一种定量表征泥页岩吸水程度的评价方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术的步骤如下：（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。本发明专利技术是从黏土的角度，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；本发明专利技术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。

An Evaluation Method for Quantitative Characterization of Water Absorption Degree of Shale

The invention discloses an evaluation method for quantitatively characterizing the water absorption degree of shale, which belongs to the field of drilling in the upstream of petroleum industry. The steps of the present invention are as follows: (1) whole rock analysis of target shale samples; (2) determination of water absorption of clay minerals in unit mass shale samples; (3) determination of water absorption of clay minerals in unit mass shale samples; (4) determination of water absorption of shale samples. The invention characterizes the water absorption degree of mudstone more directly from the perspective of clay and based on Thermogravimetric analysis; characterizes the hydration of mudstone from the microscopic perspective of the water absorption amount of clay, which can provide a reference for further understanding the problem of borehole wall instability in the process of mudstone development; and quantitatively characterizes the water absorption of mudstone under formation temperature. Degree can truly reflect the hydration of shale under formation conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种定量表征泥页岩吸水程度的评价方法
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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：本专利技术是从黏土的角度，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；本专利技术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专利技术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专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术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专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。本专利技术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。实施例采用本专利技术方法，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：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1K区块泥页岩岩样黏土矿物组成表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282℃时的各黏土矿物单位质量热失重结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
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《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/T 5163‑2010），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。

【技术特征摘要】
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《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...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄严，刘向君，梁利喜，熊健，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51