页岩气开发渗透率孔隙度压力关系
岩石力学
岩石力学岩石的物理性质 一、 岩石的分类火成岩：侵入岩和喷出岩。
沉积岩：砂岩（95%的油气储量）、页岩（待开采，如页岩气、煤层气）、石灰岩。
变质岩：不含油气。
二、 岩石的强度主要取决于：组成其矿物的强度、连接结构形式、岩石的结构和整体构造、胶结物的成分和胶结方式 三、岩石的物理性质孔隙度、渗透率、可压缩性、导电性、传热性的总称。
1、 孔隙度：绝对孔隙度：φ = V 孔/V 岩总 孔隙度越高，岩石的力学性质越差。
有效孔隙度： φ有效 =V 连通/V 孔总。
2、 渗透性：在一定压力作用下，孔隙具有让流体（油、气、水）通过的性质。
其大小用渗透率来描述，反映了流体在岩石孔隙中流动的阻力的大小。
达西定律：A LhK Q ∆=φ...K Φ——反应岩石性质系数 含义：以粘度为1厘泊的流体完全饱和于岩石孔隙中，在1个大气压差的作用下，以层流的方式用过截面积为1cm 2,长度为1cm 的岩样时，其流量为1cm 3/s 。
则渗透率为1达西（D ）。
3、 岩石中的油、气、水饱和度。
…4、 岩石的粒度组成和比表面积：粒度组成的分析方法：筛分析法和沉降法。
通过粒度得孔隙度。
比表面积：单位体积岩石内颗粒的总表面积。
通过粒度组成估算比面。
孔隙度、粒度、比表三者之二求一岩石的力学性质岩石的类型、组成成分、结构构造、围压、温度、应变率、载荷等对其力学性质都有影响 一、 岩石变形性质的基本概念1、 弹性：… 基本弹性参数E 、υ。
2、 塑性3、 黏性：物体受力后，变形不能在瞬时完成，且应变率随应力的增加而增加的性质。
4、 脆性：受力后变形很小就发生破裂的性质。
（ε>5%就发生破裂的称为塑性材料,小于的称脆性材料）5、 延性：发生较大塑性变形，但不丧失其承载能力的性质。
岩石在常温，常压下，并不是理想的弹性或塑性材料，而是几种的复合体，如塑弹性、塑弹塑、弹塑蠕。
其本构关系略。
6、常温常压下岩石的典型应力-应变曲线：（重点）OA---塑性，应力增加快，但应变增加不多。
页岩气储层主要特征及其对储层改造的影响
页岩气储层主要特征及其对储层改造的影响页岩气是一种新兴的天然气资源，是通过对页岩中的天然气进行开采和利用而获得的一种天然气资源。
页岩气的开发相对比较复杂，需要对储层进行改造和优化，才能够有效地进行开采。
页岩气储层具有特殊的地质特征，对储层改造的影响也比较显著。
页岩气储层主要特征1. 低孔隙度和低渗透性：页岩气储层的孔隙度和渗透率相对较低，通常都处于0.1%~8%之间，渗透率也较低，通常在0.1md以下。
这意味着气体在储层中的运移难度较大，对储层改造带来了一定的困难。
2. 粘土矿物质含量高：页岩储层中含有大量的粘土矿物质，这些粘土矿物质往往会堵塞孔隙和裂缝，影响气体的运移和储层改造。
3. 复杂的裂缝结构：页岩气储层中常常具有复杂的裂缝结构，这些裂缝可以是天然形成的，也可以是在水力压裂过程中形成的。
这种裂缝结构对储层改造和增产具有重要的影响。
对储层改造的影响1. 水力压裂技术的应用：由于页岩气储层孔隙度低、渗透率小，传统的天然气开采技术难以满足开采需求，因此需要采用水力压裂技术对储层进行改造。
水力压裂技术可以有效地改善储层的渗透性和孔隙度，促进天然气的释放和运移，提高储层的产能。
2. 人工裂缝的形成：在页岩气储层开采中，人工裂缝的形成对储层改造至关重要。
通过水力压裂、酸洗和其他改造技术，可以在储层中形成一系列的人工裂缝，促进天然气的释放和运移，提高产能。
3. 改善气体运移途径：页岩气储层中由于粘土矿物质的存在，孔隙和裂缝常常会被堵塞，影响气体的运移。
需要采用合适的改造技术，改善气体的运移途径，减少堵塞，提高气体的采收率。
4. 降低开采成本：页岩气储层的开采成本相对较高，储层改造可以有效地降低开采成本。
通过改善储层的物性参数、提高储层的产能，可以降低钻井次数、减少材料和人工成本，降低开采成本。
页岩气储层改造是页岩气开采过程中非常重要的一环，对储层的改造和优化能够有效地提高储层的产能、降低开采成本、提高开采效率。
页岩气藏孔隙度与渗流机理
1.页岩气藏储层孔隙结构分析页岩气藏有独特的天然气存储特征，在形式上游离气和吸附气并存。
吸附气主要吸附在基质孔隙表面，而游离气存在于基质孔隙和次生裂缝中。
页岩气基质由有机质和无机质组成，裂缝也分为基质微裂缝和人工裂缝两种，显然，不同的孔隙或裂缝之间存在很大的尺度区别。
页岩气储层一共包括4种不同尺度的孔隙介质，分别是无机质、有机质、天然裂缝和水力诱导裂缝。
页岩有机质和无机质中的孔隙为纳米级尺度的微孔隙，有机质中的孔隙产生在页岩气生成阶段，孔隙尺寸为5～1000nm，是游离气主要的存储空间。
同时，不管是有机质还是无机质，都存在有孔隙的基质和无孔隙的基质。
页岩自身的有效孔隙度很低,页岩气藏主要是由于大范围发育的区域性裂缝,或热裂解生气阶段产生异常高压在沿应力集中面、岩性接触过渡面或脆性薄弱面产生的裂缝提供成藏所需的最低限度的储集孔隙度和渗透率。
通常孔隙度最高仅为4% ~5%,渗透率小于1×10-3μm。
2.页岩气渗流机理分析页岩气藏的特殊孔隙结构决定了具有特殊的渗流方式，孔隙结构的多尺度也决定了渗流方式的多尺度，从分子尺度到宏观尺度都有页岩气渗流发生，主要有解吸附、扩散、渗吸吸入、达西渗流和非达西渗流。
扩散作用：发生在远离孔隙和裂缝的基质中。
当吸附了天然气的有机质不属于多孔介质时，只有暴露于基质孔隙或裂缝处的吸附气才能直接被释放，但那些远离孔隙和裂缝的吸附气只能沿着有机质表面以扩散作用运移。
解吸附：发生在多孔介质的有机质中。
当吸附了天然气的有机质属于多孔介质时，绝大部分吸附气通过解吸作用直接释放到有机质孔隙中，此时，天然气流动以解吸附为主，扩散作用被极大地削弱。
达西渗流：主要发生在天然裂缝或水力诱导裂缝中。
不论是基质吸附气还是孔隙中的游离气，以各种方式进入到天然裂缝或水力诱导裂缝以后，在页岩气产出过程中，在裂缝中的渗流遵循达西定律。
非达西渗流：发生在基质孔隙中。
在无机质和有机质的孔隙中流动时，由于气体滑脱效应的影响，游离气的流动偏离了直线，呈现出非达西渗流特征。
页岩气储层岩石力学特性及井壁稳定性分析
页岩气储层岩石力学特性及井壁稳定性分析页岩气是一种非常有前景的能源资源，其储层岩石力学特性和井壁稳定性对于开发和生产页岩气十分重要。
本文将详细分析页岩气储层岩石力学特性和井壁稳定性，并探讨其影响因素和解决方法。
1. 页岩气储层岩石力学特性页岩气储层岩石具有以下几个主要的力学特性：1.1 低渗透性：由于页岩中孔隙度低、连通性差，储层渗透率低，导致气体难以流通和开采。
1.2 脆性：页岩岩石易于破裂和碎裂，在压力作用下容易萌生裂缝，但裂缝的扩展能力有限，对气体渗透性的改善作用有限。
1.3 维持力弱：页岩岩石强度较低，常常呈现脆性破裂，难以在高温高压环境下维持稳定。
1.4 孔隙结构复杂：页岩储层的孔隙结构相对于传统储层来说较复杂，主要包括纳米孔隙和裂缝孔隙，这对储层渗流特性和岩石力学性质产生影响。
2. 井壁稳定性分析井壁稳定性是指井壁在钻井和生产过程中不发生塌陷、裂缝和滑移等现象的能力。
页岩气储层的井壁稳定性主要受到以下几个因素的影响：2.1 初始地应力：页岩气储层通常位于深部地层，初始地应力较高。
高差异性地应力使得井壁容易发生塌陷和滑移。
2.2 井壁液压：钻井液和地层流体与井壁之间的相互作用会改变井壁的力学性质，进而影响井壁稳定性。
2.3 复杂的页岩岩石力学特性：页岩岩石具有复杂的力学特性，对井壁稳定性的影响也较大。
岩石破碎、断裂和固结都会导致井壁的变形和破坏。
2.4 井壁支撑能力：井壁支撑材料的选择和加固对于井壁稳定性至关重要。
针对这些影响因素，可以采取以下措施来提高页岩气储层的井壁稳定性：1. 优化钻井液：选择适当的液相比重、粘度和有效抑制剂，减小与地层的相容性差异，降低井壁液压引起的问题。
2. 加强井壁支撑：选择适当的井壁支撑材料，如钢夹心井壁、钢网井壁等，提高井壁的强度和稳定性。
3. 预防井壁塌陷：通过合理的斜井设计、优化固井技术和有效的井壁支撑材料，减少井壁塌陷的风险。
4. 精确控制钻井参数：合理控制钻井参数，如钻井液性质、钻进速度和饱和度等，减少对井壁的损害。
页岩的气体渗透率
图５ 为Ａ 气 田不同渗透率级别孔喉半径分布图。 从图中看 出：Ａ 气 田３ 个渗透率级别的孔喉半径 中值
分 别 为０ ． ０ ３ ８ 、１ ． １ ５ 、１ ０ ． １ ８ ｍ。孔 喉半 径 均 值分 别 为０ ． ０ ７ ５ 、３ ． １ １ 、１ ８ ． ０ ９ １ Ｔ Ｉ 。实 际 测试结 果 表 明 ，渗
压力 的下 降 ，渗透 率 会非 线性 地 增加 。这种 影 响有 助 于减 缓 页岩 气 井产量 的下 降 。文 献 中提到 在 压力 低 于
７ ＭＰ ａ 时 甲烷 渗透 率 的试 验数 据 同模型预 测压 力是 一致 的 。
原文见 （ （ Ｓ Ｅ Ｐ Ｒｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ Ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ＆Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ） ） ２ ０ １ ２ ，Ｎｏ ８
（ 编 辑 汪孝芝 ）
图５ Ａ 气 田不 同 渗 透 率 级 别 孑 Ｌ 喉半径
页岩的气体渗透率
在对油气生产建模过程中 ，渗透率是任何储集岩最基本的特征之一。然而 ，由于模拟流体流经纳米级 喉道十分复杂，所 以对页岩渗透率的认识并不十分透彻 。本文分析了甲烷 （ Ｃ Ｈ ） 吸附层及孔壁上气体滑脱
（ Ｋ ｎ） 准则 （ １ ９ ０ ９ 年 ，克努森 ） 确定出每个喉道 的水力传导率。而吸咐作用 和滑脱的共同影响则主要取决
于压 力 和管 流 直径 。研 究结 果 表 明 ，实验 室测 量是 在 大气 温 度和 压 力 为５ ＭＰ ａ 时用Ｎ ， 测 得 ，这是 典 型 的瞬态
脉冲衰减法 （ Ｔ Ｐ Ｄ）。这种测量把生产早期的气体 渗透率估高了１ ／ ４ 。如果测量只在室温条件下进行 ， 那 么 该 比率还会增加 ，原 因是低压不仅使气体滑脱增大而且 吸附层厚度缩小。此外 ，在生产过程中 ，随着现场
页岩岩心孔隙度和渗透率的测定(编制说明)
《页岩岩心孔隙度和渗透率的测定》（委员会送审稿）编制说明国家能源页岩气研发（实验）中心2015年06月一、任务来源及工作简要过程《页岩岩心孔隙度和渗透率的测定》为能源行业页岩气标准化技术委员会标准制订项目。
根据能页标[2015]4号文件《关于印发2015年页岩气标准制修订和标准科研工作协调会会议纪要的通知》的精神，该标准由国家能源页岩气研发（实验）中心、中国石油化工股份有限公司华东分公司石油勘探开发研究院、中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司勘探开发研究院、中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡地质实验研究所等单位共同承担。
按照标准制起草工作程序的要求，成立了标准制定工作组，从2015年1月开始到2015年12月30日，完成了标准讨论稿、征求意见稿、送审稿的起草工作。
制定的简要过程如下：（一）制定标准编写大纲（1月1日～3月20日）1月1日～2月20日，制定工作运行计划，设计调查表格，收集本标准引用的标准。
2月21日～3月20日，编制了本标准的制定大纲。
（二）编写标准工作组讨论稿（3月21日～4月30日）3月21日～4月30日，完成《页岩岩心孔隙度和渗透率的测定》的工作组讨论稿，由国家能源页岩气研发（实验）中心牵头，征集参加编制单位的修改意见，并进行梳理和汇总。
（三）编写征求内部意见和编制说明（5月1日～5月30日）国家能源页岩气研发（实验）中心组织编写人员召开讨论会，对工作组讨论稿进行了充分的讨论。
在讨论的基础上，将讨论稿发送至参编单位征求意见，进行了再次修改完善，并编写了编制说明。
（四）征求意见（6月1日～6月30日）秘书处6月初统一将征求意见稿发给中石油、中石化、中海油等单位收到意见。
（五）修改征求意见稿，形成送审稿（7月1日～7月30日）7月1日～7月30日：收到专家意见后，参与编写人员进行了认真研究，对征求意见稿进行了修改，最终形成了送审稿。
页岩气储层孔隙结构与渗透性特征研究
页岩气储层孔隙结构与渗透性特征研究页岩气作为一种非常重要的天然气资源，一直以来都备受关注。
然而，由于页岩气储层的特殊性质，包括孔隙结构和渗透性特征等，使得其有效开采面临着很大的挑战。
因此，研究页岩气储层的孔隙结构与渗透性特征具有重要的理论和实际意义。
首先，让我们来了解一下什么是页岩气储层。
页岩气是一种通过水平钻井和压裂技术开采的天然气，其主要存在于致密的页岩层中。
相比于传统的天然气储层，页岩气储层的孔隙结构非常复杂，主要包括微观孔隙、纳米孔隙和裂缝等组成。
同时，由于页岩的致密性，其渗透性也非常低，使得气体难以流动，从而限制了页岩气的有效开采。
对于页岩气储层的孔隙结构而言，主要存在两种类型的孔隙，即自然孔隙和人工孔隙。
自然孔隙主要指的是岩石本身的孔隙，主要是微观孔隙和纳米孔隙，这些孔隙是天然形成的，通常较小且连通性较差。
人工孔隙则是通过压裂技术形成的，主要是裂缝，这些孔隙具有较好的连通性，能够提高气体的渗透性。
研究表明，页岩气储层的孔隙结构对气体的吸附和扩散具有重要影响，对渗透性也具有决定性作用。
而对于页岩气储层的渗透性而言，其主要受孔隙结构、裂缝的连通性和构造应力等因素的影响。
首先，孔隙结构的复杂性使得气体在储层内的流动受到很大限制。
微观孔隙和纳米孔隙通常较小，气体分子难以通过，从而使渗透性降低。
而一旦裂缝形成，气体会通过裂缝进一步扩散，从而提高渗透性。
其次，构造应力的作用也对渗透性产生了影响。
应力会改变岩石的物理性质，如弹性模量、应力刚度等，从而影响气体的渗透性。
为了更好地研究页岩气储层的孔隙结构与渗透性特征，科学家们采用了多种研究方法和技术。
例如，扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等显微镜技术，可以观察储层样品的微观结构，并分析孔隙的大小和连通性。
此外，蒙特卡罗模拟和分子动力学模拟等计算方法，可以模拟气体在孔隙内的扩散过程，研究渗透性的变化规律。
这些研究手段的应用，为我们深入理解页岩气储层的特性和开采问题提供了强有力的支撑。
页岩气储层主要特征及其对储层改造的影响
页岩气储层主要特征及其对储层改造的影响页岩气储层是指由页岩岩性的地层中富集并产生的天然气储层，具有极高的含气量和丰富的资源潜力。
页岩气的储层主要特征包括储集岩性、孔隙结构、渗透率和孔隙度等方面，这些特征对页岩气的储层改造具有重要影响。
一、页岩气储层主要特征1. 储集岩性页岩气储层的储集岩性主要以页岩岩性为主，其岩石矿物组成以粘土矿物和石英为主，伴生有少量的长石、碳酸盐矿物和有机质。
页岩具有较高的压实度和较低的渗透率，且存在着较弱的全岩渗透性。
由于页岩自身的致密性和低渗透性，导致储层的气质分布不均匀，形成了特殊的储气机理。
2. 孔隙结构页岩气储层的孔隙结构主要由微观孔隙和裂缝构成，微观孔隙是指孔径小于0.1微米的孔隙，由于页岩的高压实度和低孔隙度，微观孔隙的孔隙度很低，裂缝是指因构造作用和地应力作用而形成的大于0.1毫米的天然裂缝，对页岩气的储层改造具有重要作用。
3. 渗透率页岩气储层的渗透率较低，一般在0.1md以下，主要受储层孔隙结构的影响，同时页岩气储层中存在大量的微细孔隙和裂缝，这些微细孔隙和裂缝能够提高页岩气的渗透率。
二、对储层改造的影响2. 孔隙度改造由于页岩气储层的孔隙度较低，通常需要采用多种方法进行孔隙度的改造，例如通过增加地层压力、提高地层温度、注入适当的酸性液体等方式，从而提高储层的孔隙度，增加气体的储集空间。
3. 裂缝改造页岩气储层中存在的裂缝对气体的固定和产能有着重要的影响，因此对裂缝的改造也是提高页岩气产能的关键。
通过注入适当的液体、施加水力压裂等方法，能够有效地改造页岩气储层中的裂缝，提高气体的产能。
(17)页岩纳米级孔隙气体流动特征
rK = −
0.953 ln( p / p0 )
（1）
rK 为凝聚在空隙中吸附气体的曲率半径， 式中， nm； p0 为液氮温度下氮气的饱和蒸汽压， Pa；p 为氮气吸 附平衡压力， Pa。 通过上面的方程与脱附曲线就可以计算孔隙大 小。通过 V-Sorb 2800P 比表面积及孔径分析仪对昭 通地区龙马溪组页岩和五峰组页岩的孔隙大小进行 研究发现该区页岩的孔隙直径主要分布在 4~6 nm 之间， （见图 1） 。
分别计算温度不变压力为mpa15mpa20mpa条件下和压力不变温度为300k330k360条件下不同孔隙孔隙半径的3可以看出随压力增zrt气体在页岩孔隙中的流动以及影响因素31气体流动的表观渗透率对于单一的孔隙假设孔隙为圆柱形状半径为r长度为l若考虑达西流动则其体积流动速度可hagenpoiseuille模型进行描述dl的流动影响不大
页岩是一种碎屑岩沉积岩， 成分复杂， 但具有 薄页状或薄片层状节理， 主要由细粒碎屑、 黏土、 有 机质等组成。页岩孔隙非常小， 高压压汞、 电镜扫 描、 CT 扫描、 核磁共振以及比表面仪等都被运用到 页岩孔隙结构研究中［1-6］ 。Howard［1］发现 Frio 页
岩 的 孔 隙 半 径 主 要 在 5~15 nm，C. H. Sondergeld、 M. Milner 等、 Malek Elgmati、Mark E. Curtis［2-5］ 等 都发现页岩有机质中的纳米级孔隙。页岩中纳米级 孔隙的存在使得气体在这些孔隙中的流动方式及 控制方程的研究显得非常重要。F. Javadpour［7］提
第 34 卷 第 6 期 2012 年 11 月
石 油 钻 采 工 艺 OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOGY
温度、压力对射孔弹穿孔性能的影响
温度、压力对射孔弹穿孔性能的影响射孔弹在实际地层中的穿透深度和穿孔孔径是射孔优化设计的基础，是产能评估和储层评价的重要资料。
本文通过模拟装枪条件和井筒环境，分别在不同的温度下和不同的压力环境下，进行了混凝土靶和四川砂岩靶打靶试验，揭示了温度和压力对射孔弹穿透指标的影响规律，为射孔优化设计时射孔弹性能参数校正和对射孔器基础研究工作提供了实验依据。
标签：射孔弹；穿透深度；穿孔孔径；温度；压力1 引言在射孔过程中，射流头部高速运动，冲击井筒中的液体，产生高密度带，引起液体气化，射流过后压力消失，气泡破裂，引起液体震荡，导致射流失稳，从而降低了射孔弹的穿孔能力【1】；射孔弹在高温条件下，主装药热分解速度加快，体积膨胀，挤压药型罩，使主装药的结构发生变化，导致装药密度、爆速和爆压降低，从而减低了射孔弹的穿孔能力。
随着勘探开发地不断深入，国内部分油区的勘探开发深度已经超过7000米，井下压力和温度越来越高，其对射孔弹穿孔性能的影响程度有多少，影响规律是什么，国内外很少进行这方面的试验研究工作。
2 压力对射孔弹穿孔性能的影响2.1 不同压力下射孔试验针对国内某型号射孔弹，在胜利测井公司高温高压射孔实验室，模拟装枪环境，在不同压力环境下，采用符合API标准的同批次的混凝土靶进行了47次射孔试验。
2.2 不同压力对射孔弹穿孔性能的影响规律0MPa-10MPa，射孔弹穿透深度降低了11.8%，下降幅度较大，10MPa-30MPa，射孔弹穿深降低了8.5%，从30MPa-40MPa，射孔弹穿透深度降低了3.4%，40 MPa 后，继续增加试验压力，对射孔弹穿透深度的影响趋缓。
随着压力的不断变化，射孔弹穿透深度和孔径的变化规律如图1，图2所示。
从图1和图2可以看出，随着压力的不断增加，射孔弹穿透深度和穿孔孔径均呈降低趋势。
试验压力从0MPa提高到30MPa，压力对穿深的影响非常明显，40MPa以后，趋势线近视成为直线，射孔弹的穿深几乎不再受压力变化的影响。
孔隙度和渗透率的关系
孔隙度和渗透率的关系孔隙度和渗透率是岩石物理学中两个非常重要的参数，它们之间的关系对于石油勘探和开发具有重要的意义。
本文将从孔隙度和渗透率的定义、影响因素以及它们之间的关系等方面进行探讨。
一、孔隙度和渗透率的定义孔隙度是指岩石中孔隙体积与总体积之比，通常用百分数表示。
孔隙度是岩石物理学中最基本的参数之一，它反映了岩石中孔隙的大小和分布情况。
孔隙度越大，岩石中的孔隙就越多，岩石的渗透性也就越好。
渗透率是指岩石中流体通过孔隙的能力，通常用Darcy表示。
渗透率是岩石物理学中另一个重要的参数，它反映了岩石中孔隙的连通性和孔隙的大小。
渗透率越大，岩石中的孔隙就越大，流体通过的能力也就越强。
二、孔隙度和渗透率的影响因素孔隙度和渗透率的大小受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 岩石类型：不同类型的岩石具有不同的孔隙度和渗透率。
例如，砂岩的孔隙度和渗透率通常比页岩和泥岩要大。
2. 岩石成分：不同成分的岩石具有不同的孔隙度和渗透率。
例如，含石英的岩石通常具有较高的孔隙度和渗透率。
3. 岩石结构：岩石的结构对孔隙度和渗透率的大小也有影响。
例如，裂隙发育的岩石通常具有较高的渗透率。
4. 岩石成因：岩石的成因对孔隙度和渗透率的大小也有影响。
例如，沉积岩的孔隙度和渗透率通常比火成岩和变质岩要大。
孔隙度和渗透率之间存在着密切的关系。
一般来说，孔隙度越大，渗透率也就越大。
这是因为孔隙度的大小决定了岩石中孔隙的数量和大小，而渗透率的大小则取决于孔隙的连通性和大小。
孔隙度和渗透率之间的关系可以用以下公式表示：K = C * φ^n其中，K表示渗透率，C和n是常数，φ表示孔隙度。
这个公式表明，渗透率和孔隙度之间呈指数关系。
当孔隙度增加一倍时，渗透率将增加n倍。
四、孔隙度和渗透率在石油勘探和开发中的应用孔隙度和渗透率是石油勘探和开发中非常重要的参数。
在勘探阶段，通过测量孔隙度和渗透率可以确定油气藏的储量和产能。
在开发阶段，通过控制孔隙度和渗透率可以提高油气的采收率。
页岩气开发渗透率孔隙度压力关系
页岩气开发渗透率孔隙度压力关系页岩中纳米级孔隙的存在使得气体在这些孔隙中的流动方式及控制方程的研究非常重要。
有２０％～８５％的页岩气是以吸附气的状态存在，开采后随着储层压力降低气体逐渐从吸附层中释放出来并进入到纳米级孔隙中进行扩散渗流。
页岩气在开采过程中，随储层压力的下降渗透率发生动态变化。
由于孔隙直径达到纳米级别，因此除受到吸附气解吸效应影响外还受到纳米级孔隙气体扩散效应影响。
随着油气藏的开采,储层的应力状态发生变化,从而引起储层孔隙度及渗透率发生相应变化。
大量的实验表明,孔隙度随有效应力的变化而产生的变化范围较小,而渗透率的变化范围较大。
孔隙度在开发过程中变化幅度是很小的。
这是因为决定孔隙度的主要因素是孔隙体体积,而孔隙体为拱形结构[2],尽管在有效应力的作用下,岩石颗粒之间的胶结物会产生一定的塑性变形。
但颗粒之间结构会变得更为稳定,具有较强的抗挤压能力,变形量较小。
因此在有效应力的作用下,孔隙体体积变化不大,所以孔隙度也不会有太大的变化,我们可以把它看作是一个常数。
渗透率比孔隙度具有更高的应力敏感性,在流体压力变化相同时渗透率的变化率大于孔隙度的变化率。
低渗透砂岩之所以出现应力敏感性,一是岩石中孔隙、喉道受净压力作用收缩变形;二是因为岩石存在微裂缝,这些微裂缝在一定的净压力下易于闭合,闭合后的微裂缝在卸压过程不易恢复张开,宏观表现为岩样应力滞后效应。
而渗透率又不同于孔隙度,喉道的结构和大小才是决定渗透率大小的因素,喉道的结构与孔隙体的结构相反,为一反拱形结构[2]。
在有效应力的作用下,喉道壁表面层岩石极易变形,尤其是泥质含量较高的岩石。
这种变形,使岩石变得更加疏松,颗粒间的结构更不稳定。
在应力增加的情况下,胶结物产生较大的变形,使喉道直径急剧减小,甚至完全闭合。
纳米级孔隙气体扩散效应指孔隙流动通道直径很小，气体分子平均自由程与孔隙直径大小接近时，气体分子与孔隙壁面分子的碰撞概率大大增加，渗透率变差。
开发页岩气十大参考因素
开发页岩气十大参考因素1.有机碳含量页岩的有机碳含量是影响页岩吸附气体能力的主要因素之一。
页岩的有机碳含量( T OC)越高,则页岩气的吸附能力就越大。
有机碳含量较高的钙质或硅质页岩对吸附态页岩气具有更高的存储能力。
其原因主要有2方面,一方面是T OC值高,页岩的生气潜力就大,单位体积页岩的含气率就高;另一方面,由于干酪根中微孔隙发育,表面具亲油性,对气态烃有较强的吸附能力,同时气态烃在无定形和无结构基质沥青体中的溶解作用也有不可忽视的贡献。
2.矿物成分页岩的矿物成分比较复杂,除伊利石、蒙脱石、高岭石等粘土矿物以外,常含有石英、方解石、长石、云母等碎屑矿物和自生矿物,其成分的变化影响了页岩对气体的吸附能力。
粘土矿物往往具有较高的微孔隙体积和较大的比表面积,吸附性能较强。
Schettler认为页岩中的吸附态甲烷主要分布在伊利石表面,其次吸附于干酪根之中。
碳酸盐矿物和石英碎屑含量的增加,会减弱岩层对页岩气的吸附能力,同时还会降低页岩的孔隙度,使游离态页岩气的储集空间减少,但是,随着石英、碳酸盐矿物含量增加,岩石的脆性提高,使页岩在外力的作用下,极易形成天然裂隙和渗导裂缝,有利于页岩气的渗流3.含水量的影响。
含水量的变化对页岩气的吸附能力有很大的影响。
煤的内表面上可供气体分子“滞留”的有效吸附点位是一定的,煤中水分越高,可能占据的有效吸附点位就越多,留给气体分子“滞留”的有效点位就会减少,从而降低了煤层气的吸附量。
与此相似,在页岩层中,含水量越高,水占据的孔隙空间就越大,从而减少了游离态烃类气体的容留体积和矿物表面吸附气体的表面位置,因此含水量相对较高的样品,其气体吸附能力就较小。
此外,页岩层中含水量的增加,可能会导致天然气相态的改变,因为当页岩层中孔隙水增加时,天然气溶解于孔隙水中的量就会增加,从而使一定数量的游离态和吸附态页岩气溶于水,呈溶解态存在。
4.孔隙结构和孔隙度岩石孔隙的容积和孔径分布能显著影响页岩气的赋存形式。
扬子地块古生界页岩的孔隙度和渗透率特征
扬子地块古生界页岩的孔隙度和渗透率特征页岩具有低孔、低渗的特征,页岩气可以吸附或以游离态赋存在富有机质泥页岩及其夹层中,具有自生、自储、自盖的成藏特征。
水平钻井技术、水力压裂技术的进步使得页岩气的产量急剧增加,改变了世界能源格局。
我国页岩气的储量位居全球前列,在扬子地块广泛分布的古生界富有机质泥页岩是我国页岩气勘探的重点目标。
页岩的孔隙结构和渗透率是页岩气勘探开发中的关键问题。
虽然上扬子区页岩气已进入商业开采阶段,但仍存在页岩气形成与富集机理不明确,产能评价发展程度低的问题。
而下扬子地区中生代以来经历了广泛的岩浆活动,岩浆侵入对页岩气改造和保存的影响仍不清楚。
因此,本文以扬子地块的典型古生界页岩为研究对象,开展成分、孔隙率、孔隙结构、微裂隙和渗透率的综合研究,以揭示不同构造背景下页岩渗透率变化的机制。
本文利用全岩和粘土矿物X射线衍射(XRD)分析及有机碳(TOC)测定获得样品的成分。
通过密度差异法、低温N2吸附法对样品孔隙的三维结构进行研究,以扫描电镜结合氩离子抛光技术和光学薄片观察对孔隙的二维结构进行定量分析。
使用脉冲衰减法和孑孔隙压振荡法获得了样品渗透率随有效围压和孔隙压的变化。
实验结果表明,上扬子地区五峰-龙马溪页岩的渗透率各向异性变化很大。
在相同的有效压力(6.9MPa)下,渗透率各向异性值可以在1.2~1864.4范围内变化,样品中微裂隙的发育是渗透率各向异性的决定性因素。
在低孔隙压力下,页岩当中存在气体滑脱效应或Klinkenberg效应,即实测渗透率值随孔隙压力的减小而增大。
在有效围压为6.9MPa时,在4个岩心样品中观察到了气体滑脱效应,但是有3个样品的实测渗透率在高孔隙压时低于Klinkenberg预测值。
本文提出了一个新的对数公式来拟合实测渗透率随孔隙压的变化,该方法可以定量估计与Klinkenberg预测值的偏差,而且给出了有效应力法则不适用的孔隙压范围。
努森数的计算结果表明,受应力条件、页岩孔径大小、裂隙发育等因素影响,五峰-龙马溪页岩样品中的渗流机制可依次由过渡流、滑脱流转变达西流。
孔隙度,渗透率和饱和度的关系
孔隙度,渗透率和饱和度的关系孔隙度（Porosity）、渗透率（Permeability）和饱和度（Saturation）是描述岩石或土壤介质物理性质的重要参数，它们之间存在密切的关系。
以下是它们之间的基本关系：
1.孔隙度（Porosity）：孔隙度是介质中所有孔隙的体积与总体积之比。
它表示介质中的空隙程度，即可容纳流体的空间。
孔隙度的计算公式为：
孔隙度（φ） = （孔隙体积 / 总体积） * 100%
孔隙度越高，介质中的空隙越多。
2.渗透率（Permeability）：渗透率是介质对流体渗透的能力，即流体在介质中传导的速度。
它受孔隙结构、孔隙连接性、流体黏度等因素的影响。
渗透率与孔隙度之间的关系可由Carman-Kozeny 方程等经验公式描述：
渗透率（k） = C * φ³ / (1 - φ)²
其中，C是与介质形状和结构有关的常数。
3.饱和度（Saturation）：饱和度表示介质中孔隙空间被流体填充的程度。
饱和度的范围通常在0到1之间，0表示无饱和，1表示完全饱和。
饱和度与孔隙度之间的关系可以由以下公式表示：饱和度（S） = （流体相体积 / 孔隙体积）
饱和度可以是不同流体（例如水、油、气体等）的比例。
综合来看，孔隙度、渗透率和饱和度之间的关系可以总结为：在相同的孔隙结构下，随着孔隙度的增加，渗透率也可能增加，同
时饱和度受流体填充程度的影响，可能会发生变化。
在实际地质工程和油气勘探中，这些参数的测定和分析对于预测地下介质中流体运移的性质和行为至关重要。
不同井型页岩气井的井筒压降规律
不同井型页岩气井的井筒压降规律
不同井型的页岩气井的井筒压降规律会受到多种因素的影响，包括地层性质、井眼尺寸、井筒完整性、油气产量等等。
一般来说，以下因素会影响井筒压降规律：
1. 地层性质：页岩气层的孔隙度、渗透率、岩石压缩性等地层性质都会影响井筒压降。
孔隙度低、渗透率小的页岩气层，井筒压降较大。
2. 井眼尺寸：井眼尺寸的大小会直接影响井筒的流动能力，较小的井眼尺寸会导致阻流增大，从而增加井筒压降。
3. 井筒完整性：井筒的完整性指井壁的完整性和井筒完井工艺的质量。
如果井壁有缺陷或者完井工艺不良导致井筒完整性差，会增加流体的泄漏和压降。
4. 油气产量：井筒压降与油气产量有直接的关系。
随着产量的增加，井筒压降也会增加。
这是因为产量的增加会导致井筒中流体的速度增加，从而增加了摩擦阻力，使得井筒压降增大。
综上所述，不同类型的井筒压降规律是复杂的，受到多种因素的综合影响。
对于不同井型的页岩气井，需要考虑以上因素的综合影响，并根据实际情况进行具体分析和研究。
基于孔隙结构的页岩渗透率研究
收稿日期2020-03-29基金项目国家自然科学基金青年基金项目（编号：51609038，51974145）；教育部基本科研业务费项目（编号：N180104021）。
作者简介田军（1962—），男，高级工程师，硕士。
通信作者陈天宇（1985—），女，讲师，博士。
总第537期2021年第3期金属矿山METAL MINE基于孔隙结构的页岩渗透率研究田军1赵瑾浩1赵磊2金佳旭2史高科1郑旭2陈天宇1（1.东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室，辽宁沈阳110819；2.辽宁工程技术大学土木工程学院，辽宁阜新123000）摘要页岩渗透率对勘探开发至关重要，微观孔隙结构是影响页岩渗透率的主要因素。
测定了龙马溪组与牛蹄塘组页岩的TOC 含量与矿物组分，开展了高压压汞试验和低温液氮试验，测定了页岩的孔隙分布特征及渗透率，研究了地质参数、孔隙结构对页岩渗透率的影响。
研究结果表明：①页岩样品TOC 含量越大，有机质孔隙的数量及孔隙度越高。
黏土矿物含量的增加提高了页岩的渗透率，而脆性矿物中的孔隙发育较差，且与渗透率和孔隙度呈负相关。
②龙马溪组和牛蹄塘组页岩样品内分布着墨水瓶形孔隙结构，这类孔隙孔喉狭窄、孔隙之间连通性差。
两组页岩孔径为4~40nm，中孔在流体的赋存和运移方面承担着主要任务。
③龙马溪组岩样在孔径为4nm 左右呈单峰分布，牛蹄塘组岩样在孔径为4nm 和7nm 左右呈双峰分布。
相对于孔隙表面积和孔隙体积，孔隙形态与连通程度对页岩渗透率有着更为重要的影响。
关键词含气页岩孔隙结构地质参数渗透率中图分类号TD166，TE132文献标志码A文章编号1001-1250（2021）-03-080-08DOI 10.19614/ki.jsks.202103012Study on Shale Permeability Based on Pore StructureTIAN Jun 1ZHAO Jinhao 1ZHAO Lei 2JIN Jiaxu 2SHI Gaoke 1ZHENG Xu 2CHEN Tianyu 1（1.Key Laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines ，Northeastern University ，Shenyang 110819；2.School of Civil and Transportation Engineering ，Liaoning Technical University ，Fuxin 123000，China ）AbstractShale permeability is very important for exploration and utilization ，and the micro pore structure is themain factor affecting shale permeability.In this paper ，the TOC content and mineral composition of the shale of LongmaxiFormation and Niutitang Formation were determined.High -pressure mercury injection experiment and low -temperature nitro⁃gen adsorption experimentwere carried out.The pore distribution and permeability of shale were measured.The effect of geo⁃logical parameters and pore structure on shale permeability was studied.The study results show that:①The number of organ⁃ic pores increases with the increasing of TOC content in the shale sample ，thus the porosity increases.The permeability of shale increases with the increase of clay mineral content.The pores in brittle minerals are poorly developed and negatively correlated with permeability and porosity.②Ink bottle -shaped pore structure are distributed in the shale samples of Long⁃maxi Formation and Niutitang Formation.The pore throat is narrow and the interpore connectivity is poor.The pore size of the two groups of shales is between 4nm and 40nm ，and the mesopores is the main channel for fluid occurrence and migra⁃tion.③The shale samples of Longmaxi Formation have a single peak distribution at a pore size of about 4nm ，and the shale samples of Niutitang Formation have a bimodal distribution at a pore size of about 4nm and 7nm.Relative to pore surface ar⁃ea and pore volume ，pore morphology and connectivity have a more important effect on shale permeability.Keywordsgas shale ，pore structure ，geological parameters ，permeabilitySeries No.537March 2021页岩气作为一种“自生自储”的优质烃源岩，已逐步成为常规不可再生能源的重要补充，北美地区页岩气的成功开采引起了世界各国的关注。
沉积岩中渗透率——孔隙度关系
沉积岩中渗透率——孔隙度关系
答:渗透率与孔隙度之间不存在函数关系。
但对于砂岩油层,渗透率与孔隙度之间存在近似函数关系,有效孔隙度越大,绝对渗透率越大。
渗透率是指在一定压差下，岩石允许流体通过的能力，是表征土或岩石本身传导液体能力的参数。
渗透率是储油（气）岩的物性基础，不论对油气运移聚集，还是油（气）田开发都是基础数据。
但其数值在不同的油（气）层中差别是很大的。
由几个毫达西（md)到几千个毫达西（md）不等。
渗透率单位：
其大小与孔隙度、液体渗透方向上孔隙的几何形状、颗粒大小以及排列方向等因素有关，而与在介质中运动的液体性质无关。
渗透率（k）用来表示渗透性的大小。
压力梯度为1时，动力黏滞系数为1的液体在介质中的渗透速度。
量纲为L2。
渗透率单位是长度的平方，即与面积的单位相同。
但我们称之为达西（D），常用的单位为毫达西（md）。
碳质页岩物理参数
碳质页岩物理参数一、介绍碳质页岩是一种具有丰富有机质含量的沉积岩石，其物理参数对于页岩气资源的勘探与开发至关重要。
本文将对碳质页岩的物理参数进行介绍，包括孔隙度、渗透率、饱和度和岩石力学性质等。
二、孔隙度孔隙度是指岩石中孔隙（包括微孔隙和裂缝）所占的比例。
在碳质页岩中，孔隙度通常较低，一般在1%到10%之间。
孔隙度的大小直接影响着岩石的储集能力和渗透性。
孔隙度越大，岩石的储集能力越高，渗透性也越好。
三、渗透率渗透率是指岩石中流体（一般为天然气）通过孔隙和裂缝的能力。
在碳质页岩中，由于孔隙度较低，渗透率通常较差。
碳质页岩的渗透率一般在0.1md到10md之间。
渗透率的大小决定了岩石能否有效地传递天然气，对于页岩气的勘探与开发至关重要。
四、饱和度饱和度是指岩石中含有流体（一般为天然气）的比例。
在碳质页岩中，饱和度通常较低，一般在10%到50%之间。
饱和度的大小影响着岩石中天然气的储集和释放能力。
饱和度越高，岩石中的天然气储量越大，释放能力也越好。
五、岩石力学性质岩石力学性质是指岩石在外力作用下的力学响应。
在碳质页岩中，由于有机质的存在，岩石力学性质通常较差。
碳质页岩的抗压强度一般在10MPa到50MPa之间，抗拉强度一般在1MPa到5MPa 之间。
岩石力学性质的大小直接影响着岩石的稳定性和开采效果。
六、影响因素碳质页岩的物理参数受到多种因素的影响，包括岩石成分、孔隙结构、岩石组织和地应力等。
岩石成分的不同会导致物理参数的差异。
孔隙结构的复杂性会影响孔隙度和渗透率的大小。
岩石组织的致密程度会影响饱和度和渗透率的大小。
地应力的大小会影响岩石的稳定性和力学性质。
七、应用价值碳质页岩的物理参数对于页岩气的勘探与开发具有重要的应用价值。
通过准确地测定和评价碳质页岩的物理参数，可以评估岩石的储集能力和渗透性，为页岩气资源的勘探提供依据。
同时，对于开发阶段，通过了解岩石的力学性质，可以选择合适的开采方法，提高开采效率和安全性。
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页岩气开发渗透率孔隙度压力关系
页岩中纳米级孔隙的存在使得气体在这些孔隙中的流动方式及控制方程的研究非常重要。
有２０％～８５％的页岩气是以吸附气的状态存在，开采后随着储层压力降低气体逐渐从吸附层中释放出来并进入到纳米级孔隙中进行扩散渗流。
页岩气在开采过程中，随储层压力的下降渗透率发生动态变化。
由于孔隙直径达到纳米级别，因此除受到吸附气解吸效应影响外还受到纳米级孔隙气体扩散效应影响。
随着油气藏的开采,储层的应力状态发生变化,从而引起储层孔隙度及渗透率发生相应变化。
大量的实验表明,孔隙度随有效应力的变化而产生的变化范围较小,而渗透率的变化范围较大。
孔隙度在开发过程中变化幅度是很小的。
这是因为决定孔隙度的主要因素是孔隙体体积,而孔隙体为拱形结构[2],尽管在有效应力的作用下,岩石颗粒之间的胶结物会产生一定的塑性变形。
但颗粒之间结构会变得更为稳定,具有较强的抗挤压能力,变形量较小。
因此在有效应力的作用下,孔隙体体积变化不大,所以孔隙度也不会有太大的变化,我们可以把它看作是一个常数。
渗透率比孔隙度具有更高的应力敏感性,在流体压力变化相同时渗透率的变化率大于孔隙度的变化率。
低渗透砂岩之所以出现应力敏感性,一是岩石中孔隙、喉道受净压力作用收缩变形;二是因为岩石存在微裂缝,这些微裂缝在一定的净压力下易于闭合,闭合后的微裂缝在卸压过程不易恢复张开,宏观表现为岩样应力滞后效应。
而渗透率又不同于孔隙度,喉道的结构和大小才是决定渗透率大小的因素,喉道的结构与孔隙体的结构相反,为一反拱形结构[2]。
在有效应力的作用下,喉道壁表面层岩石极易变形,尤其是泥质含量较高的岩石。
这种变形,使岩石变得更加疏松,颗粒间的结构更不稳定。
在应力增加的情况下,胶结物产生较大的变形,使喉道直径急剧减小,甚至完全闭合。
纳米级孔隙气体扩散效应指孔隙流动通道直径很小，气体分子平均自由程与孔隙直径大小接近时，气体分子与孔隙壁面分子的碰撞概率大大增加，渗透率变差。
吸附气解吸效应指储层压力下降到低于气体临界解吸压力后，吸附态页岩气发生解吸导致页岩基质收缩变形，气体渗流通道增加，渗透率变好。
渗透率变化受两者的耦合作用：随着储层压力的降低，页岩储层大量的吸附气开始解吸，页岩基质收缩效应逐渐加强，使得气体渗流通道逐渐变宽，渗透率不断增加；当储层压力降至更低水平时，低压条件下气体扩散效应加剧，使得渗透率不断降低。
在开采过程中渗透率要受这两种因素耦合作用影响，孔隙直径越小耦合作用表现得越明显。
黏滞流和扩散流：气体在孔隙内流动时，气体在孔隙内渗流时发生的相互作用为：气体分子间的碰撞、气体分子与孔隙壁面分子的碰撞。
气体分子的自由程与孔隙直径相比小于１时，主要发生气体分子之间的相互碰撞；如果比值大于１，则主要产生气体分子与孔隙壁面分子之间的碰撞。
因此将气体分子自由程大于孔隙直径（Ｄ）的分子所占总的分子量的比例为α。
随着储层压力的降低，吸附气体开始解吸，在表面张力的作用下页岩开始收缩，同时裂隙内的有效应力增加，岩体也产生膨胀变形，则总变形量为：
孔隙度和储层形变间的关系:
在储层压力较高时，甲烷气体分子扩散流动分配系数很低，气体分子以达西流动为主，随储层压力下降扩散流动分配系数指数式增加，孔隙通道越粗扩散流分配系数压力拐点越低。
储层在压力较低（小于１０ＭＰａ）的情况下，气体渗流受分子扩散效应影响较强，而在储层压力较高的情况下扩散效应不明显，对于微观孔隙直径，孔隙直径越大，渗透率下降拐点压力越低，且下降速度越快。
利用火材棍模型中裂隙的渗透率与裂隙的孔隙度关系〔14〕,得到新的煤裂隙渗透率与煤体收缩变形的新数学模型:。