巖心串并聯(lián)后滲透率變化實(shí)驗(yàn)研究

張勇

摘要：通過(guò)天然巖心的膠連實(shí)驗(yàn)達(dá)到了增大巖心尺寸的目的，同時(shí)對(duì)膠連對(duì)巖心滲透率所帶來(lái)的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析和驗(yàn)證及理論的推導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)證明了當(dāng)兩巖心串聯(lián)且中間有阻隔時(shí)的滲透率不會(huì)比單純兩巖心串聯(lián)時(shí)的滲透率明顯變低；同時(shí)隨著阻隔面積的增加平行于粘接面的多個(gè)巖心并聯(lián)后滲透率無(wú)限接近理論滲透率。

關(guān)鍵詞：串并聯(lián)；巖心；滲透率

引言

巖心是石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)中必備基礎(chǔ)材料，在驅(qū)替實(shí)驗(yàn)、吞吐實(shí)驗(yàn)及成藏實(shí)驗(yàn)等中必不可少。同時(shí)，為提高精度，需要更大尺度的巖心樣品，來(lái)完成不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。此目?biāo)的實(shí)現(xiàn)，有填砂法、蝕刻法、燒結(jié)法和壓實(shí)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(lái)考慮更經(jīng)濟(jì)的辦法，巖心的串并聯(lián)是一個(gè)途徑，其具體影響有待驗(yàn)證和研究[1-3]。

1 巖心串并聯(lián)實(shí)現(xiàn)的基本原理

為方便研究，通過(guò)取天然巖心露頭作為研究對(duì)象，將巖心切割成平面光滑的巖塊，通過(guò)巖塊之間的網(wǎng)狀膠連來(lái)達(dá)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(wú)變化以及如何變化呢。

2 對(duì)切向滲透率的影響（垂直于膠連面）

總共設(shè)計(jì)實(shí)施了5組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1中第6列“串聯(lián)前后差別”為串聯(lián)后巖塊實(shí)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(dāng)剩余的導(dǎo)流面積比例為57.76%時(shí)，串聯(lián)后巖塊的滲透率比沒(méi)有加膠線時(shí)的滲透率偏小，但是差別不明顯。

假設(shè)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(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1和L2取Le=L1+L2，取橫截面積為A。粘接處長(zhǎng)寬均為L(zhǎng)h。其余部分不參與導(dǎo)流。組合后巖心總長(zhǎng)度為L(zhǎng)。根據(jù)達(dá)西定律，當(dāng)Kh>>K1，Kh>>K2并且L>>Lh時(shí)，串聯(lián)后滲透率可表達(dá)為（見(jiàn)公式1）。

K串聯(lián)≈ （1）

實(shí)驗(yàn)及理論推導(dǎo)都證明了兩塊巖心串聯(lián)且中間有阻隔時(shí)的滲透率不會(huì)比單純串聯(lián)時(shí)的滲透率明顯變低（阻隔面積不超過(guò)整個(gè)面的一半）。

3 對(duì)切向滲透率的影響（平行于膠連面）

假設(shè)每個(gè)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(guò)簡(jiǎn)單推導(dǎo)可以得出組合巖心的滲透率是各個(gè)單個(gè)巖心滲透率的算數(shù)平均。因此隨著膠連線的增加平行于粘接面的多個(gè)巖心并聯(lián)后滲透率無(wú)限接近理論滲透率。其滲透率公式為：

（2）

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）此實(shí)驗(yàn)證明了當(dāng)兩巖心串聯(lián)且中間有阻隔時(shí)的滲透率不會(huì)比單純兩巖心串聯(lián)時(shí)的滲透率明顯變低（阻隔面積不超過(guò)整個(gè)面的一半）。

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

參考文獻(xiàn)

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

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

[3] 孔令榮，曲志浩，萬(wàn)發(fā)寶，等.砂巖微觀孔隙模型兩相驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，石油勘探與開(kāi)發(fā)，1991，18（4）：79-85.

（作者單位：中國(guó)石油化工股份有限公司

勝利油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院）