温度和有效应力对砂岩渗透率的影响机理研究.pdf

第24卷第14期岩石力学与工程学报Vol.24No.14
2005年7月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringJuly，2005

温度和有效应力对砂岩渗透率的

影响机理研究

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贺玉龙，杨立中

(1.西南交通大学应用力学与工程系，四川成都610031；2.西南交通大学环境科学与工程学院，四川成都610031)

摘要：为探讨温度和有效应力，尤其是温度对渗透率的影响机理，在不同温度水平和不同有效应力水平下，分别
进行了砂岩的孔隙度试验和渗透率试验。试验结果表明：在温度水平一定的情况下，砂岩岩样的孔隙度和渗透率
均随有效应力的增加而减小，但孔隙度的减小幅度大大小于渗透率的减小幅度；而在有效应力水平一定的情况下，
当温度升高时，砂岩岩样的渗透率减小幅度很大，但孔隙度的变化却很小。通过对试验结果的分析，初步提出了
温度和有效应力对砂岩渗透率的影响机理。就本试验所用砂岩而言，有效应力对渗透率的影响主要在于有效应力
对孔隙，尤其是对喉道的压缩作用；而温度对渗透率的影响则主要在于随温度升高而加剧的粘土矿物的分散作用
(可能也是更为重要的原因)以及砂岩骨架的热膨胀对喉道的压缩作用。
关键词：岩石力学；温度；有效应力；渗透率
中图分类号：TU458文献标识码：A文章编号：1000–6915(2005)14–2420–08

MECHANISMOFEFFECTSOFTEMPERATUREANDEFFECTIVE
STRESSONPERMEABILITYOFSANDSTONE

HEYu-long1，YANGLi-zhong2
(1.DepartmentofAppliedMechanicsandEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China；
2.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)

Abstract：Inordertostudythemechanismoftheeffectoftemperatureandeffectivestressonpermeability，the
porosityandpermeabilitytestsforsandstonewereconductedatvarioustemperatureandeffectivestresslevels.
Thetestresultsshowthatboththeporosityandpermeabilityofsandstonesamplesdecreasewiththeincreasing
effectivestressatafixedtemperaturelevel，butthedecreasingextentofporosityismuchsmallerthanthatof
permeability.Atafixedeffectivestresslevel，whentemperatureincreasesfrom20℃to60℃，thedecreasing
extentofthepermeabilityofsandstonesamplesisabout55.81%–73.85%，butthevariationrangeofporosityis
lessthan3%.Accordingtotheanalysisoftestresults，themechanismoftheeffectoftemperatureandeffective
stressonthepermeabilityofsandstoneisproposed.Asfarasthesandstoneconcerned，theeffectofeffectivestress
onpermeabilityliesinpressureeffectofeffectivestressonpore，especiallyonthroat，andthatoftemperaturelies
inaggravatingdisaggregationofclaymineralwithrisingtemperatureandpressureeffectofskeletonexpansionon
throat.Thedisaggregationofclaymineralisprobablythemostimportantfactor.
Keywords：rockmechanics；temperature；effectivestress；permeability