溫度場-應(yīng)力場-滲流場多場耦合作用下頁巖裂隙滲流特性實驗研究.pdf

1、頁巖氣作為一種新型的清潔能源正受到廣泛的關(guān)注。由于頁巖氣藏具有極度致密、低滲的特點，要想實現(xiàn)頁巖氣的商業(yè)開采，需得采用水力壓裂等增產(chǎn)措施來儲層內(nèi)部的裂縫網(wǎng)格體系。因此，頁巖氣藏能否高效率的開采，將取決于對頁巖裂縫滲流特性的的認識與利用。
　　本文以四川長寧-威遠頁巖示范區(qū)的頁巖巖心為研究對象，模擬不同裂縫網(wǎng)格體系的儲層環(huán)境，借助巖石蠕變剪切機劈裂頁巖以形成不同裂隙寬度的頁巖。利用多功能巖石三軸試驗機對處理后的頁巖開展孔隙壓力、圍壓

2、和溫度下頁巖滲流試驗研究，以探究在溫度場-應(yīng)力場-滲流場多場耦合作用下頁巖裂隙滲流規(guī)律。此外，為了討論氣體的吸附特性對滲流的影響，在同等實驗條件下，本文對頁巖開展了He氣、CH4和CO2的滲透率實驗，并對其滲透率曲線進行了對比分析。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下：
　?、僭诖罅繃鴥?nèi)外文獻調(diào)研基礎(chǔ)上，對四川長寧區(qū)龍馬隙組頁巖的儲層結(jié)構(gòu)，如礦物組分、脆性特征、有機質(zhì)類型、有機質(zhì)豐度、熱成熟度、孔隙-裂縫特征等進行了深入分析。研究發(fā)現(xiàn)長寧

3、地區(qū)頁巖的礦物組分以石英、方解石和粘土礦物為主，脆性礦物含量較高，有利于后期壓裂；有機質(zhì)類型以干酪根以I型為主，少數(shù)含有量的II1型，且有機碳含量高；儲層的孔裂類型主要以粒間孔隙和構(gòu)造裂縫為主。
　?、诶枚喙δ軒r石三軸試驗機對三種不同裂隙寬度的頁巖開展了孔隙壓力和圍壓條件下He、CH4和CO2的滲流實驗，結(jié)果顯示：
　　1）頁巖變孔隙壓力的三種氣體滲透率曲線均存在一個臨界孔隙壓力值，產(chǎn)生機理與氣體吸附性、頁巖裂隙寬度有關(guān)，

4、且臨界值的大小受頁巖強度和孔隙壓力的相對比值控制；
　　2）受氣體吸膨脹和頁巖骨架變形的共同影響，不同應(yīng)力狀態(tài)的頁巖變孔隙壓力CO2滲透率曲線出現(xiàn)交叉點；
　　3）當(dāng)孔隙壓力不變時，頁巖滲透率對應(yīng)力的敏感性隨圍壓的增大逐漸降低，滲透率隨圍壓呈指數(shù)衰減；頁巖裂隙寬度越大，對應(yīng)力的敏感性更強。
　　4）相同應(yīng)力狀態(tài)下，吸附引起的差異性膨脹效應(yīng)會降低頁巖滲透率，不同氣體作用下測得頁巖滲透率為He>CH4>CO2；