131 / 2023-07-14 09:32:49

变应力条件下致密岩石渗透率计算新公式

致密岩石；应力；杨氏模量；孔隙椭圆长短轴比；泊松比；渗透率

随着有效应力的增大，岩石渗透率将逐渐降低，这种现象称作“应力敏感”或“压敏”。然而，对于固结成岩后期的致密岩石而言，在应力状态改变的过程中，致密岩石储渗空间尺寸变小和渗透率下降的幅度究竟有多大，下降的规律究竟如何等问题，学界的观点碰撞仍然较为尖锐，至今尚无定论。本文认为，解决这一矛盾的方法除了审视实验本身的问题，还应从理论上加以推导、完善，从而更好地指导实验的开展。

从Inglis和Griffith经典弹性力学解出发，在充分刻画致密岩石非均质储渗空间的基础上，通过建立孔隙横截面为椭圆的柱体管束模型，推导得到应力作用下致密岩石渗透率保持程度公式，基于此给出适宜于非均质致密岩石的新的应力敏感性评价参数和致密岩石覆压渗透率计算新公式。研究结果表明：

（1）相同应力条件下，致密岩石应力敏感程度（渗透率损耗程度）由致密岩石三类属性共同决定，即a.岩石骨架杨氏模量（负相关）、b. 孔隙初始长短轴比值（正相关）、c.岩石骨架泊松比（负相关），影响程度显著性依次降低。

（2）致密岩石应力敏感性与其初始孔隙度、渗透率无关。因此“低渗储层具有强应力敏感性”的说法没有依据，且“高渗储层应力敏感性较强”的说法亦值得商榷。

（3）在平均25MPa的有效应力作用下，致密岩石渗透率损耗程度分布在0.1%~21.7%之间，平均约为3%，学术界和现场都应对致密岩石应力敏感性程度的认识保持客观。

（4）致密岩石永远会在其储渗空间完全压缩之前，由于应力达到其屈服强度或抗压强度而屈服或破坏，从而不可能完全压缩。事实上，在漫长的地质历史中，永远找不到完全致密的岩石，岩石永远存在缺陷。

研究成果将为厘清不同有效应力状态下，固结成岩后期的致密岩石渗透率演化规律提供新的思路，助力油气地质工作者从新的动态视角寻找新的致密油气甜点。