巖石力學參數(shù)表征泥頁巖的脆性,反映泥頁巖在應力作用下發(fā)生破壞產(chǎn)生裂縫的能力.開展泥頁巖的脆性評價研究,可為壓裂設計提供技術支撐,是提高頁巖產(chǎn)能的關鍵.鄂爾多斯盆地東南部下寺灣地區(qū)延長組長7段陸相泥頁巖層系內(nèi)大量發(fā)育粉砂質(zhì)泥頁巖條帶,巖性非均質(zhì)性強,對頁巖氣產(chǎn)量影響顯著.針對這一地質(zhì)實際,本文分頁巖、粉砂質(zhì)泥頁巖兩種巖性開展三軸壓縮等力學實驗,對力學彈性參數(shù)特征、應力-應變特征、巖石破裂模式及脆性進行了分析,認為其力學破壞具有明顯的脆性斷裂特征.通過不同巖性橫波時差與縱波時差、密度等測井數(shù)據(jù)的最小二乘法擬合,構建橫波波速模型,計算動態(tài)力學參數(shù),并利用動靜態(tài)力學參數(shù)間的關系,校正測井計算的力學參數(shù),進而定量評價泥頁巖層段脆性.通過誤差分析,并與YY22井ECS測井解釋的礦物組分脆性加以對比,認為本文計算的脆性剖面是可信的.綜合實驗分析和測井脆性評價結果,為確定下寺灣地區(qū)長7段內(nèi)的高脆性段,優(yōu)選壓裂目的層,提供了重要的地質(zhì)依據(jù). 

【文章來源】：地球物理學進展. 2016,31(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

鄂爾多斯盆地東南部陸相頁巖氣實驗分析井與研究區(qū)位置圖

地球物理學進展www．progeophys．cn2016，31(2)表1泥頁巖試樣地層條件下巖石力學實驗結果表Table1Ｒockmechanicsexperimentresultsofshalesamplestestedundertheformationconditions巖性樣品數(shù)靜彈性模量(MPa)范圍平均值靜泊松比范圍平均值抗壓強度(MPa)范圍平均值頁巖1513553．4～23944．716768．80．13～0．430．28439．4～90．559．6粉砂質(zhì)泥頁巖615092．2～25485．520140．60．18～0．320．23574．5～124．795．7試樣的靜彈性模量、靜泊松比與抗壓強度的交會圖分析(圖2、3)表明，抗壓強度與靜彈性模量關系密切，隨著彈性模量的增加呈線性增加，相關系數(shù)Ｒ達0．825，而與泊松比呈離散的負相關關系．圖2泥頁巖試樣靜彈性模量與抗壓強度圖Fig．2Compressivestrengthversuselasticitymodulusofshalesamples圖3泥頁巖試樣靜泊松比與抗壓強度圖Fig．3Compressivestrengthversuspoissonratioofshalesamples2．2應力-應變特征下寺灣地區(qū)頁巖總應變多小于0．65%，彈性變形所占比例較大，塑性變形階段極短暫，多數(shù)樣品無明顯塑性變形．粉砂質(zhì)泥頁巖的總應變在0．70%～0．89%之間，塑性變形階段所占比例略大，應變量在0．10%～0．20%之間(圖4)．Heard(1963)認為應力超出σy后，到破裂前，無明顯塑性變形(＜3%)就突然破裂的性質(zhì)，稱為脆性，而Evans等(2012)認為是總應變＜1%的為脆性．據(jù)此分析，長7泥頁巖具有明顯的脆性斷裂特征．泥頁巖總體表現(xiàn)為“彈-短塑性”特征，即:低應力時表現(xiàn)為彈性，高應力時，表現(xiàn)為短暫塑性即破裂．變形階段特征如下:(1)載荷應力較低時，試樣處于彈性平衡狀態(tài)，幾乎無損傷出現(xiàn)，曲線斜率較大，近似呈較陡的直線，為彈性變形階段(圖5，AB段)．其中少量試樣因原生微裂隙閉合，引起微弱塑性變?

Ａ?MPa)范圍平均值靜泊松比范圍平均值抗壓強度(MPa)范圍平均值頁巖1513553．4～23944．716768．80．13～0．430．28439．4～90．559．6粉砂質(zhì)泥頁巖615092．2～25485．520140．60．18～0．320．23574．5～124．795．7試樣的靜彈性模量、靜泊松比與抗壓強度的交會圖分析(圖2、3)表明，抗壓強度與靜彈性模量關系密切，隨著彈性模量的增加呈線性增加，相關系數(shù)Ｒ達0．825，而與泊松比呈離散的負相關關系．圖2泥頁巖試樣靜彈性模量與抗壓強度圖Fig．2Compressivestrengthversuselasticitymodulusofshalesamples圖3泥頁巖試樣靜泊松比與抗壓強度圖Fig．3Compressivestrengthversuspoissonratioofshalesamples2．2應力-應變特征下寺灣地區(qū)頁巖總應變多小于0．65%，彈性變形所占比例較大，塑性變形階段極短暫，多數(shù)樣品無明顯塑性變形．粉砂質(zhì)泥頁巖的總應變在0．70%～0．89%之間，塑性變形階段所占比例略大，應變量在0．10%～0．20%之間(圖4)．Heard(1963)認為應力超出σy后，到破裂前，無明顯塑性變形(＜3%)就突然破裂的性質(zhì)，稱為脆性，而Evans等(2012)認為是總應變＜1%的為脆性．據(jù)此分析，長7泥頁巖具有明顯的脆性斷裂特征．泥頁巖總體表現(xiàn)為“彈-短塑性”特征，即:低應力時表現(xiàn)為彈性，高應力時，表現(xiàn)為短暫塑性即破裂．變形階段特征如下:(1)載荷應力較低時，試樣處于彈性平衡狀態(tài)，幾乎無損傷出現(xiàn)，曲線斜率較大，近似呈較陡的直線，為彈性變形階段(圖5，AB段)．其中少量試樣因原生微裂隙閉合，引起微弱塑性變形，存在初始壓密段(如圖4中YY18-7、YY13-31試樣、圖5，AA'段)，該段應變量增加明顯，曲線形態(tài)略上彎．(2)隨載荷應力逐漸增加，達到屈服應力σy(圖5，B點)后，試樣開始出現(xiàn)損傷，發(fā)生塑性變形，內(nèi)部?

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3491766