CN109724894B - 一种定量表征泥页岩吸水程度的评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种定量表征泥页岩吸水程度的评价方法，属于石油工业上游的钻井领域。本发明的步骤如下：（1）对目标泥页岩岩样进行全岩分析（2）确定单位质量泥页岩岩样中黏土矿物的吸水量；（3）确定单位质量泥页岩岩样中黏土矿物的完全水化吸水量；（4）确定泥页岩岩样的吸水程度。本发明是从黏土的角度，基于热失重分析的方法用吸水量更直接的对泥页岩的吸水程度进行的表征；从黏土的吸水量的微观角度，对泥页岩水化进行表征，可以进一步的了解泥页岩开发过程中井壁失稳问题提供了参考；本发明是定量表征泥页岩在地层温度下的吸水程度，可以真实的反应地层条件下页岩的水化情况。

Description

一种定量表征泥页岩吸水程度的评价方法
技术领域
本发明属于石油工业上游的钻井领域，具体涉及一种定量表征泥页岩吸水程度的评价方法。
背景技术
泥页岩的水化作用是井壁失稳的重要原因。泥页岩的水化主要是黏土矿物的水化，吸水量的多少是表征其水化程度的一个重要参考。梁大川等在1999年就曾提出用吸水量的多少定量的表征泥页岩的水化，并且指出了含水量的增加会造成泥页岩强度的降低。定量表征泥页岩吸水程度对研究泥页岩的水化机理，抑制泥页岩的井壁失稳具有重要的参考意义。
目前对泥页岩吸水量的研究主要是通过等温吸附等通过质量变化反映。这种方法可以从一定程度上反映泥页岩的吸水能力，但是并不能对泥页岩的状态进行判断，不能准确的判断出泥页岩的吸水程度。通过自吸实验，也能在一定程度上反应泥页岩的吸水量。由于自吸实验操作简单，被广泛应用。但自吸实验的吸水量受孔隙度的影响较大，可以宏观判断整个泥页岩的吸水量，但每个岩心相对独立，彼此之间参考的价值有限，不能真正的与泥页岩的水化程度及水化应力建立定量关系。泥页岩的吸水程度直接影响着泥页岩水化应力的大小，明确泥页岩的吸水程度对于定量的表征泥页岩水化程度以及水化应力的大小，具有重要的参考价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种定量表征泥页岩吸水程度的评价方法，旨在提供能够准确判断泥页岩水化能力的方法，以定量表征泥页岩的吸水程度，为研究泥页岩水化机理并提出抑制方法提供参考。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种定量表征泥页岩吸水程度的评价方法，其特征在于，其步骤如下：
(1)提取泥页岩岩样，根据《沉积岩中黏土矿物和常见非黏土矿物X射线衍射分析方法》(SY/T5163-2010)，利用X-衍射对泥页岩岩样进行全岩分析，确定泥页岩岩样中黏土矿物种类组成以及各种确定黏土矿物相对含量；
(2)提取出泥页岩岩样中的黏土矿物，并将其置于地层温度下烘干24h，利用热失重分析，确定单位质量泥页岩岩样的吸水量；
(3)准备与步骤(1)中确定黏土矿物种类组成相同的各种黏土矿物纯样品，将各种黏土矿物纯样品分别在地层温度下置于地层水中浸泡至完全水化；
(4)利用热失重分析步骤(3)中单位质量的各种黏土矿物纯样品分别在地层温度下完全水化时的吸水量；根据步骤(1)中各种确定黏土矿物质量占比以确定单位质量泥页岩岩样的完全水化吸水量；
(5)根据步骤(4)确定的单位质量泥页岩岩样的完全水化吸水量以及步骤(2)中的单位质量泥页岩岩样的吸水量，确定泥页岩岩样的吸水程度。
进一步的技术方案在于，在所述步骤(2)中采用沉降虹吸分离法提取出泥页岩岩样中的黏土矿物。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明是从黏土的角度，用吸水量更直接的对泥页岩的吸水程度进行的表征；从黏土的吸水量的微观角度，对泥页岩水化进行表征，同时也为抑制泥页岩中黏土水化提供了参考；本发明是定量表征泥页岩在地层温度下的吸水程度，可以真实的反应的地层条件下泥页岩的吸水情况，为研究泥页岩的水化程度提供参考。
具体实施方式
下面对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明对泥页岩吸水程度的定量表征方法，其步骤如下：
一种定量表征泥页岩吸水程度的评价方法，其特征在于，其步骤如下：
(1)提取泥页岩岩样，根据《沉积岩中黏土矿物和常见非黏土矿物X射线衍射分析方法》(SY/T5163-2010)，利用X-衍射对泥页岩岩样进行全岩分析，确定泥页岩岩样中黏土矿物种类组成以及各种确定黏土矿物相对含量；
(2)提取出泥页岩岩样中的黏土矿物，并将其置于地层温度下烘干24h，利用热失重分析，确定单位质量泥页岩岩样的吸水量；
(3)准备与步骤(1)中确定黏土矿物种类组成相同的各种黏土矿物纯样品，将各种黏土矿物纯样品分别在地层温度下置于地层水中浸泡至完全水化；
(4)利用热失重分析步骤(3)中单位质量的各种黏土矿物纯样品分别在地层温度下完全水化时的吸水量；根据步骤(1)中各种确定黏土矿物质量占比以确定单位质量泥页岩岩样的完全水化吸水量；
(5)根据步骤(4)确定的单位质量泥页岩岩样的完全水化吸水量以及步骤(2)中的单位质量泥页岩岩样的吸水量，确定泥页岩岩样的吸水程度。
优选地，所述方法亦可适用于硬脆性页岩。
优选地，在所述步骤(2)中采用沉降虹吸分离法提取出泥页岩岩样中的黏土矿物。
实施例
采用本发明方法，步骤如下：
1、取得泥页岩作为岩样，根据《沉积岩中黏土矿物和常见非黏土矿物X射线衍射分析方法》(SY/T5163-2010)，利用X-衍射对泥页岩岩样进行全岩分析，确定泥页岩岩样中确定黏土矿物种类组成(1、2、3、4、5、6、7、8......)以及各种确定黏土矿物相对含量(W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8......)；
2、采用沉降虹吸分离法提取出泥页岩岩样中的黏土矿物，并将其置于地层温度下烘干24h，利用热失重分析，确定单位质量泥页岩岩样的吸水量A；
3准备与步骤3中确定黏土矿物种类组成(1、2、3、4、5、6、7、8......)相同的各种黏土矿物纯样品，将各种黏土矿物纯样品分别在地层温度下置于地层水中浸泡浸泡48h，使各种黏土矿物纯样品均完全水化；
4利用热失重分析步骤3中单位质量的各种黏土矿物纯样品分别在地层温度下完全水化时的吸水量(B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8......)；根据步骤1中各种确定黏土矿物质量占比(W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8......)以确定单位质量泥页岩岩样的完全水化吸水量A0＝W1B1+W2B2+W3B3+W4B4+W5B5+W6B6+W7B7+W8B8+......；
5根据步骤4确定的单位质量泥页岩岩样的完全水化吸水量A0＝W1B1+W2B2+W3B3+W4B4+W5B5+W6B6+W7B7+W8B8+......以及步骤中的单位质量泥页岩岩样的吸水量A，确定泥页岩岩样的吸水程度：
Figure BDA0001928771770000031
在本实施例中，以K区块的泥页岩为例，进行其泥页岩吸水程度的定量表征分析。
1、将取回的泥页岩岩样根据《沉积岩中黏土矿物和常见非黏土矿物X射线衍射分析方法》(SY/T5163-2010)利用X-衍射对泥页岩岩样进行全岩分析，得到其黏土矿物组成见表1
表1 K区块泥页岩岩样黏土矿物组成表
Figure BDA0001928771770000032
2、将泥页岩岩样采用沉降虹吸分离法提取出泥页岩岩样中的黏土矿物；
3、将泥页岩岩样在82℃(地层温度)下，恒温干燥24h；
4、将干燥后的泥页岩岩样进行热失重实验，得到82℃时的单位质量泥页岩岩样失水量为3.7％。
5、根据表1中泥页岩岩样的黏土矿物组成确定伊利石、蒙脱石、高岭石、绿泥石纯样品，并将所有纯样品分别放入提前配好的地层水中，在地层温度(82℃)下水化48h，保证其完全水化；
6、将水化后的各种黏土矿物进行热失重分析，得到如表2所示结果。
表2 82℃时的各黏土矿物单位质量热失重结果
Figure BDA0001928771770000041
7、吸水程度＝3.7/(8.1*0.5130+1.7*0.3220)＝78.68％。

Claims (3)

1.一种定量表征泥页岩吸水程度的评价方法，其特征在于，其步骤如下：
（1）提取泥页岩岩样，根据《SY/T 5163-2010-沉积岩中黏土矿物和常见非黏土矿物X射线衍射分析方法》，利用X-衍射对泥页岩岩样进行全岩分析，确定泥页岩岩样中黏土矿物种类组成以及各种确定黏土矿物相对含量；
（2）提取出泥页岩岩样中的黏土矿物，并将其置于地层温度下烘干24h，利用热失重分析，确定单位质量泥页岩岩样的吸水量；
（3）准备与步骤（1）中确定的黏土矿物种类组成相同的各种黏土矿物纯样品，将各种黏土矿物纯样品分别在地层温度下置于地层水中浸泡至完全水化；
（4）利用热失重分析步骤（3）中单位质量的各种黏土矿物纯样品分别在地层温度下完全水化时的吸水量；根据步骤（1）中各种确定的黏土矿物质量占比以确定单位质量泥页岩岩样的完全水化吸水量；
（5）根据步骤（4）确定的单位质量泥页岩岩样的完全水化吸水量以及步骤（2）中的单位质量泥页岩岩样的吸水量，确定泥页岩岩样的吸水程度；
采用以下公式计算单位质量泥页岩岩样的完全水化吸水量
Figure DEST_PATH_IMAGE002
：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为黏土矿物质相对含量，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为单位质量的黏土矿物纯样品在地层温度下完全水化时的吸水量，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为黏土矿物种类；
采用以下公式计算泥页岩岩样的吸水程度
Figure DEST_PATH_IMAGE012
：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为单位质量泥页岩岩样的吸水量。
2.根据权利要求1所述的一种定量表征泥页岩吸水程度的评价方法，其特征在于，所述评价方法也适用于硬脆性页岩、富有机质页岩。
3.根据权利要求1所述的一种定量表征泥页岩吸水程度的评价方法，其特征在于，在所述步骤（2）中采用沉降虹吸分离法提取出泥页岩岩样中的黏土矿物。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4422577B2 (ja) * 2003-08-15 2010-02-24 水澤化学工業株式会社 調湿剤
CN104297096A (zh) * 2014-09-26 2015-01-21 西南石油大学 一种定量测定黏土结合水含量的方法
CN106706686A (zh) * 2016-12-06 2017-05-24 东北大学 一种确定富有机质页岩水饱和度与水化损伤关系的方法
CN107505432A (zh) * 2017-08-03 2017-12-22 西南石油大学 一种定量测定页岩插层剂抑制黏土表面水化能力的评价方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4422577B2 (ja) * 2003-08-15 2010-02-24 水澤化学工業株式会社 調湿剤
CN104297096A (zh) * 2014-09-26 2015-01-21 西南石油大学 一种定量测定黏土结合水含量的方法
CN106706686A (zh) * 2016-12-06 2017-05-24 东北大学 一种确定富有机质页岩水饱和度与水化损伤关系的方法
CN107505432A (zh) * 2017-08-03 2017-12-22 西南石油大学 一种定量测定页岩插层剂抑制黏土表面水化能力的评价方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Water adsorption and its impact on the pore structure characteristics of shale clay》;Dong Feng等;《Applied Clay Science》;20180201;全文 *
"四川盆地志留系龙马溪组泥页岩吸水模拟实验及对孔隙连通性的指示意义";吕海刚等;《天然气地球科学》;20150831;第26卷(第8期);全文 *
"泥页岩水化试验研究";和冰;《断块油气田》;20080731(第4期);全文 *
"泥页岩表面水化和渗透水化的实验研究";梁大川等;《中国石油学会99粘度钻井液完井液技术研讨会论文集》;20011208;全文 *
"深部泥页岩水化特性研究";曹园等;《科学技术与工程》;20140228;第14卷(第6期);全文 *

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