为了研究水力压裂对储层增产的影响,采用多种测量方法进行了一系列先进的实验室区块测试,以表征裂缝特征,并评估增强型或工程型地热系统(EGS)的运行和性能。增产测试样品是 330mm 立方块的 Sierra 白色花岗岩,其中有一口注水井,并钻了四口生产井。通过安装在区块四周的 20 个发声传感器来监测裂缝萌生和扩展过程中产生的声发射,以帮助表征裂缝萌生和扩展过程。对记录的声发射信号进行分析,得到裂隙位置和研究破裂机理。局部声发射事件表明,由于压裂液(水)粘度较低,裂缝迅速扩散,仅 1.4 s 左右即可到达块体表面。在压裂阶段,大约 47%的事件被确定为剪切/混合模式破坏事件,28%的拉伸破坏事件,25%的压缩破坏事件。模拟结束后,进行了恒流量注入试验,研究了储层注入能力是否提高。在这一阶段,观察到更多的压缩破坏事件,而拉伸破坏和剪切/混合模式破坏的比例下降。随着注入压力的小幅增加,注入速率急剧增加,显示了裂缝对有效法向应力变化的非线性响应,而在低有效法向应力区间内,裂缝开度增加了很多。不同应力水平下的水力压裂试验表明,当岩石处于较高的外加应力时,可记录到较多的声发射信号。重建的三维裂缝几何形状与声发射监测结果吻合较好。压裂后,进行了示踪试验,估计断裂开度约 139μm。示踪剂回收曲线在半对数图上显示了示踪剂尾巴的两个线性部分,与一些现场数据的观测和数值模拟预测结果相似。对断裂进行激光扫描发现,诱导断裂表面粗糙,接头粗糙度系数(JRC)为 12.98,弯曲度为 1.10,均比同一岩石上巴西试验断裂略大。薄切片和扫描电镜观察表明,断口沿石英与钠长石晶之间的弱边界断裂,这或是因为在晶粒中存在弱层理。