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本文针对页岩气勘探开发过程中,地层应力状态在泥页岩层发生较大改变的问题,以南方页岩气重点地区地应力场调查项目为依托,结合岩心室内蠕变实验、岩芯薄片鉴定、声波和成像测井数据及现场地应力测量等方法,重点研究了泥页岩在长期应力荷载作用下的蠕变特性,构建了泥页岩层地应力计算模型,提出了泥页岩层地应力大小随深度分布的估算方法。通过泥页岩蠕变实验,确定泥页岩流变参数,进而利用地应力评价模型,结合测井资料实现页岩气资源分布区,典型钻孔地应力剖面建立,以实测数据进行校验,实现泥页岩地层地应力状态的精细化研究,为页岩气等非常规油气勘探开发提供基础数据。论文主要的研究内容及成果如下:(1)现场地应力测量及应用利用基于钻孔的水压致裂法和基于岩芯的非弹性应变恢复法(ASR)进行了现场地应力测量,获得了安页1井、紫页1井和安地1井等南方页岩气地质调查井的原位地应力数据。结合钻孔成像测井发现,邻近较为坚硬的砂岩和灰岩层中出现钻进诱导裂缝,而泥页岩储层却未出现钻进诱导裂缝,结果表明泥页岩储层在长期荷载作用下发生蠕变,导致水平差应力减小。(2)泥页岩的组构特点及其力学特性采用扫描电镜实验方法,获得了泥页岩岩芯的矿物组分结构特征。同时对不同粘土矿物含量的泥页岩标准样进行了室内单轴抗压强度压缩实验,获得了应力-应变曲线。力学实验结果表明:粘土矿物含量越高的泥页岩,其抗压强度普遍越小。(3)泥页岩室内压缩蠕变特性研究岩芯并进行了分级加载实验,各级加载时间约3个小时,获得了岩芯蠕变过程中的应力、应变随时间变化曲线。数据结果表明:泥页岩压缩蠕变实验过程中,经历了减速蠕变和等速蠕变两个过程,未出现加速蠕变。岩样轴向应变随时间缓慢增长且曲线形态较为标准,横向应变随时间变化不大。(4)考虑泥页岩层蠕变效应的差应力计算模型基于岩芯粘土矿物含量和室内压缩蠕变实验,引入表征泥页岩蠕变特性的参数n和B,获得了泥页岩储层具有时间效应的地层差应力计算模型。(5)泥页岩层地应力状态随深度分布计算方法基于考虑地层蠕变特性的地层差应力计算模型,引入表征地层水平最大主应力SH与水平最小主应力Sh关系的计算参数φ,同时结合钻孔测井数据获得泥页岩层不同深度的弹模E,获得了安页1井的泥页岩层地应力状态随深度分布的数据,数据结果表明与现场实测地应力数据吻合度较好,所建立的反映泥页岩层蠕变特性的地应力计算方法能够有效的还原地应力信息,对今后的泥页岩层油气勘探开发具有一定的指导意义。