断层岩气体渗透率及Klinkenberg效应

摘要：

在围压2～40MPa变化范围内,以恒流法多次变化上游压力测量了以断层岩为主的样品的气体(N2)渗透率,将实验结果进行了Klinkenberg效应校正.对实验数据的拟合分析表明,滑脱因子b值与绝对渗透率kl存在b=λkl-d形式的幂律关系,断层岩符合b=0.004 6kl-0.4766的变化关系.与沉积岩相比,断层岩的气体滑脱效应更强,采用气体测量渗透率时,其滑脱效应不能忽略.断层岩气体渗透率和绝对渗透率与测量所用的孔隙压力间的关系为kg/kl=1+(0.0092kl-0.476)/(Pu+Pdl).结果表明样品渗透率越低,滑脱效应越强,提高孔隙压力,滑脱效应逐渐减小;对于高渗(10-15m2～10-18m2)的样品,高孔隙压力下(4MPa以上)的气体渗透率与绝对渗透率基本一致,对于超低渗(10-22m2～ 10-20m2)的样品,即使提高孔隙压力亦很难避免滑脱效应.在40MPa有效压力下断层泥样品的绝对渗透率为4.54× 10-199m2～2.43×10-17m2,角砾岩的绝对渗透率较断层泥高出1～2个数量级,为2.25×10-17m2 ～7.94×10-16m2,表明汶川地震断层带具有核部低、破碎带高的渗透结构,断层带核部具备热压作用发生所要求的低渗条件.

关键词：断层岩、Klinkenberg效应、气体渗透率、绝对渗透率、汶川地震

所属期刊栏目：36

分类号：P313(大地（岩石界）物理学（固体地球物理学）)

资助基金：地震动力学国家重点实验室自主研究课题LED2010A03;国家科技支撑计划“汶川地震断裂带科学钻探”WFSD09课题和中国地震局地震行业科研专项200808012

在线出版日期：2015-02-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：964-975