页岩储层应力敏感性的时间效应

有效应力及其作用时间是控制岩石孔隙和裂缝变形的重要外部因素。页岩储层的多尺度孔隙结构特征及孔缝配置关系使得其应力敏感时间效应具有特殊性,然而,以往研究尚未考虑有效应力加载及卸载时间对页岩应力敏感行为的影响。以川南威荣气田龙马溪组页岩气藏为研究对象,钻取不同孔缝发育程度的页岩样品,设计并测试了变有效应力状态下变加载及卸载持续稳定时间对岩样渗透率的影响实验。结果表明:1)有效应力从5 MPa升至35 MPa时,微裂缝岩样和基块岩样渗透率分别降低了66.82%和27.19%,卸载过程中渗透率恢复率为74.73%和79.82%。页岩渗透率越低,有效应力滞后效应越显著;2)恒定有效应力加载持续稳定时间从2.5 h延长至10.0 h,应力敏感系数增加3.76%∼80.17%,且当有效应力较小时的时间效应更显著。研究认为,页岩组分及多尺度孔缝结构是导致其孔缝变形行为差异性的主因。基于实验研究结果,推荐页岩样品老化处理为6.0 h,提出了优化页岩储层敏感性评价实验方案和优化气井工作制度的建议。

基于压力衰减法的页岩气体扩散系数应力敏感性实验

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。