地層改造過程往往需要壓裂，而壓裂液的高效返排一直是技術攻關難題。中國科學院武漢巖土力學研究所二氧化碳地質封存研究團隊通過室內核磁共振實驗，觀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(zhèn)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(shù)、孔隙連通性、擴散能力和自吸潛力進行量化。實驗表明：毛細管自吸主要發(fā)生在全開放邊界（AFO）和兩端封閉邊界（TEC）條件下；擴散自吸主要發(fā)生在兩端開放（TEO）和一端開放（OEO）條件下。這兩種自吸特征是壓裂液流入地層基質的主要機制。由于蓬萊鎮(zhèn)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AFO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AFO和TEC邊界條件下表現(xiàn)出更高的采氣率，其關鍵因素在于更強的毛細管力。在AFO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(xiàn)較強的氣體驅替效應。

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

圖2 不同邊界條件下的采氣率：（a）采氣率—自吸時間，（b）采氣率—自吸時間的平方根。自吸指數(shù)由高到低排序為TEO > 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，采氣率與時間的對數(shù)的關系。實驗結果與前人的經驗公式進行擬合較好，具有較高的相關系數(shù)，說明本文結果的可靠性，為場地應用提供了充足的理論基礎。