裂缝孔隙网络与脆韧性应力应变机制：超过7600米埋深岩样的三轴实验为10000米深埋砂岩提供了启示

中国西部盆地油气藏的开采深度已超过8000 m，钻探深度更是突破10000 m。然而，学术界对深部与超深部岩石力学及物理性质仍缺乏清晰认识，其孔隙度与渗透率的形成机制尚不明确。本次研究基于7600 m深度获取的6块岩芯样品，通过一系列力学实验，系统探究了砂岩在埋深增至10000 m过程中可能发生的结构与孔隙演化规律。在拟三轴覆压实验中，我们结合微米CT扫描成像与声发射技术，在高温高压含流体环境下对样品的微观结构演化进行表征，并同步监测其应力-应变响应。研究结果显示，在超深埋藏条件下，岩石变形机制以孔隙坍塌、孔隙畸变，以及独立或并发的脆-韧性破裂为主。随着三轴应力、温度与流体压力的升高，砂岩首先因孔隙坍塌与压实作用损失其初始孔隙度与渗透率；随后逐渐发育出相互连通的孔隙-裂缝网络。这一过程可使岩石孔隙度提升至8%–18%，这可能是万米深度条件下流体得以储存与运移的关键机制。取自7600 m深度的样品中缺乏显著的石英、方解石等次生胶结物，结合其快速埋藏历史与石英、方解石等胶结规律推断，即便在温度高达200 ℃的环境中，万米深度砂岩孔隙度的变化仍主要受控于压实作用。初始孔隙度和渗透率较高的砂岩，在高温含超压流体加载三轴应力的过程中因孔隙坍塌、颗粒滑移和破碎，发生空间扩容和缝孔连通，其孔隙度与渗透率的提升幅度也更为显著。