多场耦合作用下页岩渗透特性实验研究
Experiment Study on the Coupling Multi-field Effect on the Dynamic Variation of Permeability in Shale

摘要 页岩气开采过程,其储层页岩渗透率受多重因素的影响。采用自主研发的多场耦合作用下不同相态CO2致裂驱替CH4实验装置,实验研究了有效应力、孔隙压力、温度以及吸附膨胀效应等因素对裂隙页岩体与型岩渗透特性的影响。结果表明:(1)页岩渗透率随有效应力增加呈负指数关系减小,且型岩对于有效应力变化具有更强的敏感性;(2)在相同应力状态下,由于吸附引起的差异性膨胀效应会降低页岩渗透率,不同气体作用下测得的页岩渗透率表现为He＞N2＞CO2。(3)两种页岩中渗透率随孔隙压力变化规律具有差异性。SC-CO2致裂页岩在低压条件下Klingkenberg效应不明显,渗透率随平均孔隙压力的增大而增大,型岩在低压阶段由于Klingkenberg效应对渗透率变化起主导作用,随着孔隙压力增加,其渗透率降低,在达到极小值后,随着孔隙压力的增加,Klingkenberg效应减弱,有效应力起主导作用,渗透率随孔隙压力增加而增加;(4)温度作用通过改变页岩的孔隙结构、力学性质等控制页岩渗透率的变化,随着温度增加,页岩渗透率降低。因此,在页岩气开采过程以及CO2强化页岩气开采过程需要考虑多因素耦合作用对页岩渗透率的影响。