地層改造過(guò)程往往需要壓裂，而壓裂液的高效返排一直是技術(shù)攻關(guān)難題。中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所二氧化碳地質(zhì)封存研究團隊通過(guò)室內核磁共振實(shí)驗，觀(guān)測不同的邊界條件下巖心完全浸入到潤濕相中的自發(fā)行為，研究了四川盆地蓬萊鎮組砂巖中壓裂液的自吸特征。巖心的孔隙半徑都在0.1 nm和9.3 μm之間，樣品的自吸特征用采氣率、自吸量、自吸指數、孔隙連通性、擴散能力和自吸潛力進(jìn)行量化。實(shí)驗表明：毛細管自吸主要發(fā)生在全開(kāi)放邊界（AFO）和兩端封閉邊界（TEC）條件下；擴散自吸主要發(fā)生在兩端開(kāi)放（TEO）和一端開(kāi)放（OEO）條件下。這兩種自吸特征是壓裂液流入地層基質(zhì)的主要機制。由于蓬萊鎮組砂巖巖心具有較強的親水性，所有巖心的采氣率都很高（>79%），而殘余氣體飽和度非常低，巖心在OEO條件下殘余氣飽和度最高值為0.17，在A(yíng)FO條件下殘余氣飽和度最低值為0.01。相較于處在TEO和OEO邊界條件下的巖心，巖心在A(yíng)FO和TEC邊界條件下表現出更高的采氣率，其關(guān)鍵因素在于更強的毛細管力。在A(yíng)FO和TEC邊界條件下，巖心具有低擴散能力，導致較低的氣體驅替效應。在TEO和OEO邊界條件，巖心具有較強的擴散能力，表現較強的氣體驅替效應。

圖1 AFO (a)，TEO (b)，TEC (c)，OEO (d)邊界條件下，巖心自吸過(guò)程中的流體T2譜特征：AFO，TEC和TEO邊界條件的巖心，自吸過(guò)程中流體流動(dòng)趨于大孔隙；而在OEO邊界條件下，流體流動(dòng)趨于小孔隙。 　　 

圖2 不同邊界條件下的采氣率：（a）采氣率—自吸時(shí)間，（b）采氣率—自吸時(shí)間的平方根。自吸指數由高到低排序為T(mén)EO > OEO > AFO > TEC。采氣率由高到低排序為 AFO > TEO > TEC > OEO。 　　 

圖3 所有邊界條件下，采氣率與時(shí)間的對數的關(guān)系。實(shí)驗結果與前人的經(jīng)驗公式進(jìn)行擬合較好，具有較高的相關(guān)系數，說(shuō)明本文結果的可靠性，為場(chǎng)地應用提供了充足的理論基礎。