单轴应力下带钻孔花岗岩注入高温蒸汽破坏特征研究

作者:武晋文; 冯子军; 梁栋; 鲍先凯

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。

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关键词:
  • 水力压裂
  • 花岗岩
  • 高温岩体
  • 声发射

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期刊名称:岩土力学

期刊级别:北大期刊

期刊人气:4371

杂志介绍:
主管单位:中国科学院
主办单位:中国科学院武汉岩土力学研究所
出版地方:湖北
快捷分类:建筑
国际刊号:1000-7598
国内刊号:42-1199/O3
邮发代号:38-383
创刊时间:1979
发行周期:月刊
期刊开本:A4
下单时间:1-3个月
复合影响因子:2.07
综合影响因子:2.27