頁巖各向異性力學特性微觀測試方法研究

作者：賈鎖剛,萬有余,王倩,劉世鐸,劉又銘,王志晟,葉禹,齊春艷

摘要：頁巖力學各向異性特征是地應力、井壁穩定、水力裂縫擴展相關研究的重要基礎參數。針對頁巖力學各向異性宏觀測試中存在樣品制取困難、制樣成功率低的特點,采用來源豐富的鉆井巖屑或破碎巖塊,通過研究納米壓痕實驗原理、實驗方法和數據解釋方法,采用連續剛度測試方法對平行層理和垂直層理的頁巖試樣進行納米壓痕測試;基于硬度的分類準則將納米壓痕數據分為三類主要礦物基質進行合理解釋,采用接觸剛度法計算硬度、楊氏模量,采用能量法計算斷裂韌性,得出了頁巖粘土基質的楊氏模量、硬度和斷裂韌性。測試結果表明這種基于硬度的分類準則處理納米壓痕數據是方便合理的。頁巖粘土基質力學特性在納米尺度上具有各向異性,納米尺度力學參數與層理方向相關。頁巖不同力學參數的各向異性表現不同,楊氏模量各向異性較弱,斷裂韌性各向異性較強。平行層理方向斷裂韌性為垂直層理方向斷裂韌性的80%。

發文機構：中國石油青海油田公司 中國石油集團工程技術研究院有限公司 北京華美世紀國際技術有限公司

關鍵詞：頁巖力學特性各向異性納米壓痕硬度楊氏模量斷裂韌性shalemechanical propertiesanisotropynano-indentationhardnessyoung’s modulusfracture toughness

分類號： TE142[石油與天然氣工程—油氣勘探]