页岩成熟过程中微观力学性质演化的控制因素——以鄂尔多斯盆地长7段页岩模拟实验为例

作     者：施健飞 王建丰 刘大永 吴凯 孔庆芬 王强 彭平安 

作者机构：中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室 中国科学院深地科学卓越创新中心 中国科学院大学 中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室 

出 版 物：《地球化学》 (Geochimica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：中国科学院战略性先导科技专项(A类)(XDA14010102) 有机地球化学国家重点实验室自主课题(SKLOG2020-1) 国家自然科学基金联合基金项目(U2167210)联合资助 

主　　题：页岩 热模拟实验 弹性模量 硬度 滞留油 

摘      要：选取鄂尔多斯盆地西北缘郭43井长7段低熟富有机质页岩的岩心样品， 加工成柱状后， 在10个温度点（320～500 ℃）进行半封闭体系模拟实验， 获得了一系列不同成熟阶段(0.55%o2.95%)的页岩样品。对模拟实验前后的样品开展有机地球化学、核磁共振及400 mN条件下的纳米压痕仪实验。结果表明: 在成熟过程中， 随生排烃作用的进行及有机大分子结构的演化， 页岩的硬度呈现先降后升的趋势; 弹性模量总体呈现320～400 ℃快速上升， 420～440℃显著下降， 并在更高的温度点快速回升至略高于400 ℃的温度点并基本保持缓慢上升的趋势。页岩中较高的残留烃含量会略微降低弹性模量与硬度。420～440 ℃时弹性模量的显著降低与页岩有机质孔隙的大量形成具有密切关系。由此可见， 热成熟过程中， 页岩力学性质的变化受总有机碳含量（TOC）、有机质大分子演化及生排烃特征的共同作用。