论文标题：Methane adsorption effected by pore structure of overmature continental shale: Lower Cretaceous Shahezi Formation, Xujiaweizi Fault, Songliao Basin

期刊：Frontiers of Earth Science

作者：Pengfei ZHANG, Shuangfang LU, Nengwu ZHOU, Zizhi LIN, Xiangchun CHANG, Junjian ZHANG, Guo CHEN, Yumao PANG, Junjie WANG, Hongsheng HUANG, Qi ZHI

发表时间：29 Jan 2023

DOI：10.1007/s11707-022-1051-9

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原文标题

Methane adsorption effected by pore structure of overmature continental shale: Lower Cretaceous Shahezi Formation, Xujiaweizi Fault, Songliao Basin

作者

Pengfei ZHANG, Shuangfang LU, Nengwu ZHOU, Zizhi LIN, Xiangchun CHANG, Junjian ZHANG, Guo CHEN, Yumao PANG, Junjie WANG, Hongsheng HUANG, Qi ZHI

文章概览

近年来，页岩气在美国飞速发展，在全球范围内掀起了“页岩气革命”。借鉴美国页岩气成功的经验，中国页岩气的勘探与开发也取得了巨大进展，针对中国南方海相高-过成熟度页岩开展了众多研究。然而，陆相高-过成熟度页岩在中国亦广泛分布，如鄂尔多斯盆地和松辽盆地，其也具有发育页岩气资源的潜力。目前，鲜有研究关注于陆相过成熟页岩。因此，本文以松辽盆地徐家围子断陷白垩系沙河子组过成熟页岩为例开展研究。综合采用扫描电镜、氦气孔渗、氮气/二氧化碳吸附−解吸、高压压汞和核磁共振等揭示陆相过成熟页岩孔隙结构特征及影响因素。此外，采用体积法测试了页岩过程吸附量，并应用Langmuir模型标定了绝对吸附量。研究结果显示，沙河子组过成熟陆相页岩储集空间以无机孔隙为主，主要发育黏土矿物粒内孔，其次为长石溶蚀孔，而有机孔隙不发育。然而，过成熟海相页岩则以有机孔隙为主。孔隙度和渗透率极低，平均孔隙度仅为1.66%，渗透率平均为0.0498× 10⁻³μm²。页岩纳米孔喉发育，孔喉分布呈单峰型，主要分布在小于50 nm。沙河子组页岩具有较低的表面积和孔体积，但平均孔径较大，说明其发育较多的大孔隙。总比表面积主要由于微孔（<2 nm）和介孔（2−50 nm）贡献，而孔体积这主要有介孔和宏孔（> 50 nm）贡献。与过成熟海相页岩相比，过成熟陆相页岩孔隙结构更为复杂，且控制因素多样，主要受矿物组成和成岩作用控制，而受有机质丰度影响较小。沙河子组页岩最大绝对吸附量（V_L）分布在0.97−3.58 cm³/g，平均为1.90 cm³/g，与总比表面积和微孔的比表面积和孔体积呈较好的正相关性。研究结果显示，陆相过成熟页岩微孔控制着甲烷的吸附和赋存，其次为介孔，而大孔对甲烷吸附影响较小。

图1 页岩样品绝对吸附量曲线

图2 最大吸附量（V_L）与孔隙结构参数的相关性

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