基于纳米压痕实验和均匀化方法评价砾岩多尺度力学性质——以玛湖凹陷南斜坡致密砾岩储层为例

玛湖凹陷南斜坡部分致密砾岩储层水敏性较强、岩芯松散，常规力学实验方法难以获得较为准确的力学参数。提出一种砾岩宏观岩石力学性质跨尺度评价方法，采用纳米压痕实验，在细观尺度表征砾石和基质的弹性模量、压入硬度和断裂韧性，进而应用均匀化方法升尺度获得砾岩宏观力学特性。研究成果表明，砾石定位压入力学响应聚类特征明显，反映石英和长石矿物的力学性质；而基质网格压入力学响应复杂，主要反映石英类颗粒、黏土基质和复合相的力学性质。基质四组分模型能够考虑界面相、矿物蚀变体相和基底效应相等复合相的影响，从而实现石英类颗粒、黏土基质单一力学响应与复合相复杂力学响应的统一。应用Mori-Tanaka均匀化方法预测的砾岩宏观弹性模量具有比岩芯实测值高的趋势，通过偏离系数进行修正，能够给出不同矿物含量砾岩和不同岩相砾岩弹性模量更为准确的预测范围，为玛湖地区致密砾岩储层力学参数表征提供借鉴。