《層狀頁岩微觀結構和力學特性的實驗研究》是依託中國科學技術大學，由胡小方擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：層狀頁岩微觀結構和力學特性的實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：胡小方
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
頁岩氣作為一種新的重要能源，已成為全球油氣資源勘探開發的新亮點，而與此緊密相聯的層狀頁岩力學特性和微觀結構研究成為目前亟待解決的關鍵科學問題。目前國內外學者開展了單軸、三軸岩石力學實驗和掃描電鏡觀測等相關研究工作。但頁岩在鑽井和開採過程中處於地應力、地溫、鑽井液、壓裂液、頁岩氣等多場耦合作用下，單一的壓力作用和表面觀察難以描述頁岩的力學特性和微觀結構演化。本項目提出在溫度、鑽井液、壓裂液、氣體等多場耦合作用下層狀頁岩力學性能參數和微觀結構演化檢測的實驗技術和方法，研究頁岩複合層壓結構及其片狀頁岩在上述環境下的壓縮彈性模量、泊松比和壓縮強度；衝擊擠壓作用下裂縫的萌生和擴展特徵；採用同步輻射CT技術獲取頁岩在多場耦合作用下的微觀結構演化及裂縫萌生和擴展規律，揭示頁岩氣儲層的體積壓裂機理、裂隙活化增滲效應和氣液運移規律。為頁岩氣勘探開發提供理論支持和科學依據。
結題摘要
頁岩氣作為一種新的重要能源，已成為全球油氣資源勘探開發的新亮點，而與此緊密相聯的層狀頁岩力學特性和微觀結構研究成為目前亟待解決的關鍵科學問題。目前國內外學者開展了單軸、三軸岩石力學實驗和掃描電鏡觀測等相關研究工作。但頁岩在鑽井和開採過程中處於地應力、地溫、鑽井液、壓裂液、頁岩氣等多場耦合作用下，單一的壓力作用和表面觀察難以描述頁岩的力學特性和微觀結構演化。本項目為此首先研製了一套用於頁岩力學特性和微觀結構演化的儀器系統，該系統可以進行高溫、高壓等極端環境多場耦合作用下的材料內部三維微結構及其演化的觀測實驗；並開展了同步輻射多場耦合力學載入原位實驗方法的研究，包括衍射襯度成像方法研究、局部重建和稀疏重建圖像處理研究；開展了層狀頁岩內部微結構損傷演化、力學特性和機理分析研究，揭示了頁岩的微結構演化規律。獲得了頁岩在多場耦合作用下的微觀結構演化及裂縫萌生和擴展規律，揭示了頁岩氣儲層的體積壓裂機理、裂隙活化增滲效應和氣液運移規律。
