A framework for quantifying size dependent

标题：量化尺寸依赖性变形框架在页岩气勘探开发中的应用 描述：本文献探讨了页岩气勘探与开发过程中的关键科学问题，即页岩岩石中纳米尺度孔隙的尺寸依赖性变形。通过结合数值模拟方法，研究者们深入分析了页岩气储层在压力作用下的行为特性，为页岩气的高效开采提供了理论基础。 **知识点详解：** 1. **孔隙尺寸分布及其演化**：孔隙尺寸分布是指岩石中孔隙大小的统计分布情况。在沉积物固结过程中，孔隙尺寸分布的变化控制着关键参数如孔隙度和渗透率。孔隙度是岩石中孔隙体积占岩石总体积的比例，而渗透率则反映了流体通过岩石的能力。孔隙尺寸的演化直接影响到这些参数，进而影响页岩气的存储与流动特性。 2. **两种现象学模型**：文献中提出了两种用于描述应力诱导固结过程中孔隙尺寸分布演化的模型。第一种模型假设所有孔隙不论大小均以相同速率变形；第二种模型则认为孔隙的变形速率随其尺寸减小而降低，即更小的孔隙比更大的孔隙更不易变形。这两种模型为理解页岩岩石在不同应力条件下的行为提供了不同的视角。 3. **波士顿蓝泥岩实验对比**：为了确定哪种模型能更好地描述富含粘土的岩石在固结过程中的行为，研究者们将从波士顿蓝泥岩固结实验获得的累积空隙体积曲线与数值模拟结果进行比较。结果显示，在初始阶段（0.1至1MPa），均匀变形模型能够较好地拟合数据；但在更高应力水平（1至10MPa）下，该模型无法准确反映系统行为。相比之下，尺寸依赖性变形模型在整个固结阶段均能与实验数据良好匹配，表明较小孔隙的压缩性可能比大孔隙低47%左右。 4. **纳米尺度孔隙的特殊性质**：研究表明，尺寸依赖性变形行为主要限于半径小于100纳米的孔隙。这揭示了纳米尺度孔隙在地质条件下具有独特的物理化学性质，对理解页岩气的存储机制至关重要。 5. **地质条件下的自然沉积物行为评估**：通过比较来自不同埋藏深度但具有相似矿物组成的沉积物，该框架可用于评估自然沉积物在地质条件下的行为。这一能力对于预测和优化页岩气资源的勘探和开发策略具有重要意义。 通过量化页岩岩石中纳米尺度孔隙的尺寸依赖性变形，本文献为页岩气勘探开发领域的科研人员提供了一套有力的理论工具，有助于深化对页岩气储层特性的理解，并指导实际操作中的决策制定。