碱湖相页岩储层多尺度岩石力学参数及脆性定量评价

摘要

准噶尔盆地玛湖凹陷北坡地区碱湖相页岩储层内以白云石为主的碱性矿物对岩石脆性和破裂特征具有重要的控制作用，从而影响了后期压裂改造效果。本文基于宏观三轴岩石力学实验和微观纳米压痕实验，定量分析了3类优势岩相（含粉砂云质页岩、粉砂质页岩及含云粉砂质页岩）及其主要组成矿物的宏-微观力学参数与脆性特征，并分别对微观力学参数和微观脆性指数进行了尺度升级，揭示了碱湖相页岩储层宏-微观脆性对其破裂力学行为的影响。结果显示，矿物微观力学参数表现为白云石弹性性质最强，但矿物微观脆性特征则表现为长英质矿物强于以白云石为主的钙质矿物；硅硼钠石和碳钠钙石的力学参数及脆性指数测定值均分别与长石和方解石相近。且白云石含量过高会导致页岩宏观力学参数及脆性降低，阻碍裂缝发育。利用宏观力学实验结果对等效杨氏模量进行了校验，在此基础上分别结合综合裂缝复杂度及地层破裂压力对等效脆性指数进行了校验，证实了所提出的微观岩石力学参数与脆性指数的尺度升级方法适用于任意形状的小尺寸样品力学参数及脆性的快速评价，可为后续可压裂性评价及工程甜点优选提供准确的依据。

关键词

玛湖凹陷 / 碱湖相页岩 / 纳米压痕 / 岩石力学参数 / 尺度升级

基金资助

国家自然科学基金（42402148,42072182）; 页岩油气富集机理与高效开发全国重点实验室开放基金项目（P24181）