煤页岩中封闭孔隙度的测量方法

摘要

本发明公开了一种煤页岩中封闭孔隙度的测量方法，即通过真密度和视密度的测试获得开放孔隙体积，再通过甲烷实验来获得封闭孔隙体积，从而能较准确地测算封闭孔隙度，使得总孔隙度测试结果更接近于煤页岩地下真实值，对于合理评价煤层气/页岩气资源量，制定勘探开发决策以及矿井瓦斯灾害防治具有重要意义。

主权项

一种煤页岩中封闭孔隙度的测量方法，其特征在于，具体步骤为：(1)采集样品，待岩心提出井口，取出新鲜块状样品，并在新鲜块样上钻取圆柱样品；剩余样品破碎至颗粒直径小于0.2mm；(2)利用直径小于0.2mm的破碎样品，通过煤和岩石真密度测定方法GB/T 23561.2‑2009，获得样品真密度为d_r；利用圆柱样品，通过煤和岩石视密度测定方法MT 40‑1987，获得样品的视密度为d_a；(3)测算出煤页岩样品开放孔隙体积：V_p＝1/d_a‑1/d_r；(4)根据颗粒样品中开放孔隙甲烷吸附时间τ₁和封闭孔隙甲烷吸附时间τ₂差异，获得吸附压力与时间的关系式：$P=P_{\infty }+{\mathrm{Ae}}^{(-t/{\tau }_1)}+{\mathrm{Be}}^{(-t/{\tau }_2)}$式中：P_∞为吸附平衡压力；t为颗粒样品甲烷吸附时间；A和B为常数；τ₁为开放孔隙甲烷吸附时间；τ₂为封闭孔隙甲烷吸附时间；τ₂远大于τ₁；(5)根据甲烷等温吸附试验，获取吸附平衡压力与封闭孔隙体积关系式：$P_{\infty }=\frac{P_0+c_0\mathrm{kT}(1+\mu /\upsilon )}{1+(\mu +\upsilon )m/V_{\mathrm{fs}}}$式中，μ为颗粒封闭孔隙体积；υ为颗粒表面甲烷吸附体积；V_fs为吸附容器自由气体积；m为颗粒样品质量；c₀为初始甲烷气体浓度；P₀为初始甲烷气体压力；T为甲烷等温实验温度；k为Boltzmann常数；(6)当初始甲烷气体浓度c₀＝0，且τ₂远大于τ₁；获得甲烷吸附平衡压力与封闭孔隙体积和颗粒表面甲烷吸附体积的关系式；$\frac{P_0-P}{P}=\frac{m(\mu +\upsilon )}{V_{\mathrm{fs}}}$(7)由υ/μ≈10^‑3，忽略颗粒表面甲烷吸附体积υ；获得甲烷吸附平衡压力与封闭孔隙体积关系式：$\mu =\frac{(P_0-P)V_{\mathrm{fs}}}{\mathrm{mP}}.$(8)测算出煤页岩中总孔隙体积为V＝V_p+μ；(9)测算出煤页岩中封闭孔隙度为φ_c＝μ/V。