巖心串并聯后滲透率變化實驗研究

張勇

摘要：通過天然巖心的膠連實驗達到了增大巖心尺寸的目的，同時對膠連對巖心滲透率所帶來的影響進行了實驗分析和驗證及理論的推導。實驗證明了當兩巖心串聯且中間有阻隔時的滲透率不會比單純兩巖心串聯時的滲透率明顯變低；同時隨著阻隔面積的增加平行于粘接面的多個巖心并聯后滲透率無限接近理論滲透率。

關鍵詞：串并聯；巖心；滲透率

引言

巖心是石油實驗地質中必備基礎材料，在驅替實驗、吞吐實驗及成藏實驗等中必不可少。同時，為提高精度，需要更大尺度的巖心樣品，來完成不同的實驗目的。此目標的實現，有填砂法、蝕刻法、燒結法和壓實法等，但是都有各自的適用條件和范圍。如果需要天然巖心的尺度放大，必然考慮取芯的成本來考慮更經濟的辦法，巖心的串并聯是一個途徑，其具體影響有待驗證和研究[1-3]。

1 巖心串并聯實現的基本原理

為方便研究，通過取天然巖心露頭作為研究對象，將巖心切割成平面光滑的巖塊，通過巖塊之間的網狀膠連來達到增大巖塊尺寸的目的。膠連后接觸面有隔擋，那么切向和法向滲透率有無變化以及如何變化呢。

2 對切向滲透率的影響（垂直于膠連面）

總共設計實施了5組實驗，實驗結果如表1所示。

表1中第6列“串聯前后差別”為串聯后巖塊實際滲透率與理論滲透率之差所占理論滲透率的比值。的此列可以看出當剩余的導流面積比例為57.76%時，串聯后巖塊的滲透率比沒有加膠線時的滲透率偏小，但是差別不明顯。

假設兩塊滲透率和直徑相同的巖心粘接到一塊。其滲透率為K0，長度分別為L1和L2取Le=L1+L2，取橫截面積為A。粘接處長寬均為Lh。其余部分不參與導流。組合后巖心總長度為L。根據達西定律，當Kh>>K1，Kh>>K2并且L>>Lh時，串聯后滲透率可表達為（見公式1）。

K串聯≈ （1）

實驗及理論推導都證明了兩塊巖心串聯且中間有阻隔時的滲透率不會比單純串聯時的滲透率明顯變低（阻隔面積不超過整個面的一半）。

3 對切向滲透率的影響（平行于膠連面）

假設每個組合巖心都是由兩塊橫截面積相同的1/2柱體組成。那么通過簡單推導可以得出組合巖心的滲透率是各個單個巖心滲透率的算數平均。因此隨著膠連線的增加平行于粘接面的多個巖心并聯后滲透率無限接近理論滲透率。其滲透率公式為：

（2）

4 結論與認識

（1）此實驗證明了當兩巖心串聯且中間有阻隔時的滲透率不會比單純兩巖心串聯時的滲透率明顯變低（阻隔面積不超過整個面的一半）。

（2）隨著阻擋面積的增加平行于粘接面的多個巖心并聯后滲透率無限接近理論滲透率。

參考文獻

[1] 劉建軍，劉先貴，馮夏庭，裂縫-孔隙介質油、水兩相微觀滲流物理模擬，巖石力學與工程學報，第22卷，第10期，2003年10月.

[2] 張紅欣，王建，呂思洲，陳亞寧 膠結模型油藏物理模擬的幾點思考[J] 新疆地質，2005，23（1）：92～931

[3] 孔令榮，曲志浩，萬發寶，等.砂巖微觀孔隙模型兩相驅替實驗，石油勘探與開發，1991，18（4）：79-85.

（作者單位：中國石油化工股份有限公司

勝利油田分公司勘探開發研究院）