毛细管能力封闭评价#
断层毛细管能力封闭评价#
断层毛细管能力封闭评价包括断层侧向毛细管封闭和垂向毛细管封闭两部分。
依据控圈断层断距与地层厚度关系，确定断层不同位置的岩性对接类型，结合第二章断层带渗透性结构椭圆特征，将毛细管封闭评价分为三种情况：
- 砂岩储层与泥岩对接：依据断层带渗透性结构模型，断层渗漏风险受控于垂向封闭能力，需要评价目的层段上覆泥岩与对盘泥岩对接部位的断层岩封闭能力。在储层砂岩-储层砂岩对接情况下，断层渗漏风险集中于对接部位的断层岩封闭能力，根据风险性最小化原则分为另外两种情况:
- 同层砂岩对接形成的断层岩泥质含量极低，多为碎裂岩，封闭能力较弱，即当流体压力达到静水压力以上时，流体即可跨断层侧向运移;
- 非同层砂岩(储层)对接类型需评价砂-砂对接部位的断层岩侧向封闭能力。
埋藏期泥岩和膏岩盖层毛细管封闭能力评价方法#
基于对盖层突破压力和渗透率关系的研究，在难以测得突破压力的情况下想得到盖层埋藏过程中毛细管封闭能力演化规律，可以通过静水加载试验测定盖层渗透率的演化规律。前人针对煤层和页岩在低围压下（一般小于 30MPa）的渗透率和有效应力的关系开展了大量试验研究，渗透率随着有效应力的增加呈指数关系减小，此关系中孔隙压缩系数在低应力下被认为是常数
其中，σ 是有效围压，静水条件下各个方向的力是相同的（MPa），σ0 是初始有效围压（MPa），cf 是孔隙压缩系数（MPa-1），k 是渗透率（m2），k0 是初始围压下的渗透率（m2）。
一般工程上试验的样品都是来自地下取心，样品经历了应力释放会形成微裂缝，为了还原地层条件，需要静水加载到取样深度所对应的有效应力，维持一段时间进行初步压实，再卸载再加载重复几次，使得渗透率的值可重复，静水加载和卸载的压缩系数一样后再开展试验。
上图显示了准南泥岩和库车坳陷膏岩在不同围压和一定孔压条件下各向同性加载得到的渗透率变化规律，样品没有预压实，模拟的是地层逐渐沉积，逐步压实的过程，样品的渗透率在低应力条件下随着有效应力的增加迅速减小，随着应力条件的升高渗透率减小的速率开始变缓，这意味着地层沉积压实过程中孔隙压缩系数不是常数。可以看出，泥岩和膏岩的渗透率随着围压的增加和减小都呈现非线性变化。
Li 等人建立了和应力相关的孔隙压缩系数模型
通过数据分析，准南泥岩和库车坳陷的膏岩的孔隙压缩系数都符合这个模型，两者的渗透率在围压小于 30MPa 时随着围压的增加迅速减小，高围压下减小速率变缓。基于 Li 等人建立的孔隙压缩系数模型和不同围压下测得的渗透率数据，利用规划求解得到泥岩和膏岩渗透率随有效应力的演化模型（图2. 19），
其中两种岩石的孔隙压缩系数分别为： 3.6/（σeff+7.7）和 4.3/（σeff+10.8），可以看出膏岩比泥岩对应力更敏感。
认为地表应力状态为初始应力，则渗透率和有效围压呈指数关系：
将公式两边分别取对数：
上一章节确定了突破压力的对数和渗透率的对数呈线性关系：
则根据公式（2-22）和（2-23），可以得到突破压力和有效应力呈指数关系：
其中，\(P_c\) 是突破压力，\(P_{c, 0}\) 是初始有效围压下的突破压力，\(C_f\) 是岩石压缩系数，\(\sigma_{eff}\) 是有效应力，α、β为常数。