页岩的脆性是评价页岩油气储层力学特性的关键指标,对水力压裂改造效果的影响十分显著。针对页岩的脆性评价方法主要包括:杨氏模量、脆性矿物组分和基于全应力-应变压缩破坏评价方法等,上述脆性评价方法难以与水力压裂时页岩的断裂特征相符。本文突破峰前的力学参数或者峰后的应力衰减程度表征页岩脆性的局限性,提出基于拉伸破坏的脆性指数定义,建立相应评价方法及分析预测模型,形成非连续页岩脆性拉伸评价理论体系。针对龙马溪组页岩试样,开展巴西劈裂实验和离散元数值模拟研究,主要完成内容包括以下几方面:1.开展拉伸作用下页岩脆性力学实验研究结合地质特点和SEM微观成像法描述页岩层理和裂缝发育特征,利用XRD实验测试龙马溪组页岩的矿物组分,并通过声波测试得到页岩的动态参数。采用GCTS岩石力学三轴试验机开展巴西劈裂实验,研究页岩试样在不同深度、层理面倾角、加载速率等条件下的脆性破坏特征,得到龙马溪组页岩在拉伸作用下的力学参数,为拉伸作用下页岩脆性评价方法提供基础参数。2.建立拉伸作用下页岩脆性评价力学模型针对页岩巴西劈裂实验得到的力学参数、劈裂后破裂面特征,层理面与裂缝扩展面交叉特征、破坏强度准则等进行综合评价,研究拉伸作用下页岩的脆性机理,建立拉伸作用下页岩脆性综合评价方法,研究页岩强度、各向异性、加载速率等因素对脆性模型的影响。通过多种脆性评价方法的对比分析,论证了基于拉伸作用的综合脆性评价方法的合理性。3.建立页岩拉伸破坏时的脆性评价离散元模型利用PFC软件建立与页岩特征相符的离散元模型,结合巴西劈裂实验结果标定数值模拟参数,通过对页岩试样在拉伸作用下的数值模拟,研究试样破坏时的裂缝展布特征,模拟分析各向异性、尺度效应等因素对脆性的影响,从数值模拟的角度论证了拉伸作用下页岩脆性评价模型的准确性。