SPE-185054-MS

Multiscale Imaging of Gas Adsorption in Shales

Hamza Aljamaan, Cynthia M. Ross, and Anthony R. Kovscek, Stanford University

某外企专家五星推荐。

用4块不同区块的岩心（直径1英寸）分析储气能力，分析尺度包括厘米至纳米级别。使用的是CO2和Kr进行吸附实验，用CT扫描和SEM成像，采用Energy dispersive spectroscopy (EDS) 分析岩石组成。

CT扫描可以达到190μm的分辨率，SEM分辨率为1.5μm。microCT的立体像素达到27μm？

据作者称，这是首次利用多个尺度的图像（岩心-纳米级别的CT/SEM/EDS图像）表征样品的气体吸附能力与空间展布特征。

由于采用了多种测量手段，CT与SEM、EDS的分辨率不一样，测量结果不同，需要对齐图像，可以采用观察特殊现象（岩心形状、特殊构造如钙质充填的缝、特殊矿物等）来对齐，或者直接上色来区分。microCT可以按一定的厚度间隔切片并重建三维图像，根据不同测量周期来展示随着压力和时间等条件的变化下，岩心的吸附能力的变化，导流通道的变化等。EDS能测量10多种元素并用不同的颜色区分不同的岩石组分。这样的效果令人惊叹！~

实验结果证实，注CO2比Kr获得的吸附能力要高，可能是页岩的成分更容易吸附CO2，或者说，页岩的组成，对CO2的吸附实验有明显的影响，文中举例说吸附时间增加24h会让CO2饱和度（吸附能力）增加1.38%，因此似乎应该更推荐使用Kr开展吸附实验？

吸附能力与TOC、Clay正相关，但是，富集粘土的骨架反而吸附能力最低，作者解释说该样品可能是TOC含量较低，样品数量较少，难以说明问题。

存在开放性的裂缝会导致吸附区域扩大，相反，存在二次矿化会减少。

常规用粉末测量的吸附能力，是页岩的最大吸附能力，往往会高于实际情况。因此更推荐直接采用岩心，用多尺度的成像来测量，获得更真实的数据。