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第二届中国纳米地球科学学术研讨会暨2016年纳米地球科学国际学术研讨会

第二届中国纳米地球科学学术研讨会暨2016年纳米地球科学国际学术研讨会

  • 召开年：2016
  • 召开地：青岛
  • 出版时间： 2016-11-04

主办单位：中国地质学会 中国地球物理学会

会议文集：第二届中国纳米地球科学学术研讨会暨2016年纳米地球科学国际学术研讨会论文集

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  • 摘要：富有机质泥页岩的纳米级孔隙特征是页岩气储层物性研究的重要内容之一,泥页岩储层纳米级孔隙的非均质性及几何形态的分形性质控制着甲烷分子的赋存状态及运移规律,并在宏观尺度影响页岩气的富集成藏及产能特征.目前针对泥页岩储层纳米级孔隙表征的实验方法较多,且不同实验方法的测试范围及表征精度各有不同.为系统、精确地表征孔隙结构，国内外学者常使用多种方法联合测定。其中压汞法和液氮吸附法的联用能系统、精确的表征纳米级至微米级的孔隙，从而应用最为广泛。在这两种方法联合分析过程中不仅可以获得孔径分布、比表面积等基本孔隙特征参数，同时也可以运用分形几何学等理论方法对孔隙的复杂程度及非均质性进行定量表征。目前对泥页岩孔隙分形特征的研究揭示运用不同的分形模型计算所得的孔隙分形维数不具备较好的可比性，且运用同一模型计算不同尺度的孔隙分形维数也有很大差异。目前已有学者运用多重分形的计算方法表征不具备单一分形特征的多孔介质。该方法通过对研究对象的不同尺度进行区域划分，进而开展对子区域的分形特征研究，从而分层次获得多孔介质的分形特征。但基于多重分形的泥页岩孔隙研究较少，且对孔隙分形所表征的地质意义的尚缺乏深入研究。为此，本文通过采用氮气吸附法和压汞法对沁水盆地南部太原组、山西组海陆交互相富有机质泥页岩的孔隙特征进行联合表征，并在此基础上进一步研究泥页岩孔隙介质的多重分形特征，并综合泥页岩的有机地球化学及矿物组成特征，研究影响孔隙发育及多重分形谱的因素，进而探讨分形维数所表征的地质意义。研究结果表明，氮气吸附法测得的微孔与压汞法测得的过渡孔-大孔进行有效连接，是全面表征页岩微观孔隙特征的有效方法。研究区富有机质泥页岩的联孔分布特征表现为双峰形态，以发育微孔和大孔为主，其中微孔体积占总孔隙体积的37.52%～61.03%；对泥页岩孔隙的多重分形研究表明，泥页岩样品联孔分布具多重分形特征，但不同地球化学及矿物特征的泥页岩样品孔孔隙的多重分形程度存在明显差别。随着泥页岩TOC的减小，f(a)谱宽度增大，使孔隙结构趋于复杂，孔隙团聚特征增强，孔隙非均质性加大，孔隙连通性变差。而f(a)谱宽度与黏土矿物的相关性不明显。进一步揭示孔隙的分形特征主要受TOC影响。其原因可能为微孔主要以有机质孔隙为主，泥页岩微孔占比随TOC的增加而增大，有机质纳米级孔隙团具备集中而单一的分形维数，多重分形表现为较窄的f(a)谱。而TOC较小的泥页岩纳米级孔隙结构多样，不同尺度孔隙构成复杂，孔隙非均质性增强，同时其孔隙联通性变差，多重分形表现为较宽的f(a)谱。本文的研究结果为富有机质页岩的孔隙特征、非均质性及多重分形的成因机理提供新的研究思路。
  • 摘要：微观驱替实验是在实验室条件下模拟地下温压条件进行的仿真模拟,通过仿真模型中油水的渗流现象来分析工区油水赋存状态和预测剩余油分布.微观驱替实验研究的关键是针对储层孔喉结构特征和真实温压情况，制作典型的微观仿真模型并设计符合真实情况的水驱油驱替实验。早期微观仿真模型的制作多依赖于铸体薄片的观察，根据铸体薄片的孔喉发育特征总结储层孔喉结构类型，优选图版，制作模型。但随着油气开发阶段的不断深入，微观驱替实验也由早前的中高孔渗储层研究向低渗透储层研究进展，但由于低渗透储层孔喉致密，因此在铸体薄片中较难识别，因此提出一种基于CT图像处理技术的仿真图版制作方法，可对低渗透储层的微孔喉进行很好的识别并在图版的制作中进行保留，解决普通铸体薄片孔喉识别困难的问题，提高仿真模拟的准确性和真实性。
  • 摘要：近年来,随着北美地区页岩气成功勘探开发,页岩气已成为世界非常规资源勘探开发的热点.页岩气主要以吸附和游离状态赋存于页岩中,吸附态页岩气存在于有机质和黏土矿物表面,游离态页岩气存在于孔隙和裂隙中,还有少量溶解于液态烃和水中的溶解态页岩气.因此,页岩不仅能作为烃源岩和盖层,还能成为储层.页岩作为一种超致密油气储层,其孔隙远远小于常规的砂岩储层和碳酸盐储层,孔径大小达到纳米量级。本文对目前国内外含气页岩孔隙分类及孔隙表征方法进行了综述，从定性及定量的角度对表征方法进行归类和总结。微孔隙研究在材料、物理、生物领域已有大量应用实例和经验可以借鉴。针对页岩气储层的特点，优选实验方法并建立系统实验流程能更高效的对孔隙系统进行表征。页岩气系统孔隙的表征方法应具有如下特点：（1）方便快捷，样品预处理尽量简单，以适应工业生产中大量样品测试需求；（2）有效应对泥页岩各向异性，提高测试样品的系统性和代表性，为优选有利层位提供依据；（3）与孔隙含油气性研究结合，最好具有观测动态过程的能力。目前，对于页岩纳米孔隙的研究方法包含测井及岩芯CT成像，10~40um微裂隙的SEM成像及重点区域的SEM/FIB纳米级孔隙表征3个步骤；崔景伟等（2012）提出了工业CT-微米CT-纳米CT/FIB系列辐射扫描方法和压汞-低压N2吸附-低压CO2吸附的泥页岩孔隙的研究方法。众所周知，页岩储层独特的纳米孔隙结构，增加了页岩储层的评价难度。尽管国内外学者针对页岩纳米孔隙结构提出了多种研究方法，但是由于仪器本身分辨率的限制及研究方法的局限性，目前，还没有一套精准的用来综合评价纳米孔隙的方法。
  • 摘要：纳米颗粒是指粒径小于100nm的颗粒,普遍具有球粒状、棒状、管状等形貌特征,在纳米尺度下,这些颗粒具有表面与界面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应、量子尺寸效应等.断裂韧性剪切带纳米颗粒的发育与断层活动以及地震的发震机制有关(De Paola et al,2015;琚宜文等,2016).本文通过野外地质考察、扫描电镜观察,首次在红河断裂的韧性剪切带的糜棱岩、片麻岩和片岩上发现了大量纳米颗粒,并对其聚集类型进行了总结和分析.
  • 摘要：辽宁岫岩县产出的蛇纹石玉(岫岩玉,简称岫玉)是我国的著名玉石品种之一(刘志勇,2009).岫玉中矿物组成和特点,直接影响到玉石品质(2002,张良钜).岫玉内部孔隙结构及水赋存状态研究,对于揭示蛇纹石玉化机理、提高岫玉品质都具有重要意义.样品中以叶蛇纹石粒间孔隙为主，并且分布较均匀，孔隙尺寸从几百纳米到几微米不等；叶蛇纹石在150℃左右脱去的层间水，很有可能就赋存在蛇纹石的晶粒孔隙之间；并确定叶蛇纹石的热相变温度在640℃左右。该项研究成果对深入理解蛇纹石的玉化过程有科学意义，可为优化蛇纹石玉石品质提供理论依据。
  • 摘要：西藏雅鲁藏布江缝合带是青藏高原南部1条重要的板块构造边界,即印度板块和欧亚板块的分界线(Nicolas et al.,1981),也是印度板块与欧亚大陆的最后1条缝合带,代表新特提斯洋盆古近纪期间的闭合,由晚侏罗世—白垩纪印度和欧亚两大板块汇聚、特提斯洋板块向北俯冲之后始新世的陆陆碰撞形成(Aitchison et al.,2000).沿该缝合带是喜马拉雅特提斯洋壳和地幔的残余，构成近东西向展布的蛇绿岩带，在中国境内断续出露延长达2000km 以上，南北宽5km~15km，是我国规模最大的蛇绿岩带 (杨经绥等，2004)，并发现迄今国内规模最大的罗布莎铬铁矿床。近三十年来，在西藏蛇绿岩和铬铁矿中大量金刚石的发现，引起越来越多同行的认可和关注。这类金刚石无论是晶型、同位素、包裹体，还是产出等特征均与金伯利岩型和超高压变质型金刚石不同，并将其定义为一种新的金刚石产出类型——蛇绿岩型金刚石。利用聚焦离子束（FIB）和透射电镜（TEM）等进行的精细微区矿物学研究，表明其隐含大量的深部地幔信息，在金刚石等矿物中首次发现存在较多纳米级的柯世英、钙钛矿、后钙钛矿等超高压矿物（其形成压力条件可为下地幔的位置＞610km），以及Fe-Co-Ni合金等新矿物。因此，蛇绿岩型金刚石的研究打开了深部地幔矿物之门，也为窥探深部地幔特征提供了一种新领域和思路。
  • 摘要：随着科学技术的进步以及对新能源的探索,人们对非常规天然气的认识也越来越深入,并取得了不错的成绩,在四川盆地开展了大量有关页岩气的研究工作,有些区域已经实现了商业开发,在鄂尔多斯盆地致密砂岩气也得到了较好的发展,作为煤炭大省的山西在沁水盆地南部也实现了煤层气的商业开发,但目前的产量还不足以满足人们日益增长的能源需求,其主要原因是复杂的地质条件和缺乏创新的勘探开发技术,沁水盆地北部煤层发育具有煤层薄、数量多的特点,很难实现单一煤层气开发,鉴于此,有关煤系非常规气共探共采的研究也越来越受到关注,山西省科技厅还批复专项重点基金,为探索和研究煤系非常规天然气(主要指煤层气、页岩气、致密砂岩气,以下简称三气)的成藏特征提供支持,并重点施工几口示范井,本次研究选取其中一口井的12个富有机质页岩样品,对作为三类储层之一的页岩储层进行系统研究,以期为后续共探共采的研究提供参考.
  • 摘要：煤层气开发过程中会产出固相颗粒,固相颗粒的大量产出不仅造成储层伤害,使储层的渗透性降低,还会造成煤层气排采中断等生产问题(曹代勇等,2012;魏迎春等2016).但是储层中固相颗粒粒径大小分布范围较广,从纳米级到微米级都有分布.采用激光粒度测试，对煤层气开发中产出的固相颗粒的粒径大小进行分析，结果表明煤储层中产出的固相颗粒大小范围分布较广，在几百纳米到几百微米之间。当颗粒较小时，特别是在纳米级时，其比表面积会显著增大，这会导致固体颗粒在渗流过程中自身的受力和运动状态的变化；同时，颗粒的比表面积增大后，增加了与流体的接触面积，流体与颗粒表面的摩擦力会变大，从而改变流体的运动状态。
  • 摘要：目前多项先进技术和方法已广泛应用于非常规致密储层纳米孔隙结构精细表征,主要包括扫描电镜分析技术、纳米CT扫描技术、核磁共振技术,压汞分析法、气体吸附法等(邹才能,2013;卢双舫,2016).其中,气体吸附法是研究连通纳米孔隙形态、比表面积及孔径分布的重要技术手段.矿物作为岩石基本组成单元，对纯矿物纳米孔隙结构的研究是不可或缺的一部分，对于查明储层纳米孔隙特征及其控制因素提供重要依据。本文采用低温氮气吸附/解吸实验方法对黄铁矿、钙质矿物（白云石、方解石）、硅质矿物（石英、钾长石、钠长石）、粘土矿物（高岭石、铁绿泥石、伊利石、伊蒙混层、铁蒙脱石）共11 种矿物进行孔隙形态、孔径分布及比表面积分析。

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