目錄
第1章 巖石微納孔隙特征及表征方法 1
1.1 致密儲(chǔ)層微納空間特征 2
1.1.1 致密砂巖類孔隙空間特征 3
1.1.2 致密碳酸鹽巖類孔隙空間特征 4
1.2 頁(yè)巖微納空間特征 5
1.2.1 頁(yè)巖孔的類型 5
1.2.2 頁(yè)巖孔的大小與形狀 7
1.2.3 頁(yè)巖有機(jī)孔形成與保存 7
1.2.4 頁(yè)巖有機(jī)孔的非均質(zhì)性 9
1.2.5 頁(yè)巖孔的影響因素 10
1.3 孔隙結(jié)構(gòu)特征表征方法 11
1.3.1 孔隙結(jié)構(gòu)表征參數(shù) 11
1.3.2 孔隙結(jié)構(gòu)表征方法 11
1.3.3 氣體吸附理論 16
第2章 巖石孔隙中的流體粒子 19
2.1 微納孔隙介質(zhì)中的粒子 19
2.1.1 粒子類型及其理化性質(zhì) 20
2.1.2 粒子的運(yùn)移機(jī)制 21
2.2 氫元素 21
2.2.1 氫元素在地層中的存在形式 22
2.2.2 氫元素的物理化學(xué)特征 22
2.2.3 氫原子的光譜學(xué)特征 22
2.3 地層水 23
2.3.1 地層水的性質(zhì) 23
2.3.2 地層中水的運(yùn)移 30
2.4 甲烷 31
2.4.1 甲烷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 31
2.4.2 甲烷在地層中的產(chǎn)生過(guò)程 32
2.4.3 甲烷在地層中的化學(xué)反應(yīng) 34
2.4.4 甲烷與黏土的相互作用 35
第3章 微納孔隙中的電磁場(chǎng)作用 37
3.1 泥頁(yè)巖的電學(xué)特征 37
3.1.1 泥頁(yè)巖礦物組成 37
3.1.2 泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)的電性 37
3.1.3 黏土礦物的附加導(dǎo)電 38
3.1.4 泥頁(yè)巖的低阻特征 42
3.1.5 數(shù)值模擬 45
3.2 黃鐵礦及其對(duì)頁(yè)巖電性的影響 46
3.2.1 黃鐵礦的類型及其主要特征 47
3.2.2 黃鐵礦的成因分析 48
3.2.3 黃鐵礦對(duì)頁(yè)巖氣富集的影響 49
3.2.4 黃鐵礦對(duì)頁(yè)巖導(dǎo)電性的影響 49
3.3 石墨化及其對(duì)頁(yè)巖電性的影響 50
3.3.1 頁(yè)巖石墨化特征 51
3.3.2 頁(yè)巖石墨化的影響因素 53
3.3.3 石墨化對(duì)頁(yè)巖氣的影響 54
3.3.4 石墨化對(duì)頁(yè)巖導(dǎo)電性的影響 55
3.4 微納孔介質(zhì)導(dǎo)電性 57
3.4.1 孔隙流體離子導(dǎo)電 57
3.4.2 宏觀導(dǎo)電模型 58
3.4.3 微觀導(dǎo)電模型 58
3.4.4 電性的影響因素 58
3.5 微納孔介質(zhì)介電性 59
3.5.1 微納米孔微觀粒子電容模型 59
3.5.2 微觀粒子電容的特征 62
3.6 微納孔介質(zhì)電性實(shí)驗(yàn)測(cè)試與電學(xué)模型分析 62
3.6.1 電學(xué)參數(shù)測(cè)試 62
3.6.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 63
3.6.3 巖石介電模型 68
3.7 電泳和電滲析簡(jiǎn)析 70
3.7.1 電泳和電滲析 70
3.7.2 電泳和電滲析的數(shù)學(xué)描述 71
3.7.3 巖石中電泳和電滲析的數(shù)學(xué)描述 73
第4章 巖石孔隙中流體粒子力學(xué)分析 74
4.1 微納孔中的分子力與運(yùn)動(dòng) 74
4.1.1 分子力 74
4.1.2 分子的運(yùn)動(dòng) 80
4.1.3 分子運(yùn)動(dòng)的光譜特征 83
4.2 微納孔毛管力特征 85
4.2.1 毛管力對(duì)頁(yè)巖流體運(yùn)移的影響 85
4.2.2 頁(yè)巖中微納米孔隙中毛管力的變化規(guī)律 85
4.3 泥巖地層中Zeta電勢(shì) 86
4.3.1 泥巖顆粒表面帶電的原因 87
4.3.2 雙電層形成條件 87
4.3.3 Zeta電勢(shì)的形成 88
4.4 電磁波與分子相互作用分析 88
4.4.1 巖石孔隙中的分子運(yùn)動(dòng) 88
4.4.2 水分子的運(yùn)動(dòng)與光譜特征 92
4.4.3 C—H鍵的運(yùn)動(dòng)與光譜特征 94
4.4.4 C—C鍵的振動(dòng) 96
4.4.5 NaCl分子的振動(dòng) 96
4.4.6 電磁場(chǎng)對(duì)巖石孔隙流體分子的影響 97
第5章 微納空間場(chǎng)粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律 98
5.1 微納孔隙介質(zhì)滲流研究概述 98
5.2 微納孔隙氣體吸附與滲流 99
5.2.1 微滲流理論 99
5.2.2 納維-斯托克斯方程 102
5.2.3 哈根-泊肅葉方程 102
5.2.4 玻爾茲曼方程 103
5.2.5 不規(guī)則孔道滲流表征 106
5.3 微納介質(zhì)環(huán)境麥克斯韋場(chǎng)方程 106
5.3.1 微納孔中的電磁場(chǎng)方程 106
5.3.2 場(chǎng)方程層界面上的邊界條件 109
5.3.3 地層中穩(wěn)恒電磁場(chǎng) 110
5.3.4 外加電磁場(chǎng) 111
5.4 薛定諤方程 112
5.4.1 薛定諤方程的建立 112
5.4.2 薛定諤方程的求解 114
5.4.3 本征值與本征態(tài) 115
5.4.4 波函數(shù)的性質(zhì) 118
5.5 氫原子的薛定諤方程和求解 122
5.5.1 氫原子的薛定諤方程 122
5.5.2 氫原子的薛定諤方程求解 123
5.5.3 氫原子能量理論計(jì)算 124
5.6 微納孔多場(chǎng)力作用下流體方程 125
5.6.1 場(chǎng)對(duì)孔隙介質(zhì)的作用機(jī)理分析 126
5.6.2 微納孔的滲流力 128
5.6.3 孔隙流體的連續(xù)性方程 129
第6章 全譜測(cè)井技術(shù) 133
6.1 電磁波譜及其特征 133
6.1.1 電磁波的分類及其特征 133
6.1.2 地球探測(cè)中常用的電磁波特性 135
6.2 頁(yè)巖的光激電效應(yīng) 138
6.3 光纖測(cè)井 139
6.3.1 瑞利散射 140
6.3.2 拉曼散射 140
6.3.3 布里淵散射 140
6.3.4 斯托克斯散射 141
6.4 全譜測(cè)井技術(shù)構(gòu)想與展望 141
參考文獻(xiàn) 144
附錄I 常用物理量與物理常數(shù) 149
附錄II 常用算符 150