岩性因素对湖相页岩可压裂性的控制规律

One of the key aspects of the shale oil and gas exploration and production is fracability. Production of the Meso-Cenozoic lacustrine shale gas in eastern China has not gotten a major breakthrough so far which may be caused by large variation of the fracability of shale gas in practice. The principal controlling factors of shale fracability include rock mechanics, nature fracture, geostress, fracture technology etc. Among them, rock mechanic characteristic is the basis and precondition. From a petrology perspective, mechanical parameters which can indicate the fracability such as brittleness index and fracture toughness is controlled by rock composition, rock structure, intensity of diagenesis, sedimentary structure, as well as other factors.. This study focused on the Meso-Cenozoic lake facies dark mudstone. With various kinds of petrology and rock mechanic test instrument, we analyzed the mechanical indexes including brittleness index, fracture toughness, etc. Besides, we calculated the fracability of shale, and then compared it with the base lithological characters such as the mineral composition and content, structure characteristics, the growth of laminae, the intensity of diagenesis etc. This study also cleared the lithological characters which controled the fracability of shale and analyzed these factors on the degree of influence and control mechanism. On this basis, starting with the major lithological characters which have an influence on the fracability of shale, we researched on methods to predict the fracability level as a basis for assessment of the shale oil and gas exploration area according to the lithological characters.

页岩油气勘探开发的关键因素之一是可压裂性。我国东部中新生代湖相页岩气的开发至今尚未获得重大突破，实践表明其中一个重要原因是页岩的可压裂性变化较大。控制页岩可压裂性的主要因素有岩石力学、天然裂缝、地应力、压裂工艺等方面，其中岩石力学特征是基础和前提。从岩石学角度来看，脆性指数、断裂韧性等表征可压裂性的力学参数是受控于岩石成分、结构、成岩作用强度、沉积构造等因素。.本项目拟针对我国东部中新生代湖相暗色泥页岩，利用各种岩石学和岩石力学测试仪器，分析页岩的脆性指数和断裂韧性等力学指标，计算页岩的可压裂性，并进一步与页岩的矿物成分及含量、结构特征、纹层发育状况、成岩作用强度等基本岩性特征相比较，明确控制页岩可压裂性的岩性因素，分析这些因素对可压裂性的影响程度和控制机理。 以此为基础，从影响页岩可压裂性的主要岩性因素入手，研究根据岩性特征来预测页岩可压裂程度的方法，作为页岩油气勘探区域评价的依据。

我国的陆相湖盆页岩分布范围广，发育期次多，层系厚度大，页岩油气资源储量也极为丰富。压裂工艺是提高页岩油气产量的最重要方法之一，而岩性是影响页岩可压裂性的内在本质因素。研究岩性因素对湖相页岩可压裂性的控制作用与控制规律对指导油气勘探开发具有重要意义。.本次研究以我国东部中新生代盆地的湖相页岩样品为例，将页岩的成分、结合图像分析所获得的结构和构造特征参数、成岩作用特征与常规三轴、断裂韧性等力学实验参数和进一步计算出的页岩可压裂性进行比较分析，明确了岩性因素对湖相页岩可压裂性的控制作用与控制规律，并取得以下认识：. （1）成分方面，在泥页岩成岩作用达到一定强度的条件下，作为脆性矿物的长英质矿物含量增多，有利于页岩的体积压裂，而作为塑性矿物的黏土矿物含量越多，则越不利于页岩的压裂。碳酸盐矿物在脆性、塑性岩石中对可压裂性的贡献不一致，碳酸盐矿物含量与可压裂指数的正相关性主要体现在脆性泥页岩中。. （2）结构方面，颗粒数目越多、颗粒平均粒径越大、分选越差、磨圆越差、颗粒垂向和整体分布越不均匀的泥页岩更易于压裂。. （3）构造方面，纹层数目越少、纹层厚度越大、纹层厚度的差异性越明显、纹层连续性越好的页岩，可压裂性越大。. （4）成岩作用方面，随着成岩作用增强，页岩受压实、胶结以及不稳定矿物向稳定矿物转化的综合作用也增强，岩石越致密，页岩的脆性、断裂韧性以及可压裂性越高。. （5）主控因素方面，成岩作用强度对页岩可压裂性的控制作用最大，只有在泥页岩成岩作用达到中成岩B期以后，成分与结构才能对泥页岩的可压裂性有影响。其次是颗粒含量，同时颗粒整体分布均匀度、纹层连续度、石英含量以及纹层厚度差异性对可压裂性也存在重要的影响。.综上所述，根据岩性因素对湖相页岩可压裂性的控制作用与控制规律，建立适合我国东部地区中新生代页岩可压裂性分析和预测方法，可以为我国东部湖相页岩气的勘探开发潜力评价和目标预测提供有力的技术保障。

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