基于压力衰减法的页岩气体扩散系数应力敏感性实验

页岩气衰竭式开采过程中储层有效应力逐渐增大,且气体产出是跨越解吸、扩散和渗流的多尺度传质行为,其中扩散是沟通解吸和渗流的桥梁,但以往研究尚未对气体扩散能力的有效应力响应特征给予足够重视.为此,选用四川盆地南部地区(以下简称川南地区)志留系龙马溪组页岩样品,设计并开展了不同有效应力下的压力衰减实验,揭示有效应力变化对气体扩散能力的响应机制,提出页岩基块应力敏感指数(ISSGD),以定量表征基于气体扩散能力的页岩基块应力敏感性.研究结果表明:①气体扩散量随有效应力增加而降低,且变化前期快、后期慢;②随有效应力增加,大于50 nm孔缝气体扩散时间缩短;③基块岩样ISSGD为25.68％,应力敏感程度为中等偏弱,而裂缝岩样则表现出更强的应力敏感性.结论 认为,随着有效应力增加,页岩基质孔隙中扩散系数降低,但微裂缝中原先以黏性流、滑脱流为主的流动通道被压缩,气体流动方式逐渐以扩散为主,气体扩散系数增大,但总体输运能力仍明显降低,因此推荐川南地区页岩储层有效应力维持在17～30 MPa,有助于基块向裂缝稳定供气.