【摘 要】
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储量丰富的非常规油气储层是现今世界各国油气勘探开发的热点方向,但其低孔、低渗的储集特征,致使勘探难度较大,掌握致密砂岩细观孔隙和矿物结构特征及损伤特性,对致密储层酸化改造及压裂具有现实指导意义。本文利用CT扫描、XRD试验和颗粒流离散元PFC软件表征了致密砂岩孔隙及矿物结构;通过开展致密砂岩室内压缩试验,确定了岩石力学参数及损伤特性;依据细观孔隙和矿物结构离散元模型单轴压缩模拟结果,分析并总结了对
【基金项目】
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国家科技重大专项“致密油气储层构造应力场及渗流特征研究”（2016ZX05002-002-008）；
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储量丰富的非常规油气储层是现今世界各国油气勘探开发的热点方向,但其低孔、低渗的储集特征,致使勘探难度较大,掌握致密砂岩细观孔隙和矿物结构特征及损伤特性,对致密储层酸化改造及压裂具有现实指导意义。本文利用CT扫描、XRD试验和颗粒流离散元PFC软件表征了致密砂岩孔隙及矿物结构;通过开展致密砂岩室内压缩试验,确定了岩石力学参数及损伤特性;依据细观孔隙和矿物结构离散元模型单轴压缩模拟结果,分析并总结了对岩石力学特性与裂缝扩展等损伤特征;通过改变基质及矿物结构的弹性模量和峰值强度,总结了矿物或基质因变形或强度差异对岩石力学特征与裂缝扩展等损伤特性的影响。主要结论如下:（1）致密砂岩孔隙结构尺寸为微米级,分形维数较大其几何形状及分布复杂,统计分布满足对数正态分布;岩样中矿物成分主要分为石英、长石、黏土矿物及其他矿物等四大类,矿物几何形状多以多边形为主,矿物与矿物之间彼此相连,其几何形态与分布较为复杂。（2）致密砂岩破坏形式为剪切破坏,其峰值强度与围压呈线性正相关,高围压时,岩样表现出延性特征且扩容明显;低围压时,裂缝扩展可分为5个阶段,而高围压无裂隙闭合阶段;致密砂岩峰值应力与裂缝损伤阀值呈线性正相关,加载过程中弹性应变能与围压则呈线性增长趋势。（3）孔隙结构模型损伤特性与完整模型相比具有明显差异。细观孔隙结构导致岩石单轴抗压强度值衰减,其衰减程度与孔隙结构分形维数呈线性负相关;孔隙结构分布决定裂缝起裂位置、扩展及贯通方向,裂缝易在孔隙结构尖端处萌生,易造成孔隙贯通。（4）矿物结构模型损伤特性与纯基质或纯矿物模型相比具有明显差异。细观矿物结构模型峰值强度略高于纯基质模型、明显低于矿物模型,而弹性模量小于基质和矿物模型;矿物内部出现应力集中;裂缝主要在基质内部角点起裂、扩展并延伸;基质弹性模量改变主要影响模型峰值强度、弹性模量和内部应力分布,基质峰值强度改变主要影响模型峰值强度和裂缝起裂扩展方式,矿物峰值强度改变主要影响裂缝起裂扩展方式,矿物弹性模量改变对模型影响不大。
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