Page 190 - 《精细化工》2020年第5期

·1040· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

（FTIR）、拉曼光谱（Raman）、扫描电子显微镜 3 mm 的岩心放置于岩心夹持器中（如图 1b 所示）；
（SEM）、原子力显微镜（AFM）等表征。 增加围压至 5 MPa；上下游以去离子水加压至
1.3 GO 阻缓泥页岩压力传递评价 1 MPa 饱和后，关闭下游管线阀门，上游压力增
GO 阻缓泥页岩压力传递实验在压力传递设 至 2 MPa，记录下游压力的变化数据；使用 GO 驱
备中进行，如图 1a 所示，该设备由动力油源系统、 替上游去离子水，重复上述实验步骤，记录 GO
伺服液压控制及数据采集系统、岩心夹持及试液 为上游试液时下游压力的变化数据。根据压力传
流动系统组成，可实现泥页岩内压力传递的测试。 递的时间 [24] ，评价不同片层尺寸 GO 阻缓泥页岩
具体实验步骤 [23] 为：将直径为 25.4 mm、厚度为 压力传递的效果。

图 1 泥页岩压力传递设备（a）和岩心夹持及试液流动系统示意图（b）
Fig. 1 Mud shale pressure transfer equipment (a) and core with flowing liquid support system (b)

2 结果与讨论 铁矿和黄铁矿。其中，石英、斜长石总量为 61%，
说明该地层的硬脆性 [25] 较强；其中，黏土矿物含量
2.1 龙马溪组泥页岩孔隙分布
为 16%，以伊利石和绿泥石为主，不含蒙脱石但含
2.1.1 微观形貌 有占黏土矿物 29%的伊蒙间层；岩心 8 h 的水化膨
龙马溪组泥页岩矿物组成及理化、膨胀分散性
胀率为 2.59%，滚动分散回收率为 96.5%，阳离子
能见表 1。
由表 1 可知，龙马溪组泥页岩主要矿物组分为 交换容量为 18.5 mmol/kg，说明该地层仍具有一定
石英、斜长石、铁白云矿，含有少量的钾长石、菱 的水化膨胀/分散性能 [26] 。

表 1 龙马溪组泥页岩矿物组成及理化、膨胀分散性能
Table 1 Mineral composition, physical and chemical properties, swelling and dispersion properties of Longmaxi formation shale
主要矿物组分相对含量/% 主要黏土矿物相对含量/%
石英 钾长石 斜长石 方解石 铁白云矿 菱铁矿 黄铁矿 黏土矿物 高岭石 绿泥石 伊利石 伊/蒙间层
54 1 7 13 6 1 2 16 4 25 42 29

岩心 8 h 膨胀率/% 滚动分散回收率/% 阳离子交换容量/(mmol/kg)
2.59 96.5 18.5

图2为岩心水平层理方向和垂直层理方向的SEM 2.1.2 孔径分布
照片。由图 2a 可以看出，层理间黏土矿物呈片状松散 龙马溪组泥页岩氮气吸附-脱附测试结果如图 3
2
堆叠，构造均质性较差；由图 2b 可见，出岩心垂直层 显示，龙马溪组泥页岩 BET 比表面积为 12.27 m /g，
理方向发育大量孔隙与裂缝 [27] ；图 2c、d 均显示：该 平均孔直径为 3.71 nm。从图 3 可以看出，龙马溪组
区块发育大量纳米级孔隙和裂缝，属于硬脆性泥页岩， 泥页岩岩心 2.0~5.0 nm 孔径段孔容占比高达 80.2%，
而孔隙压力的传递将会引起地层坍塌压力 [28] 的变化， 这表明岩心发育大量介孔和微裂缝 [29] ，与 SEM 结
从而发生井壁失稳问题。 果一致。因此，介孔与微裂缝的压力传递/滤液入侵