裂縫指岩石發生破裂，且破裂面兩側岩塊之間沒有明顯位移的不連續面。泥頁岩裂縫是裂縫的一種，它既是油氣的儲集空間，也是流體滲流的通道。由於泥頁岩本身所固有的特性，如礦物顆粒細小、韻律性、層理/頁理髮育，常富含有機質等，決定了其裂縫形成演化具有獨特的特徵和油氣地質意義。因此，對泥頁岩裂縫的研究一直是油氣勘探開發研究中的重要內容。
基本介紹
- 中文名：泥頁岩裂縫
- 外文名：Shale crack
- 類別：裂縫的一種
- 按尺度分為：巨裂縫等
- 地質成因：構造裂縫、非構造裂縫
- 學科：地質科學
釋義,分類,形成與演化的3大控制因素,識別技術方法,
釋義
裂縫指岩石發生破裂，且破裂面兩側岩塊之間沒有明顯位移的不連續面。泥頁岩裂縫是裂縫的一種，它既是油氣的儲集空間，也是流體滲流的通道。由於泥頁岩本身所固有的特性，如礦物顆粒細小、韻律性、層理/頁理髮育，常富含有機質等，決定了其裂縫形成演化具有獨特的特徵和油氣地質意義。因此，對泥頁岩裂縫的研究一直是油氣勘探開發研究中的重要內容。
分類
自然界岩石裂縫產狀各異、形態複雜、尺度懸殊、成因多樣。由於研究對出發點不同，泥頁岩裂縫分類方法也多種多樣。主要有以下幾種：
1、按尺度分類：巨裂縫（寬度>100mm）、大裂縫（100~5mm）、中裂縫（5~1mm）、小裂縫（1~0.1mm）和微裂縫（<0.1mm）。
2、按形態分類：開啟裂縫、充填裂縫、閉合裂縫、網狀裂縫、樹枝狀裂縫。
3、按產狀分類：垂直裂縫、水平裂縫、高角度裂縫、低角度裂縫。
4、按力學性質分類：張裂縫、剪裂縫、張剪裂縫、壓剪裂縫。張裂縫是裂縫兩盤間僅存在沿裂縫面法向方向拉張變形的裂縫；張剪裂縫是裂縫兩盤沿裂縫面法向方向存在拉張變形，且沿裂縫面切向方向存在滑動變形的裂縫；剪裂縫是裂縫兩盤僅存在沿裂縫面切向方向存在滑動變形的裂縫；壓剪裂縫是裂縫兩盤沿裂縫面法向方向存在壓縮變形，且沿裂縫面切向方向存在滑動變形的裂縫。
5、按地質成因分類：構造裂縫、非構造裂縫。其中構造裂縫又可分為：剪下裂縫、張剪性裂縫、滑脫裂縫、構造壓溶縫、垂向載荷裂縫、垂向差異載荷裂縫。非構造裂縫又可分為：成岩收縮裂縫、成岩壓溶縫合線、超壓裂縫、熱收縮裂縫、溶蝕裂縫、風化裂縫。
形成與演化的3大控制因素
1、岩性和物性是控制裂縫發育的基礎。
不同的岩石具有不同的成分、結構、以及成岩強度，導致力學性質存在較大的差異，抗剪、抗拉、抗壓能力也有一定的差異。在同樣應力條件下，脆性成分高的岩石容易發生破裂。一般來講, 碳酸鹽礦物和矽質含量高的泥頁岩因其脆性強易產生破裂。英國布里斯托海峽（Bristol Channel UK）頁岩、灰岩中的裂縫就是一個典型例子。在那裡，灰岩中裂縫大量發育，而泥岩中裂縫很少。物性對裂縫的形成也具有一定的控制作用。一般情況下，隨著孔隙度的增加，岩石強度降低，容易破裂。孔隙度越小、越緻密，抗壓強度就越高，所需的破裂應力就越大，不容易形成裂縫。
2、構造應力是控制裂縫形成的關鍵
應力作用是構造裂縫形成的根本原因。當應力超過岩石的強度極限時，岩石發生破裂，形成裂縫。構造應力高的地區，如背斜軸部、向斜軸部和地層傾沒端，地層應力大且集中，裂縫相對較為發育。構造變形越強烈，地層曲率越大，裂縫越發育。
泥頁岩在地下所受到的力可分為三種：上覆岩石壓力，側向最大應力和側向最小應力。垂直於岩層的上覆岩石壓力是最大主應力，平行於岩層的側向最小應力是最小主應力。根據岩石力學的分析，裂縫多是垂直於最小主應力的，因此泥頁岩中的構造裂縫一般是與岩層成直角方向發育的。這與電測解釋的結果是一致的，在取出的岩心中常常見到垂直於地層的裂縫分布，但很少觀察到和岩層平行的裂縫，即使有，也大多是卸壓之後形成的，因為平行於岩層的裂縫，在上覆岩層壓力作用下容易閉合。
3、環境因素對裂縫的形成和演化具有重要影響
環境因素主要包括溫度、壓力和流體，三者對泥頁岩裂縫的形成、演化具有重要影響作用。
隨著溫度的升高，泥頁岩由脆性向延性轉化，當溫度大於 700℃時，延性係數迅速提高，可以認為泥岩的脆延性轉變溫度在 700℃ ~ 800℃。在油氣勘探的深度範圍內，地層溫度一般低於160℃，因此，溫度的影響可以忽略。
壓力對泥頁岩裂縫形成與演化具有重要控制作用。在無圍壓或低圍壓下，泥頁岩往往表現為脆性，隨著圍壓的增加，不盡強度極限增加，而且由脆性向塑性轉變。
識別技術方法
泥頁岩裂縫識別目前沒有專門的技術，但可以採用裂縫識別的一般方法。
裂縫識別的主要內容包括：識別裂縫發育層段、發育地區、測量並統計裂縫參數、確定裂縫的類型、分析裂縫的成因、影響因素和形成時期、建立裂縫參數與孔隙度、滲透率和含油飽和度的定量關係(戴俊生等, 2003)。裂縫識別技術按學科可分為地質方法、測井方法、計算機層析成像方法等。
地質方法：主要包括野外露頭觀測、井下岩心觀察和顯微鏡下薄片觀測。野外露頭觀測主要是測量裂縫的產狀、長度、寬度、間距和充填特徵，並計算裂縫的密度。野外露頭裂縫觀測與描述具有得天獨厚的優勢，在裂縫發育與分布的巨觀信息獲取中不可替代。而且，還可以依據裂縫發育的構造部位、岩石性質、岩層厚度、地層時代、切割關係，對裂縫進行分期和配套。岩心裂縫觀測的內容與地表露頭觀測基本一致，但對裂縫產狀觀測不如地表露頭有利，其主要優勢體現在樣品直接來自地下，是對地下地層中裂縫進行直接描述(王時林等, 2009)，且岩心裂縫統計分析和參數計算的結果最為可靠。顯微鏡下薄片裂縫觀測與岩心觀測的內容大體相同，其主要優勢體現在對微裂縫的觀測與描述。地質學方法直觀性強，是裂縫識別的重要方法，但在野外露頭裂縫觀測時，要注意出露地表之後形成的裂縫和地下原始裂縫的差別。
測井方法：測井方法主要包括常規測井和成像測井方法。常規測井識別裂縫方法主要有雙側向電阻率、微側向電阻率、聲波時差、地層密度、中子孔隙度、井徑。例如，雙側向電阻率在裂縫發育段出現深、淺側向電阻率值的大小不同，裂縫越發育，雙側向的正差異一般也越大。高角度、垂直裂縫的雙側向為正異常，斜交縫的雙側向異常不明顯，低角度縫、水平縫的雙側向為低阻尖峰。微側向電阻率在裂縫發育段出現低阻異常，表現為以深側向為背景的針刺狀低阻突跳現象。泥岩裂縫發育段的測井曲線一般表現為“一高、一低、一負”的特徵：高電阻率值高、低聲波時差、負自然電位。成像測井包括井壁電成像和聲成像，即地層微電阻率掃描（FMS）和井下聲波電視（BHTV）。與常規測井資料相比， 成像測井具有解析度高和直觀的特點。
計算機層析成像（CT）方法：運用CT 技術測定岩石和流體特性，即線性衰減係數（μ），μ是對穿過研究對象的那部分X 射線的度量。經掃描後得到的CT掃描圖像，含有裂縫的岩心一般均可以清楚地看到在基質較淺的區域內發育條狀或線狀的深色區域，連續的低密度區，即裂縫。
