煤炭学报

作者：贾云中, 陆朝晖, 汤积仁, 李大华, 贺培,

关键词：剪切滑移, 页岩裂缝, 稳定性, 渗透率, 剪切强度,

页岩气资源开采的过程中，水力压裂技术常作为增产的基本手段。但是，大量流体注入地层后可能影响储层岩石的整体性、稳定性和渗透特性。同时，裂缝的渗透率是决定储层产量的关键条件。因此，选取了中国川东南龙马溪组页岩、美国Green River页岩和Marcellus页岩，通过进行变滑移速率的页岩裂缝剪切滑移实验，同时测量了页岩裂缝滑移过程中的摩擦因数和渗透率变化，基于速率状态定律评估了3种页岩裂缝的剪切滑移稳定性，分析研究了岩裂缝稳定性-渗透率演化规律。在实验结果观察的基础上，通过建立页岩裂缝滑移过程中的微观物理模型，讨论了页岩矿物组分对剪切裂缝剪切强度、稳定性和渗透率演化的微观控制机制。研究结果表明:页岩裂缝面的摩擦强度随网状硅酸盐质量分数的增加而增大，随层状硅酸盐质量分数的增加而减小;页岩裂缝剪切滑移稳定性参数(a-b)值随层状硅酸盐质量分数增加而增大，倾向于发生稳定性蠕变滑移，网状硅酸盐质量分数的增加使(a-b)值减小，更易产生非稳定性地震滑移;在含有高网状硅酸盐质量分数的裂缝中，滑移速率突然增加导致的剪胀作用导致裂缝渗透率的增大，并且伴随着非稳定性地震滑移;高层状硅酸盐裂缝滑移速率突然增大时，裂缝面的加速破坏导致裂缝渗透率进一步降低，同时伴随着稳定的蠕变滑移。研究结果对于控制水力压裂诱发页岩地层非稳定滑移提供了一定的借鉴。

来源：2021年第9期

《煤炭学报》期刊编辑部

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