基于分形理論的頁巖納米孔隙粒度效應探究

秦鈺佳，唐鑫，3，，程龍飛，周廷強，向磊，郭森

（1.重慶三峽學院土木工程學院，重慶 404199；2.重慶市三峽水庫岸坡與工程結(jié)構(gòu)災變防控工程技術研究中心，重慶 404199；3.三峽庫區(qū)水環(huán)境演變與污染防治重慶市重點實驗室，重慶 404020；4.中國礦業(yè)大學煤層氣與成藏過程教育部重點實驗室，江蘇 徐州 221008）

0 引言

目前，國內(nèi)外學者對頁巖孔隙的結(jié)構(gòu)作了大量的研究，形成了以圖像分析法和流體注入法為主的2類測量和表征方法［1-2］，如FIB-SEM成像［3］、納米CT掃描［4］、壓汞法［5］和低溫液氮吸附法［6］。由于頁巖具有大量的納米孔隙，流體注入法能更準確地表征頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)［7］。此外，通過分形理論可以定量分析頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)［8］。同時，由于微孔范圍內(nèi)頁巖孔隙的微觀結(jié)構(gòu)特征并不能很好地采用FHH（Frenkel-Halsey-Hill）模型計算得到的分形維數(shù)來表征［9］，故筆者選取的是低溫液氮吸附實驗。

低溫液氮吸附實驗作為定量表征巖石孔隙微觀結(jié)構(gòu)的方法之一，能有效表征巖石樣品的孔徑分布特征［10］。近年來，越來越多的學者關注樣品粒徑對頁巖物性參數(shù)測定中可能的影響，如Han等［11］對粒徑為0.058～4.000 mm的下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖樣品開展了實驗，對比認為粒徑0.113 mm（130目）的樣品最適合于頁巖的低溫液氮吸附實驗；Mastalerz等［12］分析了粒徑對不同成熟度頁巖樣品測試結(jié)果的影響，推薦采用200目的樣品來開展頁巖的低溫液氮吸附實驗；李騰飛等［13］選取下寒武統(tǒng)牛蹄塘組剖面中3塊總有機碳質(zhì)量分數(shù)（TOC）不同的富有機質(zhì)黑色頁巖為研究對象，推薦采用0.425～2.000 mm（10～40目）的樣品來開展頁巖孔徑參數(shù)測試的工作。……