曲冠政，曲占庆，HAZLETT Randy Dolye，FREED David，MUSTAFAYEV Rahman（. 中国石油大学（华东）；. The University of Tulsa; . Exa Corporation）

页岩拉张型微裂缝几何特征描述及渗透率计算

曲冠政1, 2，曲占庆1，HAZLETT Randy Dolye2，FREED David3，MUSTAFAYEV Rahman2
（1. 中国石油大学（华东）；2. The University of Tulsa; 3. Exa Corporation）

摘要：为了研究页岩拉张型微裂缝中的渗流规律，采用巴西实验在5块Barnett页岩岩心中形成拉张型裂缝。采用三维面轮廓仪获取裂缝面形态，基于扫描原理将三维信息转换为二维信息计算迂曲度、倾角、粗糙度等特征参数，引入聚类分析方法明确各参数间距离，采用格子玻尔兹曼方法模拟开度在0.05～0.40 mm范围内页岩微裂缝渗流，并结合理论分析推导微裂缝渗透率计算公式。结果表明：所选取样本迂曲度在1.10左右，倾角为0.99°～8.86°，粗糙度为0.062～0.162 mm；迂曲度、粗糙度、倾角对渗透率影响不存在替代关系，必须同时考虑三者的影响；计算微裂缝渗透率比平板模型渗透率要小19%～29%，说明必须考虑裂缝粗糙度影响；经验证，推导的渗透率计算公式误差控制在4%以内，可用于拉张型微裂缝渗透率计算。图3表3参34

关键词：页岩；拉张型微裂缝；裂缝面形貌；裂缝面迂曲度；裂缝面倾角；裂缝面粗糙度；页岩流体运移模拟；裂缝渗透率模型

0　引言

页岩储集层的破裂模式可分为拉张型、剪切型和滑移型[1]。经压裂增产改造后，人工裂缝与储集层天然裂缝、层理结构等相互沟通，形成复杂的裂缝网络结构，才能实现页岩储集层的有效开发。因此，裂缝渗流是研究页岩储集层渗流的关键。在等温层流条件下，通常将裂缝等效为平板模型，但由于裂缝面形貌的粗糙性，采用平板模型计算裂缝渗透率会产生较大误差[2-6]。……