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石油科学通报 2017 年 12 月 第2 卷第4 期：490-499 应力条件下页岩二维数字岩心的改进研究 1,2 1,2* 3 1,2 1,2 李江涛 ，汪志明 ，魏建光 ，赵岩龙 ，闵健 1 中国石油大学石油工程教育部重点实验室，北京 102249 2 中国石油大学( 北京) 油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249 3 东北石油大学石油工程学院，大庆 163000 * 通信作者, wellcompletion@126.com 收稿日期: 2016-07-15 国家科技重大专项“多煤层合采全过程流动机理及产能预测研究”( 2016Z001) ，国家自然科学基金创新研究群体“复杂油气 井钻井与完井基础研究” ，国家自然科学基金“考虑污染条件下页岩气储层气水两相渗流机理研究” 和中国石油大 学( 北京) 科研基金（2462017YJRC058 ）联合资助 摘要 目前常用的数字岩心数值重构方法都是基于常压下得到的扫描电镜(SEM) 图片或CT 扫描结果，导致数字 岩心孔隙结构与实际地层有偏差，不利于分析页岩的孔隙特点及模拟页岩气在数字岩心中的流动。本文基于二 维数字岩心和岩石弹性力学方程建立了应力条件下页岩数字岩心矿物骨架和有机质的位移计算模型，对数字岩 心孔隙结构进行了修正，得到了应力条件下的页岩数字岩心。利用模型模拟了不同应力条件下岩心的孔隙结构 变化规律，结果表明：有机质中的纳米孔隙对应力更加敏感，随应力变化的程度更大。对于比较细长的孔隙， 受到应力作用后沿短轴方向的位移要比沿长轴方向的要大，会导致一些细长孔隙闭合或形成几个孤立的孔隙。 孔隙压力对有机质纳米孔影响最大，会影响页岩气在有机质纳米孔中的流动。数字岩心的修正为进一步利用格 子Boltzmann 方法研究页岩气的微观渗流规律提供了更准确的流动通道模型。 关键词 页岩；数字岩心；应力；孔隙度 0 引言 数字岩心重构方法主要有2 类。一类是通过物理 手段直接测量并数值化，如CT 扫描成像法[8-9] ，这类 页岩储层孔隙结构复杂，孔隙尺度变化大，既有 方法能得到测试岩样的真实孔隙结构，但不能够重复 纳米级的有机质孔也有微米级的矿物骨架孔，还存在 构建，不能预测地层其他位置的孔隙结构，而且这 有天然微裂缝。页岩的孔隙结构及尺寸分布对页岩气 种方法精度和测量范围不能兼顾，如果对精度要求比 渗流规律有很大的影响，页岩气在不同的孔隙中可能 较高，则测量范围会很窄，不能代表大范围的孔隙分 存在扩散、吸附解吸、滑脱和达西流动等不同的渗流 布特征。另一类是利用扫描电镜图片，统计岩样的参 类型，页岩的孔隙结构和渗透率存在很强的压敏效 数，如孔隙度、孔隙尺寸分布等，结合不同的数学统 应[1-3] ，因此得到符合实际地层情况的页岩孔隙结构对 计预测方法对岩样进行重构，得到符合岩样参数统计 研究页岩气的渗流规律有重要意义。数字岩心技术具 规律的数字岩心。这类方法统计参数的取得方式比较 有孔隙结构直观、便于分析及参数可灵活调整等优点， 灵活，成本比较低，既可以满足精度要求，又可以大 近年来，基于数字岩心技术的页岩气微观渗流规律研 范围地进行扫描。数学统计预测方法有随机生长法、 [4-7] [10-11] [12-13] [14-15] 究受到越来越多学者的关注 。 高斯模拟法 、模拟退火法 、多点统计法 、 引用格式：李江涛, 汪志明, 魏建光, 赵岩龙, 闵健.应力条件下页岩二维数字岩心的改进研究. 石油科学通报, 2017, 04: 490-499 LI Jiangtao, WANG Zhiming, WEI Jianguang, ZHAO Yanlong, MIN Jian. The modification of modelled two dimensional digital shale under stress. Petroleum Science Bulletin, 2017, 04: 490-499. doi: 10.3969/j.issn.2096-1693.2017