不同流体饱和状态下页岩循环力学响应及损伤演化

来源：石油科学通报杂志2026年第2期北京时间：

作者：陈凌皓, 王琳琳, 马睿, 罗志磊

单位：1 中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院， 北京 1022492 中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室， 北京 102249

摘要：在油气开发工程中，页岩既可作为储层经历重复压裂，亦可作为盖层承受储气库长期注采，二者均面临循环加载与流体入侵的耦合作用。因此，揭示页岩在此耦合条件下的变形、损伤累积与失稳机制具有重要意义。本文以涪陵页岩为对象，开展了干燥、饱和油和饱和水3种状态下的单轴单调加载、梯度循环加载，以及饱和水条件下高应力区间循环加载实验，系统分析了不同流体状态下页岩的强度、变形、残余应变与能量耗散演化规律。结果表明：干燥页岩的整体强度最高，水饱和则显著削弱页岩强度与刚度，并显著提高了能量耗散占比；油饱和对弹性模量影响有限，但会增强循环残余变形和能量耗散。不同饱和流体下，页岩均在应力低于单调峰值应力时即发生循环失稳，且失稳时对应的峰值总应变与单调破坏条件相近。临近失稳前，残余应变的增长速率呈明显升高趋势。3种状态下，循环残余应变的演化均表现出阶段性特征：首个循环变形较大，随后减小并趋于稳定，临近破坏前再次快速升高。由此可见，相比传统仅依据峰值应力或单轴抗压强度的评价方法，基于总应变、残余应变增长率及能量耗散比的判别指标，更适用于页岩油气开发及储气库长期注采过程中的井壁稳定性评价。

关键词：页岩,饱和油/水,循环加载实验,残余应变,能量耗散,岩石力学