侵蚀性流体作用下石灰岩渗透性变化规律

为研究侵蚀性流体渗透过程中完整石灰岩石渗透性的变化规律,设计3组不同的渗透溶液化学侵蚀条件和应力条件下的石灰岩芯渗透实验,通过测量每种工况下不同时刻渗出液流量、渗出液中含有的离子浓度等数据,分析完整石灰岩渗透特性的主要影响因素和演化机理。实验结果表明:渗透液体侵蚀和应力施加对岩石渗透性演变存在不同作用。由于加压(围压、轴压、渗透压)对岩芯渗透性具有时效性,在实验初期(0~50 h)3种工况下岩芯渗透率都急剧下降,应力作用是引起岩石渗透率变化的主要因素;随着实验过程的进展,岩芯内部孔隙喉道逐渐闭合,大约50 h之后,渗透流体的化学侵蚀作用开始显现,在之后的330 h中,渗透液为蒸馏水时岩芯渗透率基本趋于稳定,渗透溶液为p H=6的硫酸钠溶液或硫酸溶液时岩芯渗透率则持续下降,表明实验后期渗透液的化学侵蚀作用对岩芯渗透率演变起主要作用。3种工况实验过程中岩芯渗出液中始终有离子溶出,但是不同的渗透液体对岩芯矿物质的溶解效果有差异,显著改变渗出液的离子浓度和离子浓度比值。当渗透溶液中存在促进矿物质溶解的成分并且渗透压力较小时,渗透液中离子逐渐积累变多但不能及时被运移到岩芯外,从而可能产生沉淀堵塞岩芯渗透通道。实验过程中,完整石灰岩石渗透性的演变特性是渗透溶液的侵蚀作用、应力作用和溶质运移沉淀共同作用的结果。