頁巖氣儲層蠕變特性及其對頁巖氣開發的影響

苗文培，姜漢橋，葛洪魁，王小瓊

（1.中國石油大學（北京）石油工程學院，北京102249；2.中國石油大學（北京）非常規天然氣研究院，北京102249）

蠕變是材料變形隨時間逐步增大的一種現象，它對材料的長期形變、強度和滲流特性具有重要影響，在礦山、隧道、核廢料儲存及大型儲氣庫建設等方面應用十分廣泛［1］。各類巖石都具有不同程度的蠕變特性，通常蠕變研究多是針對具有較高蠕變性能的軟巖（泥巖和鹽巖），周祖輝等在實驗室建立了巖石三軸蠕變實驗裝置，對泥巖和鹽巖開展了蠕變實驗，建立了蠕變經驗模式及本構方程，用于分析套管的巖壓外載和井眼穩定性［2-4］。

目前，頁巖氣已成為中國重要的油氣接替資源之一。頁巖氣儲層總體上屬于較脆巖石，滲透率極低，須經過壓裂改造才能形成有效產能［5］。壓裂成敗的關鍵在于是否形成大規模的、相互溝通和穩定的裂縫網絡［6］。Sone等研究發現頁巖氣儲層基質具有一定的蠕變性［7］。頁巖氣儲層人工裂縫網絡的存在及其對微弱變形的極其敏感性使得頁巖氣儲層蠕變研究變得重要。壓裂改造后的頁巖氣儲層具有開采年限長、人工裂縫網絡發育、裂縫開度小等特點，導致裂縫導流能力對即使微弱的蠕變都非常敏感。蠕變會引起頁巖氣儲層裂縫閉合，影響其導流能力并對氣井產能和最終采收率產生影響。

在裂縫閉合對導流能力影響方面，劉向君等利用有限元數值模擬，分析了應力作用下不同產狀、不同開度裂縫的閉合規律，得出在垂向應力作用下，地層中發育的水平裂縫易發生閉合，應保持地層壓力開采［8］。……