不同温度压力条件下花岗岩裂缝形成及特征分析.pdf

摘 要 新能源的开发成为目前能源问题的主要解决的途径之一。干热岩（Hot Dry Rock, HDR ）资源，是一种深部高温地热资源，但由于干热岩埋藏较深，所处环境应力高、 温度高，因此其开发技术要求更高。增强型地热系统（Enhanced Geothermal Power, EGS ） 作为一种通过储层改造将低渗岩石储层中热量提取出来的人工系统，还面临许多问题 需要解决，从而达到降低开发成本、减少地质环境破坏和提高利用率的目的。本文针 对增强型地热系统开发中储层改造的关键问题，主要通过试验研究的方法对共和盆地 印支期大尺寸花岗岩进行了真三轴水力压裂模拟试验，研究了水力裂隙的发生发育规 律。 通过资料整理和文献研究得出，共和盆地在形成原因和地质构造上具备地热形成 的条件，具备热源、储层和盖层等，且区内地热资源丰富，地温梯度高，具有开发潜 力。 通过试验研究的方法主要得出了以下结论： （1）围压对于裂缝发展有控制作用，主裂隙方向总是在最小主应力的法向面上， 而且围压越大，裂隙扩展速率越慢，细小裂隙数量越少，通过对地应力方向的掌握， 在压裂时可以控制裂隙形成的方向，从而形成相互的裂隙网络。其次围压越大，压裂 液在裂缝中积聚越多，裂缝宽度越大，越有利于压裂液的进入，提高换热效率。 （2 ）裂隙的形成从钻孔底部开始，先形成的主裂缝和天然裂缝对后续形成的裂缝 具有抑制作用，原因在于，裂缝形成后，压裂液大量进入，孔底压力被分散至裂隙中。 其次各岩样水力裂缝形态相似，但由于轴向应力的方向不同，裂隙扩展方向出现差异。 （3 ）样品水力裂缝的渗透性能可以通过一定方法计算评价，通过水力学和水文地 质学理论基础，对试验后样品的渗透率进行了计算，对比多数在 EGS 开发中所采用的 渗透率大小，本次试验形成的人工裂缝是具有导流意义的。 （4 ）针对实地压裂工程，在掌握裂隙发生发育规律的情况下，通过结合对已有断 裂、地应力大小和水文地质参数等数据，能更有效的形成相互连通的裂隙网络。 关键词：共和盆地；地热能；干热岩；水力压裂；储层改造 I ABSTRACT Energy is one of the main driving forces for the development of the human society and the economy. With the development of the worlds science and technology, the energy crisis is becoming more and more obvious. To ensure energy security, the development of new energy resources has become the main solution to the current energy problem. Hot dry rock (HDR) resource is one of high temperature geothermal resources underground, but due to the dry hot rock is buried deep, the high crustal stress and high the temperature, so that the rock mass is dense, natural cracks are small, and the permeability is low, the development technology requirements of HDR are higher. Enhanced Geothermal Power (EGS) is an artificial system that extracts heat from low-permeability r