页岩支撑裂缝中渗透率变化规律实验研究

doi:10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.10.03

西南石油大学学报(自然科学版)

页岩支撑裂缝中渗透率变化规律实验研究

侯磊1 *，Derek Elsworth2，孙宝江1，王金堂1

1. 中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛266580
2. EMS Energy Institute and G3 Center，Pennsylvania State University，University Park，16802，USA

出版日期:2015-06-01 发布日期:2015-06-01
通讯作者: 侯磊，E-mail：wto511@126.com
基金资助:
国家自然科学基金委员会（中国石油化工股份有限公司）（U1262202）；中央高校基本科研业务费专项资金（15CX06020A）。

Experimental Study on Permeability Evolution in
Propped Shale Fracture

Hou Lei1*, Derek Elsworth2, Sun Baojiang1, Wang Jintang1

1. School of Petroleum Engineering，China University of Petroleum（East China），Qingdao，Shandong 266580，China
2. EMS Energy Institute and G3 Center，Pennsylvania State University，University Park，16802，USA

Online:2015-06-01 Published:2015-06-01

摘要/Abstract

摘要：

在页岩气藏的压裂开发中，支撑裂缝的渗透率是影响裂缝导流能力和压裂增产效果的重要因素。通过实验
手段，研究了吸附气体的溶胀作用和支撑剂的嵌入作用对Greenriver 页岩支撑裂缝渗透率的影响。采用Pulse test 实
验方法，测量并对比了非吸附气体和吸附气体的渗透率。以He 为代表性的非吸附性气体，实验测得其在花岗岩和页
岩中的渗透率曲线为线性，渗透率随着有效应力的减小而增加，且支撑剂的嵌入作用使页岩中的渗透率明显降低；以
CO2 为代表性的吸附性气体，实验测得其在页岩中的渗透率曲线呈典型的“U”型，这是由于CO2 溶胀作用和有效应力
共同作用的结果，从而说明在页岩支撑裂缝中，溶胀作用同样对渗透率有显著影响；与He 在页岩中的渗透率相比，相
同压力下的CO2 渗透率更低，且在Langmuir 压力值附近达到最小值。

关键词: 支撑剂嵌入, 吸附气体溶胀, 页岩支撑裂缝, 渗透率变化

Abstract:

In the process of shale gas fracturing exploitation，the permeability of propped shale fracture is one of the key
factors that affect the fracture conductivity. This work focuses on the effects of swelling and embedment on permeability in
propped shale using experimental method. The Pulse test method was used to measure the permeability of adsorbed gas and
non-adsorbed gas. The permeability of He，which is a non-adsorbing gas，in both granite and shale was measured for references.
The reduction of permeability in shale is caused by the existence of proppant embedment. The“U shape”feature is observed in
CO2 permeability curve，which indicates that the swelling also has a significant effect on the permeability in shale. Compared
with the permeability curve of He，the CO2 permeability is even lower and achieves the minimum value at the pressure condition
around the Langmuir pressure.

Key words: proppant embedment, adsorption and swelling, propped shale fracture, permeability evolution

侯磊1 *，Derek Elsworth2，孙宝江1，王金堂1. 页岩支撑裂缝中渗透率变化规律实验研究[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.10.03.

Hou Lei1*, Derek Elsworth2, Sun Baojiang1, Wang Jintang1. Experimental Study on Permeability Evolution in
Propped Shale Fracture[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.10.03.

0
/ / 推荐

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: http://journal15.magtechjournal.com/Jwk_xnzk/CN/10.11885/j.issn.1674-5086.2015.03.10.03

http://journal15.magtechjournal.com/Jwk_xnzk/CN/Y2015/V37/I3/31

参考文献

[1] 赵金洲，何弦桀，李勇明. 支撑剂嵌入深度计算模型[J].

石油天然气学报，2014，36（12）：209 212.

Zhao Jinzhou，He Xianjie，Li Yongming. A calculation

model of proppant embedment depth[J]. Journal of Oil and

Gas Technology，2014，36（12）：209 212.

[2] 郭建春，卢聪，赵金洲，等. 支撑剂嵌入程度的实验研

究[J]. 煤炭学报，2008，33（6）：661 664.

Guo Jianchun，Lu Cong，Zhao Jinzhou，et al. Experimental

research on proppant embedment[J]. Journal of China

Coal Society，2008，33（6）：661 664.

[3] 郭天魁，张士诚. 影响支撑剂嵌入的因素研究[J]. 断块

油气田，2011，18（4）：527 529，544.

Guo Tiankui，Zhang Shicheng. Study on the factors affecting

proppant embedment[J]. Fault-Block Oil & Gas Field，

2011，18（4）：527 529，544.

[4] 胡智凡，卢渊，伊向艺，等. 单层铺砂条件下支撑剂嵌

入深度对裂缝导流能力影响实验研究[J]. 科学技术与

工程，2014，14（5）：232 234，246.

Hu Zhifan，Lu Yuan，Yi Xiangyi，et al. Under the condition

of single sanding closure pressure affecting proppant

embed depth study[J]. Science Technology and Engineering，

2014，14（5）：232 234，246.

[5] 卢聪，郭建春，王文耀，等. 支撑剂嵌入及对裂缝

导流能力损害的实验[J]. 天然气工业，2008，28（2）：

99 101.

Lu Cong，Guo Jianchun，Wang Wenyao，et al. Experimental

research on proppant embedment and its damage

to fractures conductivity[J]. Natural Gas Industry，2008，

28（2）：99 101.

[6] 吴国涛，胥云，杨振周，等. 考虑支撑剂及其嵌入程度

对支撑裂缝导流能力影响的数值模拟[J]. 天然气工业，

2013，33（5）：65 68.

Wu Guotao，Xu Yun，Yang Zhenzhou，et al. Numerical

simulation considering the impact of proppant and its embedment

degree on fracture flow conductivity[J]. Natural

Gas Industry，2013，33（5）：65 68.

[7] 赵阳升，胡耀青，杨栋，等. 三维应力下吸附作用对煤

岩体气体渗流规律影响的实验研究[J]. 岩石力学与工

程学报，1999，18（6）：651 653.

Zhao Yangsheng，Hu Yaoqing，Yang Dong，et al. The experimental

study on the gas seepage law of rock related to

adsorption under 3 D stress[J]. Chinese Journal of Rock

Mechanics and Engineering，1999，18（6）：651 653.

[8] 温庆志，张士诚，王雷，等. 支撑剂嵌入对裂缝长期

导流能力的影响研究[J]. 天然气工业，2005，25（5）：

65 68.

Wen Qingzhi，Zhang Shicheng，Wang Lei，et al. Influence

of proppant embedment on fracture long-term flow conductivity[

J]. Natural Gas Industry，2005，25（5）：65 68.

[9] Hemant Kumar，Derek Elsworth，Jonathan P，et al. Effect

of CO2 injection on heterogeneously permeable coalbed

reservoirs[J]. Fuel，2014，135（1）：509 521.

[10] Hemant Kumar，Derek Elsworth，Jishan Liu，et al. Optimizing

enhanced coalbed methane recovery for unhindered

production and CO2 injectivity[J]. International

Journal of Greenhouse Gas Control，2012，11：86 97.

[11] Levine J R. Model study of the influence of matrix shrinkage

permeability of coal bed reservoirs[J]. Geological Society，

1996，109（1）：197 212.

[12] Chikatamarla L，Cui X，Bustin R M. Implications

of volumetric swelling/shrinkage of coal in sequestration

of acid gases[C]//Coalbed Methane Symposium，

Tuscaloosa，AL.2004.

[13] Xiaojun Cui， Bustin R M， Laxmi Chikatamarla.

Adsorption-induced coal swelling and stress：Implications

for methane production and acid gas sequestration into

coal seams[J]. Journal of Geophysical Research：Solid

Earth，2007，112（B10）.

[14] Ravikoviteh P I，Neimark A V. Density functional theory

model of adsorption on amorphous and microporous silica

material[J]. Langmuir，2006，22（6）：11171 11179.

[15] 熊伟，郭为，刘洪林，等. 页岩的储层特征以及等温吸

附特性[J]. 天然气工业，2012，32（1）：113 116.

Xiong Wei，Guo Wei，Liu Honglin，et al. Shale reservoir

characteristics and isothermal adsorption properties[J].

Natural Gas Industry，2012，32（1）：113 116.

[16] Daniel JKR，Bustin R M. The importance of shale composition

and pore structure upon gas storage potential of

shale gas reservoirs[J]. Marine and Petroleum Geology，

2009，26（6）：916 927.

[17] Andreas B，Sascha A，Yves G，et al. Carbon dioxide storage

potential of shales[J]. International Journal of Greenhouse

Gas Control，2008，2（3）：297 308.

[18] Tongwei Zhang，Geoffrey S Ellis，Stephen C Ruppel，et

al. Effect of organic-matter type and thermal maturity on

methane adsorption in shale-gas systems[J]. Organic Geochemistry，

2012，47：120 131.

[19] Shugang Wang，Derek Elsworth，Jishan Liu. Permeability

evolution in fractured coal：The roles of fracture geometry

and water-content[J]. International Journal of Coal Geology，

2011，87（1）：13 25.

[20] 孙宝江，张彦龙，杜庆杰，等. CO2 在页岩中的吸附

解吸性能评价[J]. 中国石油大学学报：自然科学版，

2013，37（5）：95 99，106.

Sun Baojiang，Zhang Yanlong，Du Qingjie，et al. Property

evaluation of CO2 adsorption and desorption on shale[J].

Journal of China University of Petroleum，2013，37（5）：

95 99，106.

页岩支撑裂缝中渗透率变化规律实验研究

Experimental Study on Permeability Evolution in
Propped Shale Fracture

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 0

编辑推荐

Metrics

本文评价

页岩支撑裂缝中渗透率变化规律实验研究

Experimental Study on Permeability Evolution in Propped Shale Fracture

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 0

编辑推荐

Metrics

本文评价

Experimental Study on Permeability Evolution in
Propped Shale Fracture