一种页岩孔径分布测试方法
一种页岩孔径分布测试方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及页岩勘探领域，尤其设及一种页岩孔径分布测试方法。
【背景技术】
[0002] 页岩气体主要W游离态和吸附态存在于页岩储层中，页岩的孔隙结构决定着页岩 的吸附和渗流特性，因此，研究页岩储层的孔隙结构对于页岩的含气性评价和勘探开发具 有十分重要的意义。页岩气藏储层岩屯、的孔隙尺度分布跨度非常大，包括微孔(孔隙直径< 化m)、介孔(2nm ^孔隙直径^ 50nm)、宏孔(孔隙直径>50nm)，准确获取页岩全尺度孔径分 布特征是微观储层评价的基础，对研究页岩气赋存规律有着重要的指导意义。目前研究页 岩孔径分布的测试手段主要有气体吸附法、气泡法、高压压隶法等，气体吸附法中吸附质气 体的选择与孔径大小有关，受吸附质气体饱和蒸汽压、液化溫度及Ξ相点等物理性质的影 响，气体吸附法一般测试微孔和介孔孔径分布。压隶法中为了使隶进入孔径更小的孔隙，须 对隶施加更高的压力，因受测试仪器的压力极限的影响，压隶法测试孔径范围为一般在几 纳米到几百个微米之间，因此压隶法对微孔测试困难。因此，目前尚缺乏一种科学的直接研 究包括微孔、介孔、宏孔在内的全尺度孔径分布测试方法。
【发明内容】
[0003] 本申请实施例提供了一种地页岩孔径分布测试方法，W实现对页岩孔径分布的全 尺度测试，从而为研究页岩气赋存规律提供理论基础。
[0004] 为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一中页岩孔径分布测试方法，包括 W下步骤：
[0005] 获取页岩样品；
[0006] 对所述页岩样品进行气体吸附法测试，根据气体吸附法测试结果获取所述页岩样 品的第一孔径分布数据；
[0007] 对所述页岩样品进行高压压隶法测试，根据高压压隶法测试结果获取所述页岩样 品的第二孔径分布数据；
[000引判断所述第一孔径分布数据和第二孔径分布数据中重复孔径的孔径分布数据的 差异性是否符合预设条件，根据判断结果获得处理后的孔径分布数据；
[0009] 根据所述第一孔径分布数据和所述第二孔径分布数据中不重复孔径的孔径分布 数据W及处理后的孔径分布数据计算微孔、介孔和宏孔在所述岩石样品中所占的比例，获 得所述岩石样品全尺度孔径分布数据。
[0010] 本申请实施例中所述的页岩孔径分布测试方法，所述根据判断结果获得处理后的 孔径分布数据，具体包括：
[0011] 当所述第一孔径分布数据和第二孔径分布数据中重复孔径的孔径分布数据的差 异性符合预设条件时，所述处理后的孔径分布数据为重复孔径部分中第一孔径分布数据；
[0012] 当所述第一孔径分布数据和第二孔径分布数据中重复孔径的孔径分布数据的差 异性不符合预设条件时，所述处理后的孔径分布数据为重复孔径部分中第一孔径分布数据 和第二孔径分布数据的算术平均值。
[0013] 本申请实施例中所述的页岩孔径分布测试方法，所述对页岩样品进行气体吸附法 测试，根据气体吸附法测试结果获取所述页岩样品的第一孔径分布数据，具体包括：
[0014] 对所述页岩样品进行低溫二氧化碳吸附测试，根据所述低溫二氧化碳吸附测试结 果获得所述页岩样品的微孔孔径分布数据；
[0015] 对所述页岩样品进行低溫氮吸附测试，根据所述低溫氮吸附测试结果获得所述页 岩样品孔径为2nm~200nm的孔径分布数据；
[0016] 对应的，所述第一孔径分布数据包括所述微孔孔径分布数据及孔径为2nm~200nm 的孔径分布数据。
[0017] 本申请实施例中所述的页岩孔径分布测试方法，所述根据低溫二氧化碳吸附测试 的结果获得所述页岩样品的微孔孔径分布数据，具体包括：
[0018] 根据所述低溫二氧化碳吸附测试结果，利用密度泛函理论计算所述页岩样品的微 孔孔径分布。
[0019] 本申请实施例中所述的页岩孔径分布现聯方法，所述根据低溫氮吸附测试的结果 获得所述页岩样品孔径为2nm~200nm的孔径分布数据，具体包括：
[0020] 根据所述低溫氮吸附测试结果，利用BJ取去计算孔径为化m~20化m的孔径分布数 据。
[0021 ]本申请实施例中所述的页岩孔径分布测试方法，所述根据高压压隶法测试结果获 取所述页岩样品的第二孔径分布数据，具体包括：
[0022] 根据所述高压压隶法测试结果，利用Washburn方程计算所述页岩样品的第二孔径 分布数据。
[0023] 本申请实施例中所述的页岩孔径分布测试方法，所述第二孔径分布数据包括介孔 及宏孔孔径分布数据。
[0024] 本申请实施例中所述的页岩孔径分布测试方法，所述页岩样品为按照预设目数进 行过筛处理后的页岩样品。
[0025] 本申请实施例中所述的页岩孔径分布测试方法，在对所述页岩样品进行气体吸附 法测试之前，还包括：
[0026] 将所述页岩样品等分成Ξ份;其中，一份用于低溫二氧化碳吸附测试，一份用于低 溫氮吸附测试，一份用于高压压隶法测试。
[0027] 本申请实施例分别利用气体吸附法和高压压隶法获得第一孔径分布数据和第二 孔径分布数据，通过对两种方法获得的重复孔径的孔径分布数据的进行差异性判断，并根 据判断结果获取处理后的孔径为2nm~200nm的孔径分布数据，再结合两种方法获得的不重 复孔径的孔径分布数据，从而可W计算微孔、介孔和宏孔在岩石样品中所占的比例，获得岩 石样品全尺度孔径分布数据。本申请实施例的全尺度孔径分布测试方法简单、方便，对研究 页岩气赋存规律提供了重要的理论基础。
【附图说明】
[0028] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提 下，还可W根据运些附图获得其他的附图。
[0029] 图1是本申请实施例的页岩孔径分布测试方法示意图；
[0030] 图2(a)~2(b)是本申请一实施例的页岩孔径分布测试结果示意图；
【具体实施方式】
[0031] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护 的范围。
[0032] 参考图1，本申请实施例的页岩孔径分布测方法，包括如下步骤：
[0033] S1、获取页岩样品。
[0034] 本申请实施例中，所述页岩样品为进行过筛处理后的页岩储层岩屯、岩石样品颗 粒，过筛的目的是选择合适的目数样品，既不破坏介孔和微孔，又能测到绝大多数的孔隙， 本申请发明人经过大量的研究实验得出:过筛目数为20目~36目较为适宜。
[0035] S2、对所述页岩样品进行气体吸附法测试，根据气体吸附法测试结果获取所述页 岩样品的第一孔径分布数据。
[0036] 气体吸附法是在恒溫下从1013.25化~101 325化逐步升高作为吸附质的气体分 压，测定多孔试样对其相应的吸附量，由吸附量对分压作图，可得到多孔体的吸附等溫线； 反过来从101 325化~1013.25化逐步降低分压，测定相应的脱附量，由脱附量对分压作图， 则可得到对应的脱附等溫线。试样的孔隙体积由气体吸附质在沸点溫度下的吸附量计算。 在沸点溫度下，当相对压力为1或非常接近于1时，吸附剂的微孔和中孔一般可因毛细管凝 聚作用而被液化的吸附质充满。根据毛细管凝聚原理，孔的尺寸越小，在沸点溫度下气体凝 聚所需的分压就越小。而在不同分压下所吸附的吸附质液态体积对应于相应尺寸孔隙的体 积，故可由孔隙体积的分布来测定孔径分布。一般而言，脱附等溫线更接近于热力学稳定状 态，故常用脱附等溫线计算孔径分布。
[0037] 吸附质气体的选择与孔径大小有关，由于微孔孔径尺寸非常小，在选择吸附质气 体时，应尽量选择分子直径小的吸附质气体，W利于样品的吸附，保证测试结果的有效性。 由于受到二氧化碳气体饱和蒸汽压、液化溫度及Ξ相点等物理性质的影响，二氧化碳无法 再介孔中发送毛细管凝聚过程，即无法对介孔孔径分布进行计算。但是对于小于化m的微孔 来说，由于二氧化碳分子较小的动力学直径，可W用于测量微孔孔径。本申请实施例中，通 过低溫二氧化碳吸附测试的方法可W获得所述页岩样品的微孔孔径分布。具体测试步骤包 括:样品处理、样品称重和样品测试。由于吸附法测试的关键是吸附质气体有效地吸附在被 测颗粒的表面或填充在孔隙中，因此样品颗粒表面是否干净至关重要。样品处理的目的主 要是让非吸附质分子占据的表面尽可能地被释放出来 ，一般情况下，真空脱气分两步，100 °0左右常压下去除的是其表面吸附的水分子，350°C左右去除有机物。本申请实施例中将所 述页岩样品进行脱气处理后将样品放入样品管中并称重，然后放入填充棒并将填充棒安装 到分析仪器上。将装满冰块的杜瓦瓶放在仪器托盘中，点击仪器开始按钮进行测试从而获 得测试结果，即吸附-脱附等溫曲线数据。本申请实施例中，使用的是美国康塔仪器有限公 司Autobsorb-6B气体吸附法孔径分析仪对所述岩石样品进行二氧化碳低溫吸附测试。
[0038] 宏观热力学计算孔径方法是基于一定的孔填充机理的假设，是与孔内毛细管凝聚 现象相关，可W应用于介孔孔径分布分析，但不适用于微孔填充的描述。密度泛函理论 (DFT)是从分子动力学的角度计算孔径的方法，DFT理论认为孔内吸附分子的存在依赖于表 面力和其它分子间的相互作用强度，也就是说小孔内的吸附和大孔内的吸附状态是不一样 的，因此被吸附分子摩尔密度的变化是孔尺寸的函数。本申请实施例中，根据吸附-脱附等 溫曲线数据，可W利用密度泛函理论计算所述页岩样品的微孔孔径分布。根据DFT理论，对 于微孔，密度P与孔径Z的函数关系可表示为：
[0039]
[0040] 式中，T为溫度，k为玻尔兹曼常数，fex为超额自由能，- Z'l，之的)为权重函 数，(/ = :1，2)为加权密度，表示吸引作用。
[0041] 本申请实施例中，选择氮气作为吸附质气体时，通过低溫氮吸附测试的方法可W 获得所述页岩样品孔径为化m~200nm的孔径分布数据。具体测试步骤包括:将所述页岩样 品进行脱气处理后将样品放入样品管中并称重，然后放入填充棒并将填充棒安装到分析仪 器上。将装满冰块的杜瓦瓶放在仪器托盘中，点击仪器开始按钮进行测试从而获得测试结 果，即吸附-脱附等溫曲线数据。本申请实施例中，使用的是Autobsorb-6B气体吸附孔径分 析仪对所述岩石样品进行低溫氮吸附测试。根据吸附-脱附等溫曲线数据，利用BJH (Barrett-Joyner-Halenda)方法可W计算所述页岩样品的介孔孔径分布。BJH法是通过应 用Kelvin方程的方法，即假定孔隙为圆柱形，则根据Kelvin方程，孔隙半径r两W表示为：
[0042]
[0043] 式中，σ为吸附质在沸点时的表面张力，R为气体常数，Vm为液体吸附质的摩尔体积 (液氮3.47X l(T5m3/mol)，T为液态吸附质的沸点（液氮沸点为77Κ)，Ρ为达到吸附或脱附平 衡后的气体压力，Ρο为气体吸附质在沸点时的饱和蒸汽压，即液态吸附质的蒸汽压力。
[0044] 实际上，孔壁在凝聚之前就已存在吸附层，或脱附后还留下一个吸附层。因此，实 际的孔隙半径。应该是：
[0045] rp = rk+t
[0046] 式中，P为达到吸附或脱附平衡后的气体压力，Ρο为气体吸附质在沸点时的饱和蒸 汽压，t为吸附层的厚度：
[0047] 在W上基础上，采用脱附等溫线，由BJH公式即可计算出页岩样品的孔径分布，具 体公式为：
[004引 AVp = Q( AVt-0.85X Δ?Χ Σ ASp)
[0049] 式中，Δ Vp为第i步脱附出的孔体积;Q = rp/rk，为第i步将孔忍体积换算成孔体积 的系数；AVt为第i步脱附出来的吸附量(液体体积）；At为第i步相对压力降低时的吸附层 厚减薄；Σ ASp为第i步之前各步脱附而露出的面积之和。
[0050] 本申请实施例中，在步骤S2之前，还包括:将所述页岩样品等分成Ξ份;其中，一份 用于低溫二氧化碳吸附测试，一份用于低溫氮吸附测试，一份用于高压压隶法测试。
[0051] S3、对所述页岩样品进行高压压隶法测试，根据高压压隶法测试结果获取所述页 岩样品的第二孔径分布数据。
[0052] 由于一定的压力值对应于一定的孔径值，而相应的隶压入量则相当于该孔径对应 的孔体积。运个体积在实际测定中是前后两个相邻的实验压力点所反应的孔径范围内的孔 体积。所W，在实验中只要测定多孔材料在各个压力点下的隶压入量，即可求出其孔径分 布。压隶法测定多孔材料的孔径即是利用隶对固体表面不浸润的特性，用一定压力将隶压 入多孔体的孔隙中W克服毛细管的阻力。应用压隶法测量的多孔体连通孔隙直径分布范围 一般在几纳米到几百个微米之间。将被分析的多孔材料置于压隶仪中，在压隶仪中被孔隙 吸进的隶体积即是施加于隶上压力的函数。为了使隶进入孔径更小的孔隙，须对隶施加更 高的压力。随着施加压力的增大，隶逐渐充满到较小的孔隙中，直至所有开孔隙被隶填满为 止。当作用于试样中隶上的压力从大气压提高到仪器的压力极限时，根据膨胀计毛细管茎 中隶的体积变化，可测出细孔部分的体积。从上述过程可得到隶压入量与压力的关系曲线， 并由此可求得其开孔隙的孔径分布。
[0053] 本申请实施例中，通过高压压隶法可W获得所述页岩样品介孔及宏孔孔径分布数 据。具体测试步骤包括:将页岩样品装入样品管，在样品管磨沙口上均匀涂抹真空密封脂， 用紧固件将样品管装配好，首先将装配好的样品管装入低压站，并进行抽真空处理，对于页 岩样品，抽真空时间应大于30分钟，然后运行低压分析。待低压站的分析完成后，打开高压 仓，将样品管从低压站取出，移入高压仓，将样品管顶部的空隙部分用注射器注满高压油， 关闭高压仓，然后运行高压分析。本申请实施例中，采用的是美国康塔仪器有限公司生产的 化remaster高压高压压隶孔分析仪对所述页岩样品进行低压分析和高压分析，从而获得所 述岩石样品的测试结果，即隶压入量与液面压力的关系数据。本申请实施例中根据测试结 果可W采用Washburn方程计算所述页岩样品孔径为2nm~200nm的孔径分布数据及孔径大 于200nm的孔径分布。其中，所述Washburn方程为：
[0054] ΔΡ = -2 丫 cos目/R
[0055] 其中，ΔΡ为作用在液面的压力，丫为液体的表面张力，Θ为浸润液体接触角，R为孔 径。隶的表面张力丫 =〇.48N/m，而隶与各类物质间的接触角Θ在135°~150°之间，通常取平 均值140%故上式可简化为：
[0056] ΔΡ = 〇.736/γ
[0057] 根据施加的液面压力ΔΡ，便可W求出对应的孔径尺寸r。由隶压入量便可求出对 应尺寸的孔体积，由此便可算出孔体积随孔径大小变化的曲线，从而获得所述页岩样品介 孔及宏孔孔径分布
[0058] S4、对所述第一孔径分布数据和第二孔径分布数据中重复孔径的孔径分布数据进 行差异性判断，根据判断结果获得处理后的孔径分布数据。
[0059] 本申请实施例中第一孔径分布数据包括微孔孔径分布数据及孔径为化m~200nm 的孔径分布数据，第二孔径分布数据包括介孔及宏孔孔径分布数据，由于第一孔径分布数 据和第二孔径分布数据都包含了孔径为2nm~200nm的分布，即本申请实施例中第一孔径分 布数据和第二孔径分布数据中重复孔径为2nm~200nm，因此，本申请实施例中，两种方法得 到的孔径为2nm~200nm的分布数据需要进行差异性判断。首先W正态总体均值的假设检测 中关于"成对数据的检测方法"为理论基础，判断低溫氮吸附和高压压隶两种方法得到的数 据差异性是否符合预设条件，并根据判断结果获得处理后的孔径为2nm~200nm的孔径分布 数据。由于各样品的孔径分布特性有广泛的差别，不能将低溫氮吸附测试结果看成是同分 布随机变量的观察值，因而低溫氮吸附测试的孔径分布数据不能看成是一个样本的样本 值，同样，高压压隶法测试的孔径分布数据也不能看成是一个样本的样本值。同时，对于两 种测试方法得到的每一对数据而言，是同一样品用不同仪器测得的结果，因此，低溫氮吸附 法测试值和高压压隶法测试值不是两个独立的随机变量的观察值。而同一对中两个数据的 差异则可看作成是仅由运两台仪器性能的差异所引起的，因此，局限于各对中两个数据来 比较就能排除种种其它因素，而只考虑单独由仪器的性能所产生的影响，从而能比较运两 台仪器的测试结果是否有显著的差异。
[0060] 如表1所示为本申请一实施例中1号样品使用低溫氮吸附测试法结果和高压压隶 法测试法结果中重复孔径的孔径分布数据，有12对相互独立的测试结果，（Χι，Υι)，（Χ2， ￥2)，....，^。^。），且〇1 = 乂广￥1，〇2 = 乂2-￥2，....0。=乂。-￥。。由于〇1，〇2，...，0。是由同一因素所引 起的，可认为它们服从同一分布。假设化，〇2，···，Dn构成正态总体的一个样本，同时基于运一 样本检验假设:化一认为两种仪器的测量结果并无明显差异，Hi-认为两种仪器的测量结果 有明显差异。分别记化，〇2，···，Οη的样本均值和样本方差的观察值分为dave和Sd，按关于单个 正态总体均值的t检验。检验该检验问题的拒绝域分别为：
[0061]
[0062] 式中α为检验水平，也称为显著性水平，取0.01; η表示样本数。< br>[0063] 本申请实施例中预设条件为：
[0064] 111 > ta/2(n-l)
[0065] 当符合预设条件时，则接受HI,即两种仪器的测量结果有明显差异；当不符合预设 条件时，则接受化，即两种仪器的测量结果无明显差异。
[0066] 1 号样品中n = 12，ta/2(ll) =to.oo日=3.1058,即拒绝域为：
[0067]
[0068] 由两种仪器测试之差观察值得dave = 0.2186，細=0.6460，则
[0069]
[0070] 现111的值不落在拒绝域内，故接受化，认为此样品两种仪器的测试结果没有明显 差异。
[0071 ] 表1 1号样品两种测试方法中重复孔径部分的孔径分布数据统计的表 Γ00721
[0073] 如表2所示为本申请一实施例中2号样品使用低溫氮吸附测试法结果和高压压隶 法测试法结果中重复孔径的孔径分布数据，检测假设:册一认为两种仪器的测量结果并无 明显差异，化一认为两种仪器的测量结果有明显差异。现在n = 10，ta/2(9) = t〇.〇〇5 = 3.2498， 则拒绝域为：
[0074]
[00对由两种仪器测试之差的观察值得dave = 0.6761，Sd = 0.3608，贝IJ
[0076]
[0077] 现111的值落在拒绝域内，故拒绝化，接受化，此样品两种仪器的测试结果有明显差 异。
[0078] 表2 2号样品两种测试方法中重复孔径的孔径分布数据统计的表
[00 巧]_
[0080] 对于1号页岩样品，低溫氮吸附和高压压隶法两种测试结果没有明显差异的情况 下，处理后的孔径为化m~200nm孔径分布数据为两种方法测试结果的算术平均值，如表3所 /J、- 〇
[0081] 对于2号页岩样品，低溫氮吸附和高压压隶法两种测试结果存在明显差异的情况 下，由于有些页岩样品的细小孔喉大量分布，连通性受到影响，导致高压压隶测试的进隶饱 和度未达到100%，即高压部分所测量的细小孔隙并没有测量完全，因此，当两种测试结果 判断为存在明显差异时，认为高压压隶测试的准确度的可信性低于低溫氮吸附，则低溫氮 吸附测试结果为处理后的孔径为2nm~200nm孔径分布数据。
[0082] 表3 1号样品处理后的孔径分布数据的表
[0083]
[0084] S5、根据所述第一孔径分布数据和所述第二孔径分布数据中不重复孔径的孔径分 布数据W及处理后的孔径分布数据计算微孔、介孔和宏孔在所述岩石样品中所占的比例， 获得所述岩石样品全尺度孔径分布数据。
[0085] 本申请实施例中，所述第一孔径分布数据和所述第二孔径分布数据中不重复孔径 的孔径分布数据为低溫二氧化碳吸附测试获得的微孔孔径数据及高压压隶法获得的大于 2(K)nm的宏孔孔径分布数据，再结合处理后的孔径为2nm~200nm的孔径分布数据，从而可W 对各孔径分布数据进行算术叠加，计算微孔、介孔和宏孔在所述岩石样品中所占的比例，最 后获得所述岩石样品全尺度孔径分布数据。如表4所示为给出1号岩石样品全尺度孔容分布 数据，其中孔径为4.7nm~210.6nm之间的数据为处理后的孔径分布数据，其它孔径的数据 为第一孔径分布数据和第二孔径分布数据中不重复的孔径分布数据，根据测试获得的孔径 分布数据，从而可W计算微孔、介孔和宏孔在岩石样品中所占的比例，即：
[0086]
[0087] 表4 1号岩石页岩样品全尺度孔径分布数据的表
[008引
[0089] 如图2(a)和2(b)所示分别为本申请实施例中1号岩石样品和2号岩石样品的全尺 度孔径分布图。从图中可W看出，1号页岩样品的孔隙W微孔和介孔为主，2号页岩样品的孔 隙W微孔为主。
[0090] 本申请实施例分别利用气体吸附法和高压压隶法获得第一孔径分布数据和第二 孔径分布数据，通过对两种方法获得的重复孔径的孔径分布数据的进行差异性判断，并根 据判断结果获取处理后的孔径为2nm~200nm的孔径分布数据，再结合两种方法获得的不重 复孔径的孔径分布数据，从而可W计算微孔、介孔和宏孔在岩石样品中所占的比例，获得岩 石样品全尺度孔径分布数据。本申请实施例的全尺度孔径分布测试方法简单、方便，对研究 页岩气赋存规律提供了重要的理论基础。
[0091] W上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，W上所述仅为本申请实施例的具体实施例而已，并不用于限定本申 请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本申请的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种页岩孔径分布测试方法，其特征在于，包括以下步骤： 获取页岩样品； 对所述页岩样品进行气体吸附法测试，根据气体吸附法测试结果获取所述页岩样品的 第一孔径分布数据； 对所述页岩样品进行高压压汞法测试，根据高压压汞法测试结果获取所述页岩样品的 第二孔径分布数据； 判断所述第一孔径分布数据和第二孔径分布数据中重复孔径的孔径分布数据的差异 性是否符合预设条件，根据判断结果获得处理后的孔径分布数据； 根据所述第一孔径分布数据和所述第二孔径分布数据中不重复孔径的孔径分布数据 以及处理后的孔径分布数据计算微孔、介孔和宏孔在所述岩石样品中所占的比例，获得所 述岩石样品全尺度孔径分布数据。2. 如权利要求1所述的页岩孔径分布测试方法，其特征在于，所述根据判断结果获得处 理后的孔径分布数据，具体包括： 当所述第一孔径分布数据和第二孔径分布数据中重复孔径的孔径分布数据的差异性 符合预设条件时，所述处理后的孔径分布数据为重复孔径部分中第一孔径分布数据； 当所述第一孔径分布数据和第二孔径分布数据中重复孔径的孔径分布数据的差异性 不符合预设条件时，所述处理后的孔径分布数据为重复孔径部分中第一孔径分布数据和第 二孔径分布数据的算术平均值。3. 如权利要求1所述的页岩孔径分布测试方法，其特征在于，所述对页岩样品进行气体 吸附法测试，根据气体吸附法测试结果获取所述页岩样品的第一孔径分布数据，具体包括： 对所述页岩样品进行低温二氧化碳吸附测试，根据所述低温二氧化碳吸附测试结果获 得所述页岩样品的微孔孔径分布数据； 对所述页岩样品进行低温氮吸附测试，根据所述低温氮吸附测试结果获得所述页岩样 品孔径为2nm~200nm的孔径分布数据； 对应的，所述第一孔径分布数据包括所述微孔孔径分布数据及孔径为2nm~200nm的孔 径分布数据。4. 如权利要求3所述的页岩孔径分布测试方法，其特征在于，所述根据低温二氧化碳吸 附测试的结果获得所述页岩样品的微孔孔径分布数据，具体包括： 根据所述低温二氧化碳吸附测试结果，利用密度泛函理论计算所述页岩样品的微孔孔 径分布。5. 如权利要求3所述的页岩孔径分布测试方法，其特征在于，所述根据低温氮吸附测试 的结果获得所述页岩样品孔径为2nm~200nm的孔径分布数据，具体包括： 根据所述低温氮吸附测试结果，利用BJH法计算孔径为2nm~200nm的孔径分布数据。6. 如权利要求1所述的页岩孔径分布测试方法，其特征在于，所述根据高压压汞法测试 结果获取所述页岩样品的第二孔径分布数据，具体包括： 根据所述高压压汞法测试结果，利用Washburn方程计算所述页岩样品的第二孔径分布 数据。7. 如权利要求6所述的页岩孔径分布测试方法，其特征在于，所述第二孔径分布数据包 括介孔及宏孔孔径分布数据。8. 如权利要求1所述的页岩孔径分布测试方法，其特征在于，所述页岩样品为按照预设 目数进行过筛处理后的页岩样品。9. 如权利要求1所述的页岩孔径分布测试方法，其特征在于，在对所述页岩样品进行气 体吸附法测试之前，还包括： 将所述页岩样品等分成三份;其中，一份用于低温二氧化碳吸附测试，一份用于低温氮 吸附测试，一份用于高压压汞法测试。
【专利摘要】本发明涉及页岩勘探领域，尤其涉及一种页岩孔径分布测试方法，该方法利用气体吸附法和高压压汞法获得第一孔径分布数据和第二孔径分布数据，通过对两种方法获得的重复孔径的孔径分布数据的进行差异性判断，并根据判断结果获取处理后的孔径为2nm～200nm的孔径分布数据，再结合两种方法获得的不重复孔径的孔径分布数据，从而可以计算微孔、介孔和宏孔在岩石样品中所占的比例，获得岩石样品全尺度孔径分布数据。本申请实施例的全尺度孔径分布测试方法简单、方便，对研究页岩气赋存规律提供了重要的理论基础。
【IPC分类】G01N15/08
【公开号】CN105486621
【申请号】CN201511008981
【发明人】沈瑞, 郭和坤, 苗盛, 胡志明, 姜柏材
【申请人】中国石油天然气股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月29日
【技术领域】
[0001 ]本发明设及页岩勘探领域，尤其设及一种页岩孔径分布测试方法。
【背景技术】
[0002] 页岩气体主要W游离态和吸附态存在于页岩储层中，页岩的孔隙结构决定着页岩 的吸附和渗流特性，因此，研究页岩储层的孔隙结构对于页岩的含气性评价和勘探开发具 有十分重要的意义。页岩气藏储层岩屯、的孔隙尺度分布跨度非常大，包括微孔(孔隙直径< 化m)、介孔(2nm ^孔隙直径^ 50nm)、宏孔(孔隙直径>50nm)，准确获取页岩全尺度孔径分 布特征是微观储层评价的基础，对研究页岩气赋存规律有着重要的指导意义。目前研究页 岩孔径分布的测试手段主要有气体吸附法、气泡法、高压压隶法等，气体吸附法中吸附质气 体的选择与孔径大小有关，受吸附质气体饱和蒸汽压、液化溫度及Ξ相点等物理性质的影 响，气体吸附法一般测试微孔和介孔孔径分布。压隶法中为了使隶进入孔径更小的孔隙，须 对隶施加更高的压力，因受测试仪器的压力极限的影响，压隶法测试孔径范围为一般在几 纳米到几百个微米之间，因此压隶法对微孔测试困难。因此，目前尚缺乏一种科学的直接研 究包括微孔、介孔、宏孔在内的全尺度孔径分布测试方法。
【发明内容】
[0003] 本申请实施例提供了一种地页岩孔径分布测试方法，W实现对页岩孔径分布的全 尺度测试，从而为研究页岩气赋存规律提供理论基础。
[0004] 为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一中页岩孔径分布测试方法，包括 W下步骤：
[0005] 获取页岩样品；
[0006] 对所述页岩样品进行气体吸附法测试，根据气体吸附法测试结果获取所述页岩样 品的第一孔径分布数据；
[0007] 对所述页岩样品进行高压压隶法测试，根据高压压隶法测试结果获取所述页岩样 品的第二孔径分布数据；
[000引判断所述第一孔径分布数据和第二孔径分布数据中重复孔径的孔径分布数据的 差异性是否符合预设条件，根据判断结果获得处理后的孔径分布数据；
[0009] 根据所述第一孔径分布数据和所述第二孔径分布数据中不重复孔径的孔径分布 数据W及处理后的孔径分布数据计算微孔、介孔和宏孔在所述岩石样品中所占的比例，获 得所述岩石样品全尺度孔径分布数据。
[0010] 本申请实施例中所述的页岩孔径分布测试方法，所述根据判断结果获得处理后的 孔径分布数据，具体包括：
[0011] 当所述第一孔径分布数据和第二孔径分布数据中重复孔径的孔径分布数据的差 异性符合预设条件时，所述处理后的孔径分布数据为重复孔径部分中第一孔径分布数据；
[0012] 当所述第一孔径分布数据和第二孔径分布数据中重复孔径的孔径分布数据的差 异性不符合预设条件时，所述处理后的孔径分布数据为重复孔径部分中第一孔径分布数据 和第二孔径分布数据的算术平均值。
[0013] 本申请实施例中所述的页岩孔径分布测试方法，所述对页岩样品进行气体吸附法 测试，根据气体吸附法测试结果获取所述页岩样品的第一孔径分布数据，具体包括：
[0014] 对所述页岩样品进行低溫二氧化碳吸附测试，根据所述低溫二氧化碳吸附测试结 果获得所述页岩样品的微孔孔径分布数据；
[0015] 对所述页岩样品进行低溫氮吸附测试，根据所述低溫氮吸附测试结果获得所述页 岩样品孔径为2nm~200nm的孔径分布数据；
[0016] 对应的，所述第一孔径分布数据包括所述微孔孔径分布数据及孔径为2nm~200nm 的孔径分布数据。
[0017] 本申请实施例中所述的页岩孔径分布测试方法，所述根据低溫二氧化碳吸附测试 的结果获得所述页岩样品的微孔孔径分布数据，具体包括：
[0018] 根据所述低溫二氧化碳吸附测试结果，利用密度泛函理论计算所述页岩样品的微 孔孔径分布。
[0019] 本申请实施例中所述的页岩孔径分布现聯方法，所述根据低溫氮吸附测试的结果 获得所述页岩样品孔径为2nm~200nm的孔径分布数据，具体包括：
[0020] 根据所述低溫氮吸附测试结果，利用BJ取去计算孔径为化m~20化m的孔径分布数 据。
[0021 ]本申请实施例中所述的页岩孔径分布测试方法，所述根据高压压隶法测试结果获 取所述页岩样品的第二孔径分布数据，具体包括：
[0022] 根据所述高压压隶法测试结果，利用Washburn方程计算所述页岩样品的第二孔径 分布数据。
[0023] 本申请实施例中所述的页岩孔径分布测试方法，所述第二孔径分布数据包括介孔 及宏孔孔径分布数据。
[0024] 本申请实施例中所述的页岩孔径分布测试方法，所述页岩样品为按照预设目数进 行过筛处理后的页岩样品。
[0025] 本申请实施例中所述的页岩孔径分布测试方法，在对所述页岩样品进行气体吸附 法测试之前，还包括：
[0026] 将所述页岩样品等分成Ξ份;其中，一份用于低溫二氧化碳吸附测试，一份用于低 溫氮吸附测试，一份用于高压压隶法测试。
[0027] 本申请实施例分别利用气体吸附法和高压压隶法获得第一孔径分布数据和第二 孔径分布数据，通过对两种方法获得的重复孔径的孔径分布数据的进行差异性判断，并根 据判断结果获取处理后的孔径为2nm~200nm的孔径分布数据，再结合两种方法获得的不重 复孔径的孔径分布数据，从而可W计算微孔、介孔和宏孔在岩石样品中所占的比例，获得岩 石样品全尺度孔径分布数据。本申请实施例的全尺度孔径分布测试方法简单、方便，对研究 页岩气赋存规律提供了重要的理论基础。
【附图说明】
[0028] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提 下，还可W根据运些附图获得其他的附图。
[0029] 图1是本申请实施例的页岩孔径分布测试方法示意图；
[0030] 图2(a)~2(b)是本申请一实施例的页岩孔径分布测试结果示意图；
【具体实施方式】
[0031] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护 的范围。
[0032] 参考图1，本申请实施例的页岩孔径分布测方法，包括如下步骤：
[0033] S1、获取页岩样品。
[0034] 本申请实施例中，所述页岩样品为进行过筛处理后的页岩储层岩屯、岩石样品颗 粒，过筛的目的是选择合适的目数样品，既不破坏介孔和微孔，又能测到绝大多数的孔隙， 本申请发明人经过大量的研究实验得出:过筛目数为20目~36目较为适宜。
[0035] S2、对所述页岩样品进行气体吸附法测试，根据气体吸附法测试结果获取所述页 岩样品的第一孔径分布数据。
[0036] 气体吸附法是在恒溫下从1013.25化~101 325化逐步升高作为吸附质的气体分 压，测定多孔试样对其相应的吸附量，由吸附量对分压作图，可得到多孔体的吸附等溫线； 反过来从101 325化~1013.25化逐步降低分压，测定相应的脱附量，由脱附量对分压作图， 则可得到对应的脱附等溫线。试样的孔隙体积由气体吸附质在沸点溫度下的吸附量计算。 在沸点溫度下，当相对压力为1或非常接近于1时，吸附剂的微孔和中孔一般可因毛细管凝 聚作用而被液化的吸附质充满。根据毛细管凝聚原理，孔的尺寸越小，在沸点溫度下气体凝 聚所需的分压就越小。而在不同分压下所吸附的吸附质液态体积对应于相应尺寸孔隙的体 积，故可由孔隙体积的分布来测定孔径分布。一般而言，脱附等溫线更接近于热力学稳定状 态，故常用脱附等溫线计算孔径分布。
[0037] 吸附质气体的选择与孔径大小有关，由于微孔孔径尺寸非常小，在选择吸附质气 体时，应尽量选择分子直径小的吸附质气体，W利于样品的吸附，保证测试结果的有效性。 由于受到二氧化碳气体饱和蒸汽压、液化溫度及Ξ相点等物理性质的影响，二氧化碳无法 再介孔中发送毛细管凝聚过程，即无法对介孔孔径分布进行计算。但是对于小于化m的微孔 来说，由于二氧化碳分子较小的动力学直径，可W用于测量微孔孔径。本申请实施例中，通 过低溫二氧化碳吸附测试的方法可W获得所述页岩样品的微孔孔径分布。具体测试步骤包 括:样品处理、样品称重和样品测试。由于吸附法测试的关键是吸附质气体有效地吸附在被 测颗粒的表面或填充在孔隙中，因此样品颗粒表面是否干净至关重要。样品处理的目的主 要是让非吸附质分子占据的表面尽可能地被释放出来 ，一般情况下，真空脱气分两步，100 °0左右常压下去除的是其表面吸附的水分子，350°C左右去除有机物。本申请实施例中将所 述页岩样品进行脱气处理后将样品放入样品管中并称重，然后放入填充棒并将填充棒安装 到分析仪器上。将装满冰块的杜瓦瓶放在仪器托盘中，点击仪器开始按钮进行测试从而获 得测试结果，即吸附-脱附等溫曲线数据。本申请实施例中，使用的是美国康塔仪器有限公 司Autobsorb-6B气体吸附法孔径分析仪对所述岩石样品进行二氧化碳低溫吸附测试。
[0038] 宏观热力学计算孔径方法是基于一定的孔填充机理的假设，是与孔内毛细管凝聚 现象相关，可W应用于介孔孔径分布分析，但不适用于微孔填充的描述。密度泛函理论 (DFT)是从分子动力学的角度计算孔径的方法，DFT理论认为孔内吸附分子的存在依赖于表 面力和其它分子间的相互作用强度，也就是说小孔内的吸附和大孔内的吸附状态是不一样 的，因此被吸附分子摩尔密度的变化是孔尺寸的函数。本申请实施例中，根据吸附-脱附等 溫曲线数据，可W利用密度泛函理论计算所述页岩样品的微孔孔径分布。根据DFT理论，对 于微孔，密度P与孔径Z的函数关系可表示为：
[0039]
[0040] 式中，T为溫度，k为玻尔兹曼常数，fex为超额自由能，- Z'l，之的)为权重函 数，(/ = :1，2)为加权密度，表示吸引作用。
[0041] 本申请实施例中，选择氮气作为吸附质气体时，通过低溫氮吸附测试的方法可W 获得所述页岩样品孔径为化m~200nm的孔径分布数据。具体测试步骤包括:将所述页岩样 品进行脱气处理后将样品放入样品管中并称重，然后放入填充棒并将填充棒安装到分析仪 器上。将装满冰块的杜瓦瓶放在仪器托盘中，点击仪器开始按钮进行测试从而获得测试结 果，即吸附-脱附等溫曲线数据。本申请实施例中，使用的是Autobsorb-6B气体吸附孔径分 析仪对所述岩石样品进行低溫氮吸附测试。根据吸附-脱附等溫曲线数据，利用BJH (Barrett-Joyner-Halenda)方法可W计算所述页岩样品的介孔孔径分布。BJH法是通过应 用Kelvin方程的方法，即假定孔隙为圆柱形，则根据Kelvin方程，孔隙半径r两W表示为：
[0042]
[0043] 式中，σ为吸附质在沸点时的表面张力，R为气体常数，Vm为液体吸附质的摩尔体积 (液氮3.47X l(T5m3/mol)，T为液态吸附质的沸点（液氮沸点为77Κ)，Ρ为达到吸附或脱附平 衡后的气体压力，Ρο为气体吸附质在沸点时的饱和蒸汽压，即液态吸附质的蒸汽压力。
[0044] 实际上，孔壁在凝聚之前就已存在吸附层，或脱附后还留下一个吸附层。因此，实 际的孔隙半径。应该是：
[0045] rp = rk+t
[0046] 式中，P为达到吸附或脱附平衡后的气体压力，Ρο为气体吸附质在沸点时的饱和蒸 汽压，t为吸附层的厚度：
[0047] 在W上基础上，采用脱附等溫线，由BJH公式即可计算出页岩样品的孔径分布，具 体公式为：
[004引 AVp = Q( AVt-0.85X Δ?Χ Σ ASp)
[0049] 式中，Δ Vp为第i步脱附出的孔体积;Q = rp/rk，为第i步将孔忍体积换算成孔体积 的系数；AVt为第i步脱附出来的吸附量(液体体积）；At为第i步相对压力降低时的吸附层 厚减薄；Σ ASp为第i步之前各步脱附而露出的面积之和。
[0050] 本申请实施例中，在步骤S2之前，还包括:将所述页岩样品等分成Ξ份;其中，一份 用于低溫二氧化碳吸附测试，一份用于低溫氮吸附测试，一份用于高压压隶法测试。
[0051] S3、对所述页岩样品进行高压压隶法测试，根据高压压隶法测试结果获取所述页 岩样品的第二孔径分布数据。
[0052] 由于一定的压力值对应于一定的孔径值，而相应的隶压入量则相当于该孔径对应 的孔体积。运个体积在实际测定中是前后两个相邻的实验压力点所反应的孔径范围内的孔 体积。所W，在实验中只要测定多孔材料在各个压力点下的隶压入量，即可求出其孔径分 布。压隶法测定多孔材料的孔径即是利用隶对固体表面不浸润的特性，用一定压力将隶压 入多孔体的孔隙中W克服毛细管的阻力。应用压隶法测量的多孔体连通孔隙直径分布范围 一般在几纳米到几百个微米之间。将被分析的多孔材料置于压隶仪中，在压隶仪中被孔隙 吸进的隶体积即是施加于隶上压力的函数。为了使隶进入孔径更小的孔隙，须对隶施加更 高的压力。随着施加压力的增大，隶逐渐充满到较小的孔隙中，直至所有开孔隙被隶填满为 止。当作用于试样中隶上的压力从大气压提高到仪器的压力极限时，根据膨胀计毛细管茎 中隶的体积变化，可测出细孔部分的体积。从上述过程可得到隶压入量与压力的关系曲线， 并由此可求得其开孔隙的孔径分布。
[0053] 本申请实施例中，通过高压压隶法可W获得所述页岩样品介孔及宏孔孔径分布数 据。具体测试步骤包括:将页岩样品装入样品管，在样品管磨沙口上均匀涂抹真空密封脂， 用紧固件将样品管装配好，首先将装配好的样品管装入低压站，并进行抽真空处理，对于页 岩样品，抽真空时间应大于30分钟，然后运行低压分析。待低压站的分析完成后，打开高压 仓，将样品管从低压站取出，移入高压仓，将样品管顶部的空隙部分用注射器注满高压油， 关闭高压仓，然后运行高压分析。本申请实施例中，采用的是美国康塔仪器有限公司生产的 化remaster高压高压压隶孔分析仪对所述页岩样品进行低压分析和高压分析，从而获得所 述岩石样品的测试结果，即隶压入量与液面压力的关系数据。本申请实施例中根据测试结 果可W采用Washburn方程计算所述页岩样品孔径为2nm~200nm的孔径分布数据及孔径大 于200nm的孔径分布。其中，所述Washburn方程为：
[0054] ΔΡ = -2 丫 cos目/R
[0055] 其中，ΔΡ为作用在液面的压力，丫为液体的表面张力，Θ为浸润液体接触角，R为孔 径。隶的表面张力丫 =〇.48N/m，而隶与各类物质间的接触角Θ在135°~150°之间，通常取平 均值140%故上式可简化为：
[0056] ΔΡ = 〇.736/γ
[0057] 根据施加的液面压力ΔΡ，便可W求出对应的孔径尺寸r。由隶压入量便可求出对 应尺寸的孔体积，由此便可算出孔体积随孔径大小变化的曲线，从而获得所述页岩样品介 孔及宏孔孔径分布
[0058] S4、对所述第一孔径分布数据和第二孔径分布数据中重复孔径的孔径分布数据进 行差异性判断，根据判断结果获得处理后的孔径分布数据。
[0059] 本申请实施例中第一孔径分布数据包括微孔孔径分布数据及孔径为化m~200nm 的孔径分布数据，第二孔径分布数据包括介孔及宏孔孔径分布数据，由于第一孔径分布数 据和第二孔径分布数据都包含了孔径为2nm~200nm的分布，即本申请实施例中第一孔径分 布数据和第二孔径分布数据中重复孔径为2nm~200nm，因此，本申请实施例中，两种方法得 到的孔径为2nm~200nm的分布数据需要进行差异性判断。首先W正态总体均值的假设检测 中关于"成对数据的检测方法"为理论基础，判断低溫氮吸附和高压压隶两种方法得到的数 据差异性是否符合预设条件，并根据判断结果获得处理后的孔径为2nm~200nm的孔径分布 数据。由于各样品的孔径分布特性有广泛的差别，不能将低溫氮吸附测试结果看成是同分 布随机变量的观察值，因而低溫氮吸附测试的孔径分布数据不能看成是一个样本的样本 值，同样，高压压隶法测试的孔径分布数据也不能看成是一个样本的样本值。同时，对于两 种测试方法得到的每一对数据而言，是同一样品用不同仪器测得的结果，因此，低溫氮吸附 法测试值和高压压隶法测试值不是两个独立的随机变量的观察值。而同一对中两个数据的 差异则可看作成是仅由运两台仪器性能的差异所引起的，因此，局限于各对中两个数据来 比较就能排除种种其它因素，而只考虑单独由仪器的性能所产生的影响，从而能比较运两 台仪器的测试结果是否有显著的差异。
[0060] 如表1所示为本申请一实施例中1号样品使用低溫氮吸附测试法结果和高压压隶 法测试法结果中重复孔径的孔径分布数据，有12对相互独立的测试结果，（Χι，Υι)，（Χ2， ￥2)，....，^。^。），且〇1 = 乂广￥1，〇2 = 乂2-￥2，....0。=乂。-￥。。由于〇1，〇2，...，0。是由同一因素所引 起的，可认为它们服从同一分布。假设化，〇2，···，Dn构成正态总体的一个样本，同时基于运一 样本检验假设:化一认为两种仪器的测量结果并无明显差异，Hi-认为两种仪器的测量结果 有明显差异。分别记化，〇2，···，Οη的样本均值和样本方差的观察值分为dave和Sd，按关于单个 正态总体均值的t检验。检验该检验问题的拒绝域分别为：
[0061]
[0062] 式中α为检验水平，也称为显著性水平，取0.01; η表示样本数。< br>[0063] 本申请实施例中预设条件为：
[0064] 111 > ta/2(n-l)
[0065] 当符合预设条件时，则接受HI,即两种仪器的测量结果有明显差异；当不符合预设 条件时，则接受化，即两种仪器的测量结果无明显差异。
[0066] 1 号样品中n = 12，ta/2(ll) =to.oo日=3.1058,即拒绝域为：
[0067]
[0068] 由两种仪器测试之差观察值得dave = 0.2186，細=0.6460，则
[0069]
[0070] 现111的值不落在拒绝域内，故接受化，认为此样品两种仪器的测试结果没有明显 差异。
[0071 ] 表1 1号样品两种测试方法中重复孔径部分的孔径分布数据统计的表 Γ00721
[0073] 如表2所示为本申请一实施例中2号样品使用低溫氮吸附测试法结果和高压压隶 法测试法结果中重复孔径的孔径分布数据，检测假设:册一认为两种仪器的测量结果并无 明显差异，化一认为两种仪器的测量结果有明显差异。现在n = 10，ta/2(9) = t〇.〇〇5 = 3.2498， 则拒绝域为：
[0074]
[00对由两种仪器测试之差的观察值得dave = 0.6761，Sd = 0.3608，贝IJ
[0076]
[0077] 现111的值落在拒绝域内，故拒绝化，接受化，此样品两种仪器的测试结果有明显差 异。
[0078] 表2 2号样品两种测试方法中重复孔径的孔径分布数据统计的表
[00 巧]_
[0080] 对于1号页岩样品，低溫氮吸附和高压压隶法两种测试结果没有明显差异的情况 下，处理后的孔径为化m~200nm孔径分布数据为两种方法测试结果的算术平均值，如表3所 /J、- 〇
[0081] 对于2号页岩样品，低溫氮吸附和高压压隶法两种测试结果存在明显差异的情况 下，由于有些页岩样品的细小孔喉大量分布，连通性受到影响，导致高压压隶测试的进隶饱 和度未达到100%，即高压部分所测量的细小孔隙并没有测量完全，因此，当两种测试结果 判断为存在明显差异时，认为高压压隶测试的准确度的可信性低于低溫氮吸附，则低溫氮 吸附测试结果为处理后的孔径为2nm~200nm孔径分布数据。
[0082] 表3 1号样品处理后的孔径分布数据的表
[0083]
[0084] S5、根据所述第一孔径分布数据和所述第二孔径分布数据中不重复孔径的孔径分 布数据W及处理后的孔径分布数据计算微孔、介孔和宏孔在所述岩石样品中所占的比例， 获得所述岩石样品全尺度孔径分布数据。
[0085] 本申请实施例中，所述第一孔径分布数据和所述第二孔径分布数据中不重复孔径 的孔径分布数据为低溫二氧化碳吸附测试获得的微孔孔径数据及高压压隶法获得的大于 2(K)nm的宏孔孔径分布数据，再结合处理后的孔径为2nm~200nm的孔径分布数据，从而可W 对各孔径分布数据进行算术叠加，计算微孔、介孔和宏孔在所述岩石样品中所占的比例，最 后获得所述岩石样品全尺度孔径分布数据。如表4所示为给出1号岩石样品全尺度孔容分布 数据，其中孔径为4.7nm~210.6nm之间的数据为处理后的孔径分布数据，其它孔径的数据 为第一孔径分布数据和第二孔径分布数据中不重复的孔径分布数据，根据测试获得的孔径 分布数据，从而可W计算微孔、介孔和宏孔在岩石样品中所占的比例，即：
[0086]
[0087] 表4 1号岩石页岩样品全尺度孔径分布数据的表
[008引
[0089] 如图2(a)和2(b)所示分别为本申请实施例中1号岩石样品和2号岩石样品的全尺 度孔径分布图。从图中可W看出，1号页岩样品的孔隙W微孔和介孔为主，2号页岩样品的孔 隙W微孔为主。
[0090] 本申请实施例分别利用气体吸附法和高压压隶法获得第一孔径分布数据和第二 孔径分布数据，通过对两种方法获得的重复孔径的孔径分布数据的进行差异性判断，并根 据判断结果获取处理后的孔径为2nm~200nm的孔径分布数据，再结合两种方法获得的不重 复孔径的孔径分布数据，从而可W计算微孔、介孔和宏孔在岩石样品中所占的比例，获得岩 石样品全尺度孔径分布数据。本申请实施例的全尺度孔径分布测试方法简单、方便，对研究 页岩气赋存规律提供了重要的理论基础。
[0091] W上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，W上所述仅为本申请实施例的具体实施例而已，并不用于限定本申 请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本申请的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种页岩孔径分布测试方法，其特征在于，包括以下步骤： 获取页岩样品； 对所述页岩样品进行气体吸附法测试，根据气体吸附法测试结果获取所述页岩样品的 第一孔径分布数据； 对所述页岩样品进行高压压汞法测试，根据高压压汞法测试结果获取所述页岩样品的 第二孔径分布数据； 判断所述第一孔径分布数据和第二孔径分布数据中重复孔径的孔径分布数据的差异 性是否符合预设条件，根据判断结果获得处理后的孔径分布数据； 根据所述第一孔径分布数据和所述第二孔径分布数据中不重复孔径的孔径分布数据 以及处理后的孔径分布数据计算微孔、介孔和宏孔在所述岩石样品中所占的比例，获得所 述岩石样品全尺度孔径分布数据。2. 如权利要求1所述的页岩孔径分布测试方法，其特征在于，所述根据判断结果获得处 理后的孔径分布数据，具体包括： 当所述第一孔径分布数据和第二孔径分布数据中重复孔径的孔径分布数据的差异性 符合预设条件时，所述处理后的孔径分布数据为重复孔径部分中第一孔径分布数据； 当所述第一孔径分布数据和第二孔径分布数据中重复孔径的孔径分布数据的差异性 不符合预设条件时，所述处理后的孔径分布数据为重复孔径部分中第一孔径分布数据和第 二孔径分布数据的算术平均值。3. 如权利要求1所述的页岩孔径分布测试方法，其特征在于，所述对页岩样品进行气体 吸附法测试，根据气体吸附法测试结果获取所述页岩样品的第一孔径分布数据，具体包括： 对所述页岩样品进行低温二氧化碳吸附测试，根据所述低温二氧化碳吸附测试结果获 得所述页岩样品的微孔孔径分布数据； 对所述页岩样品进行低温氮吸附测试，根据所述低温氮吸附测试结果获得所述页岩样 品孔径为2nm~200nm的孔径分布数据； 对应的，所述第一孔径分布数据包括所述微孔孔径分布数据及孔径为2nm~200nm的孔 径分布数据。4. 如权利要求3所述的页岩孔径分布测试方法，其特征在于，所述根据低温二氧化碳吸 附测试的结果获得所述页岩样品的微孔孔径分布数据，具体包括： 根据所述低温二氧化碳吸附测试结果，利用密度泛函理论计算所述页岩样品的微孔孔 径分布。5. 如权利要求3所述的页岩孔径分布测试方法，其特征在于，所述根据低温氮吸附测试 的结果获得所述页岩样品孔径为2nm~200nm的孔径分布数据，具体包括： 根据所述低温氮吸附测试结果，利用BJH法计算孔径为2nm~200nm的孔径分布数据。6. 如权利要求1所述的页岩孔径分布测试方法，其特征在于，所述根据高压压汞法测试 结果获取所述页岩样品的第二孔径分布数据，具体包括： 根据所述高压压汞法测试结果，利用Washburn方程计算所述页岩样品的第二孔径分布 数据。7. 如权利要求6所述的页岩孔径分布测试方法，其特征在于，所述第二孔径分布数据包 括介孔及宏孔孔径分布数据。8. 如权利要求1所述的页岩孔径分布测试方法，其特征在于，所述页岩样品为按照预设 目数进行过筛处理后的页岩样品。9. 如权利要求1所述的页岩孔径分布测试方法，其特征在于，在对所述页岩样品进行气 体吸附法测试之前，还包括： 将所述页岩样品等分成三份;其中，一份用于低温二氧化碳吸附测试，一份用于低温氮 吸附测试，一份用于高压压汞法测试。
【专利摘要】本发明涉及页岩勘探领域，尤其涉及一种页岩孔径分布测试方法，该方法利用气体吸附法和高压压汞法获得第一孔径分布数据和第二孔径分布数据，通过对两种方法获得的重复孔径的孔径分布数据的进行差异性判断，并根据判断结果获取处理后的孔径为2nm～200nm的孔径分布数据，再结合两种方法获得的不重复孔径的孔径分布数据，从而可以计算微孔、介孔和宏孔在岩石样品中所占的比例，获得岩石样品全尺度孔径分布数据。本申请实施例的全尺度孔径分布测试方法简单、方便，对研究页岩气赋存规律提供了重要的理论基础。
【IPC分类】G01N15/08
【公开号】CN105486621
【申请号】CN201511008981
【发明人】沈瑞, 郭和坤, 苗盛, 胡志明, 姜柏材
【申请人】中国石油天然气股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月29日
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