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1、文章编号:1673-064X(2007)sl-0130-03利用加载岩石微观图像分析系统研究裂缝宽度变化磁力1,冻术山彳，恋一建1,其41(1•西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610500；2•西南石油大学博士后科研流动站，四川成都610500;3.西南石油大学资源与环境学院，四川成都610500)I摘要:外界应力环境改变岩石裂缝宽度变化特征的研究在岩土工程、石油工程等领城的应用越来越广泛.利用加載岩石微观图像分析系统将光学显後鋭和岩石力学加压装置相结合，对加栽条件下岩石表面微裂雉宽度变化特征研究发现，沿裂缝延伸方向各点裂缝宽度基本上呈正
2、态分布特征，随有效应力增加岩石倣裂缝寛度不斷变窄，初始加压阶段裂缝宽度闭合明显，对应初始加压阶段裂缝岩样渗透率降低程度聂大，整体上酸蚀致密威酸盐岩裂缝宽度闭合趋势比致密砂岩裂缝宽度、致密碳酸盐岩更为明显，同样酸蚀后致密碳酸盐岩的渗透率应力微感性要冬于致密砂岩和酸蚀前的致密碳酸盐岩.关键词:加載;岩石;微观;图像;可视化;裂缝宽度中图分类号:TE12文献标识码:A储层岩石中普遍存在微裂缝，其宽度对岩石力学性能和渗流特性具有重要影响，有关裂缝性储层应力敏感性微观机理认识远远不够⑴刃.加载条件下直接图像观测技术已经成熟，尤以扫描电镜及CT成像技术与加压装置相结合的方法
3、为代表〔“】.扫描电镜及CT仪均为大型精密仪器，成本高，实验条件要求严格.考虑到地下储层岩石应力环境和石油工程建设的要求，基于加载条件下对裂缝宽度变化的认识襦要，设计并研制了光学显微镜与加压装置结合的加载岩石微观图像分析系统.以致密砂岩和致密碳酸盐岩为实验对象，对加压条件下岩心端面的裂缝宽度变化特征进行直观描述.1加载岩石微观图像分析系统结构和实验方法1.1系统结构•加载岩石微观图像分析系统主要由加压系统、图像观测系统、摄像及图像采集系统、图像显示及数据处理系统组成.加压系统主要包括油压泵和岩心夹持器,主要可以实现裂缝宽度的闭合可视化研究,也可设计为与岩石力学单
4、轴压缩装置相似的轴向加压方式，进行岩石破裂裂缝形成和扩展过程观测•图像观测系统以光学显微镜为主体，摄像及图像采集系统由照相机或摄像头以及计算机数据采集软硬件系统组成，最后根据需要可以将传输到计算机后的图像作进一步分析处理.，:1.2实验方法(1)选取直径为2.5cm,长度为5cm左右的岩心柱塞进行人工造缝,得到裂缝岩样；(2)设定有效应力点为3MPa,5MPa,10MPa,15MPa,20MPa(可增加有效应力点)；(3)对应(2)中有效应力点对裂缝宽度图像进行采集和测址；2裂缝宽度随有效应力变化特征2.1裂缝宽度图像特征•(1)致密砂岩裂缝宽度变化光学显微镜下
5、观测到致密砂岩裂缝宽度随有效收稿日期：2006-11-20作者简介：张洁(197&),男，博士后,主要从事储层保护与开发地质工程研究.应力变化特征如图1所示•从图中可以看出，随冇效应力增加，裂缝宽度不斯变小,0〜5MPa阶段裂缝宽度变化待征明显,有效应力达到10MPa后裂缝面基本上处于紧密接触状态.压阶段来看，酸蚀后碳酸盐岩裂缝宽度变化幅度最大,致密砂岩次之，酸蚀前碳酸盐岩最小.OMPa3MPa5MPalOMPa15MPa80706050403020100+OMP*♦3MPa—5MPaklOMPa♦15MP8♦2OMP・2468■)沿裂缝位刃咖m3-88图1不同
6、有效应力下的致密砂岩裂缝宽度图像变化特征(D10-71)(2)致密碳酸盐岩裂缝宽度变化如图2所示，在光学显微镜下观测到的致密碳酸盐岩裂缝宽度随有效应力变化特征与致密砂岩裂缝宽度变化特征相似，随围压增加，裂缝宽度不断变小.从图像特征来看，碳酸盐岩裂缝闭合趋势没有致密砂岩裂缝闭合趋势明显.•!i：kLO2000806040200♦OMPa♦3MH亠$MPa卄lOMPaf15MPa♦20MPa200400600800b)沿裂缝位置/pmOMPa3MPa5MPalOMPa15MPa20MPa图2酸烛前不同有效应力下致密碳酸盐岩裂缝宽度变化特征(M13-88)(3)酸蚀后
7、致密碳酸盐岩裂缝宽度变化如图3所示,酸蚀后碳酸盐岩岩心端面裂缝具有明显的微粒溶蚀的痕迹,酸蚀后裂缝宽度变大，随有效应力增加,酸蚀碳酸盐岩裂缝视宽度较致密砂岩及未被酸蚀碳酸盐岩明显•OMPa3MPa5MPalOMPa!5MPa20MPa图3酸烛后不同有效应力下致密硃酸盐岩裂缝宽度变化特征(“13-48)2.2有效应力变化下裂缝宽度值特征如图4所示，随有效应力的增加，裂缝宽度值不断变小.有效应力在0-3MPa阶段裂缝宽度降低幅度最大,其中碳酸盐岩的有效应力为20MPa时的宽度值是0MPa裂缝宽度的1/3〜1/50,整个加图4沿裂缝位*不同有效应力下裂线宽度变化特征
8、3讨论3.1裂缝宽度分布
