В процессе гидроразрыва пласта сланца эволюция напряжений усугубляет повреждение физико-механических свойств, что приводит к различным закономерностям изменения проницаемости в различных зонах пласта. Различия в минеральном составе и неоднородность микроструктуры сланца придают ему выраженные реологические свойства, вызывая со временем деформации и снижая способность трещин проводить флюиды. Ранее исследования реологических свойств сланцевых кернов в основном фокусировались на механических характеристиках, в то время как эксперименты, изучающие влияние реологических эффектов на эволюцию проницаемости, были редки. Зарубежные исследователи проводили эксперименты, изучая связь проницаемости сланца со временем, но не проводили комплексных исследований кернов с различными проницаемостными характеристиками. В данном исследовании пласт вблизи скважины был разделён на 3 зоны: зону поддерживаемых трещин, зону неподдерживаемых трещин и матричную зону. С использованием реальных сланцевых кернов подземного происхождения проведена характеристика свойств зон, создан стенд и методика испытаний для изучения влияния реологических эффектов на проницаемость. Анализируя эволюцию физических параметров кернов во времени, выявлены механизмы повреждения и закономерности изменения проницаемости поддерживаемых трещин, неподдерживаемых трещин и матрицы под влиянием реологических эффектов. Экспериментальные результаты показали: проницаемость кернов поддерживаемых трещин, неподдерживаемых трещин и матричных кернов экспоненциально уменьшается с увеличением времени воздействия эффективного напряжения, проявляясь в быстром первоначальном снижении проницаемости с последующим замедлением темпа снижения. Чем выше эффективное напряжение, тем быстрее снижается проницаемость; скорость снижения проницаемости у кернов неподдерживаемых трещин наибольшая, у кернов поддерживаемых трещин – вторая по величине, у матричных кернов – самая низкая. Например, при 25 МПа эффективного напряжения после 108 часов проницаемость матричных кернов, кернов поддерживаемых и неподдерживаемых трещин снизилась до 44,07%, 4,21% и 1,55% от исходного значения соответственно; при 45 МПа после 108 часов проницаемость тех же кернов снизилась до 9,28%, 3,81% и 1,02%. Однородная поровая структура (размер, форма и распределение пор однородны) позволяет равномерно распределять внешнее эффективное напряжение по всему керну, что при низких напряжениях предотвращает локальное разрушение пор и распространение трещин. Поэтому при низких эффективных напряжениях проницаемость матричных кернов снижается в меньшей степени. Исследование на основе физических имитационных экспериментов эффективно выявило и прояснило закономерности влияния реологических эффектов на проницаемость различных зон сланцевого пласта при переменных напряжениях.

сланцевый газ; эффективное напряжение; динамическая эволюция проницаемости; реологический эффект; зоны гидроразрыва