页岩岩芯尺度分形渗透率模型研究

摘要

页岩基质孔径分布具有分形特征.为了表征页岩岩芯的表观渗透率,分析表观渗透率的影响因素,基于分形理论和气体微观渗流机理,首先建立了单个孔隙真实气体微观流动模型,再利用分形理论建立了有机质和无机质单元的分形渗透率模型,最后在考虑有机质各向异性分布的前提下得到岩芯尺度(百微米级)的分形渗透率模型.结合真实岩芯的实验数据验证了模型的可靠性.研究了分形维数、有机质和孔隙形状对岩芯表观渗透率的影响,分析了岩芯渗透率对页岩特性参数(TOC、孔隙度、孔隙形状、孔隙尺寸)的敏感性.结果表明,有机质/无机质孔隙分形维数越大,表观渗透率越大;忽略有机质的影响会导致岩芯表观渗透率高估约24.1％;影响岩芯表观渗透率的三个主要因素是孔隙形状、无机质最大孔径和孔隙度,有机质最小孔径影响最小;表观渗透率对无机质的孔隙形状和孔径分布更加敏感.本文建立的分形渗透率模型为页岩气流动数值模拟提供了理论基础.