原油也被用于渗吸实验的测试液。这两种页岩样品分别来源于和地层，对于号样品，微裂缝出现于其表面，并且影响其原始渗透率。在之前的样品中，原始渗透率约为毫达西，远远高于几十纳达西的基质渗透率。号原始样品渗透率约为纳达西，被认为是样品表面没有可见微裂缝时的基质渗透率。图是实验之前的号样品。图是号样品。在表面已经具有可见微裂缝的号样品中，由于原油的渗吸作用，渗透率仍然由大约毫达西减少到了纳达西。号样品的渗透率也急剧减少到了仅仅纳达西。这两项渗透率实验的最终结果表明，样品被原油严重损伤到足以致使氮气不能在样品中流通。这两种样品的渗透率结果见表。图和图为试验后的样品。渗吸作用对压裂试验的影响本实验所有页岩样品均来自地区地层，具有分开的天然裂缝见图。由于样品早已分裂，用钢丝紧固分开的样品以确保实验过程中裂缝的表面没有相对位移。具有分开天然裂缝样品的原始渗透率大约几百万达西，被看做是裂缝渗透率。第个样品在氯化钾中进行了测试。其原始渗透率大于毫达西。但是在渗吸实验之后天，裂缝渗透率降低到三百个毫达西。最终裂缝渗透率减少约，不如本论文前两次实验基质渗透率下降超过的变化大。渗吸饱和度和相应渗透率变化见图。渗吸实验前两天，渗吸液体饱和度增加迅速，以至于渗透率减少了毫达西。两天后，渗吸作用的速度减慢，渗透率继续下降。图和图显示样品表面在实验前后并没有显著差异。然而，在另个页岩样品中，些裂缝在渗吸实验中再次张开见图和图。除了显示微裂缝重新张开的这些照片之外，渗透率测量还表明，由于微裂纹重新开放导致渗透性增加图，注单位是。原来的渗透率为迅速增加到约毫升。来自页岩地层的第三个样品在减阻剂中进行测试。该样品具有条张开的主裂缝，但没有任何明显的微裂缝。样品如图和图所示。因为在渗吸实验前后，样品上没有观察到微裂缝，样品渗透率不出意外地减少。图显示渗透率测量结果以及渗吸实验情况。裂缝渗透率仅降低了百毫达西，减幅百分比为。这个结果有个问题。在页岩的第个样品中，吸收液体饱和度小于，但是裂缝渗透率降低了。而这个浸泡在减阻剂中的样本，其渗有任何渗吸作用的情况下重复进行渗透率测量实验。因此，基线实验可证明这些实验解释的有效性，并且消除导致渗透率增加的原因是由于压力循环增加和释放过程中产生的润滑作用，而不是液体渗吸作用的顾虑。基准实验的过程是通过压力积分法在特定压力下测量样品的渗透率。之后，样品被移出并等待分钟。然后，在新的特定压力下重复测量渗透率。基准实验中在至之间施加特定压力。结果如图所示。结果显示，随着特定压力的增加三个样品渗透率均呈下降趋势。在未设置渗吸实验的基准试验中，没有观察到润滑作用的影响。因此，渗吸过程被认为是导致微裂缝张开和样品渗透率增加的原因。结论本文研究了吸入压裂液对，和页岩地层的影响，选择渗透率作为衡量影响的定量标准。基于渗吸实验和渗透率测量，渗吸作用可以减少或增加页岩渗透率。详细结论如下渗吸作用使页岩样品受损并使其基质渗透率降低。些情况下可能在原始基质渗透率的基础上减少高达。此外，渗吸作用下吸入液体增加导致基质渗透率相应降低。液体吸收量越多，基质渗透率的减少越多。渗吸作用导致的页岩地层基质渗透率的损伤被认为是永久性的。以前的研究表明增加压差不能消除损坏。这是因为粘土膨胀和水堵均导致页岩基质渗透率损失。即使调高压差可以降低水堵造成的损伤，粘土膨胀也仍然会使页岩层的渗透率下降。在渗吸实验之后，已经开放的天然裂缝渗透率也减少。但减少量小于基质渗透率。渗吸作用过程中页岩样品的微裂缝渗透率增加。吸入的压裂液润滑裂缝并使其重新张开。润滑产生的原因是吸入的水基压裂液削弱了微裂缝的稳定性。因此，不稳定的微裂缝重新张开并使渗透率增加。区分哪种压裂液是还是减阻剂改变了渗透率是困难的，判定这种改变是有益还是有害也是很困难的。微裂缝渗透率增加与裂缝基质渗透率减少的组合，决定了水力压裂对页岩地层的刺激是否能够增产。此外，为了最大限度地减少渗吸作用的负面影响，必须控制页岩的渗吸作用。本文的主要限制以及对未来研究的建议如下本文提供了渗吸作用对页岩影响的定性分析，需要进步的研究量化渗吸作用对渗透率的贡献或损害。本实验证实了渗吸作用产生的润滑作用可增加微裂缝的渗透率。未来的研究应该调查微裂缝渗透率增加的原因。渗吸实验在室温和正常大气压下进行，这些条件不同于储层环境。进步的研究应该模拟在储层条件下的渗吸作用，这样结果可以更精确。在不同的压力下分别进行渗吸实验和渗透率测量，样品可能会受到影响。未来的研究需要在相同条件下测量渗吸作用和渗透率。致谢作者感谢科罗拉多矿业学院压裂酸化刺激技术联盟赞助这个项目，并感谢液体饱和度远大于，但裂缝渗透率仅降低了，这远低于第批样品。这个差异的原因是未知的。个解释是影响渗吸作用的因素是多种多样的，因为不同样品断裂面不同。因此，还需要进行更多的测试来调查这种影响。但是，基于已有页岩样品的实验结果仍然可以得出结论，渗吸作用减少了开放裂缝的渗透率，但减少量小于基质渗透率。结果讨论根据实验结果，页岩中的渗吸作用造成基质和裂缝渗透率降低，但导致微裂缝渗透率增加。表总结了结果。以下讨论渗透率变化的机制和原因。渗透率降低水力压裂过程中的渗吸作用可以降低页岩样品渗透率。这种渗透率降低发生在页岩基质和已经张开的天然裂缝中。实验结果表明，吸收的压裂液体积越多，损害越严重。水力压裂过程中产生的渗吸作用与两种地层损害机制有关。富粘土页岩吸收的水基压裂液可以与粘土矿物反应，引起粘土膨胀。此外，吸入的液体也可以被困在页岩的小孔隙中，导致水堵塞，。因此，在本文实验过程中粘土膨胀和水堵塞损坏并降低了被测页岩样品的渗透率。这种损害被认为是永久性的。当在渗透率测试过程中施加高压差时，页岩样品的渗透率没有恢复，不和之前对砂岩样品的研究结果相同。这是因为页岩中渗透率的降低是由粘土膨胀和水堵塞引起的。即使水堵塞可能会因为增加压差而消失，但由于粘土膨胀渗透率仍然不能恢复。渗透率增加实验发现，渗吸作用过程中微裂缝可以重新打开。从宏观的角度看，渗吸作用润滑微裂缝并导致渗透率增加。对于润滑作用的发生，有三种可能解释。第个可能的解释是，微裂缝因为渗吸作用过程导致剪切和拉伸失效而重新张开。等指出，岩石中水饱和度的变化可能导致裂缝变得不稳定。在渗吸实验中，渗吸作用过程改变了页岩样品的饱和度。因此，吸入的水基压裂液会增加页岩中的孔隙压力。如果保持总应力恒定，微裂缝由于有效应力减小而变得不稳定，从而可能发生剪切和拉伸破坏。此外，吸收的液体可能会降低微裂缝的内聚强度导致剪切破坏。第二个可能的解释是吸入的液体可能与微裂缝的表面和填充物发生些物理或化学反应。这些反应可能会损坏并重新开放微裂缝致使渗透性增加。对比微裂缝渗透率和裂缝渗透率变化的实验结果，反应似乎只影响微裂缝，并不影响张开的天然裂缝。这可能是因为反应发生在吸入的液体和填充在微裂缝里的液体之间，在分开的裂缝中几乎没有。第三个解释是渗吸作用过程产生的粘土膨胀会使微裂缝破裂并重新开放。因此，与基质渗透率损伤相反，粘土膨胀导致微裂缝渗透率增加。这个解释的证据是微裂缝重新张开只发生在水基压裂液渗吸实验中。在原油中，没有观察到裂缝重新张开。粘土肿胀也只存在于水基压裂液中。基准试验基准试验中使用了三块页岩样品。基准实验中，在没下游储液器在内所有系统空间，使样品进气压力等于排气压力。第二步，关闭除与气体注射器连接外所有阀门以隔离下游储液器，此时只有进气压力可使排气压力变化，进气压力将在下步骤升高。第三步，迅速升高进气压力并持续段时间。第四步，记录排气压力升高速率，由式根据瞬时排气压力算得样品渗透率。渗吸实验本文渗吸实验采用悬挂法进行图，此种方法是将样品悬挂在天平之下，天平自动记录样品重量随时间变化，此种变化是渗吸作用引起岩石内外液体发生置换导致。本实验使用及降阻剂两种测试液体广泛用作油田水力压裂处理液。为了便于不同岩石样品测试结果进行比较，将天平记录数据换算为渗吸液饱和度，换算过程基于液体浓度岩样体积及孔隙度。见式为样品重量变化为液体浓度为样品体积为孔隙度。页岩样品样品是从，和页岩地层采集得到。来自和地层的页岩样品在这些地区作业的公司提供的。页岩样品为野外露头，是从美国科罗拉多州附近采石场获得的。来自地层的原始页岩样品空隙中填充着硅酸钾泥浆系统。共有七块板状样品。两块取自段两块取自段另外三块取自段。段，段，和段是地层从上到下的三个主要段层。在运输期间，样品由食品包装密封。在实验室中样品直保持密封条件，直到渗吸实验之前的堵塞处理时才解除密封。在堵塞处理时，钻头或锯刀均用冷却空气冷却。为了防止其他液体干扰测试，渗吸实验之前没有液体接触样品。此外，测试样品从原始样品内部取得，以便将取芯时使用的水基泥浆对渗吸实验的影响降至最低。因为样品暴露于空气和其他液体中的时间有限，因此，实验过程中样品的初始饱和度相当于原始饱和度。页岩样品呈直径英寸的柱状，从公司运到实验室后，长度为半英寸到两英寸不等。样品由食品包装蜡封保存。样品仅通过电动斜切锯切割到期望长度。在渗吸实验之前没有液体接触过样品。页岩样品来源于采石场，运输时用食品包装密封。但是实验前的初始饱和度可能与储层中的饱和度不同，因为运输前样品没有保存。原始样品体积较大。因此，需要应用堵塞和切割来达到样品所需尺寸。表总结了来自，和页岩地层样品的岩石性质。除了测量数据，表还包括由提供样品的公司提供的总有机碳含量数据。对于矿物分析，堵塞或切割测试样品时将样品收集起来。样品切割部分与用于实渗透率减少，与之前两组实验渗透率减少比例相似。渗吸作用对微裂缝渗透率影响所测样品渗透率受微裂缝影响