川西须家河组致密砂岩高温后微组构特征及对力学性能的影响

摘要

高温热处理致密砂岩能改善其渗流能力,是致密气开发的潜在技术,但同时会改变岩石力学特性,导致井壁失稳等工程问题。选取川西须家河组致密砂岩试样,对常温及100℃~1200℃热处理后的试样开展三轴压缩实验,结合热失重分析、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)获取的微组构特征,探究致密砂岩高温后微组构特征及其对力学性能的影响。研究表明:随温度升高,微裂纹萌生与扩展机制包括黏土失水收缩扩大喉道、片状伊利石剥离、长石解理面分离、微裂纹沿晶间扩展形成网络并逐渐诱导产生更小尺度微裂纹网络、颗粒内部崩裂形成层状裂纹等;在裂纹损伤温度区(400℃~1000℃),试样在外力作用下更易破坏,压密、弹性阶段扩大;在常温~200℃,300℃~1000℃以及1100℃~1200℃范围,分别由矿物热膨胀、热诱导微裂纹产生与扩展、试样釉化等物理过程主导岩石力学性能的变化,导致抗压强度、弹性模量呈现出先上升,再降低,后回升的趋势;400℃热处理后黏土矿物失去层间水,收缩形成绒球状,对孔喉充填作用更强,导致抗压强度、弹性模量呈现异常高值,绿泥石高温(800℃)脱水对试样脆性的提高抑制了弹性模量的降低。