基于環境評價的頁巖氣特性研究

彭 民，全俊樹

?

基于環境評價的頁巖氣特性研究

彭 民，全俊樹

(東北石油大學, 黑龍江 大慶 163318)

頁巖氣被認定為：采用游離或者吸附方式賦在有生徑特點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。通過頁巖氣制作，頁巖氣實驗室特性曲線和掃描電鏡等實驗方式，對頁巖氣特性完成了分析，采用環境因子模型實現了特性的定量分析，這一研究對于我國頁巖氣的發展具有一定的理論和實際意義。

頁巖氣；掃描電鏡；實驗；特性

頁巖氣是一類比較特殊的天然氣能源，其被認定為[1,2]：采用游離或者吸附方式賦在有生徑特點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[3]。2002年Devon能源公司水平鉆井的試驗成功和推廣，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主要的鉆井方式，在2002年對shale gas（即是頁巖氣）完成了較為準備全面的定義，指出shale gas是在性質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，這類大都存在于具備隱蔽聚集機理特性、儲存復雜等性質[6-10]。基于上述背景，本文通過實驗方式，對頁巖氣特性進行分析，通過環境因子模型實現了特性的定量分析，這一研究對于我國頁巖氣的發展具有一定的理論和實際意義。

1 頁巖氣的實驗

1.1 樣品制作

采用背壓法制作，將鋁質樣品框架置于平的毛玻璃板或紙面上，使其貼緊，而后用樣品勺把準備好的粉末試樣裝入樣品框內，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，風干。乙二醇飽和片：將自然定向片置于乙二醇蒸氣中進行飽和處理，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。若經處理后伊利石的0.1 nm峰強度下降太大，則應通過實驗調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 實驗結果

。

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系

2 實驗評價結果分析

通過各因素層次的模糊運算，本文采用因子的分析方式從而得到各類環境對實驗結果的評價與數據分析，見表1所示。

（1）綜合環境

實驗的綜合環境影響評價總體評價為優秀，這表明它的綜合環境影響比較好，該實驗屬于環境友好型。從綜合環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，本次實驗結果表現為“優秀”層次模糊隸屬度僅僅表示為0.551 4，一半以上，但偏差教小；但表現為“良好”層次模糊隸屬度則表現較大，達到了0.25，表現為“一般”層次模糊隸屬度也表現到了0.161 5。

表1 各類環境對實驗結果的評價與數據分析

續表

目標層總指數評價結果準則層分指數評價結果評價因子評價結果評價指標評價結果 B3良（3.5）C9良（3.8）C9D1良（3.9） C9D2優（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（4.8）C11優（4.7）C11D1優（4.7） C12優（4.8）C12D1優（4.8） C13優（4.8）C13D1優（4.8）

上述結構說明。本次實驗表現為環境評價整體效果還是較為滿意，但依然需要一定的優化和改進。

（2）分環境

各具體環境影響評價方面，4個具體環境影響評價中，該實驗有3個方面獲得優秀，分別是自然環境影響評價分指數、經濟環境影響評價分指數、政策法規環境影響評價分指數，另有社會環境影響評價分指數獲得良好。

從具體環境影響的權重以及等級層次表現來看，自然環境影響在四個實驗與實際情況環境影響中的所占的權重最大，達到了4成的百分比，并且表現為優秀的層次也達打了0.718 6的數值，上述結果表明本次實驗所受的自然環境情況影響較明顯，自然環境影響對綜合環境影響評價結果得優秀作用最大。

從上面結果來看，本次實驗的方法實現了優秀層次，能夠對頁巖氣特點分析，是一類環境友好型實驗，能夠為頁巖氣開發提供較好的依據。

3 結 語

本文通過實驗測試頁巖氣特性，從而為頁巖氣開發提供參考。頁巖氣資源開發綜合環境影響評價是通過實驗測試的各類數據，從理論和技術角度進行全方位的分析評價。文中通過頁巖氣制作，頁巖氣實驗室特性曲線和掃描電鏡等實驗方式，完成了頁巖氣特性分析，采用環境因子模型實現了特性的定量分析，研究成果對于我國頁巖氣的發展具有一定的理論和實際意義。

［1］ 鄒才能，董大忠，王社教，等. 中國頁巖氣形成機理、地質特征及資源潛力[J]. 石油勘探與開發，2010，37(6)：641-653.

［2］ 聶海寬，唐玄，邊瑞康，等. 頁巖氣成藏控制因素及中國南方頁巖氣發育有利區預測[J]. 石油學報，2009，30(4)：484-491.

［3］ 張金川，金之鈞，袁明生，等. 頁巖氣成藏機理和分布[J]. 天然氣工業，2004，24(7)：15-18.

［4］ 董大忠，鄒才能，楊樺，等. 中國頁巖氣勘探開發進展與發展前景[J]. 石油學報，2012，33(z1)：107-114.

［5］ 王紅巖，劉玉章，董大忠，等. 中國南方海相頁巖氣高效開發的科學問題[J]. 石油勘探與開發，2013，40(5)：574-579.

［6］ 王玉滿，董大忠，李建忠，等. 川南下志留統龍馬溪組頁巖氣儲層特征[J]. 石油學報，2012，33(4)：551-561.

［7］ 張東曉，楊婷云. 美國頁巖氣水力壓裂開發對環境的影響[J]. 石油勘探與開發，2015，42(6)：801-807.

［8］ 黃維安，邱正松，岳星辰，等. 頁巖氣儲層損害機制及保護水基鉆完井液技術[J]. 中國石油大學學報（自然科學版），2014，38(3)：99-105.

［9］ 姚軍，趙建林，張敏，等. 基于格子Boltzmann方法的頁巖氣微觀流動模擬[J]. 石油學報，2015，36(10)：1280-1289.

［10］ 黃金亮，鄒才能，李建忠，等. 川南下寒武統筇竹寺組頁巖氣形成條件及資源潛力[J]. 石油勘探與開發，2012，39(1)：69-75.

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，碩士生導師, 研究方向：頁巖氣、環境影響、評價方法。E-mail：445080074@qq.com。