兰州大学本科生毕业论文(设计)写作规范doc(1)

1、 毕业论文（本 科 生） 论文题目（中文） 四川盆地冷水剖面五峰-龙马溪组泥岩吸水 实验及孔隙度研究 论文题目（外文） The research of the water absorption experiment and porosity of the shale in Wufeng-Longmaxi group of Sichuan basin Lengshui section 学 生 姓 名 侯美红 导师姓名、职称 张同伟 教授 学生所属学院 地质科学与矿产资源学院 专 业 地质学 年 级 2012级 兰州大学教务处诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独

2、立进行研究所取得的成果。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或在网上发表的论文。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名： 日 期： 关于毕业论文（设计）使用授权的声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用毕业论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本毕业论文。本人离校后

3、发表、使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大学。本毕业论文研究内容：可以公开不宜公开，已在学位办公室办理保密申请，解密后适用本授权书。（请在以上选项内选择其中一项打“”）论文作者签名： 导师签名： 日 期： 日 期： 论文题目（中文）四川盆地冷水剖面五峰-龙马溪组泥页岩吸水实验及孔隙度研究中文摘要 富有机质泥页岩的孔隙系统为页岩气、页岩油的保存提供了空间，孔隙连通性是决定页岩油气产量的重要因素。由于富有机质泥页岩具有极强的非均质性，孔隙的连通程度在不同大小的尺度上是不同的，这直接决定了页岩中气体的流通方式，以及后期开采的效果。为了研究四川盆地志留系龙马溪组页

4、岩孔隙的特征，本文主要采用岩石小柱体吸水模拟实验方法，研究了影响富有机质泥页岩吸水量的主要控制因素，同时建立数学模型来表征四川盆地志留系龙马溪组泥页岩的吸水规律，并提出了吸水实验对泥页岩孔隙连通性的指示意义，这为探讨泥页岩孔隙的连通性提供了方法和手段。关键词：泥页岩；孔隙；连通性；吸水性TITAL OF DISSERTATIONThe research of the water absorption experiment and porosity of the shale in Wufeng-Longmaxi group of Sichuan basin Lengshui sectionAbs

5、tract The pore system of organic-rich shale provides space for the preservation of shale gas and oil. The connectivity of pore is a key factor in determining the production of shale gas and oil. The pores connectivity of shale, which determines the circulation way of shale gas and the effects of exp

6、loitation, is different at different scales due to its strong heterogeneity. Based on the theory of imbibition, this paper desires to deeply understand the regular pattern of shales imbibition of Silurian Longmaxi formation in Sichuan basin through laboratory experiments and mathematical simulations

7、. It provides theoretical method for researching the connectivity of pore.Keywords: Shale; Porosity; Connection; Imbibition目 录中文摘要I英文摘要II第一章 绪论1第二章 样品的选取和实验方法42.1 样品基本特征42.2 吸水实验的方法及步骤35第三章 实验数据分析与处理603.1 TOC含量与泥页岩饱和吸水量的关系603.2 黏土矿物的含量与泥页岩饱和吸水量的关系633.3 泥页岩的BET比表面积以饱和吸水量的关系603.4 不同粒径大小的相同样品的吸水曲线特征633

8、.5 泥页岩的吸水量与吸水时间及柱体体积之间的关系603.6 吸水曲线特征与吸水过程函数63第四章 讨论与结论60参考文献68论文（设计）成绩24兰州大学本科生毕业论文 论文题目第1章 绪论 页岩气，一种以游离或吸附状态保存于页岩层或泥岩层中的非常规天然气，其保存和运移均受储层孔隙系统的影响，所以孔隙连通性的表征对页岩气水平井层位选取、资源潜力评价和油气渗流能力计算具有重要意义。然而，页岩层或泥岩层的原生孔隙系统一般由十分微小的孔隙组成，连通性很差，孔隙大小一般小于2m，有机质的孔喉一般为20100nm。但具有极大的内表面积，这些内表面积可以吸附和存储大量的气体。据统计，有平均50%左右的页岩

9、气储存在页岩基质孔隙中。因此，孔隙连通性是决定页岩油气产量的关键因素。目前，对页岩孔隙的研究，主要有以下几种方法：SEM成像、压汞法、He气孔隙度测量、N2低温吸附/解析等，但由于成本高、过程复杂或准确度不够等原因都存在一定局限性。本文设计了岩石小柱体吸水模拟实验：通过在恒定温度和湿度条件下测量岩石小柱体的吸水量，分析了样品TOC含量、黏土矿物含量、样品粒径、BET比表面积与泥页岩吸水量的关系，探讨了影响四川盆地冷水剖面五峰-龙马溪组泥页岩吸水的主控因素,同时建立数学模型来表征四川盆地志留系龙马溪组泥页岩的吸水规律，这为研究泥岩的孔隙连通性、有效孔隙度和压裂液在岩石中的渗透等提供了新的实验手段

10、和研究思路 1。第2章 样品的选取和实验方法2.1 样品基本特征四川盆地位于扬子地台西北缘，呈北东向菱形展布，盆地周边为环绕盆地的相连山脉。自古生代至中、新生代以来，四川盆地经过复杂的地质构造过程，完成了克拉通盆地到前陆盆地的演化，是一个海陆相复杂叠合的盆地。长宁县位于四川盆地川南褶皱区南缘，地质构造属川南褶皱带东西向构造体系“川黔右坳陷”范围2。本文中的样品采自四川省长宁县双河镇上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组新鲜露头剖面。为排除偶然因素，在探究泥页岩饱和吸水量主控因素时，也采用了重庆石柱县下志留统龙马溪组露头剖面样品（石柱剖面和黔浅1井位于川东北地区志留系龙马溪期沉积中心）。实验中样品有机

11、质含量较大，平均为3.96%；成熟度较高，已达到过-高成熟阶段；脆性矿物含量为37.1%71.2%，粘土矿物含量为高，脆性矿物含量丰富3。实验样品为新鲜页岩，用装有空心钻头的钻床钻取一定直径的岩石柱体，或用研钵将新鲜样品磨成一定目数大小，经过再放入110的烘箱中干燥12小时后，用于实验。2.2吸水实验的方法及步骤该实验主要是将一定形态的样品烘干后，放入到玻璃干燥皿中，在干燥皿底部放入过饱和乙酸钾溶液，以提供稳定的湿度，每隔一段时间测量其质量变化，吸水实验完成后将样品进行处理，再用比表面积及孔径测试仪分析样品比表面积与孔径大小，来与吸水结果进行对比分析，得出结论。吸水实验步骤如下：（1） 选取新

12、鲜的龙马溪组页岩样品，将其表面擦拭干净（不可用水洗）后，按实验要求将样品钻成一定直径的柱体或是用研钵磨成一定目数的粉末，放入110的烘箱烘12小时以上，然后放入有干燥剂的干燥皿中进行冷却，待冷却后进行第一次称重。（2） 配置乙酸钾的过饱和溶液并置于干燥皿底部，以提供一个恒定湿度的环境，再在其中放入温湿度计，并用凡士林进行密封处理。（3） 待干燥皿中的温湿度计稳定后记录读数，并将称完质量的干燥样品放入其中，密封后开始吸水实验。（4） 每隔一定时间，将温湿度计读数记录后，取出样品进行称重并记录，然后迅速将样品放入干燥皿中继续吸水，直至样品重量不再增加后（吸水后期，样品吸水量增加很少，可以每隔24小

13、时进行一次测量），停止实验。（5） 将实验数据处理后，绘制页岩样品吸水量-时间曲线。第3章 实验数据分析与处理在平均温度为30.81和平均相对湿度为70.2%的条件下，选取了6块长宁剖面龙马溪组岩心样品、6块黔浅1井龙马溪组岩心样品和5块石柱剖面龙马溪组岩心样品开展吸水实验（直径均为1cm、长均为1cm的小柱体)，样品经重量均一化后的吸水结果分别见表3.1、表3.2、表3.3。表3.1长宁剖面龙马溪组岩心样品随时间吸水结果（mg/g rock）样品编号CN-SH-11(10)-时间/min温度（）湿度（%）5158273040031.171.1000000131552.66942.58951.

14、02230.66981.80141.3013231.758.94.25513.72241.72651.15703.09622.755733161.15.51954.65302.31721.52234.22213.7317431.461.36.32245.26002.81701.82685.16034.8799530.861.86.98475.76573.29402.13125.89225.5880631.269.98.18906.59523.93012.55756.94306.6022730.869.78.93167.04034.36182.86207.76877.3677830.968.49

15、.41337.24264.70253.04468.27537.9035930.767.99.83487.50565.04333.32888.76328.30541030.768.410.13597.54605.36133.53189.13858.649911316810.33667.62695.52033.55219.47638.95611330.87411.38038.31486.36094.079810.714810.35311530.87411.80188.51716.83804.343711.334010.88892230.579.413.74879.60958.95075.56151

16、3.867313.70203030.479.313.88929.73099.97305.987814.167513.989138307813.80899.650010.54096.089314.2988n4830.78014.33079.953511.15436.312514.843014.69725930.27914.61179.913011.49506.292214.805514.56328230.57914.39099.771411.35876.231414.711714.4867平均值30.8170.219.52777.05045.83843.55418.96408.3538表3.2

17、黔浅1井龙马溪组岩心样品随时间吸水结果（mg/g rock）样品编号QQ1#-时间/min温度（）湿度（%）459405111031.171.1000000131550.25340.54210.17870.18410.32440.3533231.758.90.60561.14400.26810.47870.86500.873933161.10.87911.62640.35760.69971.33351.3015431.461.31.13311.94780.48270.95741.82001.6920530.861.81.30892.38950.66151.19692.27062.0638631

18、.269.91.68003.07220.71511.38102.79312.4914730.869.71.85593.47380.80451.56513.24362.8075830.968.42.07073.77500.92961.71243.586033.1050930.767.92.22704.11630.98321.84133.82033.30951030.768.42.44194.41751.01901.91494.05453.45821131682.48104.61831.05472.06224.34283.68131330.8743.06715.48181.35862.55945.

19、20784.48081530.8743.20386.00381.44802.81725.71244.85272230.579.44.61038.37332.03804.01407.94696.71203030.479.35.27459.63832.39554.64018.75787.51153830785.782410.50172.75315.17409.26248.14364830.7806.114511.32503.05705.87379.55078.66425930.2796.153711.48573.14646.18689.49668.68288230.5796.192711.4656

20、3.21806.40789.53278.7015平均值30.8170.212.86685.27001.34352.58344.69614.1444表3.3 石柱剖面龙马溪组岩心样品随时间吸水结果（mg/g rock）样品编号SH-WF-时间/min温度（）湿度（%）2.842.344.814.017.76031.171.100000131551.03490.85940.98881.42530.6909231.758.91.58291.52781.78372.49441.199033161.11.98872.02432.44293.43771.7274431.461.32.27292.40633

21、.06344.15042.2152530.861.82.59762.82643.52874.82112.6013631.269.93.14553.28484.26555.70153.1093730.869.73.38903.60944.67276.26753.4548830.968.43.63263.99145.07986.64483.7597930.767.93.79494.08695.25436.95923.96291030.768.44.07904.37345.50647.12694.10511131684.18054.48795.79727.44144.36931330.8744.58

22、645.27096.66978.69915.26351530.8744.91115.59567.03819.26505.67002230.579.46.12877.54369.190311.88528.04773030.479.36.43318.47949.655612.36749.10463830786.45348.95689.927012.723710.01914830.7806.77819.548910.314813.499410.93365930.2797.04199.548910.276013.394511.15718230.5796.94049.434310.237313.3526

23、11.2588平均值30.8170.214.04864.8928612355.7846672877.5829036185.1325041663.1 TOC含量与泥页岩饱和吸水量的关系 对于长宁剖面龙马溪组岩心样品来说，TOC含量变化范围为1.06-7.13%，其不同样品的TOC含量与饱和吸水量的对应关系如表3.4；对于黔浅1井龙马溪组岩心样品来说，TOC含量变化范围为10.15-4.64%，其不同样品的TOC含量与饱和吸水量的对应关系如表3.5；对于石柱剖面龙马溪组岩心样品来说，TOC含 量变化范围为10.15-4.64%，其不同样品的TOC含量与饱和吸水量的对应关系如表3.6。根据实验结果可

24、知，长宁剖面龙马溪组不同TOC含量的岩心样品与平均吸水量呈现负相关，相关系数R=0.26722,；而黔浅1井和石柱剖面龙马溪组不同TOC含量的岩心样品与饱和吸水量呈现负相关，相关系数分别位R=0.43899、R=0.0712。可知泥页岩的饱和吸水量随着其TOC含量的变化没有明显的规律性变化，说明泥页岩的TOC含量并不是影响泥页岩吸水的关键因素。表3.4长宁剖面龙马溪组岩心样品不同TOC含量与饱和吸水量样品TOC含量（%）饱和吸水量（mg/g rock）1.3414.61171.069.95357.1311.4953.046.31251.7114.8431.4314.6972图3.1 长宁剖面龙

25、马溪组岩心样品不同TOC含量与饱和吸水量表3.5 黔浅1井龙马溪组岩心样品不同TOC含量与平均吸水量样品TOC含量（%）样品平均吸水量（mg/g rock）0.776.19274.6411.48570.373.2181.646.40780.159.55082.188.7015图3.2 黔浅1井龙马溪组岩心样品不同TOC含量与饱和吸水量表3.6 石柱剖面龙马溪组岩心样品不同TOC含量与平均吸水量样品TOC含量（%）饱和吸水量（mg/g rock）2.847.0422.349.54894.8110.31494.0113.49947.7611.2588图3.3 石柱剖面龙马溪组岩心样品不同TOC含量

26、与饱和吸水量3.2 黏土矿物含量与泥页岩饱和吸水量关系 在平均温度为30.81和平均相对湿度为70.2%的条件下，选取了6块黔浅1井龙马溪组不同黏土矿物含量的岩心样品进行吸水实验，实验结果见表3.7。由图3.4可知，黏土矿物含量与泥页岩的饱和吸水量呈正相关。在黏土矿物中，Al2O3含量为其主要成分，在本实验中，选定了六块不同Al2O3含量的样品，测定其吸水量，实验结果见表3.8。由图3.5可知，Al2O3含量与泥页岩的饱和吸水量也呈正相关，说明粘土矿物的含量和类型是控制页岩样品吸水量的关键因素之一。表3.7 黔浅1井龙马溪组不同黏土矿物含量余饱和吸水量黏土矿物含量（%）饱和吸水量（mg/g r

27、ock）126.19276.733.2181.196.407811.579.550815.468.7015图3.4 黔浅1井龙马溪组不同黏土矿物含量余饱和吸水量表3.8黔浅1井龙马溪组不同Al2O3含量样品与饱和吸水量Al2O3含量（%）饱和吸水量（mg/g rock）15.8114.611711.739.95355.4311.4954.746.312517.3614.84312.6814.6972表3.5黔浅1井龙马溪组不同Al2O3含量样品与饱和吸水量3.3 泥页岩的BET比表面积与饱和吸水量的关系 比表面积是量化气-固界面交互过程的基本参数，以微米-纳米孔隙为主的泥页岩具有较大的比表面积

28、。用N2吸附法测得长宁剖面和黔浅1井龙马溪组富有机质泥页岩的比表面积，然后进行吸水实验，实验结果见表3.9。以饱和吸水量对BET作图，如图3.6所示，泥岩的比表面积与其饱和吸水量呈正相关关系，线性相关系数0.59853。线性回归得到的直线斜率0.40317mg/m2，表示泥岩中每平方米比表面吸附水0.40317mg，若按水分子直径为2.75*10-10m，计算得到水按单层吸附占据的比表面积为0.8 m2 ，由此表明泥岩孔隙的比表面积绝大部分被水覆盖。线性回归得到直线的截距为2.2606mg/g rock，表示比表面积为0时或者比表面积被水分子完全占据后，泥页岩中仍有部分吸水量，说明水分子除以吸

29、附状态存在外，还以凝聚态存在于大的孔隙之中。表3.9 长宁剖面和黔浅1井龙马溪组泥页岩BET比表面积(m2/g)与饱和吸水量(mg/g rock)的关系长宁剖面CN-SH-11(10)-样品编号5158273040BET比表面积(m2/g)20.45914.36931.47812.28721.14919.584饱和吸水量(mg/g rock)14.3909 9.7714 11.3587 6.2314 14.7117 14.4867 黔浅1井样品编号459405111BET比表面积(m2/g)9.8073 29.6233 5.1796 6.8760 14.2739 16.0185 饱和吸水量(m

30、g/g rock)6.1927 11.4656 3.2180 6.4078 9.5327 8.7015 图3.6 长宁剖面和黔浅1井龙马溪组泥页岩BET比表面积(m2/g)与饱和吸水量(mg/g rock)的关系3.4 不同粒径大小的相同样品吸水曲线特征 为了研究泥页岩不同粒径与吸水量之间的关系，选取了6块长宁剖面样品，磨至不同粒径，进行吸水实验。从图中可知：块状样品在14小时之内总吸水量一直处于增加状态，而所有粉末样品在1小时之内几乎全部趋近最大吸水量，且当样品粒径小到一定程度时（=150微米），样品吸水曲线趋于重合，同时块状样品的最终吸水量远小于粉末样品，说明块状样品更适合此吸水实验，因为

31、粉末样品可能会存在毛细吸水现象或者粉末团聚到一起形成了一些次生的假孔隙，使得最终吸水量大于其真实吸水量。图3.7 长宁剖面不同粒径样品吸水曲线3.5 泥页岩吸水量与吸水时间及柱体体积关系 为了研究龙马溪组泥岩孔隙连通特征和吸水机理，选取重庆石柱剖面样品2组柱体：一组直径为1cm，长度分别为1cm、1.5cm、2cm、2.5cm。另 一组长度为1cm，直径分别为0.5cm、1.1cm、1.5cm、2.1cm、2.7cm、3.2cm、3.7cm。在温度为30.9oC，相对湿度为99.9%的条件下进行吸水实验。样品饱和绝对吸水量结果见表3.10。4组不同长度的样品!吸水量随时间的变化趋势几乎一致，吸

32、水30小时后达到平衡，样品的绝对饱和吸水量随时间的关系如图3.7所示，饱和吸水量约为11mg/g rock。如图3.8，,样品的绝对饱和吸水量与柱体的体积呈正相关关系，相关系数R=0.99348，故可模拟出柱体绝对饱和吸水量与柱体的体积的经验关系M绝对=68.538V-13.89，式为绝M绝对为柱体绝对饱和吸水量（mg)，V为柱体体积（cm3）。斜率为单位体积样品的绝对吸水量，约为68.538mg/cm3。表3.10 石柱剖面不同样品大小与绝对吸水量的关系相同长度（1cm)不同直径样品绝对吸水量(mg)直径/cm0.51.11.52.12.73.23.7体积/cm30.20.951.773.4

33、65.728.0410.75饱和吸水量16.361.4129.4236.2357.1515.7748.7相同直径(1cm)不同长度样品绝对吸水量(mg)长度/cm11.522.5体积/cm30.791.181.571.96饱和吸水量42.762.378.493.1图3.8 石柱剖面不同样品长度与绝对吸水量的关系图3.9 石柱剖面不同体积样品与绝对吸水量的关系3.6 吸水曲线特征及吸水过程函数 从图3.8可以看出，泥页岩的吸水具有时间效应，吸水量随时间的变化可以描述为吸水速率随时间进行而由大变小的过程，即dQ2/dt20。根据样品吸水的特征可以将其吸水曲线表示为以下负指数函数：Q=Qs(1-e-

34、kt)式中：Q为随时间变化的吸水量（mg）；Qs为岩样吸水饱和时的吸水量（mg）；t为时间（h）；k为样品吸水率参数。岩样吸水过程参数拟合结果如下表3.11：表3.11 岩样吸水过程参数拟合结果样品编号：CN-SH-11(10)-35Length(cm)11.522.5k0.02980 0.01847 0.01559 0.00731 Qs(mg)9.37931 拟合结果如下图所示（图3.10，图中实线代表实际测量结果，点代表模拟吸水结果,其中蓝色三角代表根据模型预测的长度为5cm的柱体吸水结果）图3.10 不同长度泥页岩柱体吸水特征模拟曲线第四章 讨论与结论4.1 影响泥页岩吸水量的因素本文主

35、要通过对四川盆地志留系龙马溪组泥页岩的吸水实验，并结合黔浅1井和石柱剖面样品吸水结果，分析了影响富有机质泥页岩吸水规律的主要因素：泥页岩的TOC含量并不是影响泥页岩吸水的关键因素，影响其吸水量的是泥页岩的黏土矿物含量、BET比表面以及样品粒径的大小。BET比表面积越大，吸水量越大；样品粒径越大，吸水量越大；同一样品中粘土矿物含量越大则吸水量越大。但是黏土矿物本身含有丰富的孔隙结构和较大的比表面积，具较强的吸附能力，因此其对泥页岩吸水量的影响可以转化为BET比表面对泥页岩吸水量的影响。在此实验的基础上，建立了页岩吸水过程的数学模型，以此来探讨其孔隙特征：泥页岩的吸水特征曲线可以用负指数函数Q=Q

36、s（1-e-kt）来表示，模拟结果能够较好的拟合实验结果，该模型对研究泥页岩的吸水规律是一个很好的方法和工具。4.2泥岩吸水对孔隙连通性的指示意义通过岩石柱体吸水实验方法可用测得的有效孔隙度定量表征富有机质泥页岩中孔隙的连通程度，这对研究泥页岩储层孔隙特征，进而指导页岩气选区和后期开采具有重要的意义1。初步吸水实验结果表明，泥岩吸水曲线和饱和吸水量为表征孔隙的连通性提供了新的方法和手段。如图3.8显示，相同直径、不同长度的样品吸水曲线接近一致，而且在吸水后饱和吸水量一致（11mg/g rock)，说明该泥页岩中孔隙发育均一且连通性较好，如果样品中孔隙连通性差，样品中间存在孔隙隔挡层，则组样品的最终吸水量应该会存在较大差异。因此，通过富有机质泥页岩不同大小的柱体吸水量与时间的关系，可以表征孔隙连通程度。另外，由图中样品饱和绝对吸水量与不同大小柱体体积的拟合结果，得到了样品吸水达到平衡时的绝对吸水量M绝对与样品体积V之间的经验关系式：M绝对