氧化對牛蹄塘組頁巖孔隙結構影響的試驗研究*

金佳旭 付彥吉 鄭 旭 王文芳 郝巖嶼 陳天宇

(①遼寧工程技術大學土木工程學院， 阜新 123000， 中國) (②東北大學深部金屬礦山安全開采教育部重點實驗室， 沈陽 110819， 中國)

0 引 言

在未來，我國油氣資源能源消耗約占50%左右(金之鈞等， 2019)，隨著我國經濟發展對能源的需求和常規天然氣能源的日益消耗，非常規天然氣的開發迫在眉睫。頁巖氣是一種典型的非常規天然氣，我國頁巖氣儲量位居世界首位，主要分布在鄂爾多斯、四川、湖南等地(孫龍德等， 2019)。2016年，美國非常規油氣產量為7.81×108t，其中頁巖氣產量占天然氣總產量的33.9%； 中國非常規油氣產量為6600×104t，頁巖氣占天然氣總產量的6.2%。我國頁巖氣開采仍處于初期階段，且面臨著巨大挑戰(鄒才能等， 2016， 2018)。

富有機質頁巖具有致密低滲的特點，增產措施是保證頁巖氣商業化產量的必要手段(Liu et al.，2016)。頁巖氣初期產量主要來源于頁巖裂隙中的氣體流動，長期穩產的氣體則主要通過孔隙結構擴散至裂隙中，進而通過井筒被抽采至地面。因此，頁巖孔隙結構是影響頁巖產氣能力的重要參數(唐穎等， 2011； 趙斌等， 2018)。水力壓裂技術是常用的增產方法(李志清等， 2018)，但水力壓裂法僅改善了頁巖的裂隙通道，且需消耗大量水資源。在壓裂液中加入酸液，酸會與頁巖中的碳酸鹽、硅酸鹽等礦物發生化學反應產生新的孔隙，以達到增滲的目的(陳天宇等， 2019a，2019b； 陳劉瑜等， 2020； 金佳旭等， 2021)，但酸化增產存在嚴重的環境污染問題。

富有機質頁巖含有易于氧化的有機質和黃鐵礦，運用綠色氧化劑將有機質和黃鐵礦氧化，進而產生新的孔隙，是改善頁巖孔隙結構和增滲的有效途徑(Chen et al.，2017；……