發(fā)布時(shí)間：2021-10-11 17:36

　　進(jìn)行花崗巖母巖（I類(lèi)花崗巖）、熱液充填體（II類(lèi)花崗巖）、A類(lèi)裂隙后期充填花崗巖（母巖與充填體之間的膠結(jié)界面橫向貫通試樣,III類(lèi)花崗巖）和B類(lèi)裂隙后期充填花崗巖（母巖與充填體之間的膠結(jié)界面縱向貫通試樣,IV類(lèi)花崗巖）高溫三軸應(yīng)力下的滲透特性研究。得出I,II,III及IV類(lèi)花崗巖滲透率隨溫度變化的閾值溫度分別為300℃,200℃,300℃和250℃。低于閾值溫度時(shí),4類(lèi)花崗巖滲透率變化不大;高于閾值溫度時(shí),4類(lèi)花崗巖滲透率分別快速提高了1,3,2及3個(gè)量級(jí),其中II,IV類(lèi)花崗巖滲透率量級(jí)在450℃以上達(dá)到10-1 mD。利用顯微光度計(jì)觀測(cè)了裂隙后期充填花崗巖的細(xì)觀結(jié)構(gòu)及其在高溫作用下熱致裂縫數(shù)量的變化。發(fā)現(xiàn)300℃后長(zhǎng)度大于200μm的大裂縫的貫通是導(dǎo)致I,III類(lèi)花崗巖滲透率增加的原因;充填體因溶蝕作用所具有的較低的強(qiáng)度及劣化的力學(xué)性能是致使Ⅱ,IV類(lèi)花崗巖滲透率大幅超過(guò)I,III類(lèi)花崗巖的主要原因。通過(guò)水巖熱對(duì)流模型分析可知,在裂隙后期充填花崗巖內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)層建造將大幅縮減施工成本、增加儲(chǔ)層水巖換熱面積及提高熱交換效率,為深層干熱巖地?zé)衢_(kāi)采提供新的技術(shù)及理論思考。 

【文章來(lái)源】：巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2020,39(11)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

高溫高壓巖體三軸試驗(yàn)機(jī)Fig.3Hightemperatureandhighpressurerockmasstriaxialtestingmachine

石44斜長(zhǎng)石53角閃石21云母9云母10輝石2其他2其他2表24類(lèi)花崗巖樣品基本物理力學(xué)參數(shù)Table2Physicalandmechanicalparametersoffourkindsofgranitesamples樣品類(lèi)型波速/(m·s－1)密度/(kg·m－3)彈性模量/GPaI5309275311.4II504321919.3III495525919.8IV3927267310.4圖3高溫高壓巖體三軸試驗(yàn)機(jī)Fig.3Hightemperatureandhighpressurerockmasstriaxialtestingmachine達(dá)到熱平衡。采用穩(wěn)態(tài)流動(dòng)法測(cè)量4類(lèi)花崗巖試樣滲透率，圖4為滲透率測(cè)量流程圖。選取高純度氮?dú)庾鳛榭紫读黧w，閥門(mén)可控制高壓氮?dú)獾膲毫傲髁�，使得氮�(dú)庠谠嚇觾?nèi)部流動(dòng)滿足層流要求。氮?dú)饬鹘?jīng)試樣后通過(guò)一根長(zhǎng)約3m且與大氣直接相連的橡膠管從排氣孔引出，隨后采用量筒排水法收集并測(cè)量排出的氮?dú)饬浚靡杂?jì)算滲透率。收集到的氮?dú)饨?jīng)過(guò)在橡膠管中自然冷卻以及在室溫水中利用排圖4滲透率測(cè)量流程圖Fig.4Schematicillustrationofpermeabilitymeasurement水法收集以后，其溫度近似等于室溫。因此，溫度和壓力對(duì)收集到的氮?dú)馀蛎浶缘挠绊懯强梢院雎圆挥?jì)的，測(cè)得的氮?dú)怏w積可以反映在大氣壓和室溫條件下的氮?dú)怏w積。采用一維狀態(tài)下達(dá)西公式進(jìn)行滲透率計(jì)算：atm22iatmQ2LPkAPP(1)式中：k為滲透率(Darcy，簡(jiǎn)寫(xiě)為D)，Q為大氣壓Patm下測(cè)得的氣體體積流量(cm3/s)，為氮?dú)鈩?dòng)力黏度(20℃時(shí)為1.96×10－11MPa·s)，L為試件長(zhǎng)度(cm)，A為截面面積(cm2)，Pi為進(jìn)氣口氣體壓力(MPa)。3試驗(yàn)結(jié)果研究發(fā)現(xiàn)，200℃以內(nèi)花

?4。表44類(lèi)花崗巖滲透率隨溫度變化的閾值溫度Table4Thresholdtemperatureofpermeabilitychangewithtemperatureforfourtypesofgranite試件類(lèi)型閾值溫度/℃I300II200III300IV2504討論4.1花崗巖母巖及熱液充填體滲透率變化與熱破裂相關(guān)性分析為研究深層花崗巖滲透率變化與熱破裂的關(guān)系，本文利用MPV-SP顯微光度計(jì)對(duì)花崗巖母巖及熱液充填體顯微切片進(jìn)行了500℃以內(nèi)破裂特征的細(xì)觀觀測(cè)并拍照，放大倍數(shù)為：目鏡10倍，物鏡10倍。花崗巖母巖及熱液充填體顯微觀測(cè)薄片見(jiàn)圖7，不同類(lèi)型顯微觀測(cè)薄片數(shù)量不少于3片。觀測(cè)方法及步驟參考Z.J.Feng等[13，30]。不同溫度下花崗巖母巖與熱液充填體熱致裂縫數(shù)量變化情況見(jiàn)圖8，9。(a)花崗巖母巖(b)熱液充填體圖7顯微觀測(cè)薄片F(xiàn)ig.7Thinsectionsformicro-observation深層花崗巖母巖是由多種礦物結(jié)晶形成的非均質(zhì)巖體。對(duì)于非均質(zhì)巖體而言，只要溫度發(fā)生變化，晶體顆粒間、晶體顆粒與膠結(jié)物間便會(huì)因熱膨脹率及熱彈性性質(zhì)的不同產(chǎn)生熱應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力超過(guò)其結(jié)合力時(shí)，便會(huì)發(fā)生熱破裂并產(chǎn)生裂縫�；◢弾r滲圖8花崗巖母巖熱致裂縫數(shù)量隨溫度變化曲線Fig.8Changeofthermallyinducedfracturenumberofgraniteparentrockversustemperature圖9熱液充填體熱致裂縫數(shù)量隨溫度變化曲線Fig.9Changeofthermallyinducedfracturenumberofhydrothermalfluidbackfillversustemperature透率隨溫度變化存在閾值溫度是可以用逾滲理論解釋的，即花崗巖內(nèi)部因熱破裂導(dǎo)致裂隙的產(chǎn)生、擴(kuò)展和貫通，并最終形成可發(fā)生滲流的通道，由此宏觀表現(xiàn)為花崗巖滲透率的突變[12]，這也是儲(chǔ)層熱刺激增加滲透率的機(jī)制所在[28]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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