花岗岩干热岩体裂隙的大位移动态剪切-渗流特征
赵鹏
冯子军
南翰墨
李杰
太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024;太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原 030024
摘要：水力剪切是干热岩地热、页岩气等深部能源开采的又一重要技术手段,水力剪切在提高储层渗透性的同时还会诱发地震.水力剪切增透和注入诱发地震的本质均是节理裂隙/断层的剪切-渗流.为深入研究不同诱因下,节理裂隙/断层岩体的剪切-渗流特性演化特征,利用自主研发的高围压大位移实时剪切渗流装置,研究了花岗岩干热岩体裂隙在剪切蠕变、剪应力增加、水压力增加和位移速率增加4种诱因引起的滑动过程中的渗流特征,并利用现有的速率-状态方程分析了诱发地震过程中裂隙/断层的摩擦特性.结果表明:①在三轴静水压力下,花岗岩裂隙内的注水压力与注水流量之间呈线性关系,裂隙的等效张开度与渗透率随法向应力的增加呈负指数衰减特征.②剪切蠕变、注水压力、剪切应力速率和剪切位移速率4种诱因所引起的裂隙/断层的黏滑均导致裂隙/断层的渗透性显著增加,且滑移变形和滑移速率越大,渗透率增幅越大.4种诱因中,剪切蠕变引起的渗透率增幅最小,剪切应力速率引起的渗透率增幅最大.③在剪切-渗流过程中,速率-状态摩擦定律仍然可以用于分析裂隙/断层的稳定性特征,随着黏滑次数的增多,剪切应力降、b值(即摩擦因数随时间或变形的降幅)及滑移速率等摩擦参数在规则黏滑中以对数形式增长,断层滑移的不稳定程度增加;而在混沌黏滑中,上述参数符合朗格缪尔方程,并趋向于0,断层滑移的不稳定程度降低.
关键词：水力剪切注入诱发地震剪切-渗流干热岩地热储层改造
分类号：TU457(土力学、地基基础工程)
资助基金：国家自然科学基金(52122405)山西省科技重大专项计划揭榜挂帅资助项目(202101060301024)山西省回国留学人员科研资助项目(HGKY2019018)
论文发表日期：2023-03-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：16( 1139-1154 )
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