溫度場(chǎng)-應(yīng)力場(chǎng)-滲流場(chǎng)多場(chǎng)耦合作用下頁(yè)巖裂隙滲流特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、頁(yè)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(yè)巖氣藏具有極度致密、低滲的特點(diǎn)，要想實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣的商業(yè)開(kāi)采，需得采用水力壓裂等增產(chǎn)措施來(lái)儲(chǔ)層內(nèi)部的裂縫網(wǎng)格體系。因此，頁(yè)巖氣藏能否高效率的開(kāi)采，將取決于對(duì)頁(yè)巖裂縫滲流特性的的認(rèn)識(shí)與利用。
　　本文以四川長(zhǎng)寧-威遠(yuǎn)頁(yè)巖示范區(qū)的頁(yè)巖巖心為研究對(duì)象，模擬不同裂縫網(wǎng)格體系的儲(chǔ)層環(huán)境，借助巖石蠕變剪切機(jī)劈裂頁(yè)巖以形成不同裂隙寬度的頁(yè)巖。利用多功能巖石三軸試驗(yàn)機(jī)對(duì)處理后的頁(yè)巖開(kāi)展孔隙壓力、圍壓

2、和溫度下頁(yè)巖滲流試驗(yàn)研究，以探究在溫度場(chǎng)-應(yīng)力場(chǎng)-滲流場(chǎng)多場(chǎng)耦合作用下頁(yè)巖裂隙滲流規(guī)律。此外，為了討論氣體的吸附特性對(duì)滲流的影響，在同等實(shí)驗(yàn)條件下，本文對(duì)頁(yè)巖開(kāi)展了He氣、CH4和CO2的滲透率實(shí)驗(yàn)，并對(duì)其滲透率曲線進(jìn)行了對(duì)比分析。本文的主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　　①在大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)調(diào)研基礎(chǔ)上，對(duì)四川長(zhǎng)寧區(qū)龍馬隙組頁(yè)巖的儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)，如礦物組分、脆性特征、有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)豐度、熱成熟度、孔隙-裂縫特征等進(jìn)行了深入分析。研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)寧

3、地區(qū)頁(yè)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(jī)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(jī)碳含量高；儲(chǔ)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(yàn)機(jī)對(duì)三種不同裂隙寬度的頁(yè)巖開(kāi)展了孔隙壓力和圍壓條件下He、CH4和CO2的滲流實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示：
　　1）頁(yè)巖變孔隙壓力的三種氣體滲透率曲線均存在一個(gè)臨界孔隙壓力值，產(chǎn)生機(jī)理與氣體吸附性、頁(yè)巖裂隙寬度有關(guān)，

4、且臨界值的大小受頁(yè)巖強(qiáng)度和孔隙壓力的相對(duì)比值控制；
　　2）受氣體吸膨脹和頁(yè)巖骨架變形的共同影響，不同應(yīng)力狀態(tài)的頁(yè)巖變孔隙壓力CO2滲透率曲線出現(xiàn)交叉點(diǎn)；
　　3）當(dāng)孔隙壓力不變時(shí)，頁(yè)巖滲透率對(duì)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(yè)巖裂隙寬度越大，對(duì)應(yīng)力的敏感性更強(qiáng)。
　　4）相同應(yīng)力狀態(tài)下，吸附引起的差異性膨脹效應(yīng)會(huì)降低頁(yè)巖滲透率，不同氣體作用下測(cè)得頁(yè)巖滲透率為He>CH4>CO2；