纳米孔隙

摘要： 页岩气水平井分段压裂后,大量滑溜水被滞留在页岩基质纳米孔隙中,对压后产量的长期稳定性影响较大。以页岩基质的复杂纳米孔隙结构的分形特征和受限性为基础,考虑受限纳米孔隙空间内滑溜水流动的滑移效应和毛细管压力作用,建立了反映页岩纳米孔隙中的压裂液滤失速度分形计算新模型,新模型与经典滤失速度在机理方面存在一致性。分别讨论了滑移长度、压裂液黏度、基质纳米孔隙半径、毛细管压力等4个因素对滤失速度的影响:滑溜水滤失速度随滤失时间增加而降低,最后趋于稳定;纳米基质孔隙中压裂液滑移效应不容忽视,滑移长度越大,滤失速度越大;滑溜水压裂液黏度越大,流体流动阻力亦越大,滤失速度就越小;基质纳米孔隙半径越小,滤失速度越小,其降低幅度也越快;毛细管压力越大,滤失速度越大,其降低幅度也越慢。该研究结果可为页岩气压裂后返排与焖井制度及优化提供理论参考。

摘要： 在考虑动态接触角效应、纳米限域效应、惯性效应和入口端效应的基础上,建立了纳米尺度孔隙中油-水渗吸方程,推导出固-油-水三相接触线摩擦系数与界面区流体黏度的关系式,结合毛细管束模型和对数正态分布理论,得到了致密岩心渗吸模型,并对影响渗吸动态的关键参数进行了分析。研究表明,纳米孔隙渗吸过程中,动态接触角效应对渗吸的影响最为显著,纳米限域效应(多层黏附效应和滑脱效应)次之,惯性效应和入口端效应影响最小;渗吸初期,惯性力的作用减小,接触线摩擦力的作用增加,动态接触角从初始的平衡接触角逐渐增大至最大并基本保持稳定;渗吸后期,接触线摩擦力的作用减小,接触角则从最大动态接触角逐渐降低并趋于初始的平衡接触角;孔隙半径减小,渗吸初期动态接触角效应增强,渗吸中后期动态接触角效应减弱;油水界面张力增加,渗吸动力增大,动态接触角效应增强;界面张力对渗吸动态的影响存在临界值,致密储集层渗吸提高采收率,过低的界面张力并不能获得更好的渗吸效果,最佳的界面张力需通过优化获得。

摘要： 以石墨烯为基质构筑的纳米孔隙存在两种壁面结构,水滴浸润纳米孔隙在微流动方面至关重要.本文鉴于实验报道的石墨烯结构,构建了两种石墨烯纳米孔隙,利用全原子分子动力学模拟方法研究了纳米水滴浸润两种纳米孔隙.发现两种不同排列石墨烯构筑相同尺度的纳米孔隙展现出完全不同的浸润特点,一种是放置在纳米孔隙入口处的水滴会自发浸润孔隙,另一种是水滴完全不会浸润孔隙.通过分析两种纳米孔隙结构,总结出了产生上述现象主要归因于纳米孔隙内外表面的润湿性差异.建立了纳米孔隙内外表面完全一样的结构,构建了水滴浸润纳米孔隙的润湿性相图,给出了水滴浸润纳米孔隙的一般性规律.

摘要： 利用分子动力学模拟方法研究了页岩油在页岩纳米有机质孔隙中的赋存特征。在OPLS全原子力场下模拟了353 K、30.7 MPa条件下正辛烷在石墨烯壁面的吸附特征,并分析了不同孔隙尺寸、温度、压力、碳链长度、烷烃极性等5个影响因素对正辛烷在有机质壁面吸附的影响。结果表明,正辛烷在有机质孔隙壁面有4个吸附层,吸附层密度峰值逐渐降低,吸附层厚度为0.4~0.5 nm;沿z方向垂直扩散系数和平行扩散系数均逐渐增大并在孔隙中央处达到稳定,且平行扩散系数大于垂直扩散系数;压力对烷烃分子的吸附量几乎没有影响,孔隙尺寸越大,温度越高,碳链越短,分子极性越低的烷烃分子在纳米有机质孔隙中的吸附态体积分数越小。

摘要： 基于动态SCCO2萃取平台,模拟了SCCO2(温度55°C和压力12 MPa)与焦煤和瘦煤的动态相互作用.通过低温氮吸附技术分析了SCCO2作用前后煤纳米孔隙结构的变化特征,探讨了SCCO2对煤纳米孔隙结构的影响.结果表明:SCCO2不会改变纳米孔隙形状,SCCO2作用后,焦煤的比表面积和孔体积增大,微孔含量显著升高,中孔孔隙度下降,平均孔径降低,瘦煤表现出相反的趋势;分形分析表明SCCO2增强了焦煤纳米孔隙表面的非均质性,但瘦煤孔隙表面变得光滑;SCCO2的萃取效应和SCCO2吸附引发的溶胀效应的净作用是上述焦煤和瘦煤纳米孔隙差异变化的主因,对于焦煤,萃取作用强于溶胀作用,对纳米孔隙结构产生增孔效应,瘦煤则相反.

摘要： 以川南长宁页岩气示范区A井页岩气优质产层龙一1小层与非优质产层龙一2小层及龙二段为主要研究对象,从储层矿物组成、纳米孔隙发育特征和赋存载体组合样式及其主控因素等微观层面进行系统对比,进一步明确了两者的差异及相互关系.研究结果显示:1)龙一1小层富含有机质、石英和黄铁矿,页岩孔径分布呈前峰型,纳米孔隙发育主要受TOC含量控制,有机孔是纳米孔隙主要类型,有机质颗粒充填于矿物粒间孔内,被石英和碳酸盐岩等脆性矿物包围,构成"纳米级气藏";2)龙一2小层和龙二段相对富含黏土矿物和碳酸盐岩,页岩孔径分布以后峰型为主,纳米孔隙发育主要受黏土矿物含量控制,黏土矿物粒间孔/层间孔是纳米孔隙主要类型,黏土矿物颗粒内部充填纳米孔隙不发育的方解石和白云石,对页岩气运移起到有效阻滞.因此,非优质产层龙一2小层和龙二段实际上是下伏优质产层龙一1小层的有效盖层.川南龙马溪组页岩气选区需同时关注龙一1小层的储集能力和龙一2小层与龙二段等上覆地层的封闭能力.

摘要： 川南地区页岩气勘探开发实践证实,储层特征是制约深层地层非常规气实现有效开发的关键。为查明煤系储层孔隙结构和储层组合特征,以深层煤系地层为例,采用扫描电镜、液氮和二氧化碳吸附等技术手段对煤系地层煤岩、砂岩和页岩的孔隙形态、结构等进行研究,认为深层煤系地层孔隙主要由原生孔隙、次生孔隙、有机质纳米孔、微裂缝等组成,有机质纳米孔为气泡固化形成;深层煤系地层砂岩、泥岩、煤层沉积旋回性受控于沉积环境,形成泥煤砂型等多种岩性组合体;深层砂煤组合储层发育多种孔隙类型,兼有可改造性和较好含气性,具有较大开发潜力。研究结果为深层地层孔隙结构特征及组合型储层的开采提供了理论依据。

摘要： 钾长石在碱性流体蚀变过程中会形成层状铝硅酸盐等矿物,前人对其反应机制和反应产物进行了研究,但缺乏微观尺度尤其是纳米尺度的探讨.因此,作者对钾长石在极端碱性条件下(190°C,24h,初始pH =12.4)的蚀变机制及其蚀变产物层状硅酸盐托贝莫来石的显微结构开展了纳米尺度的研究.X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、能量色散光谱等观测结果显示,钾长石在碱性条件下水热蚀变所得到的产物主要为托贝莫来石、水钙铝榴石和方解石.高分辨率的透射电镜结果表明,在钾长石与次生矿物相的界面形成了纳米级的多孔非晶质层,且在空间上表现出结构的不连续性.界面溶解-再沉淀(CIDR)机制很好地解释了钾长石与次生矿物相界面的空间不连续性和非晶质层的形成.对蚀变产物中纤维状的托贝莫来石晶体进行显微结构表征,结果表明托贝莫来石的孔隙直径为0～ 160nm,平均孔径约为40nm;其构成的纳米孔隙和通道有利于增加周围流体中离子和气体的溶解度,并可能会影响局部化学平衡.这为层状铝硅酸盐作为自然界以及工业吸附材料和催化剂的更广泛应用提供了重要依据.

摘要： 纳米孔隙是页岩油在页岩储层内的重要流动空间.干酪根和石英分别作为页岩有机质和无机质的主要组成,有必要开展页岩油在其纳米孔隙内的流动研究.本文构建了包含非极性和极性组成的页岩油分子、具有表面粗糙度的干酪根纳米孔和表面羟基化的石英纳米孔模型,分别参照实验对各模型进行了验证.基于非平衡分子动力学模拟方法,对比了页岩油在两种纳米孔隙内的流动规律,分析了孔隙壁面对页岩油的相互作用力,研究了压差、孔隙尺寸和温度对流动的影响.结果表明:在低压差下,页岩油流量增速缓慢,两种孔隙内的流量基本相等;随着压差增大,流量增速变大,石英孔隙内的流量有明显突增;在高压差下,流量增速放缓,石英孔隙内的流量高于干酪根孔隙.这是由于页岩油在两种孔隙内与壁面的相互作用不同,且具有不同的流态.在干酪根孔隙内,未发现正滑移;在石英孔隙内,高压差下具有正滑移,且滑移长度随孔隙尺寸减小而增大.文章基于更加真实的分子模型,研究纳米尺度页岩油流动规律,这是弄清页岩油宏观渗流特征的基础,对实现页岩油高效开发具有重大意义.

摘要： 本文以库车前陆盆地超深层白垩系巴什基奇克组砂岩为例，深入分析致密砂岩储层中微一纳米孔隙的类型、特征、成因以及对储层物性的响应，并运用气体分子运动学理论分析微孔隙中气体运动特征，分析微-纳米孔隙有效性及储层意义。

摘要： 中国含煤地层分布广泛,煤系多气共采是中国非常规天然气产业的重要发展方向.但煤岩和泥页岩储集层物性较差,孔隙结构复杂,是制约三气共采的重要因素,煤岩和泥页岩孔隙差异性决定其流体赋存状态和运移条件,相关研究对于三气共采选层具有重要意义.本文针对鄂尔多斯盆地东缘临兴地区煤岩和泥页岩样品，利用低温氢气吸附法认识煤岩和泥页岩微观孔隙结构差异性，探讨可抽提沥青对于中低变质程度煤岩和泥页岩微观孔隙结构的影响。

摘要： 页岩储层富含纳米级孔隙,因此在纳米尺度上研究孔隙内流体分布特征具有重要意义.基于室内实验,量化评价了页岩及粘土孔隙含水饱和度分布特征.实验发现:在水吸附过程中,粘土孔隙内“毛细凝聚”现象显著,当环境相对湿度达到RH=0.98,6.76nm以内的孔隙将完全被毛细管水阻塞;而对于页岩样品,无机质孔隙表现出亲水作用,但是有机质表现出憎水作用,页岩整体吸水能力相对较弱.同时,考虑页岩有机质与无机质孔隙形貌特征差异性,建立数学模型研究孔隙形状对吸水特征的影响.结果表明:利用狭缝孔模型计算的水膜厚度与含水饱和度与实测结果更接近,因此在研究页岩吸水特征时,应将孔隙形状假设为狭缝孔,而并非通常假设的圆管孔.本研究将为对深入认识及评价页岩储层不同类型孔隙内流体的赋存方式及产出机理奠定理论基础.

摘要： 页岩气吸附机理和模型的研究对于页岩气地质储量计算和开发方案编制等具有重要意义.为了阐明页岩纳米孔隙中超临界甲烷的吸附机理,结合低温氮气吸附和高压甲烷等温吸附实验,对龙马溪组页岩的微观孔隙结构和超临界吸附曲线进行了分析.结果表明,页岩纳米孔隙发育,比表面积较大,吸附气主要赋存于微孔和中孔中;页岩的等温吸附曲线在压力较大时,必然存在下降的趋势,这并非异常现象,而是过剩吸附量的本质特征.四种常用吸附模型的对比分析表明:对于微孔充填方式,D-A模型的拟合效果要优于D-R模型;对于单层吸附方式,L-F模型的拟合效果要优于Langmuir模型.进一步通过两种假设证明了甲烷不是以单一的微孔充填或者单分子层吸附方式进行吸附的,推测其吸附机理为微孔充填和单分子层吸附并存.并基于该吸附机理,建立了页岩气超临界吸附新模型—DA-LF模型.新模型比常用模型具有更好的拟合效果,并可以分别计算出微孔和中孔的吸附量.计算表明微孔充填吸附量比单层吸附量大,占总吸附量的76％左右.这表明页岩气超临界吸附机理可以进一步深化为:微孔充填为主、单分子层吸附并存.

摘要： 在纳米孔隙单相气体传质理论的基础上,考虑实际样品孔隙-裂缝型貌特征(无机孔隙-裂缝多表现为狭缝型;有机质孔隙多表现为圆形),利用权重系数叠加滑脱流及分子自由流,建立了圆管孔与狭缝孔内的气体传输模型.进一步考虑含水饱和度在页岩无机质与有机质孔隙的分布特征,结合实际样品的孔隙分布特征,量化研究了含水饱和度对气体流动的影响,给出了含水饱和度与气相渗透率的关系曲线,并进一步对比了储层含水条件下气体在有机孔与无机孔的流动特征.本研究将为合理评价及预测储层含水条件下页岩/致密储层气井产能奠定理论基础.

摘要： 本研究提出了一个统一的方法来描述气体流量在整个区域的流动状态，通过改变所有的气体输运方程，使得其适用一般形式的类型。该方法可以与前人总结的方法媲美，且不需要输入的参数。由于统一方法为所有流动区域提供了连续的渗透率k，因此避免使用分段流模型引起的不同流动区域边界不连续性的问题。该方法能够描述储层压力变化时气体渗透率演化过程，并可以应用于解释渗透率数据，预测不同气体压力和孔隙大小的条件下渗流区域之间的渗透率变化。

摘要： 煤的等温吸附量随着压力的增大而增大，在同一压力下，随构造变形的增强而增大，但并不是所有变形程度强的煤样的等温吸附量大于变形程度弱煤样的等温吸附量，显然构造变形对煤的吸附作用产生了重大影响，但并不是唯一的作用因素。构造煤孔隙结构形态与吸附热常数D有较好的响应，剪切作用形成的鳞片状煤以板状孔为特征，吸附热常数显著较大。

摘要： 页岩,煤和其他碳基能源材料通常利用石墨狭缝模型,从而研究吸附的物理化学性质.储层基质中的孔隙结构存在不规则的表面,在分子尺度上具有分形特征.本文借助分形算法构建具有不同粗糙度的孔隙模型,通过分子模拟(GCMC)讨论了甲烷在孔内的吸附行为.结果表明,当粗糙度小于2.6时,粗糙度对吸附量的影响可以忽略;当粗糙度大于2.6时,吸附量随粗糙度增加而明显下降.计算了密度分布和势能面,说明不同孔隙吸附量的差异来自于粗糙孔内壁面气体密度下降,以及可接触体积的减小.

摘要： "页岩孔隙发育与有机质转化-排出密切相关"的设想提出之后不久为离子抛光-扫描电镜的观察结果所证实,随后大量的观察结果显示,处于生油高峰期后的页岩有机质内部广泛发育纳米级孔隙,这类孔隙构成了页岩气储集空间的重要部分.由此,页岩孔隙的热演化过程成为含气页岩研究的热门领域之一.本次工作以鄂尔多斯盆地三叠系长7段富有机质湖相页岩为实验对象，进一步开展了两种实验体系下有机质热演化与孔隙发育特征的对比研究，在残留烃演化与孔隙发育过程方面获得了两点认识，为深入理解有机质转化与页岩孔隙发育之间的关系提供了新的证据和研究思路。

摘要： 一种给定孔隙率的烧结纳米银随机孔隙结构建模方法包括如下步骤：步骤1：确定烧结纳米银随机孔隙结构的二维模型边界范围；步骤2：确定烧结纳米银随机孔隙结构x、y方向的特征长度；步骤3：生成给定x、y方向的特征长度的高斯随机场分布样本；步骤4：利用最优化算法，确定给定孔隙率的高斯随机场阈值；步骤5：生成给定孔隙率的烧结纳米银随机孔隙结构，并导入有限元软件中。该方法可快速生成烧结纳米银随机孔隙结构，该结构的建立不仅可给定孔隙率，同时可给出与烧结纳米银形貌一致的随机孔隙结构，可为后续烧结纳米银细观结构分析提供模型输入。

摘要： 对薄膜施加第1调制电压，将在薄膜中流过的电流的相位相对第1调制电压的相位的变化量与阈值进行比较，在检测到相位的变化量超过阈值时停止施加第1调制电压，从而在薄膜中高速地形成纳米孔隙。

摘要： 本发明提供了一种纳米孔隙玻璃的制备方法，所述方法包括，在烧制前或烧制过程中，将颗粒状的纳米孔隙材料与玻璃基材均匀混合，后按照常规工艺制备得到所述纳米孔隙玻璃。也可以先将玻璃生产原料熔融后，再在熔融的玻璃液中逐渐加入纳米孔隙材料，而后按照制备玻璃传统工艺制备得到含纳米孔隙的玻璃。本发明还提供了使用所述方法制备的玻璃。

摘要： 本发明公开了固体孔隙介质中纳米孔隙结构的

摘要： 本发明公开了一种基于纳米颗粒流体的页岩纳米孔隙封堵实验装置及方法，实验装置包括三轴模块、水力及气体注压模块、纳米颗粒流体流动模块、流体封堵页岩孔隙模块及其控制装置，三轴模块包括三轴试验舱、圆形压块以及上游、下游压力岩心输入和输出通道和围压施压胶管；水力及气体注压模块包括高压注入泵，三轴试验舱中的溶液通过管道与圆形压块的通道接口连接；纳米颗粒流体流动模块包括相连的两通纳米颗粒流体容器以及第三液压装置，第三液压装置包括三并联上游压力罐体、压力传感器、纳米颗粒流体、第二四联通阀、恒流泵、第一流体储液罐和磁力搅拌装置。本发明能模拟不同地层应力条件下和不同纳米颗粒物理参数条件下的页岩纳米孔隙封堵实验。

摘要： 对薄膜施加第1调制电压，将在薄膜中流过的电流的相位相对第1调制电压的相位的变化量与阈值进行比较，在检测到相位的变化量超过阈值时停止施加第1调制电压，从而在薄膜中高速地形成纳米孔隙。

摘要： 本发明提供了一种纳米孔隙玻璃的制备方法，所述方法包括，在烧制前或烧制过程中，将颗粒状的纳米孔隙材料与玻璃基材均匀混合，后按照常规工艺制备得到所述纳米孔隙玻璃。也可以先将玻璃生产原料熔融后，再在熔融的玻璃液中逐渐加入纳米孔隙材料，而后按照制备玻璃传统工艺制备得到含纳米孔隙的玻璃。本发明还提供了使用所述方法制备的玻璃。

摘要： 本发明公开了一种页岩微纳米孔隙的扫描电镜孔隙特征定量统计方法，包括以下步骤：确定多级次放大倍数；绘制各个级次放大倍数下的平均孔径分布曲线；绘制全孔径分布曲线；确定面孔率参数的统计截止值；以统计截止值为界限统计各个级次放大倍数下的平均面孔率；最后对各个级次放大倍数下的平均面孔率进行累加，得到样本面孔率。本发明利用不同放大倍数扫描电镜照片全孔径分布曲线绘制和不同放大倍数下的面孔率统计，以全孔径分布曲线作为参考值，实现了不同放大倍数下面孔率参数的叠合统计，只需要较少电镜照片的快速统计就可以实现多尺度微纳米孔隙的定量统计，且统计结果可靠性更高。

摘要： 本发明公开了固体孔隙介质中纳米孔隙结构的

摘要： 本发明公开了一种基于纳米颗粒流体的页岩纳米孔隙封堵实验装置及方法，实验装置包括三轴模块、水力及气体注压模块、纳米颗粒流体流动模块、流体封堵页岩孔隙模块及其控制装置，三轴模块包括三轴试验舱、圆形压块以及上游、下游压力岩心输入和输出通道和围压施压胶管；水力及气体注压模块包括高压注入泵，三轴试验舱中的溶液通过管道与圆形压块的通道接口连接；纳米颗粒流体流动模块包括相连的两通纳米颗粒流体容器以及第三液压装置，第三液压装置包括三并联上游压力罐体、压力传感器、纳米颗粒流体、第二四联通阀、恒流泵、第一流体储液罐和磁力搅拌装置。本发明能模拟不同地层应力条件下和不同纳米颗粒物理参数条件下的页岩纳米孔隙封堵实验。