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近年来，我国对天然气的需求量持续增长，迫切需要寻求天然气产量新的增长点。美国页岩气革命的到来，使得页岩气成为重要的非常规天然气增长点。页岩是一种沉积岩，具有薄页状或薄片层状的节理。由于储层页岩渗透率较低、力学各向异性明显，故页岩气一般采用水平井水力压裂技术开采。我国页岩气水平井水力压裂开采技术仍不成熟，压裂效果评价亦存在不少技术难题。针对以上问题，本文采用综合的试验分析方法，系统研究了页岩孔隙结构和物理力学各向异性特征，并通过室内大型水力压裂试验研究了页岩的水力压裂试验特征及网状压裂缝形成机理，主要的研究内容及结论如下:
1、首先，通过X射线衍射技术、大型工业CT扫描和电子显微镜扫描技术等，研究页岩内部孔隙结构、裂隙发育及矿物组分特征:漆辽露头页岩为黑色-深黑色碳质页岩，平行层理弱面发育，内部无明显裂隙、溶孔;主要组成矿物为以伊利石为主的粘土矿物和以石英为主的脆性矿物;其内部粘土矿物在沉积压实作用下定向排列，形成明显的层理面，石英、长石与方解石等矿物形成夹层支撑。
2、其次，通过不同平行层理面倾角页岩的波速测试、单轴压缩试验和三轴压缩试验，研究层理弱面影响下页岩的物理力学各向异性特征:页岩纵波波速随钻芯角度的增加而减小;单轴和三轴压缩时抗压强度、弹性模量和泊松比随钻芯角度变化呈现一定的规律特征，且层理弱面和围压对其破坏形态有很大影响。
3、再次，通过组合和改进岩土工程真三轴试验系统、注水泵压系统和DISP声发射测试系统，建立了可模拟真实地层应力状态下的大型室内水力压裂试验系统，并可对水力压裂过程中裂纹萌生和扩展进行实时的声发射定位监测。
4、最后，进行了不同地应力差异系数和排量的页岩大型室内水力压裂试验，并通过三维声发射定位监测、工业CT扫描和添加示踪剂等方法分析了典型页岩压裂试样的压裂过程及压裂缝形态，探讨了网状裂缝形成的机理:真三轴条件下页岩水力压裂时，水力压裂可产生与层理面垂直的裂缝，裂缝扩展到层理弱面及层内强度较低处易发生分叉、转向，产生与层理面近似垂直的水力压裂缝和沿层理弱面的贯穿裂缝，二者相互交叉联通，形成了页岩水力压裂网状裂缝形态。