쓰촨 분지의 쯔퉁 블록 사시묘층 심층(3,680~4,250m) 치밀 사암 가스 저장층은 나노급 기공과 모세관이 주도하며, 강한 압밀 결합, 습윤 지연 및 점토 팽창이 결합된 지질학적 특성을 갖고 있어, 압력파쇄액의 침입 깊이가 크고 배출 효율이 낮으며(대부분 20% 미만), 두드러진 수잠금 및 점토 팽창 복합 손상을 초래하여 가스 저장층의 효율적인 개발을 심각하게 제한한다. 본 논문은 해당 블록 사시묘층 1단계(약칭 샤1단) 자연 코어를 연구 대상으로 하여, 고온 고압 동적 모세관력 시험 시스템을 활용해 실제 저류층 온압 조건(82 ℃, 40 MPa 주변압)을 모사하고, 수-기(압력파쇄액 주입 모사) 및 기-수(압력파쇄액 배출 모사) 전주기 실험을 체계적으로 수행하여, 모세관력이 파쇄 및 배출 과정에서 동적으로 변화하는 규칙을 규명하고, '투과도-나노급 기공 점유율-습윤 지연'의 결합 제어 메커니즘을 명확히 하였다. 실험에는 기체 투과도(K)가 (0.071~1.158)×10^-3 µm^2 범위인 15개의 코어를 선택하여 초저투과(K ≤ 0.1×10^-3 µm^2), 저투과(0.1×10^-3 < K ≤ 1.0×10^-3 µm^2), 상대고투과(K > 1.0×10^-3 µm^2) 3개 그룹으로 나누어 비교 분석하였다. 결과는 다음과 같다: ① 수-기 단계에서 동적 모세관력은 함수포화도 증가에 따라 치환 동력에서 유동 저항으로 전환되며, 임계 전환점은 약 37% 함수포화도에 해당하며, 투과도가 낮을수록(K ≤ 0.1×10^-3 µm^2) 저항 증가가 뚜렷하다; ② 기-수 단계에서 모세관력은 항상 유동 저항으로 나타나며 함수포화도가 감소함에 따라 지속적으로 증가하며, 초저투과 코어의 저항은 고투과 코어의 1.5~4.0배에 달한다; ③ 동적 모세관력과 투과도 사이의 정량적 관계를 구축하였으며, 나노급 기공 점유율(70% 이상)과 일라이트 주도 습윤 지연 효과(동적 접촉각 편차 30°~45°)의 협동 증폭 메커니즘을 규명하였다; ④ '속도 제어 주입, 구간별 완만 회복, 점토 안정화, 실시간 조절'의 배출 최적화 전략을 제시하고, 투과도 구역화와 지질 특성 결합에 기반한 차별화된 공정 기술 대책을 수립하였다. 연구 결과는 쯔퉁 블록 파쇄 계획의 정밀 설계 및 배출 제도 최적화에 신뢰할 만한 실험적 근거와 이론적 지지를 제공하며, 쓰촨 분지 동종 심층 치밀 사암 가스 저장층의 효율적 개발에 중요한 참고 자료가 된다.

심층 치밀 사암 가스 저장층; 동적 모세관력; 습윤 지연; 압력파쇄액; 투과도