近年来,由于富有机质页岩中的微裂缝在非常规页岩油气开采和油页岩地下干馏过程中对烃类运移和采收的潜在作用,这类微裂缝重新受到关注。已有研究表明,天然微裂缝可以由构造扰动引起,也可以由随着埋藏加深产生的流体超压导致的水力压裂形成。后者与热成熟过程中的生烃作用和体积膨胀密切相关。尽管已有数十年的研究,但关于这些微裂缝网络的演化模式、其开启与闭合的时间,以及流体在其中的储存与运移方式,仍然存在诸多未解之谜。
加热实验被广泛用于模拟页岩在热成熟过程中微裂缝和基质孔隙的演化过程。借助X射线计算机显微断层扫描技术,研究人员重建了加热页岩中微裂缝网络的三维甚至四维结构,揭示了微裂缝的开启、扩展与连通过程。然而,由于这类实验通常缺乏轴向应力或仅施加较低围压,导致垂直于层理方向的微裂缝发育常被低估,裂缝形态大多表现为顺层微裂缝,从而无法全面反映地层中真实的裂缝网络。西北大学邵德勇副教授、美国德克萨斯大学奥斯汀分校张同伟高级研究员以及中国科学院西北生态与环境资源研究所、中国科学院广州地球化学研究所的学者采用金管热解法,在高围压条件下对富有机质页岩进行热成熟模拟,系统研究了顺层与穿层微裂缝及基质孔隙的演化,并重建了热成熟过程中裂缝网络的四维几何结构,以更贴近地质条件。