渝东南地区地处上扬子前陆盆地川中隆起与黔中隆起之间,古生界发育多套厚层黑色页岩,其中下志留统龙马溪组黑色页岩分布极为广泛,为区内重要的烃源岩。根据探井岩心X-射线衍射测试结果,页岩中粘土矿物的组合类型为伊利石、有序的伊/蒙间层和绿泥石,其中伊利石相对含量最多,平均含量为54%,伊/蒙间层次之,平均含量为36%。在纵向上粘土矿物的组合类型没有变化,但随着埋深的增加,伊/蒙间层不断向伊利石进行成岩转化,绿泥石的含量逐渐降低,埋藏加热作用在成岩过程中起主导作用。粘土矿物的组合类型也反映了干旱的古气候和富含钾、镁、铁离子的古水介质特征,盐碱性水介质在成岩过程中起到了重要的控制作用。伊/蒙间层的间层比和镜质体反射率表明龙马溪组黑色页岩已达到晚成岩阶段,有机质演化属于过成熟期。

地应力是钻井和压裂改造的重要参数，而渝东南地区的页岩储层非均质性明显，各向同性地应力模型不适用于页岩地层，需要重新建立适合该类地层的地应力计算方法。为此，在页岩岩石力学特性的基础上，推导页岩横向各向同性的本构关系，并建立基于测井资料获取页岩横向各向同性力学参数的关系式，然后结合邻井水力压裂资料反演出该地区的构造应变系数，联合建立了页岩的横向各向同性地应力计算方法，利用该方法计算渝东南地区某页岩气井一段深度的地应力，将计算结果绘制出连续变化的地应力剖面图，最后通过该井3个深度点的声发射实验反演出对应深度的地应力值，并将其与计算结果进行对比验证。结果表明:① 页岩横向各向同性特征明显，水平弹性模量普遍大于垂直弹性模量，水平和垂直泊松比差异小，无明显规律;② 基于横向各向同性模型计算的最小水平地应力值高于各向同性模型计算的地应力值，其中基于横向各向同性模型的计算结果与岩石声发射的测量结果之间的相对误差均小于7%，平均为5.07%;③ 黄氏模型和组合弹簧模型的计算结果与岩石声发射测量结果的相对误差均大于15%。本文模型从页岩的构造特征出发，更符合地层的真实情况。