尹 丛 彬

中国石油天然气集团有限公司川庆钻探工程公司井下作业公司

0 引言

页岩储层的基质渗透率极低，通常作为有效储层的盖层，其天然裂缝/层理缝发育，一定程度上改善了局部渗透率[1-4]，但仍无法满足页岩气开采所需的有效流动通道需求。为实现商业开采，需要水力压裂形成大规模的裂缝网络，即体积压裂[5-8]。目前，体积压裂的增产机理尚不明确，如压后形成的大量闭合裂缝、剪切微裂缝、充填裂缝对渗透率的贡献以及各种措施对这些微裂缝渗透率的影响等[9]。体积压裂的成功很大程度上是基于油田现场的经验。需要通过设计一系列的实验来研究这些影响因素，提高体积压裂的有效性。

先前一些研究描述过裂缝渗透率的特点。Kranzz等[10]研究过有效应力、粗糙度对花岗岩裂缝渗透率的影响，发现裂隙岩体相比全岩来说对压力更敏感，认为裂缝表面的平板模型是不充分的。Tsang和Witherspoon的模型[11]认为，裂缝的不匹配减小了应力—裂缝闭合行为的非线性特征；他们还认识到粗糙度的重要性，注意到当存在大尺寸波状面时，在剪切位移超过1/2个大波长后，流量随着剪切位移的增大而降低。Gangi[12]认为，一个裂缝和它对压差的依赖性可用“二度梳状函数模型”更好地反映出来。笔者选择用Walsh模型[13]解释裂缝渗透率与压力的关系，因为该模型是连接渗透率和围压的最简单模型。

裂缝导流能力和支撑剂充填渗透率的影响因素研究也有文献报道。在无支撑剂充填情况下，诸如裂缝错位、裂缝粗糙度、岩石力学性质和闭合压力对导流能力的影响已经被研究[14-16]。……