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武汉岩土所页岩水敏感性研究取得进展

文章来源:武汉岩土力学研究所    发布时间:2017-09-30  【字号:      】

  随着美国页岩气大规模商业开发,很多国家开始重视并积极部署页岩气开采研究和工业尝试,我国于2014年正式宣布发现具有商业开采价值的涪陵页岩气田。

  页岩具有致密孔隙结构,其初始渗透率极低(<10-19 m2),为了实现页岩气开采,并实现其商业价值,目前,主要采用水平钻井和水力压裂这两项技术来增加页岩储层的人工裂隙,提高开采层的渗透率,从而提高页岩气开采产量。无论是水平钻井还是水力压裂都需要大量水,水的使用将产生一系列问题,由于页岩具有水敏感性,页岩与水膨胀,可能会导致钻井失稳、天然和人工裂隙闭合、岩层开采难度增加、页岩气产量降低等问题。为了研究页岩水敏感性,中国科学院武汉岩土力学研究所研究员杨典森及其合作者采用细观原位测试技术,开展了四川盆地页岩水敏感性研究。

  研究小组从不同尺度——宏观尺度(100mm)、细观尺度(10mm)和微观尺度(nm),观察页岩吸水和失水过程,不同矿物组成及其细观结构的变化规律,定量研究了在页岩不同矿物组成时的水敏感性,并揭示了页岩在不同含水条件下的变形机理。

  研究结果表明,所研究页岩宏观膨胀变形低于2%,该低膨胀变形主要和页岩含有非膨胀性的夹杂有关。页岩在吸水和失水过程均产生了微裂隙,新生裂纹产生于页岩基质与夹杂边界,它们是由于基质和夹杂变形不协调而引起的应力集中所致。细观研究还揭示了页岩及粘土颗粒膨胀性区别的内在机理。

  研究得到国家重点基础研究发展计划973项目研究课题、国家自然科学基金等的资助。该成果发表于Energy& Fuels。

  论文连接 

页岩膨胀变形曲线




(责任编辑:侯茜)

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