5当代化工研究 85
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百家争鸣
页岩孔隙结构研究进展
o董蕾
（贵州省煤田地质局实验室贵州贵阳550081）
2016·02
摘要：页岩是一种重要的非常规储集体，是因为天然气可以吸附或以游离态赋存在富有机质泥页岩及其央层中，通常，页岩气富集在页岩的微米一纳来级孔腺中，常规扎腺研究手段难以适用，目前，页岩孔腺类型的分类方案在国际上尚未统一规定，围此，页岩的孔隙结构的
表征成为页岩气开发、勤探的关键问题。关健词：页岩；孔腺；勘探开发
中图分美号：T
文载标识码：A
ResearchDevelopmentofShalePoreStructure
Donglei
(Guizhou Coal Field Geological Laboratory,Guizhou Guiyang,550081)
Abstract: shaleis one importantunconventionalreservoirbodybecausethenaturalgas can adsorb oroccurewith afreestate inshalewithri chorganic mud orin its interlayerGenerally,shalegasgarhering inshalepore whichsizeismicron ornanometer,and theordinaryporeresearchm ethods are dificult to suit,and no unijfiedregulationsfortheclassijfication of shale pore types have been reached. So, the representation of shale pores tructure becomes the key problemfor shale gas development and exploration
Keywords: shale; pore; exploration anddevelopment
水平压裂、水平钻井技术近年来发展迅速，使得一些开发难度大的低孔、低渗页岩中的非常规油气资源的获取成为可能。孔隙结构对储层开发具有十分重要的影响。页岩孔隙尺寸多为微米、纳米级，因此，常规测量方法不适用于页岩。目前主要使用高分辨率电子显微镜分析图像，以及通过物理方法进行测量。本文就上述两个方面，概述了页岩孔隙结构的研究现状。
一、页岩孔隙结构的研究方法
目前研究页岩孔隙结构的主要手段是使用高分辨率电子
显微镜进行图像观察。该方法可以比较直观的了解页岩中孔、裂隙的原始形态，有的设备能够结合配套软件对孔隙数量进行定量分析，这对将来的压裂、开采提供了坚实的理论基础。在扫描电镜下，能够观察到纳米级的尺寸，因此其现今被广泛应用于页岩孔隙结构的研究中。
1.扣描电镜观察法
扫描电镜观察法主要是通过接收二次电子像和背散射电子像对样品进行分析，能够清晰观测到样品形状、孔隙大小、裂隙宽度等（如图1）。目前使用的扫描电镜有德国蔡司、牛津、日本电子、FEI等。
万方数据
图1页岩样品表观二次电子像
扫描电镜观察法是三维成像，在新鲜的断面上观察裂隙和孔隙结构，具有立观测面积广、分辨率高、结合能谱能对矿物组分进行定性定量等优点。根据应用化学学会和国际理论对孔隙的定义，Chalmers等将页岩孔隙划分为宏孔微孔（<2nm），中孔(介孔）（2~50nm)，大孔（>50nm) 三类。当前的扫描电镜分为钨灯丝和场发射两种。钨灯丝是三极自给偏压控制，具有偏压负反馈电路，因此发射电流稳定度高：由于阴极发射点源面积大，因此电子源尺寸也比较大，50~100μm，发射可达几十微米，但电子枪的亮度低，因此当电子束斑聚焦到几个纳米的时候，总的探针电流很小，信噪比太低是限制图像分辨率的根本因素，当前最佳钨灯丝扫描电镜最佳分解率3.0nm。
场发射电子枪没有偏压负反馈电路，外界电源的稳定度是决定因素，发射电流稳定度相比要低一些：由于尖阴极发射电源面积很小100nm左右，没有明显的电子源，因此使用虚电子源作为电子光学系统设计的初始物而存在，电子虚源直径一般在2~20nm，电子枪亮度相比钨灯丝提高上千倍。当束斑尺寸缩小到1nm以下时依然具有足够强的探针电流来