地球科学|那金,袁益龙等:应力加载对花岗岩粗糙裂隙渗透率影响规律

学术   科学   2024-07-06 00:00   湖北  

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本研究选取青海共和盆地干热岩靶区储热层印支期花岗岩为目标层,利用高压流体驱替实验装置开展岩心裂隙渗流-应力耦合下循环加卸载试验,分析应力加载过程对花岗岩粗糙裂隙渗透率影响规律,并通过数值模拟技术分析实验过程中花岗岩裂隙渗透率的演化特征.研究结果表明:(1)应力加载导致裂隙接触面产生变形,是影响裂隙渗流的主要因素,裂隙渗透率与围压呈负相关关系;(2)裂隙渗透率对不同应力加载模式敏感性存在差异;(3)在试验基础上得出数学经验公式,并通过数值模拟分析花岗岩裂隙通道内渗流演化规律,模拟结果同实验拟合较好.本文得出以下结论:
(1)岩心裂隙渗透率在应力加卸载过程中演化规律存在较大差异,应力加载相较于卸载对渗透率变化更具影响.有效围压的增大导致裂隙渗透率及渗透率变化率均出现减小趋势,渗透率随着有效围压的增加近似呈指数关系降低,且当加载围压高于一定阈值时,渗透率基本不随围压发生变化.
(2)应力循环加卸载过程中渗透率变化规律与单次加卸载相似,但随着循环次数的增加,渗透率恢复能力逐步减弱,渗透率与初始渗透率间差距愈发增大.其原因为应力加载对裂隙内部造成损伤逐步加剧,应力卸载仅仅恢复了喉道隙宽,而无法修复加载造成的损伤,且随着循环次数的增加,这种损伤还在进一步进行.因此卸载过程中渗透率虽有所回升却始终无法复原.
(3)本文在试验的基础上对共和盆地内裂隙花岗岩渗透率和围压建立了关系式,能够较为准确地反映该地区裂隙花岗岩渗流与有效围压的关系.最后通过数值模拟技术分析花岗岩裂隙通道渗透率演化过程,试验结果同模拟结果拟合较好.
1 巴西劈裂后花岗岩粗糙裂隙
 花岗岩粗糙裂隙流‒固耦合试验模型数值剖分



文章刊登在《地球科学》第49卷第5期

那金, 谢康路, 袁可涵, 袁益龙, 2024. 应力加载对花岗岩粗糙裂隙渗透率影响规律. 地球科学, 49(5): 1810-1820. doi: 10.3799/dqkx.2022.082

Na Jin, Xie Kanglu, Yuan Kehan, Yuan Yilong, 2024. Effect of Stress Loading on Permeability of Granite Rough Fissure. Earth Science, 49(5): 1810-1820. doi: 10.3799/dqkx.2022.082

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