高温及动态剪切下花岗岩裂隙渗流与传热特性试验研究

2024-06-20 岩石力学与工程学报390 1.94M 0

  深部地热储层赋存有大量闭合裂隙,通过注水诱发裂隙剪切滑移,可实现储层渗透及换热性能的改造。开展不同温度(25℃~300℃)条件下花岗岩裂隙动态剪切–渗流–传热试验,分析花岗岩裂隙动态剪切滑移过程中实时渗透率与对流换热系数演化,定量表征裂隙面形貌及微凸体剪切损伤,揭示高温作用下花岗岩裂隙剪切损伤对渗流及传热特性影响机制。结果表明:(1)花岗岩裂隙渗透率与对流换热系数随剪切滑移呈平稳–增长–衰减三阶段变化特征,这与裂隙面微凸体剪缩、剪胀、剪断及碎屑物堵塞等有关;(2)随着花岗岩温度由25℃增至300℃时,初始平稳段渗透率变化不大,而剪切滑移过程中增长与衰减段的渗透率增幅K2/K0和K3/K0均减小,其中K2/K0由159.75降至30.58,而K3/K0由148.68降至3.03;(3)花岗岩裂隙剪切过程中,对流换热系数变化与渗透性呈正相关关系,且花岗岩温度越高,对流换热系数越大;(4)花岗岩温度越高,裂隙面微凸体剪切破坏越严重,当温度由25℃增至300℃,损伤体积由508.1 mm3增至729.3 mm3,裂隙面剪切磨损物粒径越小,磨损物堵塞对裂隙渗透率及对流换热系数的衰减作用更加明显。研究结果对高温岩体地热开采过程中高温岩体裂隙运动变形及热能高效开采具有一定理论指导意义与价值。



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