变速率剪切滑移过程中页岩裂缝稳定性-渗透率演化规律

作者：贾云中; 陆朝晖^*; 汤积仁; 李大华; 贺培

来源：煤炭学报, 2021, 46(09): 2923-2932.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.2020.0774

• 剪切滑移
• 页岩裂缝
• 稳定性
• 渗透率
• 剪切强度

页岩气资源开采的过程中,水力压裂技术常作为增产的基本手段。但是,大量流体注入地层后可能影响储层岩石的整体性、稳定性和渗透特性。同时,裂缝的渗透率是决定储层产量的关键条件。因此,选取了中国川东南龙马溪组页岩、美国Green River页岩和Marcellus页岩,通过进行变滑移速率的页岩裂缝剪切滑移实验,同时测量了页岩裂缝滑移过程中的摩擦因数和渗透率变化,基于速率状态定律评估了3种页岩裂缝的剪切滑移稳定性,分析研究了岩裂缝稳定性-渗透率演化规律。在实验结果观察的基础上,通过建立页岩裂缝滑移过程中的微观物理模型,讨论了页岩矿物组分对剪切裂缝剪切强度、稳定性和渗透率演化的微观控制机制。研究结果表明:页岩裂缝面的摩擦强度随网状硅酸盐质量分数的增加而增大,随层状硅酸盐质量分数的增加而减小;页岩裂缝剪切滑移稳定性参数(a-b)值随层状硅酸盐质量分数增加而增大,倾向于发生稳定性蠕变滑移,网状硅酸盐质量分数的增加使(a-b)值减小,更易产生非稳定性地震滑移;在含有高网状硅酸盐质量分数的裂缝中,滑移速率突然增加导致的剪胀作用导致裂缝渗透率的增大,并且伴随着非稳定性地震滑移;高层状硅酸盐裂缝滑移速率突然增大时,裂缝面的加速破坏导致裂缝渗透率进一步降低,同时伴随着稳定的蠕变滑移。研究结果对于控制水力压裂诱发页岩地层非稳定滑移提供借鉴。

• 单位
  重庆大学; 重庆地质矿产研究院; 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室