武漢巖土所揭示深部頁巖儲層力學(xué)特性

經(jīng)過近十年的探索實(shí)踐，我國中深層頁巖氣資源（埋深小于3500m）已實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益開發(fā)。埋深超過3500m的深層頁巖氣占總資源量的65%以上。深層頁巖氣井埋深更大（3500~5000m）、地層溫壓更高，其儲層改造面臨挑戰(zhàn)。深部頁巖儲層力學(xué)特性表征是保障深層頁巖氣資源安全高效開發(fā)的重要基礎(chǔ)性工作，目前尚缺乏系統(tǒng)深入的研究。

為此，依托國家重大科技專項(xiàng)，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所油氣中心團(tuán)隊科研人員與中國石油化工股份有限公司江漢油田分公司合作，選取四川盆地某一深層頁巖氣先導(dǎo)試驗(yàn)井，針對整套上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組含氣頁巖儲層（埋深約3700m，厚度約83m），采集了全部9套地質(zhì)小層的代表性井下巖心，開展了高應(yīng)力條件下（圍壓80MPa）的三軸壓縮試驗(yàn)，研究了各小層頁巖的強(qiáng)度及變形破壞特征，定量表征了全應(yīng)力-應(yīng)變曲線峰后段的復(fù)雜形態(tài)（圖1），建立了能夠有效描述圍壓效應(yīng)的新型脆性評價指標(biāo)。結(jié)果表明，頁巖儲層力學(xué)參數(shù)在縱向上具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性，隨著圍壓（埋深）的增大，試樣破裂復(fù)雜度減弱，脆性下降顯著（圖2），解釋了當(dāng)前深層頁巖氣產(chǎn)量普遍較低的原因，為深層頁巖水平井鉆井、壓裂施工優(yōu)化設(shè)計提供了重要參考。

相關(guān)研究成果以Rock mechanical characteristics of deep marine shale in southern China, a case study in Dingshan block為題，發(fā)表在Journal of Petroleum Science and Engineering上。