考慮水化損傷作用的頁巖動態自吸模型

余海棠，丁 乙，劉艷梅，彭 妙，梁利喜，余小龍

（1.延長油田股份有限公司，陜西延安 716000；2.油氣藏地質及開發工程全國重點實驗室（西南石油大學），四川成都 610500；3.中國石油新疆油田分公司科技信息處，新疆克拉瑪依 834000）

我國頁巖氣資源潛力巨大，實現頁巖氣經濟效益開采對實現我國“雙碳”發展目標具有重大意義。頁巖地層鉆完井過程中，當頁巖與水基工作液（鉆井液和壓裂液）接觸時，頁巖自吸作用將驅動外部流體侵入頁巖內部，誘發水化損傷，改變巖石結構，進一步促進自吸，導致頁巖內部含水率上升、水化損傷加劇，顯著影響頁巖地層安全鉆井與水力壓裂效果[1-9]。由此可見，自吸是影響頁巖地層鉆完井工程優化設計的重要參考指標。

針對頁巖自吸作用，基于多孔介質滲吸理論，E.W.Washburn 等人[10-12]以Lucas-Washburn、Terzaghi和Handy 自吸模型為基礎，探索了頁巖自吸趨勢。在此基礎上，研究人員考慮頁巖自吸的特殊性，開展了針對性研究。Wu Zhongwei 等人[13-14]借助分形理論，明確了頁巖孔隙的分形特征，建立了頁巖分形自吸解析模型。何頌根等人[15-16]考慮不同孔隙類型，將頁巖孔隙分為有機質孔、黏土孔、脆性礦物孔，建立了多重孔隙自吸模型。K.Makhanov 和Liang Lixi 等人[17-18]采用不同層理角度頁巖，在室內進行了自吸試驗，發現當自吸方向平行于頁巖層理時，自吸量增加，說明層理屬于高滲面，有利于自吸。針對頁巖納米孔隙發育特征，Wu Keliu 等人[19]指出納米尺度下頁巖自吸可能具備邊界滑移現象，并給出了相應的自吸修正方程。Wang Xiukun和李江濤等人[20-21]采用玻爾茲曼法、孔隙網絡模擬等數值模擬手段，分析了流體在頁巖納米孔隙中的流動規律?！?br>