基于環(huán)境評價的頁巖氣特性研究

彭 民，全俊樹

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基于環(huán)境評價的頁巖氣特性研究

彭 民，全俊樹

(東北石油大學(xué), 黑龍江 大慶 163318)

頁巖氣被認(rèn)定為：采用游離或者吸附方式賦在有生徑特點(diǎn)的頁巖等地層的天然氣，其具備了吸附成藏、自我生儲等顯著特點(diǎn)。通過頁巖氣制作，頁巖氣實(shí)驗(yàn)室特性曲線和掃描電鏡等實(shí)驗(yàn)方式，對頁巖氣特性完成了分析，采用環(huán)境因子模型實(shí)現(xiàn)了特性的定量分析，這一研究對于我國頁巖氣的發(fā)展具有一定的理論和實(shí)際意義。

頁巖氣；掃描電鏡；實(shí)驗(yàn)；特性

頁巖氣是一類比較特殊的天然氣能源，其被認(rèn)定為[1,2]：采用游離或者吸附方式賦在有生徑特點(diǎn)的頁巖等地層的天然氣，其具備了吸附成藏、自我生儲等顯著特點(diǎn)[3]。2002年Devon能源公司水平鉆井的試驗(yàn)成功和推廣，對于頁巖氣的開采來說具有劃時代的里程碑意義[4,5]。2002年以前，垂直井是美國頁巖氣開發(fā)主要的鉆井方式，在2002年對shale gas（即是頁巖氣）完成了較為準(zhǔn)備全面的定義，指出shale gas是在性質(zhì)上和其余的氣藏存在明顯不同的熱成因氣或生化成因氣，以及2種氣體都有特點(diǎn)，這類大都存在于具備隱蔽聚集機(jī)理特性、儲存復(fù)雜等性質(zhì)[6-10]?；谏鲜霰尘?，本文通過實(shí)驗(yàn)方式，對頁巖氣特性進(jìn)行分析，通過環(huán)境因子模型實(shí)現(xiàn)了特性的定量分析，這一研究對于我國頁巖氣的發(fā)展具有一定的理論和實(shí)際意義。

1 頁巖氣的實(shí)驗(yàn)

1.1 樣品制作

采用背壓法制作，將鋁質(zhì)樣品框架置于平的毛玻璃板或紙面上，使其貼緊，而后用樣品勺把準(zhǔn)備好的粉末試樣裝入樣品框內(nèi)，垂直均勻壓緊成型。將向下的一面作為測試面。懸浮液法自然定向片制備：加入適量蒸餾水于經(jīng)過離心沉降獲得的粘土中，攪勻，吸取0.7~0.8 mL的懸浮液滴于載玻片上，風(fēng)干。乙二醇飽和片：將自然定向片置于乙二醇蒸氣中進(jìn)行飽和處理，乙二醇蒸氣恒定在60 ℃，恒溫時間不少于8 h。高溫片（450~550 ℃）：在450~550 ℃條件下將乙二醇飽和片恒溫不少于2.5 h，自然冷卻至室溫。若經(jīng)處理后伊利石的0.1 nm峰強(qiáng)度下降太大，則應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)調(diào)整加熱溫度與恒溫時間。

粘土礦物及全巖X衍射主要分析：高嶺石、綠泥石、伊利石、蒙皂石、:伊/蒙間層、綠/蒙間層。

1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

。

1—σ與εd曲線；2—σ與εv曲線；3—σ與ε1曲線

圖2 游離氣和吸附氣含量隨壓力的變化

圖3 頁巖采收率與壓力的關(guān)系

2 實(shí)驗(yàn)評價結(jié)果分析

通過各因素層次的模糊運(yùn)算，本文采用因子的分析方式從而得到各類環(huán)境對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評價與數(shù)據(jù)分析，見表1所示。

（1）綜合環(huán)境

實(shí)驗(yàn)的綜合環(huán)境影響評價總體評價為優(yōu)秀，這表明它的綜合環(huán)境影響比較好，該實(shí)驗(yàn)屬于環(huán)境友好型。從綜合環(huán)境的隸屬度向量來看（該向量的值分別為0.551 4，0.250 0，0.161 5，0.037 1，0）。從上表可以看出，本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)為“優(yōu)秀”層次模糊隸屬度僅僅表示為0.551 4，一半以上，但偏差教?。坏憩F(xiàn)為“良好”層次模糊隸屬度則表現(xiàn)較大，達(dá)到了0.25，表現(xiàn)為“一般”層次模糊隸屬度也表現(xiàn)到了0.161 5。

表1 各類環(huán)境對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評價與數(shù)據(jù)分析

續(xù)表

目標(biāo)層總指數(shù)評價結(jié)果準(zhǔn)則層分指數(shù)評價結(jié)果評價因子評價結(jié)果評價指標(biāo)評價結(jié)果 B3良（3.5）C9良（3.8）C9D1良（3.9） C9D2優(yōu)（4.0） C9D3良（3.8） C9D4良（3.4） C10良（3.2）C10D1良（3.5） C10D2良（3.0） C10D3良（3.1） B4優(yōu)（4.8）C11優(yōu)（4.7）C11D1優(yōu)（4.7） C12優(yōu)（4.8）C12D1優(yōu)（4.8） C13優(yōu)（4.8）C13D1優(yōu)（4.8）

上述結(jié)構(gòu)說明。本次實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)為環(huán)境評價整體效果還是較為滿意，但依然需要一定的優(yōu)化和改進(jìn)。

（2）分環(huán)境

各具體環(huán)境影響評價方面，4個具體環(huán)境影響評價中，該實(shí)驗(yàn)有3個方面獲得優(yōu)秀，分別是自然環(huán)境影響評價分指數(shù)、經(jīng)濟(jì)環(huán)境影響評價分指數(shù)、政策法規(guī)環(huán)境影響評價分指數(shù)，另有社會環(huán)境影響評價分指數(shù)獲得良好。

從具體環(huán)境影響的權(quán)重以及等級層次表現(xiàn)來看，自然環(huán)境影響在四個實(shí)驗(yàn)與實(shí)際情況環(huán)境影響中的所占的權(quán)重最大，達(dá)到了4成的百分比，并且表現(xiàn)為優(yōu)秀的層次也達(dá)打了0.718 6的數(shù)值，上述結(jié)果表明本次實(shí)驗(yàn)所受的自然環(huán)境情況影響較明顯，自然環(huán)境影響對綜合環(huán)境影響評價結(jié)果得優(yōu)秀作用最大。

從上面結(jié)果來看，本次實(shí)驗(yàn)的方法實(shí)現(xiàn)了優(yōu)秀層次，能夠?qū)搸r氣特點(diǎn)分析，是一類環(huán)境友好型實(shí)驗(yàn)，能夠?yàn)轫搸r氣開發(fā)提供較好的依據(jù)。

3 結(jié) 語

本文通過實(shí)驗(yàn)測試頁巖氣特性，從而為頁巖氣開發(fā)提供參考。頁巖氣資源開發(fā)綜合環(huán)境影響評價是通過實(shí)驗(yàn)測試的各類數(shù)據(jù)，從理論和技術(shù)角度進(jìn)行全方位的分析評價。文中通過頁巖氣制作，頁巖氣實(shí)驗(yàn)室特性曲線和掃描電鏡等實(shí)驗(yàn)方式，完成了頁巖氣特性分析，采用環(huán)境因子模型實(shí)現(xiàn)了特性的定量分析，研究成果對于我國頁巖氣的發(fā)展具有一定的理論和實(shí)際意義。

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Research on Characteristics of Shale Gas Based on Environmental Evaluation

PENG Min, QUAN Jun-shu

(The northeast petroleum university, Heilongjiang Daqing 163318, China)

The shale gas is identified as free state or adsorption state natural gas in shale formation. In this article, characteristics of shale gas were analyzed by laboratory characteristic curve and experimental approaches such as scanning electron microscopy (SEM), environment factor model was adopted to realize the quantitative analysis of the characteristics. The research has a certain theoretical and practical significance for development of shale gas in China.

shale gas; scanning electron microscopy (SEM); experiment; characteristics

TQ 23

A

1671-0460（2016）06-1256`-03

2016-04-06

彭民(1968-)，男，黑龍江龍江人，教授，碩士生導(dǎo)師, 研究方向：頁巖氣、環(huán)境影響、評價方法。E-mail：445080074@qq.com。