203011

Tian H, Zhang S C, Liu S B, et al. Determination of Organic-rich Shale Pore Features by Mercury Injection and Gas Adsorption Methods[J].Acta Petrolei Sinica, 2012, 33(3): 419-427. doi: 10.7623/syxb201203011

相似文献(共19条)

[1]

王震亮, 刘林玉, 柳益群. 鄂尔多斯盆地西峰地区长8砂岩微观非均质性的实验分析. 岩矿测试, 2008, 27(1): 29-32.

[2]

张涛, 王小飞, 黎爽, 邓平晔. 压汞法测定页岩孔隙特征的影响因素分析. 岩矿测试, 2016, 35(2): 178-185. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.02.010

[3]

庞河清, 曾焱, 刘成川, 黎华继, 彭军, 严焕榕, 陈俊. 基于氮气吸附-核磁共振-氩离子抛光场发射扫描电镜研究川西须五段泥质岩储层孔隙结构. 岩矿测试, 2017, 36(1): 66-74. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2017.01.010

[4]

白名岗, 夏响华, 张聪, 孟凡洋, 杨玉茹, 张春贺, 代峰, 熊杰, 王向华, 于伟欣. 场发射扫描电镜及PerGeos系统在安页1井龙马溪组页岩有机质孔隙研究中的联合应用. 岩矿测试, 2018, 37(3): 225-234. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201803260030

[5]

马真乾, 王英滨, 于炳松. 渝东南地区下寒武统牛蹄塘组页岩孔径分布测试方法研究. 岩矿测试, 2018, 37(3): 244-255. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201801090003

[6]

王坤阳, 杜谷, 杨玉杰, 董世涛, 喻晓林, 郭建威. 应用扫描电镜与X射线能谱仪研究黔北黑色页岩储层孔隙及矿物特征. 岩矿测试, 2014, 33(5): 634-639.

[7]

黄园英, 王倩, 韩子金, 刘菲. 利用扫描电镜技术研究纳米Ni-Fe对四氯化碳快速脱氯的机理. 岩矿测试, 2015, 34(3): 346-352. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.03.015

[8]

徐学敏, 汪双清, 孙玮琳, 沈斌, 秦婧, 杨佳佳, 芦苒. 一种页岩含气性热演化规律研究的模拟实验方法. 岩矿测试, 2016, 35(2): 186-192. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.02.011

[9]

张烨毓, 曹茜, 黄毅, 戚明辉, 李孝甫, 林丹. 应用高温甲烷吸附实验研究川东北地区五峰组页岩甲烷吸附能力. 岩矿测试, 2020, 39(2): 188-198. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201908210126

[10]

刘云燕, 艾子萍, . N型氮化镓的结构和光电导特性. 岩矿测试, 2001, (3): 195-198.

[11]

戴婕, 徐金沙, 杜谷, 王坤阳. 利用扫描电镜-电子探针研究四川杨柳坪镍铜硫化物矿床铂钯的赋存状态及沉淀机制. 岩矿测试, 2015, 34(2): 161-168. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.02.002

[12]

徐国栋, 王冠, 程江, 董随亮. 应用能谱扫描电镜与X射线衍射等分析技术研究西藏扎西康铅锌矿中伴生元素锰的赋存状态. 岩矿测试, 2014, 33(6): 808-812. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2014.06.008

[13]

李欣桐, 先怡衡, 樊静怡, 张璐繁, 郭靖雯, 高占远, 温睿. 应用扫描电镜-X射线衍射-电子探针技术研究河南淅川绿松石矿物学特征. 岩矿测试, 2019, 38(4): 373-381. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201809090102

[14]

董树屏, , 刘涛. 用扫描电镜技术识别广州市大气颗粒物主要种类. 岩矿测试, 2001, (3): 202-207.

[15]

周建辉, 白金峰. 熔融玻璃片制样-X射线荧光光谱测定页岩中主量元素. 岩矿测试, 2009, 28(2): 179-181.

[16]

李磊, 郝景宇, 肖继林, 李平平, 张正辰, 邹华耀. 微米级X射线断层成像技术对四川元坝地区页岩微裂缝的定量表征. 岩矿测试, 2020, 39(3): 362-372. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.202001150011

[17]

戚明辉, 李君军, 曹茜. 基于扫描电镜和JMicroVision图像分析软件的泥页岩孔隙结构表征研究. 岩矿测试, 2019, 38(3): 260-269. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201901160008

[18]

叶美芳, 刘三, 解古巍, 赵慧博, 周宁超, 魏小燕, 杨建国, 侯弘, 王磊, 王轶. 应用扫描电镜-X射线衍射-电子探针研究北山斑岩铜矿区绢英岩中白色云母的特征. 岩矿测试, 2016, 35(2): 166-177. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.02.009

[19]

王永亚, 干福熹. 广西陆川蛇纹石玉的岩相结构及成矿机理. 岩矿测试, 2012, 31(5): 788-793.

计量
  • PDF下载量(2)
  • 文章访问量(134)
  • HTML全文浏览量(34)
  • 被引次数(0)
目录

Figures And Tables

基于扫描电镜-氮气吸脱附和压汞法的页岩孔隙结构研究

陈生蓉, 帅琴, 高强, 田亚, 徐生瑞, 黄云杰