特低渗透和非常规油气在我国及世界油气资源开发中的重要性越来越高,其核心问题之一是其孔隙相关的性质。特别是在孔隙变形、渗透性和有效应力特性方面,特低渗透岩石都展现出了与常规中高渗透岩石不同的特性,其规律还没有很好的掌握,开展特低渗透岩石的孔隙弹塑性变形与有效应力特性研究具有重要意义。本文以典型特低渗透灰岩和页岩为研究对象,分析了其微观孔隙特征,开展了室内常规三轴应力实验和静水压下的有效应力实验,研究了应力作用下特低渗透岩石的孔隙弹塑性变形与渗透性、流体饱和对破裂特征的影响和有效应力特征,得到如下主要成果:(1)特低渗透岩石普遍具有孔隙细小、孔隙结构复杂、连通性差的特征。采用光学、微观扫描电镜以及压汞实验和核磁共振等多种手段,并结合大量文献资料,系统研究了特低渗透岩石的微观孔隙结构特征,结果表明,特低渗透岩石孔径分布范围广、孔隙连通性较差、微观非均质性强,是特低渗透岩石的普遍特征。(2)应力作用下,特低渗透岩石将发生孔隙弹塑性变形,孔隙的弹塑性变形不仅会引起孔隙体积变化,而且还会引起孔隙连通性的改变。特低渗透岩石孔隙结构复杂,不同类型孔隙的变形刚度不同,变形规律差异较大,狭长孔隙应力敏感性强,应力作用引起孔隙连通性的降低。渗透率的降低受到孔隙体积减小及孔隙连通性降低的双重影响。高围压下可引起孔隙坍塌或颗粒挤碎,极大降低孔隙连通性,导致渗透率大幅度下降。(3)应力作用下,将引起流体饱和页岩的局部孔隙压力,并影响岩石的微观破裂。页岩中部分孔隙在应力作用下变成孤立的不连通孔隙,在应力作用下,这些饱和的孤立孔隙变形将引起局部高孔隙压力,易于在层理等弱面处引起多点局部微破裂,增加裂缝系统的复杂性,改变页岩的破裂模式。(4)非均匀的孔隙结构对特低渗透岩石有效应力系数具有重要影响,并与孔隙连通性有关。实验发现,中高渗灰岩渗透率和孔隙度的有效应力系数小于1,而具有非均匀孔隙结构的特低渗透灰岩的渗透率和孔隙度的有效应力系数是大于1的。特低渗透岩石的非均匀孔隙结构易于引起孔隙连通性的变化,因而使其孔隙压力的作用大大增加,有效应力系数提高,基于连通孔隙的常规孔隙弹性理论已不能很好的解释有效应力系数大于1的现象,需要考虑应力作用下特低渗透岩石孔隙连通性的影响。