实验室高压液压和加载系统如何促进渗透率分析？掌握现场应力

实验室高压液压和加载系统通过机械地再现致密砂岩地层在地下深处所经历的强烈围压来促进渗透率分析。通过对岩心塞样品施加精确的载荷，同时利用流体渗透方法，这些系统使研究人员能够测量岩石在储层中的孔隙度和渗透率，而不是在松弛的、地表水平的状态下进行测量。

核心要点：在环境压力下进行的标准渗透率测量可能会严重高估致密砂岩的流动能力。高压加载系统通过模拟“现场”有效应力来弥合这一差距，提供现实水力压裂设计和储层建模所需的准确数据。

模拟深层储层条件

要理解致密砂岩的渗透率，首先必须重现岩石所处环境。

深层地质构造承受着巨大的压力。当样品被带到地表时，由于上覆岩层压力的移除，岩石会“松弛”，这可能会改变其内部孔隙结构。

高压液压系统可以逆转这种松弛。它们对样品施加精确的机械载荷，有效地模拟数千米深处的围压。

该过程利用了从地层中提取的岩心塞样品。这些岩心塞充当模拟的物理介质。

通过对这些岩心塞施加受控的机械应力，系统确保样品达到其在地下的相同结构紧密度。这为测试流体传输能力创建了一个有效的基准。

一旦建立了物理应力环境，系统就会专注于流体的运动。

仅靠压力加载是不够的；它必须与流体渗透法相结合。

在岩石受压的同时，系统将流体强制通过致密砂岩基质。这使得在动态条件下能够同时测量孔隙度（储存空间）和渗透率（流动能力）。

致密砂岩的定义是其低渗透率。然而，这种渗透率不是静态的；它会根据岩石被挤压的程度而变化。

这些系统测量原始应力状态下的实际流体传输能力。这种区别至关重要，因为流体流动的通道（孔隙和喉道）在高围压下经常会收缩或闭合。

这些高压系统生成的数据服务于两个主要的工程功能。

准确的渗透率数据是水力压裂设计的基础。工程师需要了解岩石在应力作用下受到压裂液时将如何表现。

通过提供反映“原始应力状态”的数据，这些系统有助于工程师预测地层将如何接受流体以及碳氢化合物最终将如何流入井筒。

实验室测量为更广泛的研究提供了重要的参考值。

获得的物理数据——特别是关于应力下孔隙空间和渗透率的变化——用于校准和验证大规模数值盆地模型。这确保了储层的计算机模拟与物理现实相符。

虽然高压模拟提供了卓越的数据，但它也带来了一些必须管理的特定复杂性。

分析的准确性完全取决于样品的质量。

正如在对煤等材料的比较研究中所指出的，实现预定的密度和结构强度至关重要。对于致密砂岩，如果岩心塞在提取或制备过程中损坏，无论设备的精度如何，高压模拟都会产生偏差结果。

模拟“现场”条件很复杂。它不仅仅是从四面八方挤压岩石。

研究人员必须致力于复制特定的应力状态（通常是三轴应力）以匹配作用于特定分析地层的精确地质力。施加的应力与实际储层应力不匹配可能导致最终模型出现验证错误。

在设计致密砂岩的分析方案时，请将您的测试参数与您的最终工程目标相匹配。

高压加载将渗透率分析从理论估计转变为深层地下工程的精确操作工具。

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Shengqi Zhang, Essaïeb Hamdi. Petrophysical and Geochemical Investigation-Based Methodology for Analysis of the Multilithology of the Permian Longtan Formation in Southeastern Sichuan Basin, SW China. DOI: 10.3390/en17040766

本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .