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(shuō)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(yè)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(yè)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(méi)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(yè)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(kāi)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(yè)巖的儲(chǔ)集特征研究發(fā)現(xiàn)得出該地區(qū)頁(yè)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(yè)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(yè)巖微觀孔隙特征得出青山口組泥頁(yè)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(yè)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(yè)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(yè)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(yè)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(méi)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%。