致密岩石应力敏感性及裂缝宽度变化课件.ppt

1、1致密岩石应力敏感性及裂缝宽度变化致密岩石应力敏感性及裂缝宽度变化康毅力康毅力 张张 浩浩 游利军等游利军等油气藏地质及开发工程国家重点实验室油气藏地质及开发工程国家重点实验室西西 南南 石石 油油 大大 学学 石石 油油 工工 程程 学学 院院中国石油天然气集团公司油井完井技术中心中国石油天然气集团公司油井完井技术中心2019年年05月月12-14 日日 西安西安第九届全国第九届全国渗流力学学术讨论会渗流力学学术讨论会2UNDP官员评价官员评价“油井完井油井完井技术中心技术中心”项目为项目为400个援华个援华项目中项目中25个最优秀项目之一个最优秀项目之一“七五七五”国家项目攻关和国家项目攻

2、关和UNDP项目资助启动了储层项目资助启动了储层保护技术研究保护技术研究3油井完井技术中心油井完井技术中心 科学技术领域科学技术领域储层损害理论储层损害理论储层保护技术储层保护技术现代完井工程现代完井工程 三大职能三大职能科学研究基地科学研究基地技术服务中心技术服务中心技术培训中心技术培训中心任务和作用任务和作用4梯队构成：康毅力，练章华，刘向君，段永刚，熊友明 陈一健，李洪建，杨宪民，熊汉桥，游利军 唐洪明，梁大川，邓小刚，邓明毅，罗兴树博士生导师博士生导师7 7人人,博士生博士生/后人员后人员10-2010-20人人,硕士生硕士生50-7050-70人人学术带头人：学术带头人：罗平亚罗平亚

3、 院士院士 孟英峰孟英峰 教授教授5资源三角图常规资源常规资源低渗透低渗透-近致密近致密油油 气气 资资 源源非常规油气资源非常规油气资源对对技技术术进进步步的的依依赖赖程程度度低低高高好好差差资资源源质质量量低渗透低渗透石油储石油储量量70-80亿吨亿吨致密砂岩气致密砂岩气12-20万亿万亿m3煤层甲烷煤层甲烷30-35万亿万亿m3气水合物气水合物！万亿！万亿m367CMS-300SCMS-I岩心分析仪岩心分析仪储层损害动态评价实验室储层损害动态评价实验室8汇报提纲汇报提纲1、引、引 言言2、应力敏感性实验评价、应力敏感性实验评价3、孔隙结构参数对有效应力变化的响应、孔隙结构参数对有效应力变

4、化的响应 4、变围压条件致密砂岩力学性质研究、变围压条件致密砂岩力学性质研究5、成组裂缝宽度变化计算机模拟、成组裂缝宽度变化计算机模拟6、岩心造缝模拟应力实验法裂缝宽度求取、岩心造缝模拟应力实验法裂缝宽度求取7、加载岩石微观图像分析系统裂缝宽度量测、加载岩石微观图像分析系统裂缝宽度量测 8、结、结 论论9油气钻井完井及开发过程随应力扰动储层孔喉大小油气钻井完井及开发过程随应力扰动储层孔喉大小及裂缝宽度会发生一定的变化及裂缝宽度会发生一定的变化井筒钻井完井液正压差增大，导致井壁裂缝宽度增井筒钻井完井液正压差增大，导致井壁裂缝宽度增加会引发严重的钻井液漏失及其它的储层损害问题加会引发严重的钻井液漏

5、失及其它的储层损害问题研究裂缝宽度随有效应力变化能够为油气田开发中研究裂缝宽度随有效应力变化能够为油气田开发中的储层保护工作制度的建立提供基本依据的储层保护工作制度的建立提供基本依据1 1、引、引 言言102 2、应力敏感性实验评价、应力敏感性实验评价 Fatt Fatt 和和DavisDavis（19521952）指出储层岩石渗透率随上覆岩层压力指出储层岩石渗透率随上覆岩层压力增加而降低增加而降低 ，Jones(1975)Jones(1975)、JonesJones和和OwensOwens（19801980）、）、WalshWalsh（19811981）对储层渗透率与有效应力之间关系进行了研

6、究对储层渗透率与有效应力之间关系进行了研究 国内张琰、崔迎春（国内张琰、崔迎春（20192019）等用不同应力点渗透率损害率来）等用不同应力点渗透率损害率来解释低渗气层的应力敏感程度，蒋海军、鄢捷年（解释低渗气层的应力敏感程度，蒋海军、鄢捷年（20002000）将）将实验数据进行回归得到渗透率与有效应力指数关系实验数据进行回归得到渗透率与有效应力指数关系 20192019年发布石油天然气行业标准（年发布石油天然气行业标准（SY/T53582019SY/T53582019）“储层储层敏感性流动实验评价方法敏感性流动实验评价方法”给出了应力敏感性评价方法标准给出了应力敏感性评价方法标准11渗透率与

7、有效应力的关系渗透率与有效应力的关系 0204060801001200102030405060有效应力（Mpa）渗透率比 K/K0(%)渗透率变化剧烈区渗透率变化平缓区 原地有效应力为原地有效应力为20MPa12D Dk k渗透率损害率；渗透率损害率；K K1 1第一个应力点（第一个应力点（2.52.5MPMP）对应的渗透率，）对应的渗透率，1010-3m mm m2；Kmin达到临界应力（达到临界应力（7.5-207.5-20MPMP）后岩样渗透率最小值，）后岩样渗透率最小值，1010-3m mm m2 1min1()100%KDKKK 渗透率损害率（）损害程度 DK5 无 5DK30 弱

8、30DK50 中等偏弱 50DK70 中等偏强 7090 极强 20192019年石油天然气行业标准年石油天然气行业标准13盒3（D15-8B）020406080100120140010203040506070有效应力i(MP）损害率(%)渗透率增加渗透率降低盒3（D15-8B）0.00.20.40.60.81.01.23152739516375有效应力i(MP）K/KO盒3（D15-8B）0204060801003040506070有效应力i(MP）损害率(%)基块岩样基块岩样14盒3（D15-2B）0.00.20.40.60.81.01.231323334353有效应力i(MP）K/KO盒

9、3（D15-2B）0204060801000510152025303540455055有效应力i(MP）损害率(%)渗透率增加渗透率降低盒3（D15-2B）020406080100152025303540455055有效应力i(MP）损害率(%)盒3（D15-2B）020406080100303540455055有效应力i(MP）损害率(%)1516 3MPa为基准点得到的评价结果不是原地储层渗透率随为基准点得到的评价结果不是原地储层渗透率随有效应力改变损害程度的真实反映，其结果显然是夸有效应力改变损害程度的真实反映，其结果显然是夸大了真实储层条件应力敏感损害程度大了真实储层条件应力敏感损害程

10、度 应力敏感损害率（K3-K20）/K3（K3-K35）/K3（K20-K35)/K20 数 值 0.83 0.92 0.55 评价结果 强 强 中等 实例实例:3MPa为基准点与为基准点与20MPa原地有效应力为基准点孔隙压原地有效应力为基准点孔隙压力衰减力衰减50%时的损害率对比（时的损害率对比（地层压力地层压力30 MPa）17应力敏感性评价方法讨论应力敏感性评价方法讨论 正如流体敏感性实验要用地层水测得的渗透率作为渗透正如流体敏感性实验要用地层水测得的渗透率作为渗透率损害的计算基准点一样，应力敏感性实验也应以原地率损害的计算基准点一样，应力敏感性实验也应以原地有效应力对应的渗透率作为基

11、准点有效应力对应的渗透率作为基准点 在原地有效应力的基础上按油气藏孔隙压力变化来确定在原地有效应力的基础上按油气藏孔隙压力变化来确定有效应力测点范围有效应力测点范围 针对开发中孔隙压力降低的情形，建议选取孔隙针对开发中孔隙压力降低的情形，建议选取孔隙压力衰压力衰竭竭5%5%，10%10%，15%,25%,50%15%,25%,50%，75%75%计算得到有效应力值计算得到有效应力值作为有效应力测点作为有效应力测点18y1=-0.224x+1y2=-0.2493x+1y3=-0.2134x+1y4=-0.2399x+10.60.650.70.750.80.850.90.9511.0500.20.

12、40.60.811.2log(i/*)(ki/k*)1/3y1y2y3y4显著优点：显著优点：整体性整体性能预测能预测好对比好对比 应用孔隙压力方法评价不同地区不同深度储层孔隙压力及原应用孔隙压力方法评价不同地区不同深度储层孔隙压力及原地有效应力值大小不一，即评价标准不一，不利于对比地有效应力值大小不一，即评价标准不一，不利于对比 研究发现，渗透率比值的立方根与对应有效应力比值的对数研究发现，渗透率比值的立方根与对应有效应力比值的对数具有很好的线性相关性具有很好的线性相关性19 为有效应力值，为对应有效应力为有效应力值，为对应有效应力 时的气测渗透率，时的气测渗透率，*为原地有效应力值，为对应

13、储层原地有效应力值为原地有效应力值，为对应储层原地有效应力值*时的时的气测渗透率，气测渗透率，Ss为应力敏感性系数为应力敏感性系数 1/3*()1lgskSk推荐应力敏感性系数作为应力敏感性实验评价指标：推荐应力敏感性系数作为应力敏感性实验评价指标：应力敏感性系数评价标准应力敏感性系数评价标准 SsSs 0.050.05Ss 0.300.30Ss 0.50 0.5Ss0.70.701.0敏感敏感程度程度无无弱弱中等偏弱中等偏弱中等偏中等偏强强强强极强极强20应力敏感性系数方法与行业标准渗透率损害率关系应力敏感性系数方法与行业标准渗透率损害率关系有效应力（MPa）Ss 与 Kd 直线关系 相关系

14、数（R2）10 Kd1.169Ss-0.019 0.90 15 Kd1.319Ss+0.031 0.96 20 Kd1.344Ss+0.093 0.92 30 Kd1.332Ss+0.174 0.90 40 Kd1.266Ss+0.251 0.84 02040608010012014000.10.20.30.40.50.60.70.8应力敏感性系数渗透率 损害率（）10MPa15MPa20MPa30MPa40MPa15MPa10MPa20MPa40MPa30MPa 21应力敏感性系数和渗透率损害率（原地应力为初始点）的关系应力敏感性系数和渗透率损害率（原地应力为初始点）的关系 y=1.0 00

15、1xR2=0.777200.20.40.60.8100.20.40.60.8应 力 敏 感 性 系 数渗透率损害率 22应力敏感性系数与应力敏感性系数与50孔隙压力降损害率等级符合率孔隙压力降损害率等级符合率 v常规应力敏感性评价是单一应力点渗透率损害率的反映，常规应力敏感性评价是单一应力点渗透率损害率的反映，v敏感性系数评价则代表了岩样的整体应力敏感水平，可作敏感性系数评价则代表了岩样的整体应力敏感水平，可作为不同区块、不同层位应力敏感性强弱的对比依据为不同区块、不同层位应力敏感性强弱的对比依据 层 位 岩心个数 等级符合个数 符合率（）整体等级符合率（）川中 气层 31 28 90.3 川

16、中 油层 17 15 88.2 松辽 油层 22 20 90.9 90.0 2300.20.40.60.811.200.511.5lg(/*)(K/K*)1/30.29mD0.15mD0.75mDSs=0.327-0.381LgK6MPa00.20.40.60.810.010.1110K6MPa(10-3mm2)Ss渗透率的立方根为有效应力渗透率的立方根为有效应力 渗透率应力敏感系数渗透率应力敏感系数Ss 对数的线性函数对数的线性函数 与渗透率的关系与渗透率的关系24基块基块裂缝裂缝致密砂岩干岩样应力敏感性实验致密砂岩干岩样应力敏感性实验y=-1.2167x+0.854900.10.20.30

17、.40.50.60.70.800.10.20.30.40.5渗透率(10-3m2)应力敏感性系数Ssn=13y=0.0894Ln(x)+0.576100.20.40.60.811.20.11101001000渗透率(10-3m2)应力敏感性系数Ssn=332500.050.10.150.20.25010203040有效应力（MPa)渗透率K（10-3m2）岩样1（Sw=13.50%）加压岩样1（Sw=13.50%）卸压岩样2（Sw=26.98%）加压岩样2（Sw=26.98%）卸压岩样3（Sw=45.41%）加压岩样3（Sw=45.41%）卸压含水致密砂岩应力敏感性含水致密砂岩应力敏感性26含

18、水致密砂岩应力敏感性含水致密砂岩应力敏感性含水饱和度增加含水饱和度增加滤液侵入滤液侵入加重应力敏感程度加重应力敏感程度y=-0.609x+1y=-0.649x+1y=-0.9157x+100.20.40.60.811.200.511.5log(i/*)(ki/k*)1/3岩样1（Sw=13.50%）加压岩样2（Sw=26.98%）加压岩样3（Sw=45.41%）加压线性(岩样1（Sw=13.50%）加压)线性(岩样2（Sw=26.98%）加压)线性(岩样3（Sw=45.41%）加压)27汇报提纲汇报提纲1、引、引 言言2、应力敏感性实验评价、应力敏感性实验评价3、孔隙结构参数对有效应力变化的响

19、应、孔隙结构参数对有效应力变化的响应 4、变围压条件致密砂岩力学性质研究、变围压条件致密砂岩力学性质研究5、成组裂缝宽度变化计算机模拟、成组裂缝宽度变化计算机模拟6、岩心造缝模拟应力实验法裂缝宽度求取、岩心造缝模拟应力实验法裂缝宽度求取 7、加载岩石微观图像分析系统裂缝宽度量测、加载岩石微观图像分析系统裂缝宽度量测 8、结、结 论论28单面进汞单面进汞常规四面进汞常规四面进汞进汞特征进汞特征流动情况流动情况围压情况围压情况四面进汞四面进汞各向、有限流动各向、有限流动无无单面进汞单面进汞单向、无限流动单向、无限流动有有29单面进汞与四面进汞毛管压力曲线特征对比单面进汞与四面进汞毛管压力曲线特征对

20、比9B0.010.11101001000020406080100SHg%毛管压力 MPa四面进汞单面进汞15MPa6A0.010.11101001000020406080100SHg%毛管压力 MPa四面进汞单面进汞5MPa15B0.010.11101001000020406080100SHg%毛管压力 MPa四面进汞单面进汞25MPa 与四面进汞相比，单面进汞毛管压力曲线形与四面进汞相比，单面进汞毛管压力曲线形态曲折，最大进汞饱和度小于四面进汞态曲折，最大进汞饱和度小于四面进汞30有效应力下单面进汞与四面进汞孔吼分布对比有效应力下单面进汞与四面进汞孔吼分布对比6A(四 面）010203040

21、500.01830.01830.03660.07320.14650.2930.58591.17192.34384.6875喉 道 半 径（m)%6A(单 面 5MPa)01020304050 0.2m的的比例比四面压汞小，随着有效应力的增加，比例比四面压汞小，随着有效应力的增加，差距越来越明显差距越来越明显3、孔隙结构参数对有效应力变化的响应、孔隙结构参数对有效应力变化的响应空白框为四面进汞，颜色框为单面进汞空白框为四面进汞，颜色框为单面进汞35岩岩 样样排驱压力排驱压力增加增加(%)中值压力中值压力增加增加(%)最大进汞饱最大进汞饱和度降低和度降低(%)0.1m孔喉孔喉半径降低半径降低(%)

22、0.0183m孔喉孔喉半径增加半径增加(%)D15-6A+1.41+21.445.328.15+14.22D15-6A*(5MP)D15-9B+2.29+50.39.938.19+13.07D15-9B*(15MP)D15-15B+9.1+40.539.6322.16D15-15B*(25MP)D15-23A4.03+11.698.693.72+14.61D15-23A*(5MP)D15-30A+10.9+13.7728.1+2.45+22.7D15-30A*(15MP)D15-34B+8.5354.63+1.38+3.28D15-34B*(25MP)D15-59B+18.1+13.8611.

23、983.47D15-59B*(5MP)D15-68B+14.3+70.8515.294.97+21.42D15-68B*(15MP)D15-76A+10.729.291.31+16.48D15-76A*(25MP)36汇报提纲汇报提纲1、引、引 言言2、应力敏感性实验评价、应力敏感性实验评价3、孔隙结构参数对有效应力变化的响应、孔隙结构参数对有效应力变化的响应 4、变围压条件致密砂岩力学性质研究变围压条件致密砂岩力学性质研究5、成组裂缝宽度变化计算机模拟、成组裂缝宽度变化计算机模拟6、岩心造缝模拟应力实验法裂缝宽度求取、岩心造缝模拟应力实验法裂缝宽度求取 7、加载岩石微观图像分析系统裂缝宽度量

24、测、加载岩石微观图像分析系统裂缝宽度量测 8、结、结 论论374、变围压条件致密砂岩力学性质研究、变围压条件致密砂岩力学性质研究实验目的：观察围压致密砂岩力学参数变化特征实验目的：观察围压致密砂岩力学参数变化特征实验设备：美国进口的实验设备：美国进口的GCTSRTR-1000型三轴岩石测试系统（西南型三轴岩石测试系统（西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室）石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室）实验内容：实验内容：用围压不断增加的三轴压缩变形试验来研究致密砂岩力学参用围压不断增加的三轴压缩变形试验来研究致密砂岩力学参数变化数变化实验程序如下：实验程序如下：（1 1）对应每块岩样设

25、定围压点为）对应每块岩样设定围压点为3 3，5 5，1010，1515，2020，3030，4040，5050MPaMPa（2 2）3 340MPa40MPa围压阶段设定加载速率为围压阶段设定加载速率为1 1KN/MKN/M，50MPa50MPa设定加载速率为设定加载速率为2 2KN/MKN/M（3 3）对应每个设定围压点测量弹性模量及泊松比对应每个设定围压点测量弹性模量及泊松比（4 4）在）在5050MPaMPa下测量岩样的弹性模量、泊松比及抗压强度下测量岩样的弹性模量、泊松比及抗压强度38050100150200250-0.030.220.470.720.971.221.471.72Ea（

26、%）Sd（MPa）39y=145.8x+6.4y=191.6x+7.6y=318.1x+32.4y=239.1x+10.9y=292.3x+24.1y=266.4x+17.7y=330.9x+24.80102030405060-0.04-0.020.000.020.040.06Ea（%）Sd（MPa）3MPa5MPa10MPa15MPa20MPa30MPa40MPa随围压增加，直线斜率经历了快速增加增加减慢斜随围压增加，直线斜率经历了快速增加增加减慢斜率下降几个阶段率下降几个阶段4001000020000300004000050000600000102030405060围压（M Pa）变形模量

27、（MPa）1235678整体上随围压增加，变形模量增大整体上随围压增加，变形模量增大410.000.050.100.150.200.250.300.350102030405060围压（MPa）泊松比123567随围压增加，泊松比增大随围压增加，泊松比增大42相同相同“净围压净围压”条件下，变围压下的杨氏模量大、泊松比条件下，变围压下的杨氏模量大、泊松比小小 实验项目实验项目层层位位围压围压(MPa)孔隙压孔隙压力力(MPa)净围压净围压（MPaMPa）平均平均E(E(MPa)平均平均m m恒定围压和孔压恒定围压和孔压三轴常温三轴常温盒盒348.024.423.6189250.16变围压三轴常温

28、变围压三轴常温盒盒323.6023.6312050.14恒定围压和孔压恒定围压和孔压三轴常温三轴常温盒盒141.524.417.1195550.22变围压三轴常温变围压三轴常温盒盒117.5017.1320190.16恒定围压和孔压恒定围压和孔压三轴常温三轴常温山山241.026.514.5187850.21变围压三轴常温变围压三轴常温山山214.5014.5333110.12恒定围压和孔压恒定围压和孔压三轴常温三轴常温山山150.027.222.8169550.26变围压三轴常温变围压三轴常温山山122.8022.8344890.1843特特 征征围压值（围压值（MPa）1515303040

29、50 变形阶段变形阶段塑性弹性塑性弹性弹性塑性弹性塑性塑塑 性性破破 裂裂应力应应力应 变斜率变斜率快速增加快速增加增加减慢增加减慢稳定或开始减小稳定或开始减小渐减或速减渐减或速减变形模量值变形模量值变化特征变化特征快速增加快速增加增加减慢增加减慢稳定或开始减小稳定或开始减小渐减或速减渐减或速减微裂缝状态微裂缝状态微裂缝快速闭合微裂缝快速闭合微裂缝闭合完成微裂缝闭合完成少量新微裂缝产生少量新微裂缝产生新裂缝大量产生，新裂缝大量产生，形成贯通裂缝形成贯通裂缝应力敏感性应力敏感性渗透率特征渗透率特征渗透率快速下降渗透率快速下降渗透率下降减缓渗透率下降减缓445、成组裂缝宽度变化计算机模拟、成组裂缝

30、宽度变化计算机模拟在进行数值模拟时首先作出如下基本假设：在进行数值模拟时首先作出如下基本假设：1 1）假设地层岩石为各向同性）假设地层岩石为各向同性 2 2）假设裂缝面为平面）假设裂缝面为平面 3 3）假设地层岩体为弹性变形体）假设地层岩体为弹性变形体 4 4）假设致密岩石的渗透率为零）假设致密岩石的渗透率为零 45垂 直 裂 缝地 层井 眼zxyoP1P2vpABCDEF垂直裂缝面垂 直 裂 缝地 层井 眼zxyoP1P2vpABCDEF垂 直 裂 缝地 层井 眼zxyoP1P2vp垂 直 裂 缝地 层井 眼垂 直 裂 缝地 层井 眼zxyoP1P2vpzxyoxyoP1P2vpABCDEF

31、垂直裂缝面 ABCDEFppp1p2ABCDEFppp1p2 P PABCDEFppp1p2ABCDEFppp1p2 PABCDEFppp1p2ABCDEFppp1p2 P P46500mm0.000.050.100.150.200.250.300.350.400100200300400500沿裂缝长度mm裂缝宽度mm1MPa2MPa3.5MPa5MPa7.5MPa10MPa1000mm0.00.10.20.30.40.50.60.702004006008001000沿裂缝长度mm裂缝宽度mm1MPa2MPa3.5MPa5MPa7.5MPa10MPa2000mm0.00.10.20.30.40

32、.50.60.70.80.91.01.10400800120016002000沿裂缝长度mm裂缝宽度mm1MPa2MPa3.5MPa5MPa7.5MPa10MPa3000mm0.00.20.40.60.81.01.21.41.606001200180024003000沿裂缝长度mm裂缝宽度mm1MPa2MPa3.5MPa5MPa7.5MPa10MPa随压差增加，裂缝宽度变大随压差增加，裂缝宽度变大，相同压差下裂缝越长，宽度变化越大，相同压差下裂缝越长，宽度变化越大垂直裂缝地层井眼zxyoP1P2vpABCDEF垂直裂缝面垂直裂缝地层井眼zxyoP1P2vpABCDEF垂直裂缝地层井眼zxyoP

33、1P2vp垂直裂缝地层井眼垂直裂缝地层井眼zxyoP1P2vpzxyoxyoP1P2vpABCDEF垂直裂缝面 A B C D E F G P P1 P P2 P A B C D P1 P2 E F P P G H 与井筒连通两条垂直天然裂缝实体模型及1/4网格力学模型 连通井筒与层内连通井筒与层内4 4条垂缝平行且具有一定间距成组天然垂条垂缝平行且具有一定间距成组天然垂缝数空间实体及1/4网格力学模型 48压差越大，宽度变化越大压差越大，宽度变化越大裂缝越长，宽度变化越大裂缝越长，宽度变化越大49间距越大，宽度变化越小；相同间距，间距越大，宽度变化越小；相同间距，长度越长，宽度变化越大长度越

34、长，宽度变化越大50 整体上，相同压差、相同长度条件下单条裂缝宽度变化值比成组整体上，相同压差、相同长度条件下单条裂缝宽度变化值比成组裂缝宽度变化值小，在裂缝宽度变化值小，在1 1MPaMPa压差下成组裂缝宽度变化是单条裂缝压差下成组裂缝宽度变化是单条裂缝9 9倍，压差越大，成组裂缝与单条裂缝相比宽度值增加幅度越大倍，压差越大，成组裂缝与单条裂缝相比宽度值增加幅度越大 成组裂缝与单条裂缝宽度变化对比成组裂缝与单条裂缝宽度变化对比 00.20.40.60.811.21.41.60500100015002000沿裂缝位置(mm)裂缝宽度(mm)1MPa(单条)3.5MPa(单条)10MPa(单条)

35、1MPa(成组)3.5MPa(成组)10MPa(成组)516、岩心造缝模拟应力实验法裂缝宽度求取、岩心造缝模拟应力实验法裂缝宽度求取 5205101520253035400.010.050.10.51裂缝宽度（mm)百分比（）051015202530（mm）(%)0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0v没有完全裂开的未充填缝宽度范围为没有完全裂开的未充填缝宽度范围为0.550mm，其中其中0.520mm之间裂缝较多之间裂缝较多v充填缝缝宽度分布为充填缝缝宽度分布为0.11mm，其中其中0.1mm附近比例较多附近比例较多530510152025303540

36、45501-33-55-77-1010-1313-1515-2020-30裂缝宽度（m）百分比（）n106铸体薄片观察微裂缝宽度为铸体薄片观察微裂缝宽度为240m，主要分布区间在主要分布区间在210m之间之间 铸体薄片裂缝宽度求取铸体薄片裂缝宽度求取54HuittHuitt、ParsonsParsons、LongLong等人对裂缝宽度与渗透率之间关系的平行板理等人对裂缝宽度与渗透率之间关系的平行板理论模型进行了大量研究论模型进行了大量研究DeKf12cos23基于平行板理论模型，室内实验沿基块长轴造垂缝进行实验模拟，模型如下：基于平行板理论模型，室内实验沿基块长轴造垂缝进行实验模拟，模型如下：

37、得到室内实验裂缝宽度渗透率计算公式为：得到室内实验裂缝宽度渗透率计算公式为：33fDKe6、岩心造缝模拟应力实验法裂缝宽度求取、岩心造缝模拟应力实验法裂缝宽度求取5501020304050600510152025303540有效应力(MPa)渗透率(10-3um2)12335605101520250510152025303540有效应力(MPa)裂缝宽度(um)123456渗透率与有效应力的关系渗透率与有效应力的关系 随有效应力增加裂缝渗透率值不断降低随有效应力增加裂缝渗透率值不断降低随有效应力增加宽度不断变小随有效应力增加宽度不断变小裂缝宽度与有效应力的关系裂缝宽度与有效应力的关系56中国科

38、学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室最新研制了与室最新研制了与CT 机配套使用的中低压岩土渗流试验装置机配套使用的中低压岩土渗流试验装置7 7、加载岩石微观图像分析系统裂缝宽度量测、加载岩石微观图像分析系统裂缝宽度量测57西南交通大学工程地质实验室最新研制了与西南交通大学工程地质实验室最新研制了与SEM配套使用的刚配套使用的刚性加载岩石力学试验装置能够对加载裂缝宽度变化进行测量性加载岩石力学试验装置能够对加载裂缝宽度变化进行测量58光电三维面形自动测试系统法光电三维面形自动测试系统法59自制岩心加载微观图象分析系统自制岩心加载

39、微观图象分析系统1260 3M Pa 5M Pa 10M Pa 15M Pa 20M Pa 随着围压的增加，裂缝宽度不断变小随着围压的增加，裂缝宽度不断变小 有效应力增加裂缝宽度压缩图像观测有效应力增加裂缝宽度压缩图像观测61 0102030405060708002468沿 裂 缝 位 置（m m)裂缝宽度（um）未 加 压3MPa5MPa10MPa15MPa20MPa0 0.35 0.70 1.05 1.40 1.75 0102030405060708090100012345沿 裂 缝 位 置（m m)裂缝宽度（um）未 加 压3MPa5MPa10MPa15MPa20MPa0 0.4 0.8

40、 1.2 1.6 12不 同 围 压 下 裂 缝 宽 度(mm)样 号 0 M Pa 3M Pa 5MPa 10M Pa 15M Pa 20M Pa 1 52.01 32.88 26.20 20.54 14.39 10.02 2 65.04 32.59 25.57 17.32 9.80 6.18 随着有效应力的增加，裂缝不断闭合随着有效应力的增加，裂缝不断闭合初始加压阶段裂缝闭合快，有效应力超过初始加压阶段裂缝闭合快，有效应力超过15MPa后裂缝的闭合趋势减缓，后裂缝的闭合趋势减缓，与渗透率随有效应力变化趋势一致与渗透率随有效应力变化趋势一致 62样品1y=2.20 x-12.6R2=0.98

41、051015202530350510152025计算值（um）观测值（um）样品2y=2.71x-15.2R2=0.950510152025303505101520计算值（um）观测值（um）岩心模拟应力实验与图像观测裂缝宽度对比岩心模拟应力实验与图像观测裂缝宽度对比 图像观测法与应力敏感性实验法裂缝宽度具有很好的线图像观测法与应力敏感性实验法裂缝宽度具有很好的线性相关性，相关系数性相关性，相关系数R2达到达到0.95以上以上63 样 品1 样 品2 有 效 应 力（M Pa）观 测 宽 度(mm)渗 透 率(10-3mm2)计 算 宽 度(mm)观 测 宽 度(mm)渗 透 率(10-3mm

42、2)计 算 宽 度(mm)3 32.88 26.081 19.96 32.59 14.814 16.53 5 26.20 20.504 18.42 25.57 11.487 15.18 10 20.54 11.236 15.07 17.32 7.681 13.28 15 14.39 6.157 12.33 9.79 2.819 9.51 20 10.02 3.374 10.09 6.18 1.204 7.16 岩心模拟应力实验与图像观测裂缝宽度对比岩心模拟应力实验与图像观测裂缝宽度对比 图像观测证明了岩心造缝模拟应力敏感性实验法求得的裂缝宽度的可行性图像观测证明了岩心造缝模拟应力敏感性实验法求

43、得的裂缝宽度的可行性 648 8、结、结 论论 提出了应力敏感性系数评价法和基于原地有效应力渗透率损提出了应力敏感性系数评价法和基于原地有效应力渗透率损害率评价法害率评价法 应力敏感性系数评价方法反映了原地储层整体应力敏感程度，应力敏感性系数评价方法反映了原地储层整体应力敏感程度，可进行不同区块、不同层位之间应力敏感性强弱对比可进行不同区块、不同层位之间应力敏感性强弱对比 与常规四面进汞相比，单面进汞和对应有效应力增加时，毛与常规四面进汞相比，单面进汞和对应有效应力增加时，毛管压力曲线排驱压力及中值压力增大、最大注入汞饱和度量管压力曲线排驱压力及中值压力增大、最大注入汞饱和度量降低、孔喉分布中

44、值半径偏粗部分比例减少、偏细部分比例降低、孔喉分布中值半径偏粗部分比例减少、偏细部分比例增加增加65围压不断增加的三轴压缩变形实验结果表明，随围压不断增加的三轴压缩变形实验结果表明，随围压增加致密砂岩杨氏模量及泊松比测量值增大围压增加致密砂岩杨氏模量及泊松比测量值增大计算机数值模拟技术能够对较大尺度岩体中与井计算机数值模拟技术能够对较大尺度岩体中与井筒连通成组裂缝宽度变化及裂缝尖端破裂压力进筒连通成组裂缝宽度变化及裂缝尖端破裂压力进行预测行预测 正压差条件下钻井完井，与井筒连通的成组裂缝正压差条件下钻井完井，与井筒连通的成组裂缝比单条裂缝宽度张开程度大，比单条裂缝宽度张开程度大，连通井筒裂缝尖

45、端连通井筒裂缝尖端破裂压力比单条裂缝尖端破裂压力小破裂压力比单条裂缝尖端破裂压力小8 8、结、结 论（续论（续1 1）66 应用岩心造缝模拟应力实验法能够间接的得到有效应力下应用岩心造缝模拟应力实验法能够间接的得到有效应力下裂缝宽度参数，原地有效应力条件下计算得到裂缝平均宽裂缝宽度参数，原地有效应力条件下计算得到裂缝平均宽度为地面观测宽度的度为地面观测宽度的1/51/51/101/10 岩石微观图像分析系统直接观测得到的有效应力下的裂缝岩石微观图像分析系统直接观测得到的有效应力下的裂缝宽度与模拟岩心应力实验法测量渗透率计算得到的裂缝宽宽度与模拟岩心应力实验法测量渗透率计算得到的裂缝宽度具有良好的一致性度具有良好的一致性 已经完成酸蚀岩样应力敏感性、工作液固相侵入岩心应力已经完成酸蚀岩样应力敏感性、工作液固相侵入岩心应力敏感性、滤饼形成时裂缝宽度变化等研究，将陆续发表敏感性、滤饼形成时裂缝宽度变化等研究，将陆续发表 8 8、结、结 论（续论（续2 2）67南充校区龙井湖南充校区龙井湖谢谢