2.3界面張力γ、潤(rùn)濕角θ與孔半徑r關(guān)系

界面張力γ和潤(rùn)濕角θ與孔半徑r存在函數(shù)關(guān)系，公式(3)為汞的界面張力γ與孔半徑r的函數(shù)關(guān)系式；公式(4)為汞的潤(rùn)濕角θ與孔半徑r的函數(shù)關(guān)系式。由公式(3)、(4)建立界面張力γ、潤(rùn)濕角θ與孔半徑r的變化曲線(圖1)，可以明顯地看出γ、θ與r存在非線性關(guān)系，且在孔半徑小于10 nm時(shí)，曲線變化幅度非常大，說明界面張力γ和潤(rùn)濕角θ在孔半徑小于10 nm時(shí)是隨著孔半徑的變化而變化的，因此在Washburn方程中不能簡(jiǎn)單地將界面張力γ和潤(rùn)濕角θ視為定值。

圖1界面張力γ、潤(rùn)濕角θ與孔半徑r變化曲線

2.4應(yīng)用校正前后的Washburn方程處理數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)比

2.4.1參數(shù)校正前后累積孔體積的變化

應(yīng)用參數(shù)校正前后的Washburn方程對(duì)松遼盆地青山口組JL-1、JL-3、SL1-9、SL1-13井的泥頁巖樣品壓汞數(shù)據(jù)處理得到累積孔體積的孔半徑分布曲線，分析發(fā)現(xiàn):參數(shù)校正后的方程對(duì)于微小孔的影響較大，在孔半徑小于4 nm時(shí)，校正前后的兩條曲線出現(xiàn)明顯的不重合(圖2)。

但對(duì)比樣品JL-1、JL-3與樣品SL1-9、SL1-13的孔半徑分布曲線發(fā)現(xiàn):樣品JL-1、JL-3的曲線在孔半徑小于4 nm以下時(shí)出現(xiàn)了明顯的不重合，而樣品SL1-9、SL1-13的曲線在孔半徑小于4 nm以下時(shí)并未出現(xiàn)明顯的不重合現(xiàn)象，原因在于樣品JL-1、JL-3小于4 nm的孔較發(fā)育，而樣品SL1-9、SL1-13小于4 nm的孔不發(fā)育。

圖2校正前后累積孔體積孔徑分布曲線

圖3校正前后孔半徑分布曲線

2.4.2參數(shù)校正前后孔半徑分布的變化

同樣應(yīng)用參數(shù)校正前后的Washburn方程對(duì)松遼盆地青山口組JL-1、JL-3、SL1-9、SL1-13井的泥頁巖樣品的數(shù)據(jù)處理、對(duì)比發(fā)現(xiàn)——參數(shù)校正后的方程對(duì)于半徑為4 nm以下的孔有較大的影響，對(duì)于半徑為4 nm以上的孔基本上沒有影響(圖3)。

其原因主要是由于半徑小于4 nm的孔，汞的界面張力和潤(rùn)濕角受孔半徑的影響比較大，因此該范圍孔的進(jìn)汞量較原始方程得到的結(jié)果不同(圖3)。

應(yīng)用參數(shù)校正前后的Washburn方程處理數(shù)據(jù)，得到不同孔徑的孔體積占比的變化關(guān)系(圖4、圖5)。

用參數(shù)校正后的方程處理數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)樣品微孔孔體積占比增加，較原始方程處理得到的結(jié)果增加了118%；而中孔孔體積占比減小，較原始方程處理得到的結(jié)果減小了7%；大孔孔體積占比不變。用改進(jìn)后的Washburn方程對(duì)松遼盆地青山口組JL-1、JL-3、SL1-9、SL1-13井的泥頁巖樣品的數(shù)據(jù)處理得出：該地區(qū)主要以微孔、中孔為主，發(fā)育有小部分大孔。統(tǒng)計(jì)壓汞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)微孔占比平均12%左右，中孔占比平均為86%，大孔占比平均為2%。依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)估，松遼盆地青山口組地區(qū)油氣主要儲(chǔ)集在中孔里面。因此，提高微小孔(<50 nm)烴源巖儲(chǔ)集層的勘探開發(fā)有十分重要的意義。

據(jù)李占東等人(2015)對(duì)松遼盆地青山口組泥頁巖的儲(chǔ)集特征研究發(fā)現(xiàn)得出該地區(qū)頁巖油儲(chǔ)集層中主要發(fā)育納米級(jí)孔隙，其孔徑主要分布在50～300 nm范圍，發(fā)育小部分微米級(jí)孔隙，孔隙度較低，為1.20%～3.87%，平均2.17%。據(jù)柳波等人(2014)對(duì)同一區(qū)域泥頁巖研究發(fā)現(xiàn)，他們得出該地區(qū)單位總孔體積為0.110 43～0.143 24 cm3/g，平均孔徑為6.254～9.254 nm。據(jù)黃振凱等人(2013)對(duì)松遼盆地青山口組泥頁巖微觀孔隙特征得出青山口組泥頁巖孔隙主要以微孔、中孔為主，兩者占總孔體積的75%～90%，大孔占比較小。

因此根據(jù)前人大量研究得出松遼盆地青山口組泥頁巖孔徑主要發(fā)育微孔和中孔，其孔體積占比為75%～90%，發(fā)育小部分大孔。本人實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論:該研究區(qū)泥頁巖主要發(fā)育微孔和中孔，兩者占總孔體積的80%～96%，發(fā)育有少部分的大孔，前人的研究結(jié)論與本人研究結(jié)論基本吻合。其中與前人結(jié)論的不同主要在微孔占比上，前人的微孔占比為5%左右，而參數(shù)校正后計(jì)算得到的微孔占比增大為12%左右，增大了2.4倍，顯然校正后的Washburn方程對(duì)于微孔的影響十分大。

2.5用低溫N2吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證Washburn方程校正后的準(zhǔn)確性

低溫N2吸附是分析泥頁巖中孔、微孔孔徑分布和孔隙結(jié)構(gòu)特征常用的一種實(shí)驗(yàn)方法，本次將采用同一樣品，按照N2吸附實(shí)驗(yàn)要求將樣品進(jìn)行處理，然后在77.5K溫度下進(jìn)行N2吸附實(shí)驗(yàn)，獲得吸附數(shù)據(jù)，將同一樣品的吸附數(shù)據(jù)和校正前后的壓汞數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，N2吸附數(shù)據(jù)與校正后的數(shù)據(jù)更為接近(圖6)。

3結(jié)論

(1)在Washburn方程中界面張力γ、潤(rùn)濕角θ是孔半徑r的函數(shù)，是隨著孔半徑r的變化而變化的，因此在處理分析數(shù)據(jù)的時(shí)候必須考慮。

(2)參數(shù)校正后的Washburn方程處理泥頁巖樣品數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，對(duì)于8 nm以下的孔徑有較大的影響。

(3)參數(shù)校正后的Washburn方程對(duì)不同孔徑影響程度不同:對(duì)微孔影響較大，使計(jì)算的微孔孔體積占比增加；對(duì)中孔孔體積占比影響較小，對(duì)大孔孔體積占比基本沒有影響。

(4)基于改進(jìn)后Washburn方程對(duì)松遼盆地青山口組烴源巖孔徑分布研究發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)微孔占比平均12%左右，中孔占比平均為86%，大孔占比平均為2%。