油页岩热模拟实验过程中孔隙结构的演化特征摘要
利用WYMN-3型高温高压(HTHP)生排烃模拟仪[1],对鄂尔多斯盆地铜川地区长7组未成熟—低成熟的Ⅰ型油页岩进行了不同温度条件的模拟实验。为了探究有机质演化过程中油页岩微观孔隙结构的演化特征,分别在250、300、350、375、400、450和500℃7个不同温度点进行了模拟实验。为了达到不同温度模拟实验的可对比性,其他实验条件均设置相同。即相同的原始柱状样品(为了保留原始样品孔隙度和结构,在采集的块状样品的基础上钻取了柱状岩心样品,直径为25 mm)、静岩压力(通过模拟深度为5 000 m的烃源岩演化实现)、流体压力(通过向高压釜体内部样品室内注入去离子水实现)、升温程序(用2 h从室温升至目标温度点,然后恒温恒压48 h)及实验时间。实验结束后,对样品残渣进行抽提,利用ASAP2020比表面积测定仪,对模拟样品固体残渣进行等温物理吸附-脱附测定。具体实验条件为:样品经150℃真空充分脱气4 h,除去杂质气体后,放在盛有液氮的杜瓦瓶中与仪器分析系统相连,在77.3华氏温度进行等温物理吸附-脱附测定,孔径测量范围为1.5~300 nm,吸附-脱附相对压力(p/p0)范围为0.001~0.998;得到样品的等温吸附、脱附曲线数据和平均孔径数据;比表面积选用多点BET模型线性回归得到;孔体积和孔径分布则利用毛细凝聚模型BJH法计算得到[2]。结果发现,随着模拟温度的升高,样品中大孔径孔隙(>100 nm)大幅度减少,但是累积孔比表面积和累积孔体积总体呈增大趋势。同时,总孔体积及总孔比表面积均与模拟温度呈良好的正相关关系,线性相关系数R2分别达0.91和0.83(图1)。而孔体积增大的主要贡献者为中—大孔,微孔则为孔比表面积增大的主要贡献者(图1)。在依据样品中有机碳含量呈下降趋势,可认为,随着热演化程度的增高,样品中的大中孔径的孔隙不断向小孔径孔隙转换,样品有机孔隙也呈线性增加趋势。
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