基于压力衰减法的页岩气体扩散系数应力敏感性实验

作     者：康毅力 赖哲涵 陈明君 侯腾飞 游利军 白佳佳 余中慧 KANG Yili;LAI Zhehan;CHEN Mingjun;HOU Tengfei;YOU Lijun;BAI Jiajia;YU Zhonghui

作者机构：“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学 中国石油集团工程技术研究院有限公司 

出 版 物：《天然气工业》 (Natural Gas Industry)

年 卷 期：2022年第42卷第2期

页      面：59-70页

核心收录：

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家自然科学基金“临界解吸压力约束下的常压页岩气多尺度输运机理研究”(编号:41902154) 西南石油大学开放实验基金“富有机质岩石超临界水增渗实验研究”(编号:2020KSZ01024)。 

主　　题：页岩气 志留系龙马溪组 应力敏感 扩散 压力衰减 多尺度 孔隙结构 

摘      要：页岩气衰竭式开采过程中储层有效应力逐渐增大,且气体产出是跨越解吸、扩散和渗流的多尺度传质行为,其中扩散是沟通解吸和渗流的桥梁,但以往研究尚未对气体扩散能力的有效应力响应特征给予足够重视。为此,选用四川盆地南部地区(以下简称川南地区)志留系龙马溪组页岩样品,设计并开展了不同有效应力下的压力衰减实验,揭示有效应力变化对气体扩散能力的响应机制,提出页岩基块应力敏感指数(IS_(SGD)),以定量表征基于气体扩散能力的页岩基块应力敏感性。研究结果表明:①气体扩散量随有效应力增加而降低,且变化前期快、后期慢;②随有效应力增加,大于50 nm孔缝气体扩散时间缩短;③基块岩样IS_(SGD)为25.68%,应力敏感程度为中等偏弱,而裂缝岩样则表现出更强的应力敏感性。结论认为,随着有效应力增加,页岩基质孔隙中扩散系数降低,但微裂缝中原先以黏性流、滑脱流为主的流动通道被压缩,气体流动方式逐渐以扩散为主,气体扩散系数增大,但总体输运能力仍明显降低,因此推荐川南地区页岩储层有效应力维持在17~30 MPa,有助于基块向裂缝稳定供气。