高温高压作用下裂缝性干热岩弹塑性变形与破坏力学规律的实验研究

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单位北京石油化工学院机械工程学院;
来源北京力学会第三十一届学术年会论文集
出版年2025
摘要
水力压裂技术是高效开发干热岩地热能的关键技术。然而,在深层地热储层中,由于地层温度和地应力较高,且存在大量的天然微裂隙,导致岩石易发生弹塑性变形,进而影响水力压裂中人工缝网的形成。目前,裂缝性干热岩弹塑性变形与破坏对水力压裂裂缝扩展的影响机理尚未明确,因此亟需开展高温高压条件下相关的实验研究,以深入了解干热岩的岩石力学性质。本研究针对这个问题,综合通过不同温度、围压以及人工裂缝倾角条件下干热岩样品的岩石三轴压缩实验、基本物性测试等多种测试手段,系统分析了高温高压作用下裂缝性干热岩的弹塑性变形与破坏规律。实验结果表明,在固定的围压和人工裂隙倾角条件下,随着温度升高,干热岩样品的抗压强度、扩容应力等力学参数、热物性参数显著降低,而峰值应变则随温度升高而逐渐增大;当温度和围压不变时,随着人工裂隙倾角增大,干热岩样品抗压强度、扩容应力、弹性模量和泊松比均有所增加,而峰值应变则呈现先增大后减小再增大的变化趋势。本研究揭示了高温高压条件下裂缝性干热岩岩石的岩石力学性质,研究成果可为深层地热资源的高效开发提供了科学与技术指导。

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