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2023届硕士研究生学位论文

黔北地区矿物组分对页岩储层特性

影响研究

202305

年月

黔北地区矿物组分对页岩储层特性影响研究

摘要

黔北地区是贵州省非常规天然气重点勘探开发区域之一，其高效开采对加快

我国实现“碳达峰、碳中和”远景目标、能源产业结构调整、优化能源供需战略

储备、深化能源供给侧结构性改革、推进国家经济、科学技术、研发创新和民生

需求高质量可持续发展具有重大意义。矿物组分在页岩储层中扮演着不可或缺的

作用，本文以黔北地区页岩储层为研究对象，以野外实测踏勘、地质与测井资料

收集和文献理论整理为出发点，通过地化、物性、物理、数值试验和理论相结合

的研究方法获取黔北地区矿物组分等地化参数、孔隙度等物性参数和弹性模量等

力学参数，研究黔北地区矿物组分对页岩储层储集特性、力学特性和应力敏感性

的影响，得到以下研究成果：

1）FC-1井、TM-1井、TMY-1井、TX-1井、CY-1井和露头样品的黏土矿

物含量与石英、长石和黄铁矿累计含量呈负相关，其与碳酸盐类矿物相关性不大；

黏土矿物成分中以伊利石为主，伊利石含量与混层矿物含量呈负相关；碳酸盐类

矿物含量与R和埋深呈负相关，相关性为0.6~0.8，与TOC相关性不大；脆性矿

0

TOCR0.2~0.8TOC

物含量与、和埋深呈正相关，相关性为；黏土矿物含量与、

0

R0.5~0.8R0.8~1.0

和埋深呈负相关，相关性为；埋深与呈正相关，相关性为，

00

但与TOC含量相关性不大；TM-1井、TX-1井和CY-1井的相关性高，具有共同

FC-1TM-1TX-

集合领域，主要受黄铁矿、碳酸盐类和黏土矿物含量影响；井与、

1和CY-1井无共同集合领域，相关性差，主要受石英+长石+黄铁矿、埋深和有

机成熟度R的影响。

0

2）当页岩脆性指数低，黏土矿物含量高时，应力—时间变化曲线平缓，抗

压强度、抗拉强度和弹性模量小，声发射信号少且强度低；相反，应力—时间变

化曲线曲折且斜率大，抗压强度、抗拉强度和弹性模量大，声发射信号多且强度

高；巴西劈裂试验下，yy-1、2和3系列裂纹扩展模式可归纳为轴向贯穿型、侧

面滑脱型和侧面滑脱+底部破裂型；单轴压缩试验下，yy-1、2和3系列裂纹扩展

模式可总体归纳为轴向贯穿型，主破裂伴生次裂纹，次裂纹转向主破裂，主破裂

随脆性指数增加而增多；数值模拟试验表明裂纹扩展路径可分为萌生、扩展和完

全破坏三个阶段，裂纹萌生、扩展和破坏均在页岩基质或石英与页岩基质交界处

萌生扩展；裂纹比例总体随石英含量的增加而增加，其拟合度为0.684。

3）研究区页岩储层渗透损伤率和应力敏感性分别判定为中等偏强和偏强，

渗透损伤率和应力敏感性系数与有效应力分别呈正相关和负相关，当有效应力为

7MPa时，是影响黔北地区页岩储层应力敏感性系数和渗透损伤率的拐点值；从

石英含量角度分析，65%的石英含量是影响页岩储层应力敏感性系数和渗透损伤

率的临界值；渗透损伤率和应力敏感性系数随石英含量和弹性模量的增加而减小，

随长石和黏土矿物含量的增加而增大，随方解石和铁白云石含量的增加而先增大

后减小，而黄铁矿含量对渗透损伤率和应力敏感性系数的影响不明显；