张玉等：复杂应力路径下裂隙泥岩渗透演化规律试验研究 ,913· 4结论 Eg,2019,68:102911 [7]Li S,Luo M K,Fan C J,et al.Quantitative characterization of the 制备随机分布裂隙泥岩岩样的基础上，开展 effect of acidification in coals by NMR and low-temperature 了复杂应力路径下渗透性测试研究，构建了渗透 nitrogen adsorption.J China Coal Soc,2017,42(7):1748 率演化力学模型.主要结论如下： (李胜，罗明坤，范超军，等.基于核磁共振和低温氮吸附的煤层 (1)R1和R2岩样渗透率数量级分别为1019m2 酸化增透效果定量表征.煤炭学报，2017,42(7)：1748) 和1017m2,R2岩样渗透率应力敏感性高于R1岩 [8] Yao J,Huang Z Q,Liu WZ,et al.Key mechanical problems in the 样.渗透率随围压的增长呈指数关系降低，但随渗 development of deep oil and gas reservoirs.Sci Sin Phys Mech Astron,2018,48(4):044701 透压力的增长呈指数函数增长，且渗透压力对渗 (姚军，黄朝琴，刘文政，等.深层油气藏开发中的关键力学问题 透性影响高于围压 中国科学（物理学力学天文学），2018.48(4)：044701) (2)加卸载过程中，渗透率随加载呈降低趋 [9]Zhang Y,Xu W Y,Zhao H B,et al.Experimental investigation on 势，随卸载呈增加趋势：整体表现出下降趋势，具 permeability evolution of sandstone from fractured zone under 有不可逆性；围压、偏应力同步增长，渗透率亦呈 coupling action of hydro-mechanical-creep.J China Univ Petrol, 下降趋势，且随围压增加，渗透率趋于恒定 2014,38(4):154 (3)基于裂隙双重介质模型，考虑裂隙系统和 (张玉，徐卫亚，赵海斌，等.渗流-应力一流变耦合作用下破碎带 基质系统的相互作用，以及应力作用下的裂隙膨 砂岩渗透演化规律试验研究.中国石油大学学报：自然科学版， 胀变形，构建了复杂应力路径下裂隙泥岩渗透率 2014,38(4):154) 演化力学模型：模拟结果与试验结果具有较好的 [10]Zhang Y,Liu Z B,Xu W Y,et al.Change in the permeability of 一致性 clastic rock during multi-loading triaxial compressive creep tests. Geotech Lett,2015,5(3):167 参考文献 [11]Jia C J,Xu W Y,Wang H L,et al.Laboratory investigations of inert gas flow behaviors in compact sandstone.Environ Earth Sci, [1]Zou C N,Zhao WZ,Jia C Z,et al.Formation and distribution of 2018,77(6):245 volcanic hydrocarbon reservoirs in sedimentary basins of China [12]Yu J,Li H,Chen X,et al.Triaxial experimental study of Petrol Explor Dev,2008,35(3):257 associated permeability-deformation of sandstone under hydro- (邹才能，赵文智，贾承造，等.中国沉积盆地火山岩油气藏形成 mechanical coupling.Chin J Rock Mech Eng,2013,32(6):1203 与分布.石油勘探与开发，2008.35(3)：257) (俞缙，李宏，陈旭，等.渗透压-应力耦合作用下砂岩渗透率与 [2]He Y D,Wei C G.The present situation and research direction of 变形关联性三轴试验研究.岩石力学与工程学报，2013,32(6)： evaluation methods in fracture type reservoir.Prog Geophys,2007, 1203) 22(2):537 [13]Zhang Y,Shao J F,Xu W Y,et al.Creep behaviour and (何雨丹，魏春光.裂缝型油气藏勘探评价面临的挑战及发展方 permeability evolution of cataclastic sandstone in triaxial 向.地球物理学进展，2007,22(2)：537) rheological tests.Eur J Emviron Civil Eng,2015,19(4):496 [3]Zhou H G,Guo J C,Li J,et al.A study on the influence rule of the [14]Min K B.Rutqvist J,Tsang C F,et al.Stress-dependent fracture characteristics on rock seepage characteristics.Geomech, permeability of fractured rock masses:a numerical study.IntJ 2017,23(4):531 Rock Mech Min Sci,2004,41(7):1191 (周汉国，郭建春，李静，等.裂隙特征对岩石渗流特性的影响规 [15]Liu WQ,Li Y S,Wang B.Gas permeability of fractured 律研究.地质力学学报，2017,23(4)：531) sandstone/coal samples under variable confining pressure.Transp [4]Fujii T,Funatsu T,Oikawa Y,et al.Evolution of permeability Porous Media,2010.83(2):333 during fracturing processes in rocks under conditions of geological [16]Yang J B,Feng X T,Pan P Z.Experimental study of permeability storage of CO2.Mater Trans,2015,56(5):679 characteristics of single rock fracture considering stress history [5]Wang S,Yu Q L,Wang L.Effect of fracture roughness on Rock Soil Mech,2013,34(6):1629 permeability coefficient under uniaxial compression.Chin J Eng (杨金保，冯夏庭，潘鹏志.考虑应力历史的岩石单裂隙渗流特 https:.1doi.org/10.13374j.issm2095-9389.2020.05.26.001 性试验研究.岩土力学，2013,34(6)：1629) (王帅，于庆磊，王玲.单轴压缩条件下裂隙粗糙度对渗透系数 [17]Man K,Liu X L,Su R,et al.Permeability measuring of large 的影响.工程科学学报.hips:1doi.org/10.13374.isn2095-9389 scaled single fractured media with a seepage stress coupling testing 2020.05.26.001) apparatus.Chin J Rock Mech Eng,2015,34(10):2064 [6]Wang H Y.Hydraulic fracture propagation in naturally fractured (满轲，刘晓丽，苏锐，等.大尺度单裂隙介质应力一渗流耦合试 reservoirs:Complex fracture or fracture networks.J Nat Gas Sci 验台架及其渗透系数测试研究.岩石力学与工程学报，2015，4    结论 制备随机分布裂隙泥岩岩样的基础上，开展 了复杂应力路径下渗透性测试研究，构建了渗透 率演化力学模型. 主要结论如下： （1）R1 和 R2 岩样渗透率数量级分别为 10−19 m 2 和 10−17 m 2 ，R2 岩样渗透率应力敏感性高于 R1 岩 样. 渗透率随围压的增长呈指数关系降低，但随渗 透压力的增长呈指数函数增长，且渗透压力对渗 透性影响高于围压. （ 2）加卸载过程中，渗透率随加载呈降低趋 势，随卸载呈增加趋势；整体表现出下降趋势，具 有不可逆性；围压、偏应力同步增长，渗透率亦呈 下降趋势，且随围压增加，渗透率趋于恒定. （3）基于裂隙双重介质模型，考虑裂隙系统和 基质系统的相互作用，以及应力作用下的裂隙膨 胀变形，构建了复杂应力路径下裂隙泥岩渗透率 演化力学模型；模拟结果与试验结果具有较好的 一致性. 参    考    文    献 Zou C N, Zhao W Z, Jia C Z, et al. Formation and distribution of volcanic  hydrocarbon  reservoirs  in  sedimentary  basins  of  China. Petrol Explor Dev, 2008, 35（3）: 257 （邹才能, 赵文智, 贾承造, 等. 中国沉积盆地火山岩油气藏形成 与分布. 石油勘探与开发, 2008, 35（3）：257） [1] He Y D, Wei C G. The present situation and research direction of evaluation methods in fracture type reservoir. Prog Geophys, 2007, 22（2）: 537 （何雨丹, 魏春光. 裂缝型油气藏勘探评价面临的挑战及发展方 向. 地球物理学进展, 2007, 22（2）：537） [2] Zhou H G, Guo J C, Li J, et al. A study on the influence rule of the fracture characteristics on rock seepage characteristics. J Geomech, 2017, 23（4）: 531 （周汉国, 郭建春, 李静, 等. 裂隙特征对岩石渗流特性的影响规 律研究. 地质力学学报, 2017, 23（4）：531） [3] Fujii  T,  Funatsu  T,  Oikawa  Y,  et  al.  Evolution  of  permeability during fracturing processes in rocks under conditions of geological storage of CO2 . Mater Trans, 2015, 56（5）: 679 [4] Wang  S,  Yu  Q  L,  Wang  L.  Effect  of  fracture  roughness  on permeability coefficient under uniaxial compression. Chin J Eng, https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.26.001 （ 王帅, 于庆磊, 王玲. 单轴压缩条件下裂隙粗糙度对渗透系数 的影响. 工程科学学报. https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389. 2020.05.26.001） [5] Wang  H  Y.  Hydraulic  fracture  propagation  in  naturally  fractured reservoirs:  Complex  fracture  or  fracture  networks. J Nat Gas Sci [6] Eng, 2019, 68: 102911 Li S, Luo M K, Fan C J, et al. Quantitative characterization of the effect  of  acidification  in  coals  by  NMR  and  low-temperature nitrogen adsorption. J China Coal Soc, 2017, 42（7）: 1748 （李胜, 罗明坤, 范超军, 等. 基于核磁共振和低温氮吸附的煤层 酸化增透效果定量表征. 煤炭学报, 2017, 42（7）：1748） [7] Yao J, Huang Z Q, Liu W Z, et al. Key mechanical problems in the development  of  deep  oil  and  gas  reservoirs. Sci Sin Phys Mech Astron, 2018, 48（4）: 044701 （姚军, 黄朝琴, 刘文政, 等. 深层油气藏开发中的关键力学问题. 中国科学 (物理学 力学 天文学), 2018, 48（4）：044701） [8] Zhang Y, Xu W Y, Zhao H B, et al. Experimental investigation on permeability  evolution  of  sandstone  from  fractured  zone  under coupling action of hydro− mechanical−creep. J China Univ Petrol, 2014, 38（4）: 154 （张玉, 徐卫亚, 赵海斌, 等. 渗流−应力−流变耦合作用下破碎带 砂岩渗透演化规律试验研究. 中国石油大学学报: 自然科学版, 2014, 38（4）：154） [9] Zhang Y, Liu Z B, Xu W Y, et al. Change in the permeability of clastic rock during multi-loading triaxial compressive creep tests. Géotech Lett, 2015, 5（3）: 167 [10] Jia  C  J,  Xu  W  Y,  Wang  H  L,  et  al.  Laboratory  investigations  of inert gas flow behaviors in compact sandstone. Environ Earth Sci, 2018, 77（6）: 245 [11] Yu  J,  Li  H,  Chen  X,  et  al.  Triaxial  experimental  study  of associated  permeability-deformation  of  sandstone  under  hydro￾mechanical coupling. Chin J Rock Mech Eng, 2013, 32（6）: 1203 （俞缙, 李宏, 陈旭, 等. 渗透压−应力耦合作用下砂岩渗透率与 变形关联性三轴试验研究. 岩石力学与工程学报, 2013, 32（6）： 1203） [12] Zhang  Y,  Shao  J  F,  Xu  W  Y,  et  al.  Creep  behaviour  and permeability  evolution  of  cataclastic  sandstone  in  triaxial rheological tests. Eur J Environ Civil Eng, 2015, 19（4）: 496 [13] Min  K  B,  Rutqvist  J,  Tsang  C  F,  et  al.  Stress-dependent permeability  of  fractured  rock  masses:  a  numerical  study. Int J Rock Mech Min Sci, 2004, 41（7）: 1191 [14] Liu  W  Q,  Li  Y  S,  Wang  B.  Gas  permeability  of  fractured sandstone/coal samples under variable confining pressure. Transp Porous Media, 2010, 83（2）: 333 [15] Yang J B, Feng X T, Pan P Z. Experimental study of permeability characteristics  of  single  rock  fracture  considering  stress  history. Rock Soil Mech, 2013, 34（6）: 1629 （杨金保, 冯夏庭, 潘鹏志. 考虑应力历史的岩石单裂隙渗流特 性试验研究. 岩土力学, 2013, 34（6）：1629） [16] Man  K,  Liu  X  L,  Su  R,  et  al.  Permeability  measuring  of  large scaled single fractured media with a seepage stress coupling testing apparatus. Chin J Rock Mech Eng, 2015, 34（10）: 2064 （满轲, 刘晓丽, 苏锐, 等. 大尺度单裂隙介质应力−渗流耦合试 验台架及其渗透系数测试研究. 岩石力学与工程学报, 2015, [17] 张    玉等： 复杂应力路径下裂隙泥岩渗透演化规律试验研究 · 913 ·