页岩微观结构及岩石力学特征实验研究

摘要

页岩的力学性质对于储层的钻完井设计、压裂施工等都起着极为重要的影响.以下扬子盆地古生代海相页岩为研究对象,采用亚离子抛光仪器、高分辨率CT、扫描电镜等设备对页岩样品处理及微观结构进行分析,通过XRD技术得到页岩的矿物组成;通过划痕实验、单轴实验对页岩的抗压强度进行测试;考虑岩样松驰和微裂隙发育,测试加、卸载条件下页岩的弹性模量和泊松比;通过多级三轴加载实验对页岩的破坏规律进行测试得到黏聚力和内摩擦角等岩石力学参数.同时,对其微观性质,矿物组成,和抗压强度弹性模量等岩石力学参数进行了系统评价.实验结果表明,随着围压的增加,页岩的弹性模量和泊松比也不断增加,在同一围压条件下,试样在卸载过程中的泊松比比在加载的过程中大,弹性模量随着围压的降低反而略有增加,但裂缝发育性页岩具有不同的力学响应模式.多级三轴实验表明,页岩的内摩擦角在40°以内,而脆性指数较高的页岩破裂完全易形成裂缝网络.上述研究为钻完井设计及压裂体积储层改造提供重要参数.