岩心串并联后渗透率变化实验研究

张勇

摘要：通过天然岩心的胶连实验达到了增大岩心尺寸的目的，同时对胶连对岩心渗透率所带来的影响进行了实验分析和验证及理论的推导。实验证明了当两岩心串联且中间有阻隔时的渗透率不会比单纯两岩心串联时的渗透率明显变低；同时随着阻隔面积的增加平行于粘接面的多个岩心并联后渗透率无限接近理论渗透率。

关键词：串并联；岩心；渗透率

引言

岩心是石油实验地质中必备基础材料，在驱替实验、吞吐实验及成藏实验等中必不可少。同时，为提高精度，需要更大尺度的岩心样品，来完成不同的实验目的。此目标的实现，有填砂法、蚀刻法、烧结法和压实法等，但是都有各自的适用条件和范围。如果需要天然岩心的尺度放大，必然考虑取芯的成本来考虑更经济的办法，岩心的串并联是一个途径，其具体影响有待验证和研究[1-3]。

1 岩心串并联实现的基本原理

为方便研究，通过取天然岩心露头作为研究对象，将岩心切割成平面光滑的岩块，通过岩块之间的网状胶连来达到增大岩块尺寸的目的。胶连后接触面有隔挡，那么切向和法向渗透率有无变化以及如何变化呢。

2 对切向渗透率的影响（垂直于胶连面）

总共设计实施了5组实验，实验结果如表1所示。

表1中第6列“串联前后差别”为串联后岩块实际渗透率与理论渗透率之差所占理论渗透率的比值。的此列可以看出当剩余的导流面积比例为57.76%时，串联后岩块的渗透率比没有加胶线时的渗透率偏小，但是差别不明显。

假设两块渗透率和直径相同的岩心粘接到一块。其渗透率为K0，长度分别为L1和L2取Le=L1+L2，取横截面积为A。粘接处长宽均为Lh。其余部分不参與导流。组合后岩心总长度为L。根据达西定律，当Kh>>K1，Kh>>K2并且L>>Lh时，串联后渗透率可表达为（见公式1）。

K串联≈ （1）

实验及理论推导都证明了两块岩心串联且中间有阻隔时的渗透率不会比单纯串联时的渗透率明显变低（阻隔面积不超过整个面的一半）。

3 对切向渗透率的影响（平行于胶连面）

假设每个组合岩心都是由两块横截面积相同的1/2柱体组成。那么通过简单推导可以得出组合岩心的渗透率是各个单个岩心渗透率的算数平均。因此随着胶连线的增加平行于粘接面的多个岩心并联后渗透率无限接近理论渗透率。其渗透率公式为：

（2）

4 结论与认识

（1）此实验证明了当两岩心串联且中间有阻隔时的渗透率不会比单纯两岩心串联时的渗透率明显变低（阻隔面积不超过整个面的一半）。

（2）随着阻挡面积的增加平行于粘接面的多个岩心并联后渗透率无限接近理论渗透率。

参考文献

[1] 刘建军，刘先贵，冯夏庭，裂缝-孔隙介质油、水两相微观渗流物理模拟，岩石力学与工程学报，第22卷，第10期，2003年10月.

[2] 张红欣，王建，吕思洲，陈亚宁 胶结模型油藏物理模拟的几点思考[J] 新疆地质，2005，23（1）：92～931

[3] 孔令荣，曲志浩，万发宝，等.砂岩微观孔隙模型两相驱替实验，石油勘探与开发，1991，18（4）：79-85.

（作者单位：中国石油化工股份有限公司

胜利油田分公司勘探开发研究院）