单轴应力下带钻孔花岗岩注入高温蒸汽破坏特征研究

论文摘要

大型水力压裂是干热岩地热能开发中人工储留层建造的最有效手段,其核心力学问题为高温、高压下岩石的水力破岩机制。通过单轴应力下带钻孔花岗岩注入高温蒸汽破坏试验,研究固-热耦合作用下花岗岩的水力破岩机制。结果表明:高温对花岗岩破裂有很大的促进作用,热效应导致强度弱化,降低破裂压力。高速率注入430℃和350℃蒸汽破坏试验中,破裂压力比常温水压裂至少降低58%;低速率注入400℃和450℃蒸汽破坏试验中,花岗岩破裂压力比常温水压裂降低75%。注蒸汽破坏过程可分为热破裂损伤和宏观裂缝扩展两个阶段。高温蒸汽产生的热应力在钻孔周围随机发生热破裂,随着注入蒸汽时间的增加,热破裂范围由钻孔附近逐渐向远处扩展,热破裂分布密度增大,为宏观裂缝的产生提供便利条件。初始宏观裂缝首先出现在钻孔两侧,沿着最终形成的宏观裂缝轨迹扩展,直到试样破坏。与常温水压裂相比,低速率注蒸汽破坏是一个缓慢的延性拉破坏过程,裂缝相对钻孔不对称扩展,宽度小于水力压裂裂缝宽度。

论文目录

• 1 引言
• 2 试验概况
•   2.1 试验设备
•   2.2 试验样品
•   2.3 试验步骤
• 3 试验结果和分析
•   3.1 花岗岩注蒸汽破坏特征
•   3.2 高温蒸汽对岩石破坏裂缝宽度的影响
•   3.3 花岗岩注蒸汽破坏的声发射特征
•   3.4 汽-岩耦合作用机制
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 武晋文,冯子军,梁栋,鲍先凯

关键词: 水力压裂,花岗岩,高温岩体,声发射

来源: 岩土力学 2019年07期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,基础科学

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 中北大学理学院,太原理工大学矿业工程学院,中国辐射防护研究院中核高放废物地质处置评价技术重点实验室,内蒙古科技大学土木工程学院

基金: 国家自然科学基金青年基金资助项目(No.51504220,No.51404161)~~

分类号: TU45

DOI: 10.16285/j.rsm.2018.0488

页码: 2637-2644

总页数: 8

文件大小: 691K

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