高温花岗岩水冷破裂模式与水压裂缝扩展规律研究
发布时间：2021-12-21 20:17
随着经济社会的快速发展,能源与环境问题日渐突出。干热岩作为一种新兴清洁能源,其开发利用可有效缓解能源危机、改善生态环境并助力经济社会的可持续发展。目前国内外主要通过水力压裂技术进行干热岩储层改造,在水力压裂过程中,由于骤变温差的作用,高温岩体发生不同程度的损伤,从而影响其水力压裂模式,增加储层改造的控制难度。此外,由于花岗岩是常见储层介质,故开展高温花岗岩水冷破裂模式与水压裂缝扩展规律研究对于干热岩的开发利用具有十分重要的意义。以往关于高温岩石及其遇水冷却后的研究大都关注力学指标和最终破坏形态,取得了许多重要进展,但未能充分考虑升温与冷却过程中的物理场变化规律以及冷却次数对其变形破裂行为的影响。此外,以往针对高温岩石水力压裂的研究多集中在最终破坏模式,对水压裂缝扩展演化规律以及物理场变化特征的研究较少。因此,本文开展了高温花岗岩水冷破裂模式及水压裂缝扩展规律研究,基于室内试验和数值模拟,研究了高温及水冷条件下花岗岩的破裂力学特征,分析了花岗岩在不同温度、围压和应力差条件下的水压裂缝扩展演化模式。主要研究内容包括如下:（1）研究了高温花岗岩的力学特性与破裂模式。首先,基于室内单轴压缩试验...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１千热岩开采示意图??，
?Ｉ?￣￣￣??室内ｈ试验?｜数值ｋ拟?１温度、围压??｜Ｊ－－－－－子?ｒ?Ｌ－．—￣￣??水压变化１１破裂压力１１破坏形态１１接“力１温▲场１??■??多因素影响下高温花岗岩水力压裂破坏模式???－－－－－Ｉ－－－－－……－－－－－－－：＿??；数值模拟?温度、应力差??Ｌ」???????■?Ｉ?｜?１?—￣￣￣￣?１?ｔ１??破裂压力｜?｜破坏形态｜?｜接触力｜?｜微裂纹??Ｉ??为干热岩开发利用提供理论指导??图１．?２技术路线图??８??
山东大学硕士学位论文??第二章高温花岗岩力学特性及破裂模式研究??温度对岩体的力学特性和破裂模式有显著影响。干热岩作为一种高温岩体，??其内部含有大量温度缺陷，导致其的强度与变形特征及宏观破坏模式出现变化。??因此，首先开展了高温下岩体力学性质与破裂模式研究，分析了高温花岗岩的强??度与变形特性以及最终破裂形态，调查了花岗岩在升温条件下的破裂演化特征，??探讨了高温岩体力学性质劣化机制。??２．１高温花岗岩单轴压缩试验研究??为了获得花岗岩在不同温度条件下的力学特性，开展了高温花岗岩室内压缩??破裂试验，同时，分析了不同温度高温花岗岩的最终破坏模式。??２．１．１试验材料、装置与方案??（１）试验材料和试件制备??图２．１花岗岩试件??由于干热花岗岩力学特性和破裂模式受温度影响显著［６６］，为研宄典型热储??介质－花岗岩的力学性能，本文选取真实花岗岩为试验材料开展研宄。本次试验??样品取自山东烟台，商品名“白麻花岗岩”，外观偏向白色，质地坚硬，表面无裂??纹。经ＸＲＤ试验，测得其矿物组分及含量分别为：石英（４５．６４?％）、钾长石??（２４．１９％）、斜长石（２３．０２％）、云母（６．７５％）、其他矿物（０．４０％）。试验用花??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]漳州盆地精细壳、幔异常结构与潜在干热岩探讨[J]. 滕吉文,司芗,庄庆祥,闫雅芬,郑霜高. 地球物理学报. 2019(05)
[2]《中国地热能发展报告（2018）》白皮书发布[J]. 本刊讯. 地质装备. 2019(02)
[3]基于井筒-射孔模型的地层破裂压力及起裂角的理论研究[J]. 范勇,赵彦琳,朱哲明,周昌林,张宪尚. 中南大学学报(自然科学版). 2019(03)
[4]高温花岗岩遇水冷却后物理力学特性试验研究[J]. 朱振南,田红,董楠楠,窦斌,陈劲,张宇,王炳红. 岩土力学. 2018(S2)
[5]热冲击作用下花岗岩温度场分布规律数值模拟研究[J]. 熊贵明,郤保平,吴阳春,陈路海. 太原理工大学学报. 2018(06)
[6]一种用于水压致裂试验的水压供给装置研制及应用[J]. 张波,李垚,杨学英,朱飘扬,朱春帝,刘子豪,刘文杰,罗志恒. 岩土力学. 2019(05)
[7]急剧冷却后花岗岩物理力学及渗透性质试验研究[J]. 靳佩桦,胡耀青,邵继喜,赵国凯,朱小舟,李春. 岩石力学与工程学报. 2018(11)
[8]低温诱发岩石破裂的理论与数值模拟研究[J]. 唐世斌,罗江,唐春安. 岩石力学与工程学报. 2018(07)
[9]Macro and micro mechanics behavior of granite after heat treatment by cluster model in particle flow code[J]. Wen-Ling Tian,Sheng-Qi Yang,Yan-Hua Huang. Acta Mechanica Sinica. 2018(01)
[10]高压电脉冲水力压裂法煤层气增透的试验与数值模拟[J]. 鲍先凯,杨东伟,段东明,武晋文. 岩石力学与工程学报. 2017(10)
博士论文
[1]增强地热系统中干热岩水力剪切压裂THMC耦合研究[D]. 肖勇.西南石油大学 2017
硕士论文
[1]干热岩水力压裂下储层物性及其渗透性研究[D]. 李广林.太原理工大学 2018
[2]冷热循环后岩石物理力学性质研究[D]. 张玉良.中国矿业大学 2018
[3]热力耦合条件下花岗岩物理力学特性研究[D]. 赵建建.湖北工业大学 2017
[4]热—力耦合作用下硬岩微观各向异性脆性破裂机制研究[D]. 许钟元.成都理工大学 2014
本文编号：3545110
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１千热岩开采示意图??，
?Ｉ?￣￣￣??室内ｈ试验?｜数值ｋ拟?１温度、围压??｜Ｊ－－－－－子?ｒ?Ｌ－．—￣￣??水压变化１１破裂压力１１破坏形态１１接“力１温▲场１??■??多因素影响下高温花岗岩水力压裂破坏模式???－－－－－Ｉ－－－－－……－－－－－－－：＿??；数值模拟?温度、应力差??Ｌ」???????■?Ｉ?｜?１?—￣￣￣￣?１?ｔ１??破裂压力｜?｜破坏形态｜?｜接触力｜?｜微裂纹??Ｉ??为干热岩开发利用提供理论指导??图１．?２技术路线图??８??
山东大学硕士学位论文??第二章高温花岗岩力学特性及破裂模式研究??温度对岩体的力学特性和破裂模式有显著影响。干热岩作为一种高温岩体，??其内部含有大量温度缺陷，导致其的强度与变形特征及宏观破坏模式出现变化。??因此，首先开展了高温下岩体力学性质与破裂模式研究，分析了高温花岗岩的强??度与变形特性以及最终破裂形态，调查了花岗岩在升温条件下的破裂演化特征，??探讨了高温岩体力学性质劣化机制。??２．１高温花岗岩单轴压缩试验研究??为了获得花岗岩在不同温度条件下的力学特性，开展了高温花岗岩室内压缩??破裂试验，同时，分析了不同温度高温花岗岩的最终破坏模式。??２．１．１试验材料、装置与方案??（１）试验材料和试件制备??图２．１花岗岩试件??由于干热花岗岩力学特性和破裂模式受温度影响显著［６６］，为研宄典型热储??介质－花岗岩的力学性能，本文选取真实花岗岩为试验材料开展研宄。本次试验??样品取自山东烟台，商品名“白麻花岗岩”，外观偏向白色，质地坚硬，表面无裂??纹。经ＸＲＤ试验，测得其矿物组分及含量分别为：石英（４５．６４?％）、钾长石??（２４．１９％）、斜长石（２３．０２％）、云母（６．７５％）、其他矿物（０．４０％）。试验用花??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]漳州盆地精细壳、幔异常结构与潜在干热岩探讨[J]. 滕吉文,司芗,庄庆祥,闫雅芬,郑霜高. 地球物理学报. 2019(05)
[2]《中国地热能发展报告（2018）》白皮书发布[J]. 本刊讯. 地质装备. 2019(02)
[3]基于井筒-射孔模型的地层破裂压力及起裂角的理论研究[J]. 范勇,赵彦琳,朱哲明,周昌林,张宪尚. 中南大学学报(自然科学版). 2019(03)
[4]高温花岗岩遇水冷却后物理力学特性试验研究[J]. 朱振南,田红,董楠楠,窦斌,陈劲,张宇,王炳红. 岩土力学. 2018(S2)
[5]热冲击作用下花岗岩温度场分布规律数值模拟研究[J]. 熊贵明,郤保平,吴阳春,陈路海. 太原理工大学学报. 2018(06)
[6]一种用于水压致裂试验的水压供给装置研制及应用[J]. 张波,李垚,杨学英,朱飘扬,朱春帝,刘子豪,刘文杰,罗志恒. 岩土力学. 2019(05)
[7]急剧冷却后花岗岩物理力学及渗透性质试验研究[J]. 靳佩桦,胡耀青,邵继喜,赵国凯,朱小舟,李春. 岩石力学与工程学报. 2018(11)
[8]低温诱发岩石破裂的理论与数值模拟研究[J]. 唐世斌,罗江,唐春安. 岩石力学与工程学报. 2018(07)
[9]Macro and micro mechanics behavior of granite after heat treatment by cluster model in particle flow code[J]. Wen-Ling Tian,Sheng-Qi Yang,Yan-Hua Huang. Acta Mechanica Sinica. 2018(01)
[10]高压电脉冲水力压裂法煤层气增透的试验与数值模拟[J]. 鲍先凯,杨东伟,段东明,武晋文. 岩石力学与工程学报. 2017(10)
博士论文
[1]增强地热系统中干热岩水力剪切压裂THMC耦合研究[D]. 肖勇.西南石油大学 2017
硕士论文
[1]干热岩水力压裂下储层物性及其渗透性研究[D]. 李广林.太原理工大学 2018
[2]冷热循环后岩石物理力学性质研究[D]. 张玉良.中国矿业大学 2018
[3]热力耦合条件下花岗岩物理力学特性研究[D]. 赵建建.湖北工业大学 2017
[4]热—力耦合作用下硬岩微观各向异性脆性破裂机制研究[D]. 许钟元.成都理工大学 2014
本文编号：3545110
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