页岩压力下变形与矿物组成对脆性影响的实验研究

本文主要探讨了页岩受载变形特性和矿物组分对其脆性的影响，这是页岩气开采中至关重要的研究领域。页岩的脆性不仅关系到压裂效果的优化和井壁稳定性的保障，同时也是储层甜点评价的关键参数。作者通过实验手段，如单轴和常规三轴压缩实验获取页岩的应力-应变曲线，利用XRD和XRF技术测定其矿物组成，以深入理解这些因素如何影响页岩的力学性质。 研究发现，随着围压的增加，页岩的脆性系数呈现出递减趋势，这意味着更高的围压会导致破裂面减少，页岩表现出从脆性向延性转变的倾向。矿物组分是决定页岩脆性的重要因素，脆性矿物含量越高，页岩的脆度也越高。例如，对于我国南方古生界页岩，由于矿物成分复杂，与北美地区通常仅依赖石英评估脆性系数的做法不同，作者建议在评估时应该考虑石英、方解石和白云石等矿物的共同作用。 在实际的储层压裂层位选择和可压性评价过程中，必须综合考虑现场的地应力状态和矿物组成。具体来说，脆性系数B3与B1的相关性相对较好，这可能意味着B3作为一个更为全面的指标，能更准确地反映页岩的力学特性。因此，针对我国南方页岩的特性，采用多元矿物组合作为脆性系数的评价标准可能更为合适。 这项研究为页岩气开采提供了关键的理论支持，强调了在工程实践中需要精细测量和分析页岩的力学性能，以确保开采过程的安全和高效。同时，它也提醒我们，在进行地质勘探和开发决策时，必须考虑岩石内部结构的复杂性和多样性。