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超临界CO2强化页岩气高效开发不仅可以提高页岩气采收率,还可以将部分CO2永久封存于地下,缓解碳排放压力。CO2注入页岩储层会诱发页岩矿物组分的溶蚀和沉淀,影响页岩的微观特征和力学特性,尤其是张拉力学特性的改变,将影响压裂裂纹的萌生与扩展,进而直接影响页岩储层改造效果。但目前对超临界CO2作用后页岩张拉力学特性的变化规律及影响机理尚不清晰。因此,开展超临界CO2作用后页岩张拉力学特性变化规律及影响机理的研究对超临界CO2强化页岩气高效开发具有重要的工程意义。本文以重庆涪陵地区龙马溪组页岩为研究对象,采用自主研制的高温高压页岩浸泡装置进行超临界CO2浸泡页岩预处理,并设置Ar浸泡对照试验。采用XRD、SEM、NMR与L-PGA对页岩微观特征进行分析,然后通过电子精密材料试验机对页岩进行巴西劈裂试验,并辅助以超高速成像及数据处理系统对页岩破坏模式进行监测,综合分析不同处理条件下页岩微观特征及张拉力学特性的变化规律,揭示超临界CO2对页岩张拉力学特性的影响机理。取得主要研究成果如下:（1）得到了超临界CO2作用后页岩微观特征的变化规律。超临界CO2作用使页岩矿物颗粒间紧密胶结被破坏,孔隙度增大,且孔径分布整体增大,平均孔径增大。方解石为超临界CO2与页岩相互作用的主要矿物。（2）明确了超临界CO2作用后页岩张拉力学参数的劣化规律。经超临界CO2作用后页岩抗拉强度、劈裂模量和累计能量均显著降低,页岩试样更容易破坏,且对层理面抗拉强度劣化趋势比基质抗拉强度更严重。（3）发现了超临界CO2作用后页岩试样破坏模式的变化特征。超临界CO2作用导致页岩破坏模式变复杂。破坏过程中次生裂纹的萌生数量、扩展距离及相互沟通情况均显著提高,更容易形成沿层理面次生裂纹,且次生裂纹具备了穿过已有裂纹继续扩展的能力,在局部区域甚至整个页岩试样形成复杂裂纹网络。（4）揭示了超临界CO2作用对页岩张拉力学特性的影响机理。方解石溶蚀导致碳酸盐胶结被破坏,页岩胶结强度降低;有机质发生塑化有机聚合物效应及基质各向异性膨胀导致局部破坏,改变页岩骨架结构,降低其承受荷载能力;作用导致已有微裂纹表面能降低,引起裂纹尖端起裂所需拉伸应力降低,使裂纹更易扩展。综合作用导致页岩张拉力学特性被劣化。本文研究结果表明超临界CO2强化页岩气高效开发对降低压裂能耗、形成复杂压裂缝网且提高页岩气采收率具有积极影响。