页岩气作为一种有潜力的非常规资源，具有广阔的开发前景。但是页岩气渗流机理复杂，微纳米孔隙/缝结构复杂，快速而有效地评估页岩气渗透率一直是国内外****和工程师们关注的焦点。近期，中科院力学所林缅研究团队根据岩样的扫描电镜（SEM）图像数据，获得了页岩典型矿物的分形特性，分别建立了准三维和三维混合分形渗流模型，提出了快速评估页岩气渗透率的新方法。
　　研究团队以四川盆地下志留统龙马溪组页岩样品的SEM图像数据，分别针对页岩的三大类典型特征：有机质块体和有机孔，黄铁矿和其中的有机孔，无机孔和裂缝等，利用混合分形单元（IFU, intermingled fractal unit）法，提取各类渗流空间的分形特征，提出准三维的混合分形模型（IFM, intermingled fractal model）。该模型与真实岩样的累计孔径分布频谱一致，能够有效表征不同尺度下的页岩孔隙结构特征。利用该模型，研究团队对页岩气的渗透率进行了敏感性分析，并将渗透率计算结果与实验数据进行了比较验证。
　　之后，研究团队又提出了页岩三维混合分形模型（3D-IFM, 3D intermingled fractal model）。将孔隙连通性算法（PCC, pore connective calculation method）引入该模型，得到了不同种类孔隙之间的连通概率矩阵，与非达西渗流公式相结合，构建了新型跨尺度页岩渗透率评估方法。该方法能够快速准确地评估页岩表观渗透率。与传统方法相比，该方法涵盖信息多（有机纳米孔、无机孔、黄铁矿、微米裂缝）、计算速度快，便于工程应用，为快速评估页岩渗透率提出了一条新途径。
　　

图1 三维混合分形模型建立流程(Li et al.,2018)

　　图2 模型尺度和规模对样品表征的有效性验证 (Li et al.,2018)

图3 分形参数对表观渗透率的影响 (Li et al.,2017)
　　以上研究成果已相继发表于石油工程学科顶级国际期刊SPE Journal(Li C,Lin M,Ji L,et al.Rapid evaluation of the permeability of organic-rich shale based on 3D intermingled fractal model[J].SPE Journal,2018,SPE-191358-PA.)和Energy & Fuels(Li C,Lin M,Ji L,et al.Investigation of Intermingled Fractal Model for Organic-Rich Shale[J].Energy & Fuels,2017,31(9).)上。研究工作得到了中科院先导B页岩气专项、国家自然科学基金和国家重点基础研究发展计划（973）等项目的支持。


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