实时CT技术揭示各向异性油页岩破坏特征与分形规律及其压裂优化意义

本文推荐：研究采用实时CT扫描技术（Computed Tomography）结合单轴压缩实验，首次系统分析了不同层理角度（0°、30°、60°、90°）油页岩的破坏模式与分形维度（Fractal Dimension），揭示硬质矿物对裂缝扩展（Transgranular/Intergranular Fracture）的关键调控作用，为页岩储层水力压裂（Hydraulic Fracturing）参数优化提供微观机制支撑。

　　

Highlight

本研究通过实时CT扫描技术（分辨率11.27 μm）克服传统实验的样本转移干扰，首次实现各向异性油页岩在单轴压缩过程中裂缝演化的原位观测。

Results and discussion

实验发现：

1. 层理角度显著影响破坏模式——60°样本破裂体积达4.02%，是30°样本的4倍，但抗压强度降低35.81 MPa（从70.72 MPa降至45.4 MPa）。

2. 30°样本分形维度最高（2.32714），表明其裂缝网络最复杂，硬质矿物（如石英）导致三种断裂模式：穿晶断裂（Transgranular）、沿晶断裂（Intergranular）和裂纹停滞（Crack Arrest）。

3. 0°和90°样本呈现典型层理控制断裂，而中间角度样本（30°/60°）则显示矿物-层理耦合作用。

Conclusion

1. 硬质矿物像"路障"般改变裂缝路径，形成多尺度分形结构

2. 450°C是裂缝网络发育转折点（高温实验参考值）

3. 实时CT技术为页岩气"体积压裂"（SRV）设计提供微观依据

（注：保留原文术语如Transgranular Fracture等，并采用"路障"等拟人化表述增强可读性）