基于数字图像的微观尺度下方解石脉对页岩各向异性的影响

• 作者: 宋怀雷 邬忠虎 李利平 娄义黎 孙文吉斌 刘镐 左宇军
• 来源期刊: 山东大学学报（工学版）
• 关键词: 页岩 数字图像处理 岩石破裂 声发射能量 微观结构
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 页码范围: 91-99,106
• 页数: 10页
• 分类号: P618.12
• 语种: 中文
• DOI: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.276

摘要

通过对牛蹄塘组页岩岩芯进行显微薄片观察和岩芯X射线全岩矿物衍射分析,并进行7组不同方位角下的直接拉伸数值试验.试验结果表明:方解石脉对页岩抗拉强度各向异性影响显著,随着方位角α的增大,抗拉强度逐渐递减,抗拉强度的方解石脉结构效应系数随方位角α的增大呈曲线型增长趋势,在α=90°达到最大,为0.127;不同角度下的页岩试样破坏模式异常复杂,大致可归纳为以下3类:树根形(0°、15°)、台阶形(30°、45°、60°)和河流形(75°、90°),裂缝优先沿方解石脉扩展,在水力压裂过程中可能会抑制页岩基质内复杂裂缝网的形成;不同角度的方解石脉下耗散能的释放也有显著的差异,当α=0°、15°、30°、45°时,声发射(acoustic emission,AE)能量在前期较小,接近峰值应力时快速增加直至最大;α=60°、75°、90°时,AE能量在初期较小,中期开始增加,接近峰值应力时最大;累计AE能量随着应变的增大大致呈指数增加,增长过程由3个阶段构成:平缓期、加速期和暴增期.研究成果对页岩储层水力裂缝萌生、扩展预测以及提高采收率等具有重要的参考价值.