【摘 要】
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页岩气储量大、分布广,是一种清洁高效的非常规天然气,被认为是常规油气能源的理想替代者。流固耦合作用下页岩力学特性和裂缝起裂机理是页岩气开采过程中水力压裂涉及的关键科学问题。本文以黔北地区寒武系牛蹄塘组页岩为研究对象,开展了页岩矿物组分测定（XRD）、扫描电镜分析（SEM）、巴西劈裂试验、单轴压缩试验、渗透性试验和数值模拟试验。研究了流固耦合作用下页岩储层的力学特性和破裂损伤过程。主要结论如下:（1
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页岩气储量大、分布广,是一种清洁高效的非常规天然气,被认为是常规油气能源的理想替代者。流固耦合作用下页岩力学特性和裂缝起裂机理是页岩气开采过程中水力压裂涉及的关键科学问题。本文以黔北地区寒武系牛蹄塘组页岩为研究对象,开展了页岩矿物组分测定（XRD）、扫描电镜分析（SEM）、巴西劈裂试验、单轴压缩试验、渗透性试验和数值模拟试验。研究了流固耦合作用下页岩储层的力学特性和破裂损伤过程。主要结论如下:（1）阐明了黔北地区寒武系牛蹄塘组页岩有机碳含量较高,研究区整体处于高-过成熟阶段。（2）层理弱面对页岩的力学特性和破坏模式影响显著,页岩抗压强度随着层理倾角的增大表现出显著的层理效应。当渗透压为4MPa时,页岩表现出5种破坏模式;当渗透压为8MPa时,页岩表现出4种破坏模式;当渗透压为12MPa时,页岩表现出4种破坏模式。（3）微裂隙和渗透压对页岩的力学特性影响显著。页岩的抗压强度和残余强度随着渗透压的增加而降低;在较低渗透压作用下（4MPa和8MPa）,微裂隙是页岩破裂损伤主导因素;在较高渗透压作用下（12MPa）,渗透压是页岩破裂损伤的主导因素。（4）渗透压对页岩破坏过程中能量演化影响显著。在较低渗透压作用下（4MPa和8MPa）,页岩破裂损伤过程中所释放的能量变化趋势较为平缓;在较高渗透压作用下（12MPa）,页岩内部结构被软化,微裂纹贯通,释放能较大,在实际生产中,应特别注意高渗透压时页岩破裂的能量释放情况。
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