侵蚀性流体作用下石灰岩渗透性变化规律

来源：水资源与水工程学报杂志2018年第2期北京时间：

作者：杜昀宸，张肖肖，盛金昌，吴彦青，周庆，刘星星

单位：（河海大学水利水电学院

摘要：为研究侵蚀性流体渗透过程中完整石灰岩石渗透性的变化规律，设计3组不同的渗透溶液化学侵蚀条件和应力条件下的石灰岩芯渗透实验，通过测量每种工况下不同时刻渗出液流量、渗出液中含有的离子浓度等数据，分析完整石灰岩渗透特性的主要影响因素和演化机理。实验结果表明：渗透液体侵蚀和应力施加对岩石渗透性演变存在不同作用。由于加压（围压、轴压、渗透压）对岩芯渗透性具有时效性，在实验初期（0～50 h）3种工况下岩芯渗透率都急剧下降，应力作用是引起岩石渗透率变化的主要因素；随着实验过程的进展，岩芯内部孔隙喉道逐渐闭合，大约50 h之后，渗透流体的化学侵蚀作用开始显现，在之后的330 h中，渗透液为蒸馏水时岩芯渗透率基本趋于稳定，渗透溶液为pH=6的硫酸钠溶液或硫酸溶液时岩芯渗透率则持续下降，表明实验后期渗透液的化学侵蚀作用对岩芯渗透率演变起主要作用。3种工况实验过程中岩芯渗出液中始终有离子溶出，但是不同的渗透液体对岩芯矿物质的溶解效果有差异，显著改变渗出液的离子浓度和离子浓度比值。当渗透溶液中存在促进矿物质溶解的成分并且渗透压力较小时，渗透液中离子逐渐积累变多但不能及时被运移到岩芯外，从而可能产生沉淀堵塞岩芯渗透通道。实验过程中，完整石灰岩石渗透性的演变特性是渗透溶液的侵蚀作用、应力作用和溶质运移沉淀共同作用的结果。

关键词：完整石灰岩石,渗透特性,侵蚀性渗透溶液,耦合渗透实验

基金资助：国家自然科学基金项目（51579078、51474204、51679070）；河海大学优秀创新人才支持计划项目；中央高校基本科研业务费专项（2015B20514）；江苏省普通高校研究生科研创新计划项目（KVLX15_0434）